中国混凝土与水泥制品协会预制混凝土桩分会

发泡(泡沫)混凝土的优势分析

来源:中国科学院土木建筑研究所[2015/05/12]

核心提示:泡沫混凝土以水泥为主料,为安全不燃材料,耐火级大于2小时,可达A级防火标准,完全可以满足任何建筑的防火要求。以泡沫混凝土进行建筑保温,完全不会引发火灾。泡沫混凝土既可以进行各种现浇施工,也可采用不同工艺生产制品。

  1、泡沫混凝土与有机保温材料相比的优势

  有机保温材料本文是指以聚苯泡沫、聚氨酯泡沫为代表的,已在建筑中广泛应用的那些泡沫塑料。泡沫混凝土与这些材料相比,在建筑保温中有很大优势。这些优势决定了,以泡沫混凝土取代有机保温材料是必须的,也是合适的。

  1.1 防火优势

  不论是泡沫聚苯、还是泡沫聚氨酯等其它有机保温材料,都具有易燃性,且轰燃性强,火势凶猛,难以扑救。即使阻燃型有机泡沫材料,也仍然避免不了火灾。我国最近的一些特大火灾,其工程使用的均是阻燃泡沫塑料。同时,泡沫塑料燃烧烟雾大,毒性大,弥漫可达几公里,国家重点工程济南奥体中心和央视新大楼都因有机保温材料引发的火灾场景。

  泡沫混凝土以水泥为主料,为安全不燃材料,耐火级大于2小时,可达A级防火标准,完全可以满足任何建筑的防火要求。以泡沫混凝土进行建筑保温,完全不会引发火灾。

  更有优势的是,我们研发的现浇泡沫混凝土现浇保温墙体,可以将钢结构完全包覆在泡沫混凝土中,将钢结构保护起来,即使发生火灾,钢结构也不易变形倒塌,解决了钢结构的防火问题,双重防火。

  1.2 耐久优势

  建筑的设计寿命一般为50~100年。有机保温材料都有一个不耐老化问题,难以和建筑同寿命。目前,建筑保温相关规范对有机保温材料的设计寿命,大多为20~25年。这就意味着,保温层与建筑不能同寿命。一幢建筑至少要进行2~4次保温施工。这种对建筑的反复折腾,缩短了建筑的使用期。因为,每次施工都要对建筑造成损害。

  泡沫混凝土,耐久性大于50年,可与建筑同寿命,一次保温施工,可使建筑终身保温,避免了多次保温施工的不足。我国黑龙江等地的泡沫混凝土屋面保温层,为上世纪50年代初期前苏联专家指导施工的工程,至今近60年完好无损,仍在使用。这已充分证明了泡沫混凝土的耐久性。在规范施工的前提下,优质泡沫混凝土的服役期限完全可达100年,对重点建筑工程也是合用的。

  另外,由于有机外墙外保温和墙体结合不好,往往引发开裂,脱落等工程事故,不但使工程的耐久性无法保证,脱落物下落对人的威胁是十分严重的。国内和国外都有机保温层脱落的现象。

  泡沫混凝土绝大部分为墙体自保温,不存在外保温层再脱落问题。少部分采取外墙外保温,大多为锚固或干挂,不易脱落,极少数采用粘贴,由于泡沫混凝土与墙体为同性材料,粘结十分牢固,也不易脱落。

  1.3 隔声优势

  泡沫聚苯板等有机保温材料的隔声性较差。50mm厚芯层的泡沫聚苯墙体,墙体两边的说话声清晰可闻,而50mm厚芯层的泡沫混凝土墙体,墙体两边的说话声则基本听不到。泡沫聚苯夹芯墙体,敲打时嘭嘭响,发空,而泡沫混凝土夹芯墙体,敲击时却没有那么响,也没有发空的感觉。

  泡沫混凝土在闭孔率大于90%时,就成为优异的隔声材料。西方一些发达国家用泡沫混凝土生产隔声板。

  1.4 无毒无害优势

  泡沫聚苯,泡沫聚氨酯等有机保温材料,在生产时释放大量的有害气体,生产现场气味呛人,对空气污染严重,有害操作人员健康。其在使用前期,也仍有残余气味。而在使用后期,其老化分解也仍将释放有害物质。所以,其生产与使用均是不环保的。这还不考虑其容易造成的白色污染。

  泡沫混凝土基本以无机材料为主体,生产时无有害物质产生,生产现场无任何异味。它在使用过程中,不会产生分解物,绿色环保。从建筑绿色化角度讲,它也应该是建筑保温最佳选择。

  1.5 不大量消耗石油资源的优势

  建筑节能除了减排的意义之外,也有降低我国能源消耗,保护国家能源安全的意义。而泡沫聚苯等有机保温材料,都大多以石油为起始原料,大量消耗石油资源,其应用将加剧我国的能源危机。它的使用虽可使建筑节能,但原料却耗能,使节能与耗能相冲突,失去了节能的意义。

  泡沫混凝土的原料为水泥,不以能源为原料。水泥的生产虽也有能耗,但毕竟低于泡沫聚苯的原料耗能及生产耗能总量。

  2、泡沫混凝土与其它无机保温材料相比的优势

  可取代有机保温材料的无机保温材料主要是泡沫混凝土加气混凝土、泡沫玻璃、矿棉岩棉、玻化微珠、陶粒等。这些无机材料在未来的建筑保温市场上,都将占有一定的比例,实现各种无机材料的优势互补,但泡沫混凝土的优势更多,泡沫混凝土凭借其优势,将在这些无机保温材料中脱颖而出,占有建筑保温的主体地位。

