泡沫混凝土與綠色建筑、被動房

  “十三五”規(guī)劃綱要指出要“推廣綠色建筑，建成一批示范性綠色城市”。而早在2012年，財政部和住建部便聯(lián)合發(fā)布了《關于加快推動我國綠色建筑發(fā)展的實施意見》，提出到2020年綠色建筑占新建建筑比重超過30%的主要目標。2013年1月1日，辦公廳轉發(fā)了國家發(fā)改委和住建部聯(lián)合起草的《綠色建筑行動方案》，明確了發(fā)展綠色建筑的重點任務。2015年1月1日，GB/T 50378-2014《綠色建筑評價標準》正式實施，為綠色建筑評價提供了詳細的評分細則參考，并將被動式能耗建筑（被動房）列為等級的三星級綠色建筑。泡沫混凝土作為節(jié)能、利廢、可工廠化預制的綠色建材，在綠色建筑中有著較廣闊的應用空間，而將輕質保溫防火的泡沫混凝土應用于裝配式被動房將會是綠色建筑的發(fā)展方向之一。

  被動房，即不通過主動采暖和空調方式便可實現(xiàn)全年室內溫度舒適性的建筑，其節(jié)能率通常在90%以上。被動房要求外圍護結構具有優(yōu)異的保溫隔熱性能，目前通常的做法是在混凝土墻體和屋面外側做外保溫，粘貼200-300mm厚度的巖棉、擠塑板等保溫材料。較厚的保溫層不僅增大施工難度，工程造價高，而且對抵抗風荷載、地震荷載帶來不利影響。山西泓鈺節(jié)能建材有限公司開辟了利用泡沫混凝土建造被動房的先河，以泡沫混凝土為芯材制成自保溫復合墻板，然后將其應用于被動房圍護結構，形成結構保溫一體化建筑，在已經(jīng)完成的示范性住宅項目中，經(jīng)測算節(jié)能率接近90%，通過調整墻板厚度可達到90%以上。并且經(jīng)過計算，達到同等節(jié)能率時，該建筑墻體比傳統(tǒng)被動房墻體構造厚度小3cm，為今后泡沫混凝土在被動房建設中的更大范圍應用提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。

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泡沫混凝土與海綿城市建設

  2013年12月12日，在《中央城鎮(zhèn)化工作會議》的講話中強調：“提升城市排水系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。

  2015年10月辦公廳印發(fā)《關于推進海綿城市建設的指導意見》，部署推進海綿城市建設工作，明確提出從2015年起，城市新區(qū)要全面落實海綿城市建設要求。出臺不久的“十三五”規(guī)劃綱要中提出要“完善城市排水防澇與調蓄設施，支持海綿型建筑與小區(qū)、道路與廣場、公園和綠地建設”。海綿城市建設涉及到大量基礎設施新建和改造，對建筑材料的需求量十分巨大，尤其是在關鍵的“滲、滯、蓄、凈、用、排”六大環(huán)節(jié)需要多種特殊工程材料，其中，透水性鋪裝材料的研發(fā)和有效利用成為重中之重。而開發(fā)具有透水性的泡沫混凝土材料，最有希望成為本行業(yè)進軍海綿城市建設領域的切入點。

  國內關于透水型泡沫混凝土材料的研究開展時間不長，但已取得了一些關鍵性的進展和成果，目前包括建筑材料工業(yè)技術監(jiān)督研究中心、河南華泰新材科技股份有限公司等科研機構和企業(yè)已經(jīng)制備出具有良好透水性的泡沫混凝土材料。透水型泡沫混凝土具有開放的、相互連通的內部孔結構，它是通過采用具有特定性能的發(fā)泡劑制備而成。較高的孔隙率保證了該材料具有較快的排水速度，同時具有較好的蓄水能力。透水泡沫混凝土應用于海綿城市建設具有其特殊優(yōu)勢，可制成透水磚等制品形式，也可采用現(xiàn)澆施工，形成整體性較好的連續(xù)透水面層；而其密度低且可調節(jié)的特性，更是相比于傳統(tǒng)碎石透水混凝土的主要優(yōu)勢，應用于對承重荷載有限制的基層時能夠發(fā)揮其輕質減荷的長處。泡沫混凝土材料具有較好的保溫和吸音特性，使透水泡沫混凝土應用時能夠兼具多重功能，河南華泰開發(fā)的透水泡沫混凝土綠化屋面應用技術，便是利用了該材料兼具透水和保溫功能，從而簡化了綠化屋面系統(tǒng)構造。

  但是，該材料目前仍然存在一些關鍵技術問題需要解決，比如在抗凍融和抗收縮開裂性能方面急需改善，否則將嚴重限制其在路面鋪裝工程中的應用。在透水泡沫混凝土中引入輕骨料也許是可行的技術方案之一，有待開展更深入的研究。泡沫混凝土涉足海綿城市建設時并不局限于只利用其透水特性，在大量的地下管網(wǎng)工程建設中，泡沫混凝土作為優(yōu)良的輕質回填材料將大有用武之地，同樣具有廣闊的應用前景。

