發(fā)泡(泡沫)混凝土的優(yōu)勢分析

  1、泡沫混凝土與有機保溫材料相比的優(yōu)勢

  有機保溫材料本文是指以聚苯泡沫、聚氨酯泡沫為代表的，已在建筑中廣泛應(yīng)用的那些泡沫塑料。泡沫混凝土與這些材料相比，在建筑保溫中有很大優(yōu)勢。這些優(yōu)勢決定了，以泡沫混凝土取代有機保溫材料是必須的，也是合適的。

  1.1 防火優(yōu)勢

  不論是泡沫聚苯、還是泡沫聚氨酯等其它有機保溫材料，都具有易燃性，且轟燃性強，火勢兇猛，難以撲救。即使阻燃型有機泡沫材料，也仍然避免不了火災(zāi)。我國最近的一些特大火災(zāi)，其工程使用的均是阻燃泡沫塑料。同時，泡沫塑料燃燒煙霧大，毒性大，彌漫可達幾公里，國家重點工程濟南奧體中心和央視新大樓都因有機保溫材料引發(fā)的火災(zāi)場景。

  泡沫混凝土以水泥為主料，為安全不燃材料，耐火級大于2小時，可達A級防火標準，完全可以滿足任何建筑的防火要求。以泡沫混凝土進行建筑保溫，完全不會引發(fā)火災(zāi)。

  更有優(yōu)勢的是，我們研發(fā)的現(xiàn)澆泡沫混凝土現(xiàn)澆保溫墻體，可以將鋼結(jié)構(gòu)完全包覆在泡沫混凝土中，將鋼結(jié)構(gòu)保護起來，即使發(fā)生火災(zāi)，鋼結(jié)構(gòu)也不易變形倒塌，解決了鋼結(jié)構(gòu)的防火問題，雙重防火。

  1.2 耐久優(yōu)勢

  建筑的設(shè)計壽命一般為50～100年。有機保溫材料都有一個不耐老化問題，難以和建筑同壽命。目前，建筑保溫相關(guān)規(guī)范對有機保溫材料的設(shè)計壽命，大多為20～25年。這就意味著，保溫層與建筑不能同壽命。一幢建筑至少要進行2～4次保溫施工。這種對建筑的反復(fù)折騰，縮短了建筑的使用期。因為，每次施工都要對建筑造成損害。

  泡沫混凝土，耐久性大于50年，可與建筑同壽命，一次保溫施工，可使建筑終身保溫，避免了多次保溫施工的不足。我國黑龍江等地的泡沫混凝土屋面保溫層，為上世紀50年代初期前蘇聯(lián)專家指導(dǎo)施工的工程，至今近60年完好無損，仍在使用。這已充分證明了泡沫混凝土的耐久性。在規(guī)范施工的前提下，優(yōu)質(zhì)泡沫混凝土的服役期限完全可達100年，對重點建筑工程也是合用的。

  另外，由于有機外墻外保溫和墻體結(jié)合不好，往往引發(fā)開裂，脫落等工程事故，不但使工程的耐久性無法保證，脫落物下落對人的威脅是十分嚴重的。國內(nèi)和國外都有機保溫層脫落的現(xiàn)象。

  泡沫混凝土絕大部分為墻體自保溫，不存在外保溫層再脫落問題。少部分采取外墻外保溫，大多為錨固或干掛，不易脫落，極少數(shù)采用粘貼，由于泡沫混凝土與墻體為同性材料，粘結(jié)十分牢固，也不易脫落。

  1.3 隔聲優(yōu)勢

  泡沫聚苯板等有機保溫材料的隔聲性較差。50mm厚芯層的泡沫聚苯墻體，墻體兩邊的說話聲清晰可聞，而50mm厚芯層的泡沫混凝土墻體，墻體兩邊的說話聲則基本聽不到。泡沫聚苯夾芯墻體，敲打時嘭嘭響，發(fā)空，而泡沫混凝土夾芯墻體，敲擊時卻沒有那么響，也沒有發(fā)空的感覺。

  泡沫混凝土在閉孔率大于90％時，就成為優(yōu)異的隔聲材料。西方一些發(fā)達國家用泡沫混凝土生產(chǎn)隔聲板。

  1.4 無毒無害優(yōu)勢

  泡沫聚苯，泡沫聚氨酯等有機保溫材料，在生產(chǎn)時釋放大量的有害氣體，生產(chǎn)現(xiàn)場氣味嗆人，對空氣污染嚴重，有害操作人員健康。其在使用前期，也仍有殘余氣味。而在使用后期，其老化分解也仍將釋放有害物質(zhì)。所以，其生產(chǎn)與使用均是不環(huán)保的。這還不考慮其容易造成的白色污染。