  2.1 泡沫混凝土与加气混凝土相比的优势

  加气混凝土与泡沫混凝土比较,其明显的优势是强度比泡沫混凝土高,水泥用量少。加气混凝土的水泥用量仅5%~10%,而泡沫混凝土大多100%为水泥,至少也要50%以上的水泥。

  但泡沫混凝土的综合优势要远远大于加气混凝土,使它在未来的市场竞争中仍然会占有更大的市场份额。泡沫混凝土的最大优势有五个:

  2.1.1 可以现浇施工的优势

  加气混凝土因需蒸压,无法现场施工。泡沫混凝土一辆汽车就可把全套设备拉到现场,七个人一天可现浇100~200m3。现浇屋面保温层、现浇地暖保温层、现浇各种自保温墙体、现浇外墙外保温墙面、现浇楼地面垫层,现浇灌芯立柱,都是泡沫混凝土的强项,且将在未来的建筑保温中大显身手。可以毫不夸张地说,将来建筑保温应用量最大的,可能是现浇泡沫混凝土。

  泡沫混凝土虽然材料成本高,但由于它可以现浇,省去了大量的生产能耗与制品加工成本,且密度低,生产原材料总用量少。就把总成本降了下来,化解了它的劣势,成本反而低于加气混凝土。以自保温墙体可减薄墙体,降低了保温材料用量,则现浇泡沫混凝土的墙体造价还要更低,显然表现出现浇保温的优势。

  2.1.2 低吸水率的优势

  加气混凝土的吸水率高达45%以上,这一直是它的一大劣势。这一劣势使之粉刷难,须使用界面剂。即使用上界面剂,也经常出现粉刷层的空鼓、脱皮、裂纹等工程事故。

  泡沫混凝土却可以通过调整它的闭孔率来自由控制吸水率,其一般吸水率约20%~25%,低吸水率产品约为8%~12%,超低吸水率产品则可达2%~5%。这种低吸水率的优势,不但避免了加气混凝土上述弊端,而且还填补了加气混凝土在高寒地带不能应用的空白。目前,我们已在黑龙江生产应用了陶粒泡沫混凝土砌块。这些地方最需要保温,加气混凝土都因高吸水率而不能应用。我想,在东北、内蒙、青海、新疆、西藏等至今加气混凝土无法使用的地区,泡沫混凝土将大有作为。图6为泡沫混凝土超低吸水率产品表面的水珠状况。

  2.1.3 低密度超轻优势

  加气混凝土密度大多为500~800kg/ m3,低于500 kg/ m3的产品很少,不能稳定生产,低于300 kg/ m3的产品几乎没有。由于工艺技术的制约,加气混凝土难以生产400 kg/ m3以下的超轻产品。而目前的建筑节能,最需要400 kg/ m3以下的超轻产品,因为其保温性能更优异,更有利于建筑轻型化。

  目前,广泛应用的泡沫混凝土,密度一般为200~450 kg/ m3,正好弥补了加气混凝土性能上的不足,二者形成了市场互补和错位。图7为泡沫混凝土超轻的显示状况。

  加气混凝土主导产品B05~B07级的导热系数为0.14~0.18w/m·k,而泡沫混凝土主导产品B02~B04级的导热系数仅为0.065~0.10 w/m·k,只相当于加气混凝土的一半。这意味着,使用泡沫混凝土,达到建筑节能标准,墙体可比加气混凝土减薄近一倍,这可以大量节约材料并增加使用面积。

  2.1.4 工艺灵活、品种多的优势

  由于受蒸压工艺和设备的限制,加气混凝土基本以砌块和条板两大产品为主,其它种类的产品还没有,这在一定程度上缩小了它的应用范围和市场份额。

  泡沫混凝土既可以进行各种现浇施工,也可采用不同工艺生产制品。目前,泡沫混凝土保温产品已有10多种,将来会达到几十种。泡沫混凝土对市场需求反应快,适应性强。当市场需求某种产品时,它可以很快生产出来,甚至变换一种模具,就变化出一种新产品。加气混凝土就无法如此。例如,泡沫混凝土可生产大规格夹心屋面、墙体保温板,目前最大规格已达3000×6000mm,加气混凝土就不能;再如,泡沫混凝土可方便地生产出轻质灌芯产品、夹芯产品、加气混凝土也不能;再如,泡沫混凝土可很容易生产出陶粒增强制品、彩色制品、异型制品等,加气混凝土也不能。这就决定了泡沫混凝土会以其生产的灵活性占有更多的应用领域。

  综上所述,可以得出以下的结论:加气混凝土与泡沫混凝土作为同类型保温材料,各有优势,但泡沫混凝土的优势要更多一些。在B06~B07密度等级范围,加气混凝土由于强度好,会占有优势。而在现浇及B05以下密度等级范围,泡沫混凝土会占有优势。二者可实现市场的优势互补。从应用总量来看,泡沫混凝土在3~5年后肯定要超过加气混凝土。

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(责任编辑:张敏 )

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