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行業(yè)新進展—新成果、新產(chǎn)品、新應用

  2017是“十三五”的第二年，面對經(jīng)濟新常態(tài)，經(jīng)濟下行壓力持續(xù)加大，需求嚴重不足，我國泡沫混凝土行業(yè)同仁逆勢而上，銳意進取，開拓創(chuàng)新，在很多領域獲得了突破性的發(fā)展，這是全體泡沫混凝土人凝聚智慧、創(chuàng)新發(fā)展的結果。

  3.1現(xiàn)澆泡沫混凝土自保溫復合墻體及住宅

  現(xiàn)澆泡沫混凝土在我國的應用最初主要集中在屋面保溫、地暖絕熱層、墊層回填等工程。近年來，泡沫混凝土現(xiàn)澆復合墻體在我國得到得到迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的新亮點。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前至少有100多家企業(yè)在從事泡沫混凝土復合墻體現(xiàn)澆施工和技術開發(fā)，累計完成的建筑面積超過1300萬平方米。CCPA泡沫混凝土分會專家委員會閆振甲主任編著出版了《現(xiàn)澆泡沫混凝土復合墻體技術》一書，2015年又代表分會推動制定了中國工程建設協(xié)會標準CECS:2015《現(xiàn)澆泡沫混凝土輕鋼龍骨復合墻體應用技術規(guī)程》。在上述著作和標準的引領和推動下，近兩年來，泡沫混凝土現(xiàn)澆復合墻體進入了新一輪發(fā)展熱潮。泡沫混凝土現(xiàn)澆復合墻體，具有防火（A級）、保溫、輕質、抗震、隔音、節(jié)能、環(huán)保、耐久性好、施工簡便等優(yōu)點；其耐火極限大于4小時，節(jié)能率達到75%以上。

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現(xiàn)澆泡沫混凝土輕鋼龍骨復合墻體系統(tǒng)

  這種墻體是以豎向輕鋼龍骨（C型鋼等冷彎薄壁型鋼、方管組合格子結構型鋼、組合鋼管龍骨）和橫向斷橋龍骨為縱橫支撐，以固定于龍骨上的免拆無機面板為覆蓋材料，形成墻體空腔，然后向空腔內現(xiàn)場澆筑泡沫混凝土漿料，漿體硬化后與龍骨面板一起形成完整的夾心復合墻體，主要應用于高層框架結構非承重外墻和內隔墻、低層輕鋼結構住宅承重外墻和內墻以及鋼結構工業(yè)化廠房非承重外墻及內隔墻。目前，所采用的外墻圍護面板有：免拆纖維水泥板、陶瓷板、石材板，也有用輕集料泡沫混凝土墻板作面板、鋼網(wǎng)抹灰層取代面板（模板加鋼網(wǎng)抹灰體系、網(wǎng)?，F(xiàn)澆無模板體系）。為解決免拆模板復合墻體的空鼓問題、拆模板墻體的開裂問題，可內摻陶粒、聚苯顆粒輕集料或添加抗干縮劑等。

  針對墻體現(xiàn)澆，集佳綠色建筑科技有限公司研發(fā)了現(xiàn)澆泡沫混凝土復合墻體智能灌注機，是國內首例集自動化、智能化、多配方于一體的智能灌注機，實現(xiàn)了連續(xù)作業(yè)，使綜合施工效率提高了50%以上，并制定了GB/T32990-2016《現(xiàn)澆泡沫混凝土復合墻體智能灌注機》，于2017年9月1日正式實施。此次標準的發(fā)布實施，將統(tǒng)一現(xiàn)澆泡沫混凝土復合墻體智能灌注機的制造標準，規(guī)范行業(yè)，確保泡沫混凝土墻體施工質量，提高施工速度，降低建筑成本，能夠大力推動現(xiàn)澆泡沫混凝土復合墻體在全國范圍內實施應用。

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鋼網(wǎng)模構架泡沫混凝土復合墻體系統(tǒng)

  針對目前泡沫混凝土現(xiàn)澆墻體的技術難題—拆模墻體的干縮開裂問題和免拆模板的空鼓、面板板縫開裂問題，行業(yè)精英從已有的鋼網(wǎng)構架混凝土住宅建筑結構體系中獲得靈感，創(chuàng)造性地將拉伸鋼網(wǎng)模引入現(xiàn)澆泡沫混凝土墻體系統(tǒng)，發(fā)明了全新的鋼網(wǎng)模構架泡沫混凝土復合墻體系統(tǒng)，解決了困擾行業(yè)已久的墻體空鼓開裂問題。該技術堪稱2017年泡沫混凝土行業(yè)亮點。

