泡沫混凝土(新型輕質保溫材料)

泡沫混凝土是通過發泡機的發泡系統將發泡劑用機械方式充分發泡，並將泡沫與水泥漿均勻混合。然後經過發泡機的泵送系統進行現澆施工或模具成型，經自然養護所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質保溫材料。

基本介紹

• 中文名：泡沫混凝土
• 特點：含有大量封閉氣孔的輕質保溫材料
• 構成：泡沫、水泥漿
• 別名：發泡水泥、輕質混凝土
• 屬於：混凝土

新型材料

泡沫混凝土又稱為發泡水泥、輕質混凝土等，是一種利廢、環保、節能、低廉且具有不燃性的新型建築節能材料。輕質混凝土(泡沫混凝土)是通過化學或物理的方式根據套用需要將空氣或氮氣、二氧化碳氣、氧氣等氣體引入混凝土漿體中，經過合理養護成型，而形成的含有大量細小的封閉氣孔，並具有相當強度的混凝土製品。輕質混凝土(泡沫混凝土)的製作通常是用機械方法將泡沫劑水溶液製備成泡沫。具體操作為：用機械方法將泡沫劑水溶液製備成泡沫，再將泡沫加入到含矽質材料、鈣質材料、水及各種外加劑等組成的料漿中，經混合攪拌、澆注成型、養護而成。

作為一種新型的節能環保型建築材料，國內外學者對其做了大量的研究開發，使其廣泛套用於牆體材料中。優點是：具有密度小、質量輕、保溫、隔音、抗震等性能。但其還存在一定的缺陷，如強度偏低、開裂、吸水等，因而要進一步擴大其套用領域還需在發泡劑、配合比、工藝流程、設備等方面做更進一步的研究。可套用於擋土牆、修建運動場和田徑跑道、夾心構件、用作複合牆板、管線回填、貧混凝土填層、屋面邊坡、儲罐底腳的支撐等。但其在套用中存在強度偏低、開裂、吸水等缺陷，其性能有待進一步改進。

性能特點

輕質

泡沫混凝土的密度較小，密度等級一般為300-1600kg/m³，常用泡沫混凝土的密度等級為300-1200 kg/m3，，密度為 160 kg/m3的超輕泡沫混凝土也在建築工程中獲得了套用。由於泡沫混凝土的密度小，在建築物的內外牆體、層面、樓面、立柱等建築結構中採用該種材料，一般可使建築物自重降低25%左右，有些可達結構物總重的30%-40%。而且，對結構構件而言，如採用泡沫混凝土代替普通混凝土，可提高構件的承截能力。因此，在建築工程中採用泡沫混凝土具有顯著的經濟效益。

泡沫混凝土

保溫隔熱

由於泡沫混凝土中含有大量封閉的細小孔隙，因此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。通常密度等級在300-1200 kg/m3範圍的泡沫混凝土，導熱係數在0.08-0.3w/(m·K)之間，熱阻約為普通混凝土的10-20倍。採用泡沫混凝土作為建築物牆體及屋面材料，具有良好的節能效果。

隔音耐火

泡沫混凝土屬多孔材料，因此它也是一種良好的隔音材料，在建築物的樓層和高速公路的隔音板、地下建築物的頂層等可採用該材料作為隔音層。泡沫混凝土是無機材料，不會燃燒，從而具有良好的耐火性，在建築物上使用，可提高建築物的防火性能。

整體性能

可現場澆注施工，與主體工程結合緊密。

低彈減震

泡沫混凝土的多孔性使其具有低的彈性模量，從而使其對衝擊載荷具有良好的吸收和分散作用。

防水性好

現澆泡沫混凝土吸水率較低，相對獨立的封閉氣泡及良好的整體性，使其具有一定的防水性能。

耐久性能

與主體工程壽命相同。

加工方便

泡沫混凝土不但能在廠內生產成各種各樣的製品，而且還能現場施工，直接現澆成屋面、地面和牆體。

環保性好

泡沫混凝土所需原料為水泥和發泡劑，發泡劑大都接近中性，不含苯、甲醛等有害物質，避免了環境污染和消防隱患。

施工方便

只需使用水泥發泡機可實現自動化作業，可泵送實現垂直高度200米的遠距離輸送，工作量為150—300立方/工作日。

其它性能

泡沫混凝土還具有施工過程中可泵性好，抗壓強度高（0.5-22.2Mpa），衝擊能量吸收性能好，可大量利用工業廢渣，價格低廉等優點。

施工工藝

工藝

泡沫混凝土的施工是通過整套專用的設備現場完成。整套設備配有上料、攪拌、主機等系統，施工時進行現場上料、攪拌、發泡並通過自帶的泵送系統經高壓輸送管直接送至施工基面。

特點

1、耐熱度高。泡沫混凝土由於是水泥無機材料，耐熱可達500℃以上，不存在熱分解，因而使用壽命更長，不會造成保溫失效。

2、綠色環保，無毒無害。泡沫混凝土不含任何有毒成份，發泡劑及各種外加劑均沒有揮發性有害物質，有利於室內環境。

3、強度比聚苯乙烯泡沫塑膠好。聚苯乙烯泡沫塑膠的抗壓強度，只有0.02～0.03MPa，而200～300㎏/m3泡沫混凝土抗壓強度為0.6～0.8 MPa，抗壓性更好。