  泡沫混凝土基本以無機材料為主體，生產(chǎn)時無有害物質(zhì)產(chǎn)生，生產(chǎn)現(xiàn)場無任何異味。它在使用過程中，不會產(chǎn)生分解物，綠色環(huán)保。從建筑綠色化角度講，它也應(yīng)該是建筑保溫最佳選擇。

  1.5 不大量消耗石油資源的優(yōu)勢

  建筑節(jié)能除了減排的意義之外，也有降低我國能源消耗，保護國家能源安全的意義。而泡沫聚苯等有機保溫材料，都大多以石油為起始原料，大量消耗石油資源，其應(yīng)用將加劇我國的能源危機。它的使用雖可使建筑節(jié)能，但原料卻耗能，使節(jié)能與耗能相沖突，失去了節(jié)能的意義。

  泡沫混凝土的原料為水泥，不以能源為原料。水泥的生產(chǎn)雖也有能耗，但畢竟低于泡沫聚苯的原料耗能及生產(chǎn)耗能總量。

  2、泡沫混凝土與其它無機保溫材料相比的優(yōu)勢

  可取代有機保溫材料的無機保溫材料主要是泡沫混凝土加氣混凝土、泡沫玻璃、礦棉巖棉、?；⒅?、陶粒等。這些無機材料在未來的建筑保溫市場上，都將占有一定的比例，實現(xiàn)各種無機材料的優(yōu)勢互補，但泡沫混凝土的優(yōu)勢更多，泡沫混凝土憑借其優(yōu)勢，將在這些無機保溫材料中脫穎而出，占有建筑保溫的主體地位。

  2.1 泡沫混凝土與加氣混凝土相比的優(yōu)勢

  加氣混凝土與泡沫混凝土比較，其明顯的優(yōu)勢是強度比泡沫混凝土高，水泥用量少。加氣混凝土的水泥用量僅5％～10％，而泡沫混凝土大多100％為水泥，至少也要50％以上的水泥。

  但泡沫混凝土的綜合優(yōu)勢要遠遠大于加氣混凝土，使它在未來的市場競爭中仍然會占有更大的市場份額。泡沫混凝土的最大優(yōu)勢有五個：

  2.1.1 可以現(xiàn)澆施工的優(yōu)勢

  加氣混凝土因需蒸壓，無法現(xiàn)場施工。泡沫混凝土一輛汽車就可把全套設(shè)備拉到現(xiàn)場，七個人一天可現(xiàn)澆100～200m3。現(xiàn)澆屋面保溫層、現(xiàn)澆地暖保溫層、現(xiàn)澆各種自保溫墻體、現(xiàn)澆外墻外保溫墻面、現(xiàn)澆樓地面墊層，現(xiàn)澆灌芯立柱，都是泡沫混凝土的強項，且將在未來的建筑保溫中大顯身手?？梢院敛豢鋸埖卣f，將來建筑保溫應(yīng)用量最大的，可能是現(xiàn)澆泡沫混凝土。

  泡沫混凝土雖然材料成本高，但由于它可以現(xiàn)澆，省去了大量的生產(chǎn)能耗與制品加工成本，且密度低，生產(chǎn)原材料總用量少。就把總成本降了下來，化解了它的劣勢，成本反而低于加氣混凝土。以自保溫墻體可減薄墻體，降低了保溫材料用量，則現(xiàn)澆泡沫混凝土的墻體造價還要更低，顯然表現(xiàn)出現(xiàn)澆保溫的優(yōu)勢。

  2.1.2 低吸水率的優(yōu)勢

  加氣混凝土的吸水率高達45％以上，這一直是它的一大劣勢。這一劣勢使之粉刷難，須使用界面劑。即使用上界面劑，也經(jīng)常出現(xiàn)粉刷層的空鼓、脫皮、裂紋等工程事故。

  泡沫混凝土卻可以通過調(diào)整它的閉孔率來自由控制吸水率，其一般吸水率約20％～25％，低吸水率產(chǎn)品約為8％～12％，超低吸水率產(chǎn)品則可達2％～5％。這種低吸水率的優(yōu)勢，不但避免了加氣混凝土上述弊端，而且還填補了加氣混凝土在高寒地帶不能應(yīng)用的空白。目前，我們已在黑龍江生產(chǎn)應(yīng)用了陶粒泡沫混凝土砌塊。這些地方最需要保溫，加氣混凝土都因高吸水率而不能應(yīng)用。我想，在東北、內(nèi)蒙、青海、新疆、西藏等至今加氣混凝土無法使用的地區(qū)，泡沫混凝土將大有作為。圖6為泡沫混凝土超低吸水率產(chǎn)品表面的水珠狀況。

