泡沫混凝土的生产应用现状

2010 年 第 5 期 第 37 卷 总第 205 期广 东 化 工 · 291 ·泡沫混凝土的生产应用现状(广州中环万代环境工程有限公司，广东 广州 511430)[摘 要]概述了泡沫混凝提的定义、分类及性质，介绍了泡沫混凝土的原材料及制备方法，综述了国内外泡沫混凝土的应用进展，最后对泡 沫混凝土的发展进行了展望。

[关键词]泡沫混凝土；制备方法；建筑材料 [中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2010)05-0291-02李福畴Foamed Concrete Production and Application StatuesLi Fuchou (Guangzhou China Ever Environmental Engineering Co., Ltd., Guangzhou 511430, China)Abstract: The definition, classification, nature of foamed concrete were sketched. The raw material of foamed concrete and its preparation method were introduced. The application statues of foamed concrete in home and abroad was summarized. Development of foamed concrete was forward finally. Keywords: foamed concrete；preparation method；building materials泡沫混凝土主要由钙质材料(水泥、 石灰)和硅质材料(石英 砂、粒化高炉矿渣、粉煤灰、页岩等)，并掺加适宜的加气剂 等，经过配料、搅拌、浇筑、发气、切割而成的多孔超轻材料。

泡沫混凝土的分类方法是多种多样的， 按照分类的标准不 同，泡沫混凝土可以大致分为以下几种： (1)按照制作泡沫混凝土的胶凝材料种类，泡沫混凝土可 以分为水泥泡沫混凝土、 石膏泡沫混凝土、 火山灰质泡沫混凝 土、菱镁泡沫混凝土等。

(2)按照密度等级进行划分，泡沫混凝土可以分为以下几 个密度等级：300、400、500、600、700、800 kg/m3。

(3)按照泡沫混凝土的使用领域不同，泡沫混凝土可以分 为：园林泡沫混凝土、工程泡沫混凝土、工业泡沫混凝土和房 建泡沫混凝土。

(4)按照泡沫混凝土使用功能的不同，可以分为以下几种 类型： 保温型泡沫混凝土、 结构型泡沫混凝土和保温结构型泡 沫混凝土。

(5)按照泡沫混凝土在生产中所用填充材料种类的不同， 可以分为：粉煤灰泡沫混凝土、秸秆泡沫混凝土、矿渣泡沫混 凝土等。

此外，泡沫混凝土还可以按照养护方式的不同进行分类， 大致可以分为：自然养护泡沫混凝土、蒸压养护泡沫混凝土、 蒸汽养护泡沫混凝土等[1-5]。

1 泡沫混凝土的定义及分类泡沫混凝土具有较低的密度， 实际应用中， 常见泡沫混凝 土的密度等级为 300～1200 kg/m3，近年来，密度更低的超轻 泡 沫混凝土也开始出现， 但在建筑工程中尚未得到较大范围 的应用。

实际工程中泡沫混凝土的密度可以降至 200～700 kg/m3， 与粘土砖相比，密度只有粘土砖的 1/3～1/10，其密度只相当 于普通水泥混凝土的 1/5～1/10。

由于泡沫混凝土的密度小，将其应用于建筑物的内外墙 体、 层面、 楼面、 立柱等部位， 可以使建筑物的自重降低 25 % 左右，有些甚至可使自重降低高达 30 %～40 %。

