摘要：泡沫混凝土的特性、泡沫混凝土的生產工藝、我國泡沫混凝土的應用現(xiàn)狀、國外泡沫混凝土應用的新進展。
關鍵詞：混凝土；施工；材料
泡沫混凝土是混凝土大家族中的一員，近年來，國內外都非常重視泡沫混凝土的研究與開發(fā)，使其在建筑領域的應用越來越廣，現(xiàn)將有關情況介紹如下：
一、泡沫混凝土的定義及分類
1. 泡沫混凝土的定義
泡沫混凝土是利用機械方式將發(fā)泡劑( 水溶液)制作成泡沫, 再將泡沫混入到硅質材料( 砂、粉煤灰) 、鈣質材料( 水泥、石灰) 等以及各種外加劑和水組成的混合料中, 攪拌均勻澆筑成各種所需的規(guī)格, 經養(yǎng)護而成的含有大量封閉氣孔的輕質混凝土。
2. 泡沫混凝土的分類
泡沫混凝土的分類方式很多, 按組成膠結材料可分為水泥泡沫混凝土、菱鎂泡沫混凝土、石膏泡沫混凝土、火山灰質膠結材料泡沫混凝土; 按所用主要填充料的種類可分為粉煤灰泡沫混凝土、礦渣泡沫混凝土、秸稈泡沫混凝土等; 按密度一般可分為六個等級, 即300kg/m3、400kg/m3、500kg/m3、600kg/m3、700kg/m3、800kg/m3; 按使用功能可分為保溫型、保溫結構型、結構型; 按應用領域可分為房建泡沫混凝土、園林泡沫混凝土、工程泡沫混凝土、工業(yè)泡沫混凝土; 按養(yǎng)護方式可分為自然養(yǎng)護泡沫混凝土、蒸汽養(yǎng)護泡沫混凝土、蒸壓養(yǎng)護泡沫混凝土。
二、泡沫混凝土的特性
泡沫混凝土是一種多孔混凝土，其內部均勻分布著大量微小的氣孔，泡沫混凝土與加氣混凝土有相似的外觀結構，其主要物理力學性 能及熱工性能與加氣溫凝土相似，主要區(qū)別是其氣孔在制品內形成的方式不同。加氣混凝土是在料漿里摻入發(fā)氣劑，利用化學反應產生氣體使料漿膨脹，經硬化后形成多孔結構。而泡沫混凝土是將物理機械作用下產生的泡沫摻入料漿中混合均勻，經硬化后形成多孔結構。下面我們來說說泡沫混凝土的物理特性：
1. 輕質
泡沫混凝土的密度小，密度等級一般為300-1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等級為300-1200 kg/m3，近年來，密度為160 kg/m3的超輕泡沫混凝土也在建筑工程中獲得了應用。由于泡沫混凝土的密度小，在建筑物的內外墻體、層面、樓面、立柱等建筑結構中采用該種材料，一般可使建筑物自重降低25%左右，有些可達結構物總重的30%-40%。而且，對結構構件而言，如采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，在建筑工程中采用泡沫混凝土具有顯著的經濟效益。
2. 保溫隔熱性能好
由于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范圍的泡沫混凝土，導熱系數(shù)在0.08-0.3w/(m·K)之間。采用泡沫混凝土作為建筑物墻體及屋面材料，具有良好的節(jié)能效果。
3. 隔音耐火性能好
泡沫混凝土屬多孔材料，因此它也是一種良好的隔音材料，在建筑物的樓層和高速公路的隔音板、地下建筑物的頂層等可采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，在建筑物上使用，可提高建筑物的防火性能。
4. 其它性能
泡沫混凝土還具有施工過程中可泵性好，防水能力強，沖擊能量吸收性能好，可大量利用工業(yè)廢渣，價格低廉等優(yōu)點。
三、泡沫混凝土的生產工藝
泡沫混凝土的基本原料為水泥、石灰、水、泡沫，在此基礎上摻加一些填料、骨料及外加劑。常用的填料及骨料為：砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨脹聚苯乙烯、膨脹珍珠巖、苯脫克細骨料，常用的外加劑與普通混凝土一樣，為減水劑、防水劑、緩凝劑、促凝劑等。
