泡沫混凝土

新型材料

泡沫混凝土又称为发泡水泥、轻质混凝土等，是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。轻质混凝土(泡沫混凝土)是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中，经过合理养护成型，而形成的含有大量细小的封闭气孔，并具有相当强度的混凝土制品。轻质混凝土(泡沫混凝土)的制作通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫。具体操作为：用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成。

作为一种新型的节能环保型建筑材料，国内外学者对其做了大量的研究开发，使其广泛应用于墙体材料中。优点是：具有密度小、质量轻、保温、隔音、抗震等性能。但其还存在一定的缺陷，如强度偏低、开裂、吸水等，因而要进一步扩大其应用领域还需在发泡剂、配合比、工艺流程、设备等方面做更进一步的研究。可应用于挡土墙、修建运动场和田径跑道、夹心构件、用作复合墙板、管线回填、贫混凝土填层、屋面边坡、储罐底脚的支撑等。但其在应用中存在强度偏低、开裂、吸水等缺陷，其性能有待进一步改进。

性能特点

轻质

m³，常用泡沫混凝土的密度等级为300-1200 kg/m3，，密度为 160 kg/m3的超轻泡沫混凝土也在建筑工程中获得了应用。由于泡沫混凝土的密度小，在建筑物的内外墙体、层面、楼面、立柱等建筑结构中采用该种材料，一般可使建筑物自重降低25%左右，有些可达结构物总重的30%-40%。而且，对结构构件而言，如采用泡沫混凝土代替普通混凝土，可提高构件的承截能力。因此，在建筑工程中采用泡沫混凝土具有显著的经济效益。

保温隔热

隔音耐火

泡沫混凝土属多孔材料，因此它也是一种良好的隔音材料，在建筑物的楼层和高速公路的隔音板、地下建筑物的顶层等可采用该材料作为隔音层。泡沫混凝土是无机材料，不会燃烧，从而具有良好的耐火性，在建筑物上使用，可提高建筑物的防火性能。

整体性能

可现场浇注施工，与主体工程结合紧密。

低弹减震

泡沫混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。

防水性好

现浇泡沫混凝土吸水率较低，相对独立的封闭气泡及良好的整体性，使其具有一定的防水性能。

耐久性能

与主体工程寿命相同。

加工方便

泡沫混凝土不但能在厂内生产成各种各样的制品，而且还能现场施工，直接现浇成屋面、地面和墙体。

环保性好

泡沫混凝土所需原料为水泥和发泡剂，发泡剂大都接近中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。

施工方便

只需使用水泥发泡机可实现自动化作业，可泵送实现垂直高度200米的远距离输送，工作量为150—300立方/工作日。

其它性能

泡沫混凝土还具有施工过程中可泵性好，抗压强度高（0.5-22.2Mpa），冲击能量吸收性能好，可大量利用工业废渣，价格低廉等优点。

施工工艺

工艺

泡沫混凝土的施工是通过整套专用的设备现场完成。整套设备配有上料、搅拌、主机等系统，施工时进行现场上料、搅拌、发泡并通过自带的泵送系统经高压输送管直接送至施工基面。

特点

1、耐热度高。泡沫混凝土由于是水泥无机材料，耐热可达500℃以上，不存在热分解，因而使用寿命更长，不会造成保温失效。

2、绿色环保，无毒无害。泡沫混凝土不含任何有毒成份，发泡剂及各种外加剂均没有挥发性有害物质，有利于室内环境。

3、强度比聚苯乙烯泡沫塑料好。聚苯乙烯泡沫塑料的抗压强度，只有0.02～0.03MPa，而200～300㎏/m3泡沫混凝土抗压强度为0.6～0.8 MPa，抗压性更好。

4、使用成本更低。200～300㎏/m3泡沫混凝土的总成本却只有100元左右，具有明显的经济优势。

5、施工速度快。泡沫混凝土浇注摊平既可，不需要一张张铺设，其施工速度比聚苯乙烯泡沫塑料板快1/3。

6、没有接缝，减少了接缝所造成的热损失。

应用范围

泡沫混凝土以其良好的特性，广泛应用于节能墙体材料中，在其他方面也获得了应用。现今，泡沫混凝土在我国的应用主要是屋面泡沫混凝土保温层现浇、泡沫混凝土面块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土补偿地基。但是，充分利用泡沫混凝土的良好特性，可以将它在建筑工程中的应用领域不断扩大，加快工程进度，提高工程质量，具体如下：

