泡沫混凝土復合板在裝配式建筑中的應用

錢 坤 許麗影

吉林建筑大學（130000）

1 泡沫混凝土

泡沫混凝土是以粉煤灰、石灰或水泥等做為主要膠結材料，摻入細沙或礦渣加水攪拌成質地均勻的料漿，同時加入發泡劑，混合漿料內部產生大量均勻、穩定的小氣泡，靜止或高溫蒸養后成型的一種密布氣孔的材料[1]。泡沫混凝土的制作方式有兩種:一種是現場制備，即現澆；另一種是在工廠預制成各種建筑制品及構建，再用于建筑物的施工。

1.1 泡沫混凝土的特點分析

表1 泡沫混凝土與普通混凝土的性能比較

由于泡沫混凝土含有大量的孔泡，使其具有輕質、隔音效果好、防火、低彈抗震以及經濟環保等特點。

1）輕質。泡沫混凝土的密度小，內部有眾多均勻封閉式的孔隙，用泡沫混凝土作為填充墻時，由于泡沫混凝土自身密度小、荷載低，對于梁和柱承擔的壓力小。除此之外，對于建筑物整體重量也會減輕，從而減少對地基的壓力。因此可用泡沫混凝土搭建樓層較高的建筑物。

2）保溫隔熱。由于泡沫混凝土內部含有眾多均勻封閉式的孔隙，孔隙之間互不相通，使其具有良好的熱工性能，即良好的保溫隔熱性能，這是普通混凝土所不具備的。實踐證明，我國北方地區20 cm厚的泡沫混凝土外墻與49 cm厚的黏土磚墻的保溫效果相當。在炎熱的地區可降低夏季空調的啟動頻率，減少電量的消耗，能有效降低居住成本。

3）隔音效果好。由于泡沫混凝土材料中的封閉孔隙，使得孔隙結構對空氣中的聲波形成阻隔，保證了室內安靜的環境。再者，泡沫混凝土吸水率較強，室內的濕氣也可由此自發調節，使家居環境得到良好改善。

4）防火、低彈抗震。泡沫混凝土的主要構成材料為無機不燃材料，物質性能穩定，材料的安全指數高，耐高溫，絕熱，隔熱。同時，通過材料自身質量輕這一優勢，使其有效減少地震帶來的沖擊波，且地基由于承受的單位面積負荷得到減小，抗震能力明顯得到提升。

5）經濟環保。泡沫混凝土的經濟性體現在它的原材料基本都為經過整合的廢棄物，實現了資源的可持續利用，生產時不會產生有害物質。除此之外，由于泡沫混凝土具有良好的保溫調濕功能，從而降低了供暖設備的使用，同時也不會出現能量消耗，具有保護環境的效果。

1.2 泡沫混凝土的應用

1）建筑節能方面。泡沫混凝土具有保溫隔熱、輕質抗震、抗沖擊、防火等優異的性能，生產中還可利用工業廢渣，因此造價較低，且具有較好的施工性，其是工業與民用建筑中大力推廣的一種新型的“綠色建材”[2]。可做屋面保溫隔熱、墻體的保溫隔熱、地面的保溫。

2）工程應用方面。現澆泡沫混凝土墻體是混凝土剪力墻結構通過龍骨、鋼絎架、卡條制成的骨架，模板是以鋼板網制成，此類模板具有的優勢是永久免拆模板[3]。具有自重輕、隔音、防火、抗震、抗沖擊、勞動強度低、施工效率高、管線可預留預埋、節約資源等特點。

3）公路拓寬方面。在人流量眾多的大城市中，公路工程改造的工程量很大，而用泡沫混凝土在對路基、路堤以及擋土進行施工時，泡沫混凝土在固化結束后，隨即可以進行現場澆筑。因此能有效提高施工速度，縮短工期，降低施工成本，從而有效提高整個施工的效果。

2 泡沫混凝土復合板

泡沫混凝土復合墻板是以機械的方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫,加入石灰、砂等硅質、鈣質材料，并加入水以及各種外加劑組成混合漿料，經過混合、攪拌、澆筑、成形、養護而成的一種新型的多孔建筑材料[4]。泡沫混凝土復合墻板具有密度小，導熱性能差，保溫性能強，聲音傳導率低，減輕結構的整體質量，節約材料降低成本等優異性能。

2.1 泡沫混凝土復合板的分類及特點

2.1.1 泡沫混凝土節能復合外墻板

泡沫混凝土節能外墻板是由泡沫混凝土澆筑成型的復合保溫板并輔以鋼絲網和網格布的墻板，主要用于非承重外墻板[5-6]。具有抗沖擊性、保溫隔熱隔音、防火、耐久性、防水、降低施工成本等優勢性能。復合節能外墻板的構造示意圖如圖1所示。