4、使用成本更低。200～300㎏/m3泡沫混凝土的總成本卻只有100元左右，具有明顯的經濟優勢。

5、施工速度快。泡沫混凝土澆注攤平既可，不需要一張張鋪設，其施工速度比聚苯乙烯泡沫塑膠板快1/3。

6、沒有接縫，減少了接縫所造成的熱損失。

套用範圍

泡沫混凝土以其良好的特性，廣泛套用於節能牆體材料中，在其他方面也獲得了套用。現今，泡沫混凝土在我國的套用主要是屋面泡沫混凝土保溫層現澆、泡沫混凝土面塊、泡沫混凝土輕質牆板、泡沫混凝土補償地基。但是，充分利用泡沫混凝土的良好特性，可以將它在建築工程中的套用領域不斷擴大，加快工程進度，提高工程質量，具體如下：

(1)用作擋土牆。主要用作港口的岩牆。泡沫混凝土在岸牆後用作輕質回填材料可降低垂直截荷，也減少了對岸牆的側向載荷。這是因為泡沫混凝土是一種粘結性能良好的剛性體，它並不沿周邊對岸牆施加側向壓力，沉降降低了，維修費用隨之減少，從而節省很多開支。泡沫混凝土也可用來增進路堤邊坡的穩定性，用它取代邊坡的部分土壤，由於減輕了質量，從而就降低了影響邊坡穩定性的作用力。

泡沫混凝土水泥地暖墊層

(2)修建運動場和田徑跑道。使用排水能力強的可滲性泡沫混凝土作為輕質基礎，上面覆以礫石或人造草皮，作為運動場用。泡沫混凝土的密度為800-900kg/m³此類運動場可進行曲棍球，足球及網球活動。或者在泡沫混凝土上蓋上一層0.05m厚的多孔瀝青層及塑膠層，則可作田徑跑道用。

(3)作夾芯構件。在預製鋼筋混凝土構件中可採用泡沫混凝土作為內芯，使其具有輕質高強隔熱的良好性能。通常採用密度為400 - 600kg/m³的泡沫混凝土。

(4)管線回填。地下廢棄的油櫃、管線(內裝粗油、化學品)、 污水管及其他空穴容易導致火災或塌方，採用泡沫混凝土回填可解決這些後患，費用也少。泡沫混凝土採用的密度取決於管子的直徑及地下水位，一般為600-1100kg/m³。

(5)貧混凝土填層。由於使用可彎曲的軟管，泡沫混凝土具有很大的工作度及適應性，因此它經常用於貧混凝土填層。如對隔熱性要求不很高，採用密度為1200kg/m³左右的貧混凝土填層，平均厚度為0.05m;如對隔熱性要求很高，則採用密度為500kg/m³的貧混凝土填層，平均厚度為0.1- 0.2m。

泡沫混凝土節能磚

(6)屋面邊坡。泡沫混凝土用於屋面邊坡，具有重量輕、 施工速度快、價格低廉等優點。坡度一般為10mm/m.厚度為0.03-0.2m，採用密度為800 - 1200kg/m³的泡沫混凝土。

(7)儲罐底腳的支撐。將泡沫混凝土澆階在鋼儲罐(內裝粗油、化學品)底腳的底部，必要時也可形成一凸形地基，這樣可確保整個箱底的支撐在焊接時年處於最佳應力狀態，這一連續的支撐可使儲罐採用薄板箱底。同時凸形地基也易於清潔。泡沫混凝土的使用密度為800-1000kg\m³。

（8）用於園林綠化。將泡沫混凝土做成容重在600-1000kg/m³，可用於園林假山，垃圾箱，桌凳等。

（9） 國防（現代戰爭是用信息和先進機動器械為攻擊工具），該發泡水泥能用在被敵方轟炸破壞的軍事工程如機場，重要交通公路等實行立即搶修，用我們的設備及工藝能把敵方破壞的工程迅速修復，實驗得來的結果是修復後10分鐘即能用於飛機起降，戰車通過。

(10)其他。泡沫混凝土也可用於防火牆的絕緣填充，隔聲樓面填充、隧道襯管回填;以及供電、水管線的隔離等方面。

（11）屋面保溫。泡沫混凝土保溫隔熱材料利用水泥等膠凝材料，可大量添加粉煤灰、礦渣、石粉等工業廢料，是一種利廢、環保、節能的新型屋頂保溫隔熱材料。泡沫混凝土屋面保溫隔熱材料製品具有輕質高強、保溫隔熱、物美價廉、施工速度快等顯著特點。既可製成泡沫混凝土屋面保溫板，又可根據用戶要求現場施工直接澆築，機械化施工省時、省力、降低工程成本。