泡沫混凝土的生產方法有濕砂漿法和干砂漿法兩種。濕砂漿法通常是在混凝土攪拌站將水泥、砂與水等攪拌成砂漿，并用汽車式攪拌機車運至工地，再將單獨制成的泡沫加入砂漿，攪拌機將泡沫及砂漿拌勻，然后將制備好的泡沫混凝土注入泵車輸送或現(xiàn)場直接施工。干砂漿法是將各干組份（水泥、粉煤灰等）通過散裝運輸或傳動系統(tǒng)輸送至施工現(xiàn)場，干組份與水在施工現(xiàn)場拌合，然后將單獨制成的泡沫加入砂漿，兩者在勻化器內拌合，然后用于現(xiàn)場施工。
最近，日本采用蛋白質物添加適量的陽離子表面活性劑配成的混合發(fā)泡劑，采用現(xiàn)場澆注成型的工藝，研制成功現(xiàn)澆泡沫混凝土新工藝。共所用發(fā)泡沫是在蛋白質中摻入0.1%-5%的陽離子表面活性劑而配成，陽離子表面活性劑使用季銨鹽。其制備方法有三種：一種是將水、蛋白質物、陽離子表面活性劑混合，經發(fā)泡劑機發(fā)泡，再注入水泥料漿中攪拌，制備泡沫水泥漿，現(xiàn)澆成型；一種是將水、蛋白質物、陽離子表面活性劑混合，經高速攪拌機發(fā)泡，再注入水泥料漿中，制備發(fā)泡水泥漿；一種是按第二種方法發(fā)泡，一邊加入少量水泥，一邊高速攪拌，制備發(fā)泡水泥漿，其中前一種制備方法較好。上述制備方法生產的現(xiàn)澆混凝土不僅輕質、高強、耐火，更引人注目的是不需蒸壓養(yǎng)護，現(xiàn)澆即可成型，節(jié)能效果顯著。
四、泡沫混凝土的主要用途
泡沫混凝土在我國起步較晚, 所以現(xiàn)在大多還應用在建筑物方面, 而在國外其應用相當廣泛, 主要應用在下面幾個方面:
1. 用作擋土墻。主要用作港口的岸墻。泡沫混凝土作為輕質回填材料用于岸墻, 可降低垂直載荷, 也可減少對岸墻的側向載荷。因為泡沫混凝土是一種粘結性良好的剛性體, 不沿周邊對岸墻施加側向壓力, 避免或減小沉降, 維修費用隨之減少。泡沫混凝土也可用來增加路堤邊坡的穩(wěn)定性, 用它取代坡的部分土壤, 由于減輕了重量, 從而降低了影響邊坡穩(wěn)定性的作用力。
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, 可作為運動場。此類運動場可進行曲棍球、足球及網球活動?；蛘咴谂菽炷辽箱佉粚?.05m厚的多孔瀝青及塑料, 則可作為田徑跑道。
3. 用作夾芯構件。在預制鋼筋混凝土構件時可采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。
4. 用作復合墻板。用泡沫混凝土制作成各種輕質板材, 在框架結構中用作隔熱填充或與薄鋼板制成復合墻板。
5. 管線回填。地下廢棄的油柜、管線(內裝粗油、化學品)、污水管及其他容易導致火災或塌方的空穴, 采用泡沫混凝土回填可解決這些后患, 費用也少。泡沫混凝土采用的密度大小取決于管子的直徑及地下水位。
6. 貧混凝土填層。由于使用可彎曲的軟管, 泡沫混凝土具有很大的工作度及較強的適應性, 因此可用于貧混凝土填層。如對隔熱性能要求不太高, 則一般平均厚度為0.05m; 如對隔熱性要求很高, 則平均厚度為0.1m～0.2m。
7. 屋面邊坡。泡沫混凝土用于屋面邊坡, 具有重量輕、施工速度快、價格低廉等優(yōu)點。坡度一般為10mm/m, 厚度為0.03m～0.2m。
8. 儲罐底腳的支撐。將泡沫混凝土澆注在鋼儲罐(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處于最佳狀態(tài)。這一連續(xù)的支撐可使儲罐采用薄板箱底,同時凸形地基也易于清潔。
除此之外, 泡沫混凝土也可用于防火墻的絕緣填充、樓面隔聲填充、隧道襯管回填, 以及供電、水管線的隔離等方面。
五、我國泡沫混凝土的應用現(xiàn)狀