在岸墙后用作轻质回填材料可降低垂直截荷，也减少了对岸墙的侧向载荷。这是因为泡沫混凝土是一种粘结性能良好的刚性体，它并不沿周边对岸墙施加侧向压力，沉降降低了，维修费用随之减少，从而节省很多开支。泡沫混凝土也可用来增进路堤边坡的稳定性，用它取代边坡的部分土壤，由于减轻了质量，从而就降低了影响边坡稳定性的作用力。

(2)修建运动场和田径跑道。使用排水能力强的可渗性泡沫混凝土作为轻质基础，上面覆以砾石或人造草皮，作为运动场用。泡沫混凝土的密度为800-900kg/m³此类运动场可进行曲棍球，足球及网球活动。或者在泡沫混凝土上盖上一层0.05m厚的多孔沥青层及塑料层，则可作田径跑道用。

(3)作夹芯构件。在预制钢筋混凝土构件中可采用泡沫混凝土作为内芯，使其具有轻质高强隔热的良好性能。通常采用密度为400 - 600kg/m³的泡沫混凝土。

(4)管线回填。地下废弃的油柜、管线(内装粗油、化学品)、 污水管及其他空穴容易导致火灾或塌方，采用泡沫混凝土回填可解决这些后患，费用也少。泡沫混凝土采用的密度取决于管子的直径及地下水位，一般为600-1100kg/m³。

工作度及适应性，因此它经常用于贫混凝土填层。如对隔热性要求不很高，采用密度为1200kg/m³左右的贫混凝土填层，平均厚度为0.05m;如对隔热性要求很高，则采用密度为500kg/m³的贫混凝土填层，平均厚度为0.1- 0.2m。

(6)屋面边坡。泡沫混凝土用于屋面边坡，具有重量轻、 施工速度快、价格低廉等优点。坡度一般为10mm/m.厚度为0.03-0.2m，采用密度为800 - 1200kg/m³的泡沫混凝土。

(7)储罐底脚的支撑。将泡沫混凝土浇阶在钢储罐(内装粗油、化学品)底脚的底部，必要时也可形成一凸形地基，这样可确保整个箱底的支撑在焊接时年处于最佳应力状态，这一连续的支撑可使储罐采用薄板箱底。同时凸形地基也易于清洁。泡沫混凝土的使用密度为800-1000kg\m³。

（8）用于园林绿化。将泡沫混凝土做成容重在600-1000kg/m³，可用于园林假山，垃圾箱，桌凳等。

（9） 国防（现代战争是用信息和先进机动器械为攻击工具），该发泡水泥能用在被敌方轰炸破坏的军事工程如机场，重要交通公路等实行立即抢修，用我们的设备及工艺能把敌方破坏的工程迅速修复，实验得来的结果是修复后10分钟即能用于飞机起降，战车通过。

(10)其他。泡沫混凝土也可用于防火墙的绝缘填充，隔声楼面填充、隧道衬管回填;以及供电、水管线的隔离等方面。

（11）屋面保温。泡沫混凝土保温隔热材料利用水泥等胶凝材料，可大量添加粉煤灰、矿渣、石粉等工业废料，是一种利废、环保、节能的新型屋顶保温隔热材料。泡沫混凝土屋面保温隔热材料制品具有轻质高强、保温隔热、物美价廉、施工速度快等显著特点。既可制成泡沫混凝土屋面保温板，又可根据用户要求现场施工直接浇筑，机械化施工省时、省力、降低工程成本。