養護方式

泡沫混凝土自然養護可以分為覆蓋澆水養護和塑膠薄膜養護兩種。
（1） 覆蓋澆水養護是根據外界氣溫一般應在泡沫混凝土澆築完畢後3—12h內用草簾、蘆席、麻袋、鋸末、濕土和濕砂等適當的材料將混凝土覆蓋，並經常澆水保持濕潤。 泡沫混凝土澆水養護日期，對矽酸鹽水泥，普通水泥和礦渣水泥拌制的混凝土不得少於7晝夜。；摻用緩凝性外加劑或有抗滲要求的混凝土，不得少於14晝夜；當用礬土水泥時，不得少於3晝夜。每天的澆水的次數已能保持混凝土具有足夠的濕潤狀態為宜，當氣溫在15°C以上時，在混凝土澆築過後的3晝夜中，白天至少每3小時澆水一次，夜間也應澆水了兩次，在以後的養護中，每天至少澆水3次左右（當然當氣溫乾燥的時候可以適當的加大澆水的次數）。
對於較大面積（或是體積）的混凝土，應採用“蓄水養護”對於儲水池一類工程可在拆除內模、混凝土達到一定強度後澆水養護；對於地下結構或是基礎，可以在其表面塗刷瀝青乳液或用土回填以代替灑水養護。
（2）塑膠薄膜養護是指以塑膠薄膜偉覆蓋物使混凝土與空氣相隔，水分不在被蒸發，水泥靠混凝土中的水分完成水化作用已達到凝結硬化。這種方法可以直接將塑膠拔模覆蓋在混凝土的表面上，或是將塑膠乳液噴灑在混凝土構件的便面上，等到乳液揮發後，在混凝土表面結合成一層塑膠薄膜，以使混凝土構件與空氣隔絕，使之混凝土中的水分不再蒸發而完成水化作用。 噴灑塑膠薄膜養護的缺點是28d混凝土強度偏低8%左右，又由於成膜較薄，不能完全達到絕熱、隔凍的作用，所以在夏季的時候用此種方法是要加上防曬設施（不得少於24h),不然會導致泡沫混凝土產生絲狀裂縫。

發展現狀

1泡沫混凝土取得的成果

泡沫混凝土的種類很多，但最常用的是水泥泡沫混凝土。水泥泡沫混凝土根據其摻合料不同又可分為水泥-粉煤灰-石灰型、水泥-礦渣－石灰-石膏型、水泥-粉煤灰-砂-石灰型、水泥一砂一石灰型、水泥-礦渣-粉煤灰－石灰－植物纖維型[4]、水泥-砂-玻璃纖維型等類型。

謝明輝、成躍民等對水泥-粉煤灰-石灰型的泡沫混凝土進行了試驗研究，獲得了密度為691kg/m3、抗壓強度為3.4MPa、導熱係數為0.210W/(m·K、抗15次凍融循環合格、碳化係數為0.89的理想的泡沫混凝土牆體材料。

陸愛萍、郭玉順等對水泥-礦渣-石灰-石膏型的泡沫混凝土進行了試驗研究，研究表明常壓養護礦渣多孔混凝土是一種較理想的隔熱保溫材料(密度為910 kg/m3， 28d抗壓強度為9.81MPa)，同時在價格上優勢明顯，具有一定的市場競爭力。

高波[7]對水泥-粉煤灰－砂－石灰型的泡沫混凝土進行了試驗研究，獲得最佳配合比粉煤灰60%，石灰5%，發泡液3kg，細砂15%，水泥20%所對應的性能為密度創6kglm3、 吸水率229島、28d抗壓強度3.4MPa。

宋旭輝等對水泥－砂－石灰型的泡沫混凝土進行了試驗研究，在得了密度為812kg/m³、抗壓強度為2.8MPa、導熱係數為0.108W/(m·K、抗15次凍融循環合格、乾燥收縮率0.43mmlm的泡沫混凝土。

高波、王群力等對水泥-礦渣-粉煤灰－石灰－植物纖維型的泡沫混凝土進行了試驗研究，獲得了乾密度648kg/m3、抗壓強度3.6MPa、吸水率12.0%、抗25次凍融循環合格、乾燥收縮0.72mm/m、工藝簡單、價格低廉的優異產品。

詹炳根等[10]對水泥－砂－玻璃纖維型的泡沫混凝土進行了試驗研究，結果表明玻璃纖維增加了泡沫混凝土的抗壓和抗折強度，極大地改善了韌性，並在一定程度上抑制了早期的乾縮開裂現象。

2 泡沫混凝土存在的缺陷

(1)強度偏低:體積密度為800-859kg/m³的泡沫混凝土的抗壓強度嚴重偏低，一般低於2.0MPa，有的甚至不足1.0MPa。但目前國內泡沫混凝土技術發展迅猛，已經將500公斤每立方的泡沫混凝土強度提高到2.5MPa。

（2）開孔率偏高：由於泡沫混凝土中存在Na,K,等對氣泡的破壞作用，使得其中的氣孔多為開孔，嚴重影響了泡沫混凝土的保溫性能。現今，已經將180公斤級別泡沫混凝土做到0.4MPa以上，且開孔率已經控制在10%以下。

(3)開裂、吸水：硬化泡沫混凝土表面開裂，導致吸收大量外來水分。開裂可以添加纖維緩解，吸水可以加憎水劑解決。