近年來，我國越來越重視建筑節(jié)能工作，隨著與建筑節(jié)能有關政策的實施，墻體材料改革取得了顯著的成就，節(jié)能材料倍受歡迎。泡沫混凝土以其良好的特性，已用于節(jié)能墻體材料中，在其它方面也獲得了應用。目前，泡沫混凝土在我國的應用情況如下。
1. 泡沫混凝土砌塊
泡沫混凝土砌塊是泡沫混凝土在墻體材料中應用量最大的一種材料。在我國南方地區(qū)，一般用密度等級為900-1200 kg/m3的泡沫混凝土砌塊作為框架結構的填充墻，主要是利用該砌塊隔熱性能好和輕質高強的特點。尤以廣東省應用最多，目前該省泡沫混凝土砌塊的年用量達60萬平方米。在北方，泡沫混凝土砌塊主要用作墻體保溫層。
2. 泡沫混凝土輕質墻板
目前用于建筑物分戶和分室隔墻的主要材料是GRC輕質墻板，由于其原料價格較高，影響了其推廣應用。中國建筑材料科學研究院采用GRC隔墻板生產工藝結合固體泡沫劑和泡沫水泥的研究成果，開發(fā)出了粉煤灰泡沫水泥輕質墻板的生產技術，并得到了應用。該產品生產采用的原料如下：30%-40%的粉煤灰，45%-65%的硫鋁酸鹽水泥，0-15%的膨脹珍珠巖以及一定體積的泡沫。與傳統(tǒng)的GRC輕質墻板相比，采用泡沫混凝土生產技術，不但能明顯降低產品的成本，而且大大改善了漿體的流動性，使成型更為方便。
3. 泡沫混凝土補償?shù)鼗?
現(xiàn)代建筑設計與施工越來越重視建筑物在施工過程中的自由沉降。由于建筑物群各部分自重的不同，在施工過程中將產生自由沉降差，在建筑物設計過程中要求在建筑物自重較低的部分其基礎須填軟材料，作為補償?shù)鼗褂?。泡沫混凝土能較好地滿足補償?shù)鼗牧系囊蟆?
六、泡沫混凝土今后的研究方向
1. 進一步降低成本, 研究簡單可靠、穩(wěn)定的泡沫混凝土材料生產工藝。
2. 進一步研究泡沫混凝土的各種性能及影響其性能的因素, 解決氣泡均勻問題。
3. 研制高效發(fā)泡劑, 研究原料與復合外加劑的選用配比以及其對混凝土性能的影響, 優(yōu)化工藝流程及設備等。
4. 進一步擴大其應用范圍。
關鍵詞：混凝土；施工；材料
泡沫混凝土是混凝土大家族中的一員，近年來，國內外都非常重視泡沫混凝土的研究與開發(fā)，使其在建筑領域的應用越來越廣，現(xiàn)將有關情況介紹如下：
一、泡沫混凝土的定義及分類
1. 泡沫混凝土的定義
泡沫混凝土是利用機械方式將發(fā)泡劑( 水溶液)制作成泡沫, 再將泡沫混入到硅質材料( 砂、粉煤灰) 、鈣質材料( 水泥、石灰) 等以及各種外加劑和水組成的混合料中, 攪拌均勻澆筑成各種所需的規(guī)格, 經養(yǎng)護而成的含有大量封閉氣孔的輕質混凝土。
2. 泡沫混凝土的分類
泡沫混凝土的分類方式很多, 按組成膠結材料可分為水泥泡沫混凝土、菱鎂泡沫混凝土、石膏泡沫混凝土、火山灰質膠結材料泡沫混凝土; 按所用主要填充料的種類可分為粉煤灰泡沫混凝土、礦渣泡沫混凝土、秸稈泡沫混凝土等; 按密度一般可分為六個等級, 即300kg/m3、400kg/m3、500kg/m3、600kg/m3、700kg/m3、800kg/m3; 按使用功能可分為保溫型、保溫結構型、結構型; 按應用領域可分為房建泡沫混凝土、園林泡沫混凝土、工程泡沫混凝土、工業(yè)泡沫混凝土; 按養(yǎng)護方式可分為自然養(yǎng)護泡沫混凝土、蒸汽養(yǎng)護泡沫混凝土、蒸壓養(yǎng)護泡沫混凝土。
二、泡沫混凝土的特性
泡沫混凝土是一種多孔混凝土，其內部均勻分布著大量微小的氣孔，泡沫混凝土與加氣混凝土有相似的外觀結構，其主要物理力學性 能及熱工性能與加氣溫凝土相似，主要區(qū)別是其氣孔在制品內形成的方式不同。加氣混凝土是在料漿里摻入發(fā)氣劑，利用化學反應產生氣體使料漿膨脹，經硬化后形成多孔結構。而泡沫混凝土是將物理機械作用下產生的泡沫摻入料漿中混合均勻，經硬化后形成多孔結構。下面我們來說說泡沫混凝土的物理特性：
1. 輕質
