泡沫混凝土在建筑工程中的应用
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随着建筑市场的发展，建筑材料的选择也向节能、环保的方向发展，而混凝土材料领域泡沫混凝土正成为越来越重要的建筑材料。
一、泡沫混凝土简介
泡沫混凝土是利用物理方法制备泡沫，再将泡沫加入到胶凝材料、粉煤灰、填料、水及各种外加剂组成的料浆中，经搅拌、浇注成型、养护而成的多孔轻质材料。
随着建筑业的发展和人们生活水平的提高，具有轻质、保温、隔热功能的多孔混凝土用量越来越大。多孔混凝土常用的有三种类型，即加气混凝土、泡沫混凝土及无砂大孔混凝土。所谓加气混凝土是指以钙质材料（水泥、石灰）、硅质材料（石英砂、矿渣、粉煤灰等）和加气剂（铝粉等）为原料经磨细、配料、浇注、发气、切割和蒸压养护等工序而成的多孔混凝土；泡沫混凝土是指以水泥浆（也常掺入石英砂粉、粉煤灰、矿渣等硅质混合材）与泡沫剂拌合经蒸养或压蒸养护而成的多孔混凝土；无砂大孔混凝土则是以粗集料、水泥、水配制而成的轻质混凝土。它们分别以加气剂产生气泡、泡沫剂引人气泡及无细集料的结构性气孔而赋予混凝土以优良的性能，已得到比较好的应用。但遗憾的是，它们又都分别存在着各自的不足。如铝粉加气混凝土气孔偏大又不均匀、强度较低、须蒸压养护、成本较高；泡沫混凝土初凝、终凝时间长，亦需要高温养护，且强度更低；而无砂大孔混凝土虽强度较高，却表观密度大(1000-1500kg/m3）、保温隔热性较差。如何生产出满足市场需求的轻质高强、保温隔热性能好、成本低的泡沫混凝土，成为人们所关注的热点问题。
近年来，国内外都非常重视对泡沫混凝土的理论和实践的探索与研究，充分利用泡沫混凝土的良好特性，将它在建筑工程中的应用领域不断扩大，泡沫混凝土的开发与应用，不仅加快了工程进度，提高了工程质量，增加了建筑物的抗震性，而且使工程总成本降低，达到了节能降耗的效果，促进了超高层建筑物的发展。尤其在美国、英国、荷兰、加拿大等欧美国家以及日本、韩国等亚洲国家，泡沫混凝土技术的开发，极大地推动了泡沫混凝土材料的生产应用，使泡沫混凝土在屋顶保温隔热、地暖工程、室内外垫层、室内外保温、非承重墙体、新型节能砖、抗震、隔音等建筑工程领域得到大面积推广，产生了巨大的经济效益和社会效益。
二、泡沫混凝土的物理特性
（一）泡沫混凝土与加气混凝土的比较
泡沫混凝土是混凝土家族中最年轻的一员，但泡沫混凝土和加气混凝土比较容易混淆。现就两者之间的异同作简单分析：
不同点：
1.所用固体废弃物种类多：传统加气混凝土，绝大多数都是以水泥和粉煤灰为主要原料，固体废弃物只用粉煤灰一种；泡沫混凝土所用的固体废弃物十分广泛，几乎包含了大多数固体废弃物，如粉煤灰煤渣、煤矸石、钢渣、矿渣，从这个意义上说，泡沫混凝土更符合循环经济。
2.可以实现更小的密度：由于选用了很多的密度轻集料，可以很容易实现超低密度泡沫混凝土。
3.发泡手段更加灵活：传统加气混凝土只用化学发泡，而泡沫混凝土采用了更加灵活的发泡手段。它除用发泡机和发泡剂发泡外，还可以利用高压气泵充气，只要能达到混凝土形成封闭性气孔的目的，发泡手段不拘一格。
4.养护工艺更加多样：泡沫混凝土由于所生产的品种很多，因而需要氧化工艺的多样性，可根据不同胶凝材料，采取自然养护、蒸汽养护或其他养护方法。
5.生产模具种类繁多：泡沫混凝土为降低投资，增加制品种类，提高产品附加值，可采用各种材料制成的小型模具、组合模具、艺术模具等。它还可以不用模具，直接现场浇注。
相同点：
1.结构特征相同：泡沫混凝土和加气混凝土一样，皆以封闭性气孔为主，连通孔和封闭孔很少，气孔大小均匀，绝大多数气孔小于2毫米。
2.密度相近：泡沫混凝土虽然采用的材料和加气混凝土有所不同，但其密度等级划分和传统加气混凝土的级别一样。
3.力学性能及其他技术指标相同或相近。
4.均以无机材料为主。
（二）泡沫混凝土的分类
