談陶粒泡沫混凝土發展迫切性及潛力*

何飛飛 潘云峰, 蔣亞清

(1.河海大學淮安研究院,江蘇 淮安 223005; 2.河海大學,江蘇 南京 210098)

0 引言

能源作為當今社會前進的不竭動力，其日益緊張的狀態不斷困擾著人們生產生活的各個方面。對此，國家制定、出臺了一系列相關法律法規文件：從2000年國家頒布的《關于發展新型建材若干意見》到2001年實施的《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》再到2005年的《公共建筑節能設計標準》的頒布、實施、同年，建設部又發布了第143號部長令《民用建筑節能管理規定》；2008年國家再次重磅出擊，頒布了《中華人民共和國節約能源法》。這一系列的法律法規的頒布、實施，意味著國家已經將建筑節能、墻材革新提升到法律的高度。由此可見，國家對建筑節能、墻材革新這一板塊相當重視，建筑節能儼然發展成為我國的一項新國策。

1 背景及意義

社會總能耗主要包括：建筑能耗、交通運輸能耗和工業能耗。據統計，我國在建筑方面的能源消耗占社會總能源消耗的比例現已接近30%，當前，國家還處在建設、開發黃金時期，所以未來一段時間里，建筑方面的能源消耗占社會總能耗的比例會逐漸增加，最終走向為建筑能耗很可能會超過其他方面的能耗，成為社會各行各業能耗最大的部分[1-3]。

衣、食、住、行是人們日常生活的組成部分，住是其中很重要的一個環節，住的發展離不開建筑行業的支持。建筑行業的發展對社會穩定、發展起到了很大的促進作用。但是，在目前的建筑行業施工過程中，所采用的原材料大多還是來自形成周期很長的自然資源，且目前節能建筑在我國推廣應用范圍依舊非常小，現階段，建筑業的發展態勢顯然對我國的可持續發展是不利的。在所有建筑的能量損耗方面，最不容忽視的就是通過墻體與外界環境發生的熱交換所造成的能量損耗，所以，想要從根本上降低建筑能量損耗、提高能量利用率，就需要解決因墻體熱交換所造成的能耗，技術開發人員研究生產的保溫墻板，就可以大大提高建筑物的保溫性能[4-8]。

考慮到陶粒的質輕、保溫、抗凍、耐火、抗震等眾多優點，考慮用陶粒部分取代骨料應用到混凝土當中，再通過適當的方式發泡，制備陶粒泡沫混凝土，也可以將其制作成夾芯板應用在墻體保溫系統中。

目前市場范圍來看，陶粒泡沫混凝土在墻體保溫方面使用的較多，科研機構投入的開發力量較大，發展潛力較大。

2 墻體保溫系統分類

現階段，墻體保溫系統一般分為三種：外墻外保溫、外墻內保溫和外墻自保溫[9]。

外墻外保溫顧名思義就是將保溫層放在主體墻體外面的保溫做法，一般有聚苯板(XPS，EPS)外墻外保溫材料、水泥基發泡材料、無機混凝土類外墻外保溫材料、膨脹珍珠巖、頁巖等外墻外保溫材料以及無機活性墻體保溫隔熱材料外墻外保溫。這些外墻外保溫采用的材料多為有機材料，其耐火性、耐塑性差，易引起空鼓、開裂，甚至脫落。

外墻內保溫體系具有較長的應用歷史，因其工程造價成本低、自身實際操作比較簡單，目前在歐美一些國家使用較多，但是，有一個明顯的不足之處，這種墻體保溫系統在出現熱橋問題時，處理起來一般比較繁瑣。

作為近幾年興起、快速發展的自保溫系統，就有效的克服了前兩種保溫體系的不足，加之其施工操作工序比較簡單，一次性施工到位，無需二次施工，這就大大降低了因第二次裝修對自保溫材料造成的破壞；而且對外墻的裝飾材料要求不高，大大降低由于復雜工序和原材料所帶來的污染問題。

