摘要：泡沫混凝土是一种具有轻质环保、保温节能、减震消能、易于施工等诸多优势的新型材料。文章对聚苯乙烯泡沫混凝土制作工艺进行了研究分析。
关键词：聚苯乙烯泡沫混凝土；泡沫剂；装配式建筑；外墙保温
前言
建筑材料具有用量大、种类多、使用时间长的特点，其中混凝土使用占建筑材料的最大比例，未来建筑材料的发展方向是高性能、多功能、可持续。泡沫混凝土作为一种轻质多孔材料相比于普通混凝土，具有保温、利废、减震、吸波等优良性能，随着全球能源的日趋紧张及我国建筑节能政策的出台以和墙体材料改革的推行，泡沫混凝土被广泛应用于保温隔热材料、墙体材料、地基的处理、采矿区的充填等方面，日益受到人们的关注。
1 现阶段聚苯乙烯泡沫混凝土的应用
（1）保温材料。主要用于外墙保温材料和保温填充材料。外墙保温材料主要是聚苯乙烯泡沫混凝土砌块，聚苯乙烯泡沫混凝土砌块具有良好的保温隔热性能，同时兼具轻质、隔声效果，常被用于建筑物的外墙保温层。J.SathyaNarayanan，K.Ramamurthy用聚苯乙烯泡沫混凝土生产制备聚苯乙烯泡沫混凝土砌块，并探究了几种早强剂对聚苯乙烯泡沫混凝土砌块产量的影响。保温填充材料主要是将聚苯乙烯泡沫混凝土用于空心墙体的填充。XingShi，WeiShe等以聚苯乙烯泡沫混凝土填充空心墙体，通过测试发现空心墙体的整体热阻值提高了24%。
（2）现浇墙体材料。牛云辉、卢忠远等在聚苯乙烯泡沫混凝土整体现浇样板房中试工程中采用整体现浇的方式浇筑了高4m、墙体厚度0.12m的泡沫混凝士样板房，大胆采用较高干密度的聚苯乙烯泡沫混凝土，进行集承重和保温墙材一体的现浇工程，工程完工至今，样板房未见任何质量问题。
（3）屋面材料。焦作市中华新天地翰苑小区采用聚苯乙烯泡沫混凝土作为屋面保温材料，结果表明保温层整体性好，与基层和面层结合牢固紧密，使用寿命长，保温隔热性能好。
（4）路基处理。江苏盐城至绍兴高速公路软路基采用0.6MPa的聚苯乙烯泡沫混凝土进行处理后，路堤沉降速率施工期均在0.01~0.41mm/d之间，施工期至预压期累计沉降量约为50~300mm之间，卸载后，工后沉降几乎很小。（5）用作采矿区的充填体。张淑坤、李伟等以粉煤灰聚苯乙烯泡沫混凝土作为采空区的充填体，研究结果表明粉煤灰聚苯乙烯泡沫混凝土在满足充填体强度要求条件下，具有较好的变形能力和延性，适合采空区充填，该充填体利用率较高降低了经济成本。
2 聚苯乙烯泡沫混凝土的生产
2.1主要原材料及影响
不论是何种用途的聚苯乙烯泡沫混凝土，其主要原料均由胶凝材料、矿物掺合料、骨料及外加剂组成。
2.1.1胶凝材料
聚苯乙烯泡沫混凝土的胶凝材料主要是水泥。由于市场上水泥种类多样且性能各异，如何合理选用水泥品种是需要关注的问题，目前生产应用较多的依然是通用硅酸盐水泥。就通用水泥的具体选择上，一般优选强度等级更高、细度更好、熟料含量更高、凝结速度更快、混合材品种更少、稳定性更佳、低碱、低热的水泥类型以获得强度更高、水化更彻底、发泡更稳定等的综合性能更好的聚苯乙烯泡沫混凝土。所以P·Ⅰ、P·Ⅱ型硅酸盐水泥应当是通用水泥当中的最佳选择，普通硅酸盐水泥居其次。随着建筑材料进入多元化应用时期以及人们对通用水泥各自性能上的认识逐渐深入，改性硅酸盐水泥、硫铝酸盐复合水泥、镁质复合水泥等新型水泥正逐渐开始应用，促进聚苯乙烯泡沫混凝土胶凝材料向高性能化发展。
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2.1.2掺合料
常用于聚苯乙烯泡沫混凝土的掺合料有粉煤灰、硅灰与高炉矿渣。粉煤灰对聚苯乙烯泡沫混凝土性能的提升机理可以归结为三大效应：微集料效应、活性效应与形态效应。在生产聚苯乙烯泡沫混凝土时加入粉煤灰可以增强聚苯乙烯泡沫混凝土的后期强度、改善和易性、缓解开裂及干缩且节约造价，只是需要适当控制粉煤灰掺量。
