泡沫混凝土的发展应用

1.1  国内泡沫混凝土的应用现状

近些年，我国相关部门愈发重视建筑节能，并出台相关政策以推动其高速发展。建筑节能材料产业随着建筑节能的高速发展也逐渐兴起。泡沫混凝土作为一种建筑节能材料有诸多优点，如：生产施工方便、保温隔热性能好、具有大量的封闭气泡及微气孔、可大量利用工业废渣、密度较小及耐火性好等。这种材料应用范围甚广，特别是节能墙材方面。

1.1.1  现浇屋面泡沫混凝土保温层

作为节能型保温材料，其优点是施工简便，整体在热工方面的性能优异。良好的吸水及保水性能也是其优势所在，缺陷在于吸取的水分被充当为屋面结构、防水层的源头，屋面渗漏就由此被造成[2]。

2.1.2  泡沫混凝土块材

（1）蒸压泡沫混凝土砖。在国内的南方一带，技术人员主要利用泡沫混凝土砌块轻质和强度高的优良性能，使其作为建筑物框架结构填充墙中的填充块材。据不完全统计，广东省使用泡沫混凝土砌块的年用量在60万m3以上。

（2）填芯砌块。由于收缩开裂、强度低、吸水率高等缺点，泡沫混凝土砌块目前还没得到规范化地生产和应用，该产品主要在北方被用作外墙自保温体系。外墙自保温体系是我国当前建筑外墙保温节能的三种主要方式之一，另外两种方式是：外墙内保温体系和外墙外保温体系。填芯砌块产品技术的应用可以使泡沫混凝土砌块的强度显著提高，同时整体的保温隔热性能有了质的改变[28]。

（3）陶粒砌块。在国内学者的不断深入研究努力下，利用陶粒集料的增强性、抗缩性和泡沫混凝土的固结性，创新地将轻集料与泡沫混凝土结合形成的一种新型复合轻质材料。轻集料与泡沫混凝土的互相结合以达到优势互补的效果，复合产品性能远远超过了单一材料的性能[29]。

2.1.3  泡沫混凝土外墙保温板

泡沫混凝土可适用于外墙的保温和防火隔离。主要因其不以物理发泡并将硫铝酸盐水泥作为胶凝材料所制得，另外保温性优异、耐久性好及能够防止火灾等优势，并且集泡沫混凝土外墙保温板于一体。

1.1.4  泡沫混凝土现浇墙体

泡沫混凝土在墙体的外墙和内墙中用处广泛。例如，在外墙现场浇筑可省去保温层就可达到保温的效果；在内墙现场浇筑也可达到隔声、吸音减噪的效果。在国内，承载重量及非承载重量的隔音内墙、自保温外墙的现场浇筑等范畴的技术创新已被相关企业发展并对其进行大面积地推广应用。

1.1.5  泡沫混凝土集成化住宅

依据我国基本国情，建设部从实际出发提出了住宅产业化以实现住宅生产方式和住宅功能的改革。在集成化住宅中，泡沫混凝土因其具有自保温和节能的特点，成为了许多开发商关注的焦点。其一般是由轻质的钢材作为屋架以及泡沫混凝土制得的板块复合而成的结构体系，该体系与普通的集成化住宅相比，它除了可以自保温，它还拥有造价低、安装的速度快及抗震性较好的优点。

1.1.6  泡沫混凝土机场跑道阻滞系统

泡沫混凝土是一种多孔结构的混凝土，不但能吸收冲击波的能量，而且可以缓解对主体材料的损坏。在CAAC（中国民用航空局）的有关的技术鉴定下，其作为一种特殊工程材料在EMAS(飞机跑道拦阻系统)的使用加以认可。泡沫混凝土机场跑道阻滞系统是国内首个附加值、技术含量双高的泡沫混凝土产品并且在国际上处于领先地位[29]。

随后，王建军等[30]对轻质泡沫混凝土吸能特性及其压溃流动应力方程可以很好的描述泡沫混凝土相关的力学特征、破坏及变形机理。

1.2  国外泡沫混凝土的应用进展

近年来，欧美及亚洲的一些国家对泡沫混凝土的优良性能运用广泛，其应用领域在工程建筑中持续拓宽。工程进度加快的同时，工程质量方面也满足要求[31]。针对国外泡沫混凝土工程的应用进展情况，扈士凯、李应权等人进行了深入的调查和总结[1]。

1.2.1  空洞填充工程

根据泡沫混凝土低成本和高流动度的特点，当前国外普遍地将泡沫混凝土用来作为大空洞的填充物。一般如大型的油罐、废旧建筑的地下室、枯井、私人地窖或者废弃的下水道等地方应用广泛。

1.2.2  路桥建设

泡沫混凝土在路桥建设中得到重用，为了降低沉陷风险和减轻结构侧压力，工程师将泡沫混凝土对桥墩的后面进行填充施工。另外，它在桥拱结构间的空洞、桥贴面以及后的桥面也十分适用。

1.2.3  耐火窑炉

国外有部分学者针对泡沫混凝土的优良保温隔热性能，他们尝试将其作为能够经受高温火烤并能隔热的材料并运用于窑炉的修建工程当中。Nhi Tuan Pham[32]等基于地质聚合物法结合H2O2产生泡沫的粉煤灰制备泡沫混凝土，特别是当用Geopolymer法合成泡沫混凝土时，产品的耐热性可高达1000℃。泡沫混凝土可作为窑炉的耐火隔热材料，在耐火隔热领域中广阔的市场前景为其打开。

1.2.4  海上钻井平台

在客观条件作用下，海上钻井作业常因震动而对海上钻井平台结构造成破坏。国外使用泡沫混凝土材料来浇筑海上钻井平台结构以构筑抗冲击层来防止泥浆泵、钻头、钻管掉落。这一是源于泡沫混凝土质轻，二是因其含有的大量泡沫而具有吸能减震的功效。

1.2.5  房屋建筑工程

鉴于泡沫混凝土保温隔热性能，且能预制及现场浇筑，所以被技术人员广泛应用于房屋建筑方面。应用的主要方式有预制产品的安装砌筑、屋面的现场浇筑、墙体的现场浇筑等。例如，泡沫混凝土在中远东地区、南非及俄罗斯等地被应用到了建筑房屋、屋面找坡和屋面隔热的领域。

1.2.6  军事工程

军用领域上，技术人员利用泡沫混凝土结构可以产生比较大的阻尼和消散能量，以此对射击靶场和地下抗爆坑道两方面进行建设。欧美国家针对实弹演练研究开发了纤维增强泡沫混凝土，主要原因是对比于普通混凝土，泡沫混凝土除了可以使子弹不易腐蚀外，还可防止子弹受到碰撞带来的噪音污染。

1.2.7  声屏障工程

日常生活中，交通噪音始终困扰着生活在路旁居民。因此，国外某些声屏障工程利用泡沫混凝土优质的吸音功能，现场浇筑泡沫混凝土墙体以此来达到隔音的效果。