3 陶粒泡沫混凝土在墻體保溫系統應用

目前市場上使用較為廣泛的墻體材料是具有質輕、保溫、防火、抗滲等一系列優點的輕集料混凝土。但是輕集料屬于有限的自然資源，不能夠滿足我們的持續性生產要求，加上國家、行業等對建筑節能的殷切希望，提出的要求，制定的標準也越來高，加之一系列的環境要素的影響，這就對我們技術開發人員提出了新的要求，要求我們尋找、開發新的可代替骨料。目前市場采用的輕骨料主要有淤泥、粉煤灰、膨脹珍珠巖、頁巖等。這些不僅可以解決墻體材料的緊缺還可以變廢為寶，改善土壤、大氣環境，實現人類社會發展與自然環境保護相協調。

陶粒泡沫混凝土是指以水泥基膠凝材料、水、發泡劑、陶粒(體積分數≥20%)為主要組成材料，按照一定比例，通過發氣劑發氣、再經過攪拌、澆筑、養護切割等一系列工序，最終生產出來的包含大量孔結構的、質輕的、防火等多重安全性能的新型自保溫材料。

陶粒泡沫混凝土開發初期，我們將其應用在部分墻體、墻面等部位，隨著技術的不斷完善與日臻成熟，現階段，我們所說的陶粒泡沫混凝土在墻體保溫系統中的應用，不僅僅是一部分墻體、墻面取代普通混凝土，而是較大面積的取代，甚至作為建筑的承重墻、柱。日常生產過程中，工程技術人員都是依托陶粒泡沫混凝土優異的導熱性能，使得他們可以在根源上改善建筑的熱橋問題。建筑熱橋部分熱傳導系數的降低，再加上采用保溫性能較好的砌塊輔助，這樣，不需要采用任何內、外保溫的其他措施，就可以達到真正的墻體自保溫，實現建筑自身的綠色、節能。

越來越多的閑置、目前使用價值較小的材料甚至廢料都陸陸續續被用到陶粒混凝土之中，進行開發研究，如淤泥、頁巖、粉煤灰等。陸曉燕等[10]研究表明，在熱工性能方面，全淤泥陶粒泡沫混凝土與常見保溫墻體進行經濟技術比較，發現全淤泥陶粒泡沫混凝土砌塊與常見墻體材料相比,其經濟性、保溫性能都有明顯的優勢,利用全淤泥陶粒泡沫混凝土砌塊作為單一墻體材料能滿足建筑節能50%和65%指標要求。邢朝燕[11]研究發現，頁巖陶粒泡沫混凝土凍融試驗后質量損失和強度損失小、干燥收縮也很小,模擬的頁巖陶粒泡沫混凝土熱工性能很好，導熱系數較低。陳偉[12]研究表明，粉煤灰作為摻加料，制備的粉煤灰陶粒混凝土具有強度較高、體積穩定性好、保溫隔熱性能好的優點。

伴隨著時間的推移，國家對建筑節能這一板塊越發重視，相關法律法規、政策的相繼制定、出臺實施，標志著我國建筑行業進入了一個綠色、節能、環保的新時代，陶粒泡沫混凝土作為新興的綠色墻體材料，更應該抓住發展的機會，充分挖掘其巨大的市場潛力。努力帶動節能設備、供暖系統、制冷等相關產業的發展，積極推動建材業、建筑業產業結構調整和升級，形成新的產業發展聚集高地。

4 展望

由于陶粒泡沫混凝土原材料來源、取材途徑及具有其他墻體材料不具備的優勢，陶粒泡沫混凝土材料具有很大發展潛力和廣闊的發展空間。歷經多年的開發、研究，陶粒泡沫混凝土取得了一些研究成果，但仍需要我們廣大科研工作者不斷探索方法、改進工藝，以早日實現陶粒泡沫混凝土的工業化擴大生產和應用，為國家的建筑節能事業打造新亮點。