泡沫混凝土的分类方式很多，按组成胶结材料可分为水泥泡沫混凝土、菱镁泡沫混凝土、石膏泡沫混凝土、火山灰质胶结材料泡沫混凝土；按所用主要填充料的种类可分为粉煤灰泡沫混凝土、矿渣泡沫混凝土、秸秆泡沫混凝土等；按密度一般．可分为六个等级，即300kg/m3、400kg/m3、500kg/m3、600kg/m3、700kg/m3、800kg/m3；按使用功能可分为保温型、保温结构型、结构型；按应用领域可分为房建泡沫混凝土、园林泡沫混凝土、工程泡沫混凝土、工业泡沫混凝土；按养护方式可分为自然养护泡沫混凝土、蒸汽养护泡沫混凝土、蒸压养护泡沫混凝土。
（三）泡沫混凝土的结构特点
泡沫混凝土的强度受气孔结构及形状的影响较大。
泡沫混凝土的气孔率主要取决于泡沫的加人量，这也就决定了泡沫混凝土的体积密度。泡沫混凝土的强度同样服从于孔隙率理论。孔隙率越大，体积密度越小，强度也就越低。如果保持孔隙率不变（体积密度也相应不变），改变气孔的大小，也可以改变泡沫混凝土的强度。在工艺条件许可时，尽量减小气孔的尺寸，将可以提高泡沫混凝土强度。如果将气孔与孔间壁中的毛细孔、胶凝孔一起计算孔隙率，泡沫混凝土的总孔隙率可达70％（当体积密度为500kg/m3时）。有的研究者认为，如果保持孔隙不变，减少气孔含量，增大毛细孔含量，同样可以提高泡沫混凝土的强度。
气孔的形状因生产工艺条件不同而分为封闭的圆孔（或多面体孔）、没有完全封闭的孔和完全贯通的孔三类。其中，第一种孔对强度等物理力学性能的不利影响最小，而第三类影响最大。
总之，好的泡沫混凝土制品，必须具有良好的气孔结构，要想获得良好的气孔结构又必须通过合理的配料，合理的参数，使料浆的气泡稳定与稠化相适应。由于泡沫混凝土原料的多样性，在实际生产中会出现不同的情况，我们可通过大量的实践，形成适合各自条件的技术，从而提高产品质量。
（四）泡沫混凝土的特性
由于泡沫混凝土中含有大量封闭的孔隙，使其具有下列良好的物理力学性能。
1.轻质
泡沫混凝土的密度小，密度等级一般为300－1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等级为300－1200kg/m3。近年来，密度为160kg/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。
2.保温隔热性能好
由于泡沫混凝土中含有大量封闭的细小孔隙，因此具有良好的热工性能，即良好的保温隔热性能，这是普通混凝土所不具备的。通常密度等级在300－1200kg/m3范围的泡沫混凝土，导热系数在0.08～0 .3w/(m•K)之间。采用泡沫混凝土作为建筑物墙体及屋面材料，具有良好的节能效果。
3.隔音耐火性能好
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。
4.整体性能好
可现场浇注施工，与主体工程结合紧密。
5.低弹减震性好
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。
6.防水性能强
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。
7.耐久性能好
与主体工程寿命相同。
8.生产加工方便、
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。
9.环保性能好
泡沫混凝土所需原料为水泥和发泡剂，发泡剂为中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。
10.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。
11.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。
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