养护方式

泡沫混凝土自然养护可以分为覆盖浇水养护和塑料薄膜养护两种。　　（1） 覆盖浇水养护是根据外界气温一般应在泡沫混凝土浇筑完毕后3—12h内用草帘、芦席、麻袋、锯末、湿土和湿砂等适当的材料将混凝土覆盖，并经常浇水保持湿润。 泡沫混凝土浇水养护日期，对硅酸盐水泥，普通水泥和矿渣水泥拌制的混凝土不得少于7昼夜。；掺用缓凝性外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14昼夜；当用矾土水泥时，不得少于3昼夜。每天的浇水的次数已能保持混凝土具有足够的湿润状态为宜，当气温在15°C以上时，在混凝土浇筑过后的3昼夜中，白天至少每3小时浇水一次，夜间也应浇水了两次，在以后的养护中，每天至少浇水3次左右（当然当气温干燥的时候可以适当的加大浇水的次数）。　　对于较大面积（或是体积）的混凝土，应采用“蓄水养护”对于储水池一类工程可在拆除内模、混凝土达到一定强度后浇水养护；对于地下结构或是基础，可以再起表面涂刷沥青乳液或用土回填以代替洒水养护。　　（2）塑料薄膜养护是指以塑料薄膜伟覆盖物使混凝土与空气相隔，水分不在被蒸发，水泥靠混凝土中的水分完成水化作用已达到凝结硬化。这种方法可以直接将塑料拔模覆盖在混凝土的表面上，或是将塑料乳液喷洒在混凝土构件的便面上，等到乳液挥发后，在混凝土表面结合成一层塑料薄膜，以使混凝土构件与空气隔绝，使之混凝土中的水分不再蒸发而完成水化作用。 喷洒塑料薄膜养护的缺点是28d混凝土强度偏低8%左右，又由于成膜较薄，不能完全达到绝热、隔冻的作用，所以在夏季的时候用此种方法是要加上防晒设施（不得少于24h),不然会导致泡沫混凝土产生丝状裂缝。

发展现状

1泡沫混凝土取得的成果

泡沫混凝土的种类很多，但最常用的是水泥泡沫混凝土。水泥泡沫混凝土根据其掺合料不同又可分为水泥-粉煤灰-石灰型、水泥-矿渣－石灰-石膏型、水泥-粉煤灰-砂-石灰型、水泥一砂一石灰型、水泥-矿渣-粉煤灰－石灰－植物纤维型[4]、水泥-砂-玻璃纤维型等类型。

谢明辉、成跃民等对水泥-粉煤灰-石灰型的泡沫混凝土进行了试验研究，获得了密度为691kg/m3、抗压强度为3.4MPa、导热系数为0.210W/(m·K、抗15次冻融循环合格、碳化系数为0.89的理想的泡沫混凝土墙体材料。

陆爱萍、郭玉顺等对水泥-矿渣-石灰-石膏型的泡沫混凝土进行了试验研究，研究表明常压养护矿渣多孔混凝土是一种较理想的隔热保温材料(密度为910 kg/m3， 28d抗压强度为9.81MPa)，同时在价格上优势明显，具有一定的市场竞争力。

高波[7]对水泥-粉煤灰－砂－石灰型的泡沫混凝土进行了试验研究，获得最佳配合比粉煤灰60%，石灰5%，发泡液3kg，细砂15%，水泥20%所对应的性能为密度创6kglm3、 吸水率229岛、28d抗压强度3.4MPa。

宋旭辉等对水泥－砂－石灰型的泡沫混凝土进行了试验研究，在得了密度为812kg/m³、抗压强度为2.8MPa、导热系数为0.108W/(m·K、抗15次冻融循环合格、干燥收缩率0.43mmlm的泡沫混凝土。

高波、王群力等对水泥-矿渣-粉煤灰－石灰－植物纤维型的泡沫混凝土进行了试验研究，获得了干密度648kg/m3、抗压强度3.6MPa、吸水率12.0%、抗25次冻融循环合格、干燥收缩0.72mm/m、工艺简单、价格低廉的优异产品。

詹炳根等[10]对水泥－砂－玻璃纤维型的泡沫混凝土进行了试验研究，结果表明玻璃纤维增加了泡沫混凝土的抗压和抗折强度，极大地改善了韧性，并在一定程度上抑制了早期的干缩开裂现象。

2 泡沫混凝土存在的缺陷

(1)强度偏低:体积密度为800-859kg/m³的泡沫混凝土的抗压强度严重偏低，一般低于2.0MPa，有的甚至不足1.0MPa。但目前国内泡沫混凝土技术发展迅猛，已经将500公斤每立方的泡沫混凝土强度提高到2.5MPa。

（2）开孔率偏高：由于泡沫混凝土中存在Na,K,等对气泡的破坏作用，使得其中的气孔多为开孔，严重影响了泡沫混凝土的保温性能。现今，已经将180公斤级别泡沫混凝土做到0.4MPa以上，且开孔率已经控制在10%以下。

(3)开裂、吸水：硬化泡沫混凝土表面开裂，导致吸收大量外来水分。开裂可以添加纤维缓解，吸水可以加憎水剂解决。