2.1.3骨料
聚苯乙烯泡沫混凝土中一般不加入骨料，因为骨料易在轻质料浆中沉淀并导致泡沫灭失。一般在设计干密度大于1200kg/m3时才会考虑使用粒径不超过4mm的细砂作为骨料以适当增加聚苯乙烯泡沫混凝土的力学性能并减少干缩。
2.1.4外加剂
发泡剂是聚苯乙烯泡沫混凝土所用最重要的外加剂，也是聚苯乙烯泡沫混凝土生产中仅次于胶凝材料的第二位原材料，它是在胶凝材料硬化体中形成气孔的主要物质基础。发泡剂有化学发泡剂和物理泡沫剂两种：化学发泡剂的基本原理是在材料浆体中产生气体形成无数微小独立的气泡，在聚苯乙烯泡沫混凝土实际生产中应用的大部分为双氧水；物理泡沫剂通过降低液体表面张力等物理作用而导入气泡，按照其在我国的演变历程可以分为第一代松香树脂类，第二代合成表面活性剂类，第三代蛋白类和第四代复合类。目前国内市场占有率较高的是合成阴离子表面活性剂型，蛋白类泡沫剂成本较高，但产生的泡沫气泡直径更小更均一，泡沫结构更稳定，在发达国家应用更多。
2.2生产工艺
聚苯乙烯泡沫混凝土的生产工艺依据选用发泡方式不同一般有3种：物理发泡法、化学发泡法与搅打法。物理发泡法将以表面活性剂为主的泡沫剂经发泡机发泡后制成泡沫，然后将泡沫加入搅拌好的水泥基料中并小心混合均匀，所以也叫预发泡法或混泡法。这种发泡方式可以通过调整泡沫掺量灵活控制成品密度，生产方式灵活，有利于场地现浇，但是由于消泡严重、稳泡性能不佳，施工质量往往不好控制；化学发泡法是采用双氧水作为发泡剂，施工时将过氧化氢加入搅拌好的料浆中，经由化学反应在料浆中产生气体形成气泡，此方法也称后发泡法，常用于聚苯乙烯泡沫混凝土制品生产。化学发泡法对混凝土的温度、料浆的稠度有比较严格的要求；搅打法可用于蛋白类及表面活性剂类泡沫剂，主要做法是将泡沫剂与料浆在搅拌机里共同搅拌，通过机械搅拌引入气泡，含气量由搅拌速度与搅拌时间调节。
2.3质量控制
2.3.1泡沫
泡沫质量是决定聚苯乙烯泡沫混凝土性能的首要因素，不论是哪种发泡方法制得的泡沫都需要符合要求。需要泡沫满足的性能指标有三种：发泡倍数、沉降距以及泌水量，，具体试验方法参照《JT/T266-2011聚苯乙烯泡沫混凝土》行业标准。一般要求用于施工的聚苯乙烯泡沫混凝土泡沫剂发泡倍数>20，沉降距<10mm，泌水量<80ml。
2.3.2湿密度
因为现浇聚苯乙烯泡沫混凝土在运输及储存过程中易消泡，其间对环境也有一定的要求，加之市面上泡沫剂种类千差万别，故聚苯乙烯泡沫混凝土现浇质量很容易参差不齐。而密度等级不合格的聚苯乙烯泡沫混凝土一旦完成浇注，硬化后将对工程产生巨大损失，所以在浇注前检测聚苯乙烯泡沫混凝土的湿密度对及时发现工程质量问题与调整配合比有重要意义。湿密度采取测定已知容积内浆体质量的方法测定。
3 结束语
泡沫混凝土的各项原料会对成品性能产生直接影响，所以不仅应当根据目标性能合理选用原料种类并控制用量，而且需要在生产的各个环节进行严格的质量控制。应积极研发高效发泡剂与外加剂以优化泡沫混凝土性能，同时应合理设计配合比，改进生产工艺，升级机具，实现国产泡沫混凝土高性能化与产业化；应尽早开辟多元化发展道路，开发新产品，将产业结构由目前的以传统应用为主调整向高技术含量、高附加值应用靠拢，促进行业的转型升级。
参考文献
[1]唐明，徐立新.泡沫混凝土材料与工程应用［M］.北京：中国建筑工业出版社，2013，2-3.
[2]闫振甲，何艳君.高性能泡沫混凝土保温制品实用技术［M］.北京：中国建材工业出版社，2015，69-71.
论文作者:张东博,孟冬亮,王宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/26
标签：泡沫论文; 聚苯乙烯论文; 混凝土论文; 发泡剂论文; 性能论文; 材料论文; 水泥论文; 《建筑学研究前沿》2018年第36期论文;