圖1 復合節能外墻板的構造示意圖

2.1.2 框架—泡沫混凝土復合墻板

框架—泡沫混凝土復合墻板主要由外框架、復合板邊框、鋼筋、泡沫混凝土構成[7]。斜向鋼筋籠可以承擔大部分的水平荷載，復合邊框通過對鋼筋籠的約束能力，承擔部分荷載，由此可得鋼筋籠和復合邊框對荷載的承擔起到了協同的作用。復合板的構造示意圖如圖2所示。

圖2 復合板的構造示意圖

2.1.3 人字撐泡沫混凝土復合墻板

人字撐復合板是以配筋混凝土結構作為外框架,內置鋼筋混凝土人字撐,與二次澆筑的泡沫混凝土復合而成的預制裝配式墻板體系[8]。因其具有自重輕、保溫、隔熱隔音，并且中間的人字撐能夠提高墻板的受剪力及其延性，因此，該墻板可用作框架結構的填充墻如圖3所示。

圖3 人字撐復合墻板示意圖

2.2 泡沫混凝土墻板比普通砌體墻的優勢

1）減輕墻板的自重。泡沫混凝土比普通磚砌體質量輕（泡沫混凝土的容重為（650±150）kg/m3，普通磚的容重為1 800 kg/m3，泡沫混凝土的導熱系數為0.27 W/（m·K），普通磚的導熱系數為1.74 W/（m·K），導熱系數越低，保溫效果越好，因此泡沫混凝土比普通磚砌體的保溫隔熱性能強。

2）泡沫混凝土墻板的抗震隔聲效果明顯。根據國內諸多學者對框架結構在汶川等大地震中破壞的研究得知，與框架結構的主體結構相比，框架結構的填充墻破壞更為嚴重，這也從側面證明了在地震過程中填充墻與主體結構一樣共同參與了地震能量的消耗。因此，泡沫混凝土作為抗震隔聲性能優異的抗震無機材料，逐漸成為了裝配式墻體的首選材料。

3）由于建筑物的自重不同，導致地基土的壓縮性不均勻，為了使地基沉降均勻，在建筑物施工過程中，要求在建筑物自重較小的部分填充一些軟材料來提高其壓縮性。由于泡沫混凝土具有良好的壓縮性能，因而用泡沫混凝土作為補償地基使用。

4）用普通磚砌塊作為隔墻處理時，需要人工一塊一塊壘砌作業，施工速度慢。而泡沫混凝土墻板作為一個整體，減少了人工作業量，無需進行人工抹灰處理，可有效減少施工作業時間，大幅提高施工效率。

5）根據國家規范標準對隔音的要求，以45 dB作為隔音層的標準時，家庭墻體需要壘砌的磚墻厚度應大于200 mm，而泡沫混凝土現澆墻體僅需達到150 mm即可滿足隔音標準，因此用泡沫混凝土墻板有效減小了墻體的厚度，擴大了室內的有效面積[9]。

3 泡沫混凝土材料在裝配式建筑中的應用

在我國，裝配式建筑作為新興的建筑產業，而泡沫混凝土作為新型的建筑材料，在保溫等方面與傳統的建筑材料形成了強大的替代。在我國南方地區，由于泡沫混凝土砌塊具有輕質高強隔熱的優勢性能，被用作框架結構的填充墻。在我國北方地區，泡沫混凝土砌塊主要用于屋面、地面的保溫隔熱。哈爾濱建筑大學研究出聚苯乙烯泡沫混凝土砌塊，其優勢有質量輕、導熱系數小、抗凍性能高、防火性能好、生產簡單、造價較低、施工方便等，可在內、外非承重墻體材料使用,也可做屋面的保溫材料。此外，泡沫混凝土輕質墻板降低了生產成本，成型更便捷，在建筑施工中也被推廣開來。

4 裝配式建筑在我國的未來發展趨勢分析

近年來，我國建筑行業實現了由“建筑工業化”到“住宅產業化”再到“建筑產業現代化”的發展轉變。因裝配式建筑具有集生產裝配系統化，設計個性化和成本效率優化于一體的良好特性，使得裝配式建筑成為建筑產業的重大變革，同時也是我國推進新型城鎮化發展的重要舉措，有利于節約資源，減少施工環境的污染，提高質量安全水平。隨著裝配式建筑探索歷程的不斷深入，勞動力成本的增加，環境保護要求的提高以及作業環境的改善，使得建筑業向建筑工業化方向發展成為必然趨勢，裝配式建筑的建造方式成為建筑業發展的主流。

5 結語

綜上所述，隨著我國對建筑節能工作的重視，作為新型的建筑節能材料，泡沫混凝土兼具輕質高強、保溫隔熱、隔音抗震、經濟環保等特點，隨著其他各個領域對泡沫混凝土材料認知度的提升，新型泡沫混凝土墻板會逐漸取代普通的砌體填充墻，而新型泡沫混凝土復合墻板裝配式的施工方式也會取代傳統的墻體砌筑施工方式，減少施工所需要的勞動力并使施工更加規范。