除此之外， 对于结构构件来说，采用泡沫混凝土取代原来的普通混凝土， 可以提高构件的承载能力。

因此， 在建筑工程中合理采用泡沫 混凝土， 可以在保证建筑耐久性及结构承载性能的同时， 大大 降低工程造价，具有显著的经济效益和广泛的市场前景。

2.2 保温隔热性能好2 泡沫混凝土的性质泡沫混凝土之所以具有良好的保温隔热性能是由其内部 结构所决定的。

观察泡沫混凝土的内部结构可以发现， 泡沫混 凝土的内部充满大量封闭、均匀、细小的圆形孔隙。

这些气孔 可以最大程度地固定空气， 因此制品导热系数极低， 具有良好 的保温隔热性能。

泡沫混凝土的这一优异的热工性能是普通混 凝土所不具备的。

国内外大量的试验研究发现： 通常使用的密 度等级在 300～1200 kg/m3 范围内的泡沫混凝土，其导热系数 范围为 0.08～0.3 W/(m.K)。

如果在建筑物的屋面材料及墙体 材料中广泛采用这种泡沫混凝土，将产生良好的节能效果。

2.1 质轻施工中常用泡沫混凝土的密度等级范围为 300 kg/m3 到 1200 kg/m3，在建筑中充分应用泡沫混凝土可以大大降低建筑 物的自重，降低率可以高达 25 %。

建筑物自重降低的同时， 结构和基础费用也随之减少， 因此， 在建筑施工中充分应用泡 沫混凝土可以起到很好的经济效益。

不仅如此， 大量的研究表 明， 合理使用泡沫混凝土的建筑较普通建筑具有更高的抗震性 能；除此之外，泡沫混凝土还具有良好的热工性能：由于泡沫 混凝土中含有大量细小封闭的圆形孔隙， 赋予了泡沫混凝土良 好的热工性能。

通常，超轻泡沫混凝土的导热系数范围为 0.08～0.25 W/(m.K)之间，将这种优质的多孔材料应用于建筑 工程中， 必将产生显著的保温隔热效果。

国内外大量的资料显 示，泡沫混凝土的主要性能有以下几点：2.3 隔音耐火性能优异泡沫混凝土作为一种多孔材料，内部含有大量的封闭孔 隙， 因此具有良好的隔音性能。

因此可以将泡沫混凝土广泛应 用于建筑物的楼层及高速公路的隔音板、 地下建筑物的顶层等 建筑部位，作为隔音层。

同时，泡沫混凝土还具有一般无机质 材料的通性即不易燃烧、 具有良好的耐火性。

国内外大量研究 资料显示，干容重在 500～900 kg/m3 范围内的泡沫混凝土， 当其抗压强度为 2.5～7.5 MPa 范围内时，泡沫混凝土的耐火 极限可以达到 2.7 小时，隔声性能可以达到 20 db，抗冲击性 可以达到 100 次，是一种可以大力推广的优质隔音耐火材料。

2.4 抗震性能好泡沫混凝土由于其特殊的多孔性结构， 密度较小、 质量较 轻、 弹性模量较低。

这些特性使泡沫混凝土结构在承受地震荷 载时所承受的地震力小， 震动波的传递速度也比普通混凝土结[收稿日期] 2010-03-10 [作者简介] 李福畴(1981-)，男，广东人，本科，工程师，助工，主要研究方向为建筑结构材料。

· 292 ·广 东 化 工 2010 年 第 5 期 第 37 卷 总第 205 期构慢很多。

根据震动学原理，建筑结构的自震周期越长，对冲 击能量的吸收也就越快。

因此， 泡沫混凝土具有优异的减震效 果。

在建筑工程的特定部位适当的应用泡沫混凝土可以有效地 增加建筑物的抗震性能， 加强建筑物在地震中的安全性和牢固 性。

泡沫混凝土除了具备以上的多种优异性能外， 在制作过程 中可以大量掺加工业废渣，这样，不仅有效利用资源、变废为 宝、利于环保，而且还大大降低了泡沫混凝土的成本[6-9]。

2.5 其他性能3 泡沫混凝土的原材料及制备方法3.1 泡沫混凝土的原材料制备泡沫混凝土所需的原材料主要包括：水泥、水、发泡 剂， 除此之外， 还可以在泡沫混凝土的制备过程中掺加一定量 的填料、骨料和外加剂，这样一方面可以降低成本，另一方面 有效改善了泡沫混凝土的制品性能。

