泡沫混凝土的组成及防火性能浅析

摘要：详细介绍泡沫混凝土的组成及其对原材料的技术要求，论述泡沫混凝土的性能特点，通过灼烧试验证明泡沫混凝土具有不燃特性，具有较高的抗火灾性能;泡沫混凝土作为一种新型的外墙保温材料时，具有优良的抗火灾性能，可以取代阻燃聚氨酯、阻燃聚苯乙烯等可燃性有机保温材料，从而大大降低火灾损失。

关键词：泡沫混凝土泡沫剂防火

1、引言

泡沫混凝土是一种通过向水泥（砂）浆中掺入预制出的水膜性泡沫而引入大量气孔、经过硬化得到的一种多孔轻质混凝土。这种轻质混凝土的干密度通常在150kg/m3～1500kg/m3，具有很好的保温节能性能。泡沫混凝土，也叫泡沫水泥，是一种不燃材料，可以作为XPS挤塑板的替代品．泡沫混凝土内部有大量互不连通的封闭气孔，使其具有优良的保温隔热性能，所以近年来逐渐用于建筑保温隔热施工。

2、泡沫混凝土的组成

泡沫混凝土是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，具有较高的耐久性、工作性、实用性、强度、体积稳定性、经济性。但作为一种特殊的混凝土，泡沫混凝土除了符合普通混凝土的一般规律之外，还具有一些自身的特点，其组成材料应达到以下技术要求。

2.1水泥

各种水泥都能用来制备泡沫混凝土，由于泡沫混凝土中掺入了大量的泡沫，延缓了水泥水化过程，推荐使用凝结时间较快的硫铝酸盐水泥、高铝水泥、早强型硅酸盐水泥、菱镁水泥、石膏等，但考虑到耐久性，制备高性能泡沫混凝土的水泥还是应该选择普通硅酸盐水泥，尤其是应用于墙体等重要部位时。

2.2泡沫剂

泡沫剂是制备泡沫混凝土最重要的组分，是决定泡沫混凝土性能的关键组分，影响着泡沫混凝土的孔径大小、均一性、泡孔封闭性等指标，最终影响到泡沫混凝土的力学性能和耐久性。因此，选择合适的泡沫剂就成为制备泡沫混凝土的关键步骤。经过大量试验，泡沫应该在满足制备泡沫混凝土所需的稳定、均一、细小等特点的要求后，其单位体积所含的有机物（表面活性物）越小越好，即所需的泡沫不一定越稳定越好，泡沫剂变成泡沫，其中所含大量表面活性剂掺入水泥浆后是影响水泥水化的，会降低材料力学性能，泡沫越稳定，在大部分情况下，其单位体积表面活性物质含量必定越多，水泥水化受到的影响越大，这对于泡沫混凝土的强度等指标是不利的。

2.3外加剂

泡沫混凝土的特点之一是低水胶比，高效减水剂等各种外加剂是制备泡沫混凝土的必要组分。目前，国内生产泡沫混凝土时大量使用高效减水剂等外加剂的情况还不普遍，搅拌水泥（砂）浆时，使用的水胶比普遍在0.5左右，甚至更高。泡沫混凝土制备时掺入的泡沫是水膜性的，其组成除了表面活性剂、空气外，就是大量的水分，因此算上泡沫里含有的水（因为泡沫最终要破掉变为水），泡沫混凝土的水胶比普遍在0.6以上，在大量空气和水分引入后泡沫混凝土的力学性能很低，所以制备泡沫混凝土需要在高效减水剂的帮助下，大幅度降低搅拌水泥（砂）浆时的水胶比，在实验室使用新型的聚羧酸盐减水剂时，水胶比可以降低到0.2左右，可以极大地提高基材的强度。

