泡沫混凝土在建筑工程中的应用研究

摘要：混凝土作为建筑结构的关键材料，在公路、桥梁、水利以及房屋建筑等项目建设中广泛应用，混凝土的质量对于工程的整体质量有重要影响。由于城市建设用地的减少，建筑物逐渐向高层方向发展，同时由于桥梁跨度不断增大，对混凝土的质量控制提出了挑战。泡沫混凝土具备轻质、耐火、隔热、隔音以及保温等优点，受到工程建筑的广泛关注。本文从泡沫混凝土的生产原理及技术着手，介绍泡沫混凝土的特征，进而阐述泡沫混凝土在建筑工程中的应用，最后提出泡沫混凝土在国外的应用新进展，以期对我国的工程建设提供参考意见。

关键词：泡沫混凝土 建筑工程 施工技术 应用

中图分类号：TU5文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)03(a)-0000-00

1、前言

所谓泡沫混凝土，具体是指内部含有大量封闭气孔的轻质混凝土建筑材料，主要是利用物理方法制备泡沫，再将泡沫加入到填料、粉煤灰、胶凝材料、水以及各种外加剂所拌合而成的浆料中，经搅拌、浇注以及养护而成，具有轻质、耐火、隔热、隔音、保温以及抗水减震等优点。泡沫混凝土是一种较为新型的节能环保建筑材料，近年来被广泛应用于墙体、隔音板、屋面等的建设中，对我国基础建设的深入推进具有重要意义。然而，泡沫混凝土仍存有一定的固有缺陷，如吸水、开裂以及强度低等，有待进一步的研究及改进。

2、泡沫混凝土的生产原理及技术

2.1泡沫混凝土的生产原理

泡沫混凝土主要是利用物理方法制造出大量的泡沫，将泡沫加入到填料、粉煤灰、胶凝材料、水以及各种外加剂所拌合而成的浆料中，经过拌合、浇模、成型、养护形成的轻质、多孔的建筑材料。泡沫混凝土一般由泡沫、水、水泥、石灰、骨料、填料以及各种外加剂生产而成，主要选用砂、陶粒、碎石屑、粉煤灰、苯脱克细骨料、膨胀聚苯乙烯以及膨胀珍珠岩等作为骨料及填料，与普通混凝土的制作类似，添加一定的防水剂、促凝剂、减水剂以及缓凝剂外加剂来对混凝土的性能作进一步的改善。

2.2泡沫混凝土的生产技术

泡沫混凝土按照生产技术的不同可以分为干砂浆生产技术及湿砂浆生产技术。（1）干砂浆生产技术，将砂石、粉煤灰以及水泥等建筑原材料运至施工现场，在施工现场加入水进行均匀拌合，再将事先制备好的泡沫添加到拌合的砂浆中，让砂浆与泡沫在匀化器内进行拌合，充分拌合后再用于浇筑。（2）湿砂浆生产技术，在混凝土拌合站将水、水泥以及砂石等均匀拌合成砂浆，再将事先制备好的泡沫添加到砂浆中，使用搅拌机将砂浆与泡沫进行搅匀，充分搅匀后将泡沫混凝土直接浇筑或者注入到泵车中待用。

3、泡沫混凝土的特征

泡沫混凝土是一种轻质、多孔的建筑材料，内部含有大量的封闭性的空隙，这使其具有轻质、耐火隔音、隔热保温以及其他良好的物理特性。

3.1轻质多孔

泡沫混凝土由于内部含有大量泡沫使得其密度很小，密度等级为300-1800kg/m3，建筑工程中普遍适用的泡沫混凝土密度等级一般为300-1200kg/m3。由于泡沫混凝土的密度非常小，因此其被广泛应用于建筑物的层面、楼面、墙体以及立柱的建设，可以是建筑物的整体重量降低25%-40%。在建筑结构的构件建设中，用泡沫混凝土替代普通的钢筋混凝土，能有效提高结构构件的承载力，基于此，在建筑物中采用泡沫混凝土具有良好的经济效益。

3.2隔音耐火性能好

泡沫混凝土中的泡沫具有一定的膨胀性，使得混凝土中含有很多孔洞，具有优良的隔音效果。在地下建筑物的顶层、高速公路以及建筑物楼层的隔音板等可以选择泡沫混凝土作为建筑材料而达到隔音的效果。同时由于泡沫混凝土是一种无机原料，不会燃烧，因而具有优良的耐火性能，在建筑工程中使用该材料能提高建筑物的整体防火性能。

3.3保温隔热性能好

泡沫混凝土中的封闭孔隙不仅使泡沫混凝土具备良好的隔音效果，还具有优良的热工性能，密度等级为300-1200kg/m3的泡沫混凝土，其导热系数为0.08-0.3w /(m・K)，在建筑物中使用能有效提高建筑物的保温隔热特性，这是普通钢筋混凝土望尘莫及的。选择泡沫混凝土作为建筑物的屋面以及墙体的建筑材料，不仅隔音耐火，还能起到节能环保的效用。

3.4其它优良性能

除了上述优良性能以外，泡沫混凝土还具有防水性强、冲击能量吸收性能高、施工过程可泵性好以及价格低廉等优点。

4、泡沫混凝土在建筑工程中的应用

泡沫混凝土的特性决定了其在建筑工程中的作用，在建筑工程中可以采用泡沫混凝土作为砌块、隔墙板、墙体、地面、屋面、隔声层、回填材料以及建筑物补偿地基。尤其是近年来随着节能环保政策的推行，泡沫混凝土作为一种节能性能优良的建筑材料在建筑工程中普遍适用。现阶段泡沫混凝土在我国工程建筑中的应用主要有以下几个方面。