  2.1.3 低密度超輕優(yōu)勢

  加氣混凝土密度大多為500～800kg/ m3，低于500 kg/ m3的產(chǎn)品很少，不能穩(wěn)定生產(chǎn)，低于300 kg/ m3的產(chǎn)品幾乎沒有。由于工藝技術(shù)的制約，加氣混凝土難以生產(chǎn)400 kg/ m3以下的超輕產(chǎn)品。而目前的建筑節(jié)能，最需要400 kg/ m3以下的超輕產(chǎn)品，因為其保溫性能更優(yōu)異，更有利于建筑輕型化。

  目前，廣泛應(yīng)用的泡沫混凝土，密度一般為200～450 kg/ m3，正好彌補了加氣混凝土性能上的不足，二者形成了市場互補和錯位。圖7為泡沫混凝土超輕的顯示狀況。

  加氣混凝土主導(dǎo)產(chǎn)品B05～B07級的導(dǎo)熱系數(shù)為0.14～0.18w/m·k，而泡沫混凝土主導(dǎo)產(chǎn)品B02～B04級的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.065～0.10 w/m·k，只相當于加氣混凝土的一半。這意味著，使用泡沫混凝土，達到建筑節(jié)能標準，墻體可比加氣混凝土減薄近一倍，這可以大量節(jié)約材料并增加使用面積。

  2.1.4 工藝靈活、品種多的優(yōu)勢

  由于受蒸壓工藝和設(shè)備的限制，加氣混凝土基本以砌塊和條板兩大產(chǎn)品為主，其它種類的產(chǎn)品還沒有，這在一定程度上縮小了它的應(yīng)用范圍和市場份額。

  泡沫混凝土既可以進行各種現(xiàn)澆施工，也可采用不同工藝生產(chǎn)制品。目前，泡沫混凝土保溫產(chǎn)品已有10多種，將來會達到幾十種。泡沫混凝土對市場需求反應(yīng)快，適應(yīng)性強。當市場需求某種產(chǎn)品時，它可以很快生產(chǎn)出來，甚至變換一種模具，就變化出一種新產(chǎn)品。加氣混凝土就無法如此。例如，泡沫混凝土可生產(chǎn)大規(guī)格夾心屋面、墻體保溫板，目前最大規(guī)格已達3000×6000mm，加氣混凝土就不能；再如，泡沫混凝土可方便地生產(chǎn)出輕質(zhì)灌芯產(chǎn)品、夾芯產(chǎn)品、加氣混凝土也不能；再如，泡沫混凝土可很容易生產(chǎn)出陶粒增強制品、彩色制品、異型制品等，加氣混凝土也不能。這就決定了泡沫混凝土會以其生產(chǎn)的靈活性占有更多的應(yīng)用領(lǐng)域。

  綜上所述，可以得出以下的結(jié)論：加氣混凝土與泡沫混凝土作為同類型保溫材料，各有優(yōu)勢，但泡沫混凝土的優(yōu)勢要更多一些。在B06～B07密度等級范圍，加氣混凝土由于強度好，會占有優(yōu)勢。而在現(xiàn)澆及B05以下密度等級范圍，泡沫混凝土會占有優(yōu)勢。二者可實現(xiàn)市場的優(yōu)勢互補。從應(yīng)用總量來看，泡沫混凝土在3～5年后肯定要超過加氣混凝土。

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  2.2 泡沫混凝土與無機纖維保溫材料相比的優(yōu)勢

  人造無機纖維保溫材料包括巖礦棉、玻璃棉、硅酸鋁纖維等。

  目前，在建筑保溫中應(yīng)用量較大的，主要是巖礦棉。泡沫混凝土和這類材料相比，優(yōu)勢更明顯。雖然這類纖維材料在建筑保溫中會有一定的應(yīng)用，但不可能成為主導(dǎo)產(chǎn)品。

  2.2.1低價格優(yōu)勢

  無機纖維材料的價格遠高于泡沫混凝土，提高了保溫的造價。目前，纖維棉主要應(yīng)用于吸聲產(chǎn)品，在建筑保溫中由于價格高，在競爭中處于不利地位。

  2.2.2 無害化的優(yōu)勢

  人造無機纖維棉雖然不像石棉等天然纖維棉那樣使人致癌，但它在生產(chǎn)及使用過程的纖維粉塵污染依然對環(huán)境及人是有害的。特別是這些微塵會使人的皮膚騷癢難忍。泡沫混凝土則完全無害。

  2.2.3 使用方便的優(yōu)勢

  人造纖維棉大多為散狀材料，不易使用。加工為板狀、粒狀的產(chǎn)品，雖好用一些，但使用的方便性仍是遠不如泡沫混凝土。泡沫混凝土可方便地現(xiàn)澆或生產(chǎn)成各種制品，無機纖維棉則不能。