常用的填料种类包括： 砂、 粉煤灰、膨胀珍珠岩、陶粒、矿渣、碎石屑等；常用的外加剂 种类包括：减水剂、缓凝剂、促凝剂、早强剂、稳泡剂等。

现 对制备泡沫混凝土所需的几种主要原材料的基本性能、 特点分 别进行阐述。

水泥是泡沫混凝土中的主要胶凝材料， 也是泡沫混凝土的 主要强度来源，在泡沫混凝土中起着胶结作用。

一般来说，所 用水泥的强度等级越高， 制备出的泡沫混凝土的抗压强度也会 越高。

制备泡沫混凝土的水泥种类很多，普通硅酸盐水泥、矿 渣硅酸盐水泥、 粉煤灰硅酸盐水泥等都可以用来制作泡沫混凝 土。

发泡剂是制作泡沫混凝土不可或缺的组分， 泡沫混凝土质 量的优劣很大程度上决定于所用发泡剂性能的优劣。

发泡剂既 有固态发泡剂又有液态发泡剂。

目前， 我国市场上常见的用来 制备泡沫混凝土的发泡剂种类包括：铝粉类、表面活性剂类、 蛋白质类。

目前对于采用物理方法发泡的泡沫混凝土， 国际上 应用最广泛的是蛋白质类发泡剂， 因为它不仅发泡速度快、 泡 径均匀、而且泡沫细小、泡沫的稳定性好、持续时间长。

稳泡剂也是制备超轻泡沫混凝土所必需的。

从某种意义上 说， 稳泡剂的选择是否合理决定了泡沫混凝土产品性能是否优 异。

稳泡剂的稳泡机理为： 一方面， 稳泡剂是一种表面活性剂， 将稳泡剂加入到混凝土中以后， 表面活性剂的亲水基一端与水 相吸， 憎水基一端则与水相斥而指向气体， 这样表面活性剂被 牢牢吸附在气-液界面的表面张力；另一方面，由于表面活性 剂能够在液相表面形成单分子吸附膜，使液面坚固不易破裂， 最终可以达到稳定气泡的目的。

目前泡沫混凝土的制作方法主要包括以下两种： 一种方法 是先制备出泡沫， 再将制备出的泡沫与砂浆拌合， 这种方法又 被称为预制泡混合法。

预制泡混合法制作泡沫混凝土的主要工 艺步骤包括三步： 首先是水泥砂浆的制备； 然后是泡沫的制备； 最后是砂浆与泡沫混合、混凝土的浇筑。

另外一种方法是混凝土的拌合与发泡是同时进行的， 称为 混合搅拌法。

这种制备方法的主要生产工艺包括三个步骤： 首 先是发泡剂水泥砂浆的制备、 然后将制备好的砂浆进行预制浇 筑、最后是将浇筑后的坯体进行静停发泡。

比较上述制备泡沫混凝土的两种生产工艺可以发现， 两种 生产工艺最大的区别是： 预制泡沫混合法是预先制作气泡后再 与砂浆混合， 然后将混合均匀稳定的泡沫砂浆进行现场浇筑或 预制泡沫混凝土； 而混合搅拌法则首先是制备出含有发泡剂的 砂浆、 然后再进行预制浇筑、 最后一步是在静停过程中完成发 泡过程。

两种制备工艺的不同决定了采用两种不同工艺生产出 的泡沫混凝土的性能、用途也有所不同。

一般情况下，采用预 制泡沫混合法制备出的泡沫砂浆具有良好的流动性， 可以进行 远距离泵送； 而采用混合搅拌法制备出的砂浆则一般不能用于 泵送和现场浇筑[10-12]。

泡沫混凝土在墙体中应用量最大的形式就是作为泡沫混 凝土砌块。

在我国北方地区， 泡沫混凝土砌块主要用作墙体保 温层； 而在我国南方地区， 泡沫混凝土砌块主要用于制作成密 度等级在 900～1200 kg/m3 范围内的泡沫混凝土砌块，这些砌 块多被用来作为框架结构的填充墙。