4.1保温隔热墙体

在高速公路、建筑物以及地下建筑物中，选择泡沫混凝土作为墙面的保温隔热材料主要有以下两种形式：一是现浇的保温材料，包括采用泡沫混凝土现浇的建筑墙体等；二是制品类保温材料，包括泡沫石膏砌块、彩色保温砌块、保温内外墙板以及泡沫混凝土砌块。

4.2轻质墙板

传统的建筑物一般采用GRC轻质墙板材料作为隔墙，但是GRC轻质墙板材料的价格较高，大量使用会大大提高建筑物的建设成本。为了降低建筑成本，应选用其他制作成本较低的墙板。与GRC轻质墙板相比，依据泡沫混凝土的制作工艺所生产的轻质墙板不仅能大大降低建筑材料的生产成本，而且还能大幅提高混凝土浆体的流动性，提高工程施工的便捷性。

4.3砌块

泡沫混凝土砌块是由泡沫混凝土制作而成的砌块，其在墙体结构构件的建筑中使用较为广泛。随着聚苯乙烯泡沫混凝土砌块研究的深入推进，现已研制成功，普通的泡沫混凝土砌块也取得了长足的发展，普遍应用于城市住宅的建设中。聚苯乙烯泡沫混凝土砌块主要以聚苯乙烯泡沫塑料作为混凝土的骨料，以水泥以及粉煤灰作为胶凝材料，这样制作而成的砌块不仅可以作为屋面保温材料，也可以作为非承重墙的墙体材料，安全舒适、节能环保。

4.4补偿地基

建筑物的各个部分的重量是不一样的，在工程施工以及建筑物使用过程中会产生不同的自由沉降差，基于此，为了降低建筑物的沉降，在建筑物设计、规划中在重量较小的建筑物部分应采用软材料作为填充基础以补偿地基，缩小各个部分的沉降差。泡沫混凝土作为密度较小、轻质的建筑材料不仅在强度上能满足地基的设计标准，还因其具有优良的压缩性，能够很好地满足补偿地基材料的标准要求。现代建筑物设计以及施工越来越重视建筑物施工过程以及使用过程的自由沉降控制，并以此作为衡量建筑物整体质量的一个标准。

5、泡沫混凝在国外建筑工程的应用进展

近年来，随着建筑材料的深入发展以及节能环保概念的深入人心，英国、美国、加拿大、荷兰等欧美国家以及韩国、日本等亚洲国家，都在加大对建筑材料的研发力度，泡沫混凝土由于其优良性能，荣登建筑材料新宠，其在国外的建筑工程中的应用领域在不断扩大。泡沫混凝土的应用不仅加快了建筑工程的整体施工进度，还大大提高了建筑物的施工质量。泡沫混凝土在国外建筑工程的应用进展主要有以下几个方面：

（1）泡沫混凝土挡土墙。采用泡沫混凝土作为挡土墙的建筑材料主要是作为巷道的岩墙。泡沫棍凝土在岸墙后用作轻质回填材料可以大大降低墙体的垂直荷载，同时也降低了对岸墙体的的侧向荷载。这主要得益于泡沫混凝土粘结性能优良，它并不沿墙体周边对岸墙施加侧向的压力，墙体整体的沉降减少了，墙体下沉的维修费用随之减少，节省了大量的维修成本。

此外，泡沫混凝土还可有效提高路堤边坡的稳定性，将其覆盖在边坡的土壤上，不仅能减轻边坡的重量，还能减轻影响边坡稳定性的作用力。

（2）田径跑道和运动场的修建。选择排水性能优良的泡沫混凝土作为轻质基础，上面覆盖一层人造草皮或者砾石而建成运动场。由于泡沫混凝土的密度等级低，用于运动场的修建可以进行足球、网球以及曲棍球活动运动。或者在泡沫混凝土的上层覆盖一层0.05米左右厚度的塑料层或者多孔沥青层，可以作为田径场跑道用。

（3）泡沫混凝土复合墙板。将泡沫棍凝土制备成各种轻质的板材，在框架结构中用作隔热填充墙体，或者与薄钢板结合制成复合墙板，这时候应选择密度等级为600kg/m3的泡沫混凝土。

（4）泡沫混凝土夹芯构件。在钢筋混凝土构件中可以加入泡沫混凝土作为内芯，减轻混凝土结构的总体质量，使混凝土结构不仅具备普通混凝土结构的优点，还具有泡沫混凝土隔音耐火、高强耐热的优点。

（5）贫混凝土填层。由于使用可弯曲的软管，泡沫混凝土具有很大的弯曲度及适应性，因此它经常用于贫混凝土填层。如果对隔热性要求很高，可以采用密度为 500kg/m3左右的贫混凝土填层，平均厚度为 0.1- 0.2m。如果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。

（6）地下建筑物回填。地下废弃的污水管、管线、油柜以及空穴等容易引发塌方或者火灾，使用泡沫混凝土将这些地下建筑物回填能有效降低这些安全隐患，泡沫混凝土属于无机材料，一般是不会燃烧的，能避免地下建筑物发生火灾。

（7）储罐底脚的支撑。将泡沫混凝土浇筑在钢储罐底脚的底部，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 900kg/m3左右。

6、结语

泡沫混凝土作为一种较为新型的建筑材料，以其优良的建筑性能以及低廉的生产、制作成本在国内外的工程建筑中受到广泛关注。其于传统的混凝土结构相比，具有高强优质、耐热隔音、保温隔热、吸水性好等优点。随着泡沫混凝土材料技术的不断发展及完善，泡沫混凝土必将对未来的建筑风格、建筑材料市场以及建筑设计理念具有重要的影响。

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