  2.2.4低碳優(yōu)勢

  人造纖維棉是巖石或礦渣等經(jīng)高溫（1300～1500℃）熱熔后，經(jīng)離心或噴吹使其纖維化而成的，能耗很高，不符合我國未來低碳經(jīng)濟的原則。從降低碳排量的基本經(jīng)濟走向看，國家肯定不會大力發(fā)展高能耗巖礦棉。這就決定了巖礦棉不可能成為建筑保溫的主體材料。泡沫混凝土的能耗較低，符合低碳經(jīng)濟導(dǎo)向，對巖礦棉等無機纖維就有了競爭力。

  2.3 泡沫混凝土與其它無機多孔材料相比的優(yōu)勢

  其它無機多孔材料包括塊狀的泡沫玻璃、泡沫陶瓷、微孔硅酸鈣等塊狀產(chǎn)品，粒狀的?；⒅?、膨脹珍珠巖等。這些保溫產(chǎn)品在未來建筑保溫都會有一定應(yīng)用，但都無法和泡沫混凝土普及性應(yīng)用相比。

  2.3.1 與泡沫玻璃等塊狀材料相比

  在這類材料中，泡沫陶瓷、泡沫鋁由于產(chǎn)量低且價格很高，不可能在建筑保溫中廣泛應(yīng)用，不需細講。泡沫玻璃已用于外墻外保溫，但量很小。目前它用于建筑保溫的價格約在每 立方1000元左右。普通建筑考慮到保溫造價，很難選用。它將來在高檔建筑的外保溫中，可能會有少量的應(yīng)用。加之泡沫玻璃生產(chǎn)的高能耗也不符合低碳經(jīng)濟原則。因此，雖然它的強度、耐侯性等性能優(yōu)于泡沫混凝土，性價比決定了它不會成為未來建筑保溫的主導(dǎo)材料。

  微孔硅酸鈣是以硅藻土和石灰為主要原料，加入石棉纖維增強，經(jīng)高溫蒸壓而成的微孔板材。這種材料具有密度低（大多為100～250 kg/ m3）、抗壓強度高（0.5～1.0MPa），保溫性好（常溫導(dǎo)熱系數(shù)0.035～0.06w/m·k），耐火性好（使用溫度650～1000℃）等一系列優(yōu)異性能。但是它的以下幾個缺陷將大大限制它的廣泛應(yīng)用：一是以硅藻土為主料，其資源有限且不廣，難以普及；二是以石棉增強，對人有害；三是用于建筑保溫的只有板材，品種太單一，用量有限；四是價格較高，一般建筑使用不起，五是高溫蒸壓，投資大，不易推廣。因此，它也不能成為未來建筑保溫的主體，只能在鋼結(jié)構(gòu)防火覆蓋及其它墻面覆蓋中會有少量應(yīng)用。

  2.3.2 與散粒狀保溫材料相比的優(yōu)勢

  散粒狀保溫材料目前已用于建筑保溫的，主要是?；⒅椤⒉Ａ⒅?、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、超輕陶粒等。

  在上述幾種材料中，玻化微珠和玻璃微珠可能會成為用量較大的保溫材料。目前它們已被開發(fā)為保溫涂料、保溫沙漿、保溫制品等用于建筑保溫。最近，山西省開發(fā)的“窯洞式保溫建筑”，即是采用?；⒅楸厣皾{及混凝土建成的。在未來，它肯定會成為一種建筑保溫體系，這是不容置疑的。但是，由于?；⒅榈脑鲜钦渲閹r，玻璃微珠是以廢玻璃為原料熔融噴吹而成，產(chǎn)量有限，且價格較高，同時，其吸水率高達40％～84％，也有嚴重的性能缺陷。因此，這兩種材料雖會較廣應(yīng)用，但不可能達到泡沫混凝土的普及程度。

  膨脹珍珠巖由于吸水率高達300％，制品抗凍融性差，這幾年已從建筑保溫中淘汰，逐漸被其換代產(chǎn)品?；⒅槿〈?。?；⒅閷嵸|(zhì)就是球形閉孔膨脹珍珠巖。膨脹蛭石由于產(chǎn)量較低，資源不廣，且吸水率高，雖會在建筑保溫中有少量應(yīng)用但不會廣泛。

  超輕陶粒原用于生產(chǎn)空芯砌塊，有一定的產(chǎn)量，但應(yīng)用不廣。近年，我們將其與泡沫混凝土相結(jié)合，開發(fā)出陶粒泡沫混凝土砌塊及板材，效果良好。二者優(yōu)勢互補，在將來會獲得一定的應(yīng)用。