泡沫混凝土的密度小，密度等級一般為300-1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等級為300-1200 kg/m3，近年來，密度為160 kg/m3的超輕泡沫混凝土也在建筑工程中獲得了應用。由于泡沫混凝土的密度小，在建筑物的內外墻體、層面、樓面、立柱等建筑結構中采用該種材料，一般可使建筑物自重降低25%左右，有些可達結構物總重的30%-40%。而且，對結構構件而言，如采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，在建筑工程中采用泡沫混凝土具有顯著的經濟效益。
2. 保溫隔熱性能好
由于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范圍的泡沫混凝土，導熱系數(shù)在0.08-0.3w/(m·K)之間。采用泡沫混凝土作為建筑物墻體及屋面材料，具有良好的節(jié)能效果。
3. 隔音耐火性能好
泡沫混凝土屬多孔材料，因此它也是一種良好的隔音材料，在建筑物的樓層和高速公路的隔音板、地下建筑物的頂層等可采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，在建筑物上使用，可提高建筑物的防火性能。
4. 其它性能
泡沫混凝土還具有施工過程中可泵性好，防水能力強，沖擊能量吸收性能好，可大量利用工業(yè)廢渣，價格低廉等優(yōu)點。
三、泡沫混凝土的生產工藝
泡沫混凝土的基本原料為水泥、石灰、水、泡沫，在此基礎上摻加一些填料、骨料及外加劑。常用的填料及骨料為：砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨脹聚苯乙烯、膨脹珍珠巖、苯脫克細骨料，常用的外加劑與普通混凝土一樣，為減水劑、防水劑、緩凝劑、促凝劑等。
泡沫混凝土的生產方法有濕砂漿法和干砂漿法兩種。濕砂漿法通常是在混凝土攪拌站將水泥、砂與水等攪拌成砂漿，并用汽車式攪拌機車運至工地，再將單獨制成的泡沫加入砂漿，攪拌機將泡沫及砂漿拌勻，然后將制備好的泡沫混凝土注入泵車輸送或現(xiàn)場直接施工。干砂漿法是將各干組份（水泥、粉煤灰等）通過散裝運輸或傳動系統(tǒng)輸送至施工現(xiàn)場，干組份與水在施工現(xiàn)場拌合，然后將單獨制成的泡沫加入砂漿，兩者在勻化器內拌合，然后用于現(xiàn)場施工。
最近，日本采用蛋白質物添加適量的陽離子表面活性劑配成的混合發(fā)泡劑，采用現(xiàn)場澆注成型的工藝，研制成功現(xiàn)澆泡沫混凝土新工藝。共所用發(fā)泡沫是在蛋白質中摻入0.1%-5%的陽離子表面活性劑而配成，陽離子表面活性劑使用季銨鹽。其制備方法有三種：一種是將水、蛋白質物、陽離子表面活性劑混合，經發(fā)泡劑機發(fā)泡，再注入水泥料漿中攪拌，制備泡沫水泥漿，現(xiàn)澆成型；一種是將水、蛋白質物、陽離子表面活性劑混合，經高速攪拌機發(fā)泡，再注入水泥料漿中，制備發(fā)泡水泥漿；一種是按第二種方法發(fā)泡，一邊加入少量水泥，一邊高速攪拌，制備發(fā)泡水泥漿，其中前一種制備方法較好。上述制備方法生產的現(xiàn)澆混凝土不僅輕質、高強、耐火，更引人注目的是不需蒸壓養(yǎng)護，現(xiàn)澆即可成型，節(jié)能效果顯著。
四、泡沫混凝土的主要用途
泡沫混凝土在我國起步較晚, 所以現(xiàn)在大多還應用在建筑物方面, 而在國外其應用相當廣泛, 主要應用在下面幾個方面:
1. 用作擋土墻。主要用作港口的岸墻。泡沫混凝土作為輕質回填材料用于岸墻, 可降低垂直載荷, 也可減少對岸墻的側向載荷。因為泡沫混凝土是一種粘結性良好的剛性體, 不沿周邊對岸墻施加側向壓力, 避免或減小沉降, 維修費用隨之減少。泡沫混凝土也可用來增加路堤邊坡的穩(wěn)定性, 用它取代坡的部分土壤, 由于減輕了重量, 從而降低了影響邊坡穩(wěn)定性的作用力。