2.4掺和料

生产泡沫混凝土使用的掺和料应具有以下特点：一是细度越细越好，这样对泡沫的包裹性越好；二是掺和料的吸水性不宜过大，否则会吸收泡沫中的水分，造成破泡。因此，像磨细矿渣、高等级的超细粉煤灰、硅灰等都适合用来制备泡沫混凝土，而诸如钢渣等活性较低、颗粒形貌粗糙、密度较大、有一定吸水性的掺和料可能不适合掺入到高性能泡沫混凝土中。掺入粉煤灰等掺和料，还可以改善浆料的和易性，降低成本，降低泡沫混凝土的收缩开裂性，但掺量不宜过大，同时需要保证一定的养护龄期。

2.5集料

考虑到对泡沫的包裹性，泡沫混凝土使用的集料一般是粒径较小的细砂，一般泡沫混凝土干密度在500kg/m3～700kg/m3以上时就需要掺入细砂。有时会使用如陶粒、沸石、微珠等轻集料，掺入时要考虑选择合适堆积密度的集料，使其与要制备的料浆密度接近，可有效防止集料的沉降。

2.6纤维

泡沫混凝土属于多孔混凝土的一种，其收缩较大，尤其是不加集料较低干密度级别的泡沫混凝土，收缩性就更值得重视。因此，加入一定量的纤维可以起到控制收缩的目的。纤维的种类很多，可根据泡沫混凝土的不同干密度级别及应用领域而定。

3、泡沫混凝土的性能

泡沫混凝土由于轻质、保温、隔热、隔音、不燃、利废、耐久等特点，在特殊工程中有着良好的应用前景。但是国内对于泡沫混凝土的研究还不是很多对泡沫混凝土微观孔结构与力学性能之间的机理认识还不深刻，对提高泡沫混凝土耐久性的技术手段以及适用于泡沫混凝土耐久性的评价体系等领域的研究还没有展开，这些都是我们以后需要重点研究解决的技术领域。

3.1孔结构对泡沫混凝土抗火性能的影响

泡沫混凝土具有保温隔热性的主要原因是内部引入了泡沫，从而使其成为一种特殊的多孔性泡沫材料．孔结构对抗压强度也有较大的影响，从而影响泡沫混凝土的抗火性能．试验结果图1~3所示．把泡沫混凝土试件表面层剥离后，从内部的气孔结构看，试件有许多大小

不等的气孔和气泡壁组成，气孔由泡沫在料浆中形成，孔壁由水化产物、未反应的材料颗粒和其内部孔隙组成．密度不同，气泡大小、分布不同;密度增大，孔径减小．孔径小、气孔封闭、分布均匀，形如蜂窝状时，灼烧后，结构变化小，抗压强度值变化不大，能抵抗较大的外力作用，其抗火性能较好;而孔径大，分布不均匀，气孔相互贯通时，灼烧后，孔结构易被破坏，很小的外力作用就导致试件表面裂纹，其抗压强度值较低，抗火性能较低。

4、结语

掺加合适的纤维及高效减水剂、调整含气量与水灰比，可有效平衡泡沫混凝土的工作性能、密度、强度、耐久性及成本等之间的关系。泡沫混凝土拌制浆体中泡沫的稳定性尤为重要，其影响硬化泡沫混凝土微孔结构，包括微孔大小与分布、连通孔与总孔隙的比率等，进而影响泡沫混凝土抗冻融性、耐火性、吸水性和导热性等。此外，配制泡沫混凝土还须重点考察发泡剂、化学外加剂、轻质填料及增强纤维等组分材料之间的适应性。泡沫混凝土有良好的保温隔热性，它是无机材料，是非燃烧体，可作为建筑外墙可的替代品．对泡沫混凝土作抗火性能的研究，对它的推广使用及建筑防火都有实际的意义。

参考文献：

[1]周明杰，王娜娜，赵晓艳.泡沫混凝土的研究和应用最新进展[J].混凝土，2009（4）：105-107.

[2]JGJ/T 10―95，混凝土泵送施工技术规程[S].

[3]赵书杰，张新庆．XPS挤塑板薄抹灰外墙外保温系统工程质量控制措施［J］．施工技术，2010，39(3):85－87．－107．

[4]李汉平．现浇泡沫混凝土在地铁隧道减荷中的应用［J］．水泥与混凝土，2009(9):74－75．