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, 可作為運動場。此類運動場可進行曲棍球、足球及網球活動?；蛘咴谂菽炷辽箱佉粚?.05m厚的多孔瀝青及塑料, 則可作為田徑跑道。
3. 用作夾芯構件。在預制鋼筋混凝土構件時可采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。
4. 用作復合墻板。用泡沫混凝土制作成各種輕質板材, 在框架結構中用作隔熱填充或與薄鋼板制成復合墻板。
5. 管線回填。地下廢棄的油柜、管線(內裝粗油、化學品)、污水管及其他容易導致火災或塌方的空穴, 采用泡沫混凝土回填可解決這些后患, 費用也少。泡沫混凝土采用的密度大小取決于管子的直徑及地下水位。
6. 貧混凝土填層。由于使用可彎曲的軟管, 泡沫混凝土具有很大的工作度及較強的適應性, 因此可用于貧混凝土填層。如對隔熱性能要求不太高, 則一般平均厚度為0.05m; 如對隔熱性要求很高, 則平均厚度為0.1m～0.2m。
7. 屋面邊坡。泡沫混凝土用于屋面邊坡, 具有重量輕、施工速度快、價格低廉等優(yōu)點。坡度一般為10mm/m, 厚度為0.03m～0.2m。
8. 儲罐底腳的支撐。將泡沫混凝土澆注在鋼儲罐(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處于最佳狀態(tài)。這一連續(xù)的支撐可使儲罐采用薄板箱底,同時凸形地基也易于清潔。
除此之外, 泡沫混凝土也可用于防火墻的絕緣填充、樓面隔聲填充、隧道襯管回填, 以及供電、水管線的隔離等方面。
五、我國泡沫混凝土的應用現(xiàn)狀
近年來，我國越來越重視建筑節(jié)能工作，隨著與建筑節(jié)能有關政策的實施，墻體材料改革取得了顯著的成就，節(jié)能材料倍受歡迎。泡沫混凝土以其良好的特性，已用于節(jié)能墻體材料中，在其它方面也獲得了應用。目前，泡沫混凝土在我國的應用情況如下。
1. 泡沫混凝土砌塊
泡沫混凝土砌塊是泡沫混凝土在墻體材料中應用量最大的一種材料。在我國南方地區(qū)，一般用密度等級為900-1200 kg/m3的泡沫混凝土砌塊作為框架結構的填充墻，主要是利用該砌塊隔熱性能好和輕質高強的特點。尤以廣東省應用最多，目前該省泡沫混凝土砌塊的年用量達60萬平方米。在北方，泡沫混凝土砌塊主要用作墻體保溫層。
2. 泡沫混凝土輕質墻板
目前用于建筑物分戶和分室隔墻的主要材料是GRC輕質墻板，由于其原料價格較高，影響了其推廣應用。中國建筑材料科學研究院采用GRC隔墻板生產工藝結合固體泡沫劑和泡沫水泥的研究成果，開發(fā)出了粉煤灰泡沫水泥輕質墻板的生產技術，并得到了應用。該產品生產采用的原料如下：30%-40%的粉煤灰，45%-65%的硫鋁酸鹽水泥，0-15%的膨脹珍珠巖以及一定體積的泡沫。與傳統(tǒng)的GRC輕質墻板相比，采用泡沫混凝土生產技術，不但能明顯降低產品的成本，而且大大改善了漿體的流動性，使成型更為方便。
3. 泡沫混凝土補償?shù)鼗?
現(xiàn)代建筑設計與施工越來越重視建筑物在施工過程中的自由沉降。由于建筑物群各部分自重的不同，在施工過程中將產生自由沉降差，在建筑物設計過程中要求在建筑物自重較低的部分其基礎須填軟材料，作為補償?shù)鼗褂?。泡沫混凝土能較好地滿足補償?shù)鼗牧系囊蟆?
六、泡沫混凝土今后的研究方向
1. 進一步降低成本, 研究簡單可靠、穩(wěn)定的泡沫混凝土材料生產工藝。
2. 進一步研究泡沫混凝土的各種性能及影響其性能的因素, 解決氣泡均勻問題。
3. 研制高效發(fā)泡劑, 研究原料與復合外加劑的選用配比以及其對混凝土性能的影響, 優(yōu)化工藝流程及設備等。
4. 進一步擴大其應用范圍。