  該墻體系統(tǒng)以固定在開孔冷彎薄壁型鋼支撐結構上的拉伸鋼網(wǎng)替代傳統(tǒng)的現(xiàn)澆墻體模板，形成墻體空腔，再向墻體空腔澆筑入經(jīng)過特殊處理的泡沫混凝土漿料（如加入聚苯乙烯顆粒等輕集料），泡沫混凝土漿料從鋼網(wǎng)表面少量滲出，經(jīng)過刮平處理及硬化后，在鋼網(wǎng)外形成一層泡沫混凝土薄層，使鋼網(wǎng)與泡沫混凝土墻體表面牢固結合成復合墻體表面。通過鋼網(wǎng)的有效約束，墻體表面不會開裂，可直接進行裝飾面施工，解決了現(xiàn)澆泡沫混凝土墻體空鼓、開裂的問題。鋼網(wǎng)模構架泡沫混凝土復合墻體系統(tǒng)還能應用于低層、多層建筑的樓板、屋面的一體化建造，大大提高了施工效率。

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鋼網(wǎng)模構架泡沫混凝土復合墻體系統(tǒng)不但解決了困擾現(xiàn)澆泡沫混凝土墻體的瓶頸難題，而且因其施工快捷簡便、性價比高，自問世以來，發(fā)展十分迅速。以浙江正合建筑網(wǎng)模有限公司、常州市米尼特機械有限公司等為代表的企業(yè)，在2017年已完成大量應用鋼網(wǎng)模構架泡沫混凝土復合墻體系統(tǒng)的建筑工程，而且還將其推廣到國外應用。鋼網(wǎng)模構架泡沫混凝土復合墻體系統(tǒng)將迅速成為現(xiàn)澆泡沫混凝土自保溫復合墻體的主流技術體系。

  （3）泡沫混凝土現(xiàn)澆薄壁型鋼低層住宅

  這種建筑是泡沫混凝土現(xiàn)澆復合墻體技術的發(fā)展和延伸。以薄壁型鋼為主要受力支撐體，以固定在薄壁型鋼兩側的覆蓋面板為輔助受力支撐體并傳遞載荷，以澆注于型鋼和面板組成的空腔內的泡沫混凝土為保溫隔聲防火功能結構層，三者共同形成這種新型住宅的主體。

  主要技術特征：墻體、樓層、屋面三大部分均由泡沫混凝土澆筑而成。是一種新型自保溫防火抗震生態(tài)低碳建筑，國內外的全泡沫混凝土結構保溫住宅。

  （4）空心砌模澆注泡沫混凝土自保溫復合墻體系統(tǒng)

  大連正銳建筑節(jié)能股份有限公司開發(fā)出“空心砌模澆注泡沫混凝土自保溫復合墻體系統(tǒng)”，簡稱“空心砌模自保溫墻體”，是采用空心砌模錯位砌筑成墻體，并在其相互貫通的內腔中現(xiàn)場澆注泡沫混凝土漿料，梁、柱部位采用無機保溫材料噴涂處理，進而形成具有自保溫功能的墻體系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用現(xiàn)場澆注的方式，解決了傳統(tǒng)外墻保溫存在的脫落、防火、耐久性等問題，一勞永逸。

  3.2聚苯顆粒泡沫混凝土（現(xiàn)澆與制品）

  聚苯顆粒泡沫混凝土（簡稱泡?；炷粒┦窃谒嗷鶟{料中加入一定體積（體積分數(shù)≥20%）聚苯乙烯泡沫顆粒，再以物理方式引入氣泡，經(jīng)攪拌后澆筑成型、自然養(yǎng)護而成的輕質多孔混凝土。多用于現(xiàn)澆屋面保溫層、墻體或預制成復合墻板等，低密度時也可以作為外墻保溫板使用。某公司不同密度聚苯顆粒泡沫混凝土技術性能測試數(shù)據(jù)如下：

  由于引入聚苯顆粒，它比傳統(tǒng)泡沫混凝土導熱系數(shù)更低，即保溫效果更好；密度更小，更輕質；聚苯顆粒的引入顯著改善了泡沫混凝土收縮開裂的缺陷，作為一種輕質彈性體，聚苯顆粒在泡沫混凝土基體中發(fā)揮骨料支撐作用的同時，能夠優(yōu)化內部應力分布，減少基體裂縫的產(chǎn)生，同時解決了普通泡沫混凝土的塌模問題。沈陽金鎧公司等企業(yè)將其應用于澆筑屋面保溫層，整體性好，大尺寸情況下不留伸縮縫而不開裂。沈陽金鎧公司制作的泡?；炷镣瑫r展現(xiàn)出良好的防水性能，體積吸水率低達5%左右。為泡沫混凝土開辟了新的應用領域。

  3.3陶粒泡沫混凝土（現(xiàn)澆與制品）

  將陶粒添加在泡沫混凝土中，混合攪拌、澆筑成型、養(yǎng)護而成的輕質多孔混凝土稱之為陶粒泡沫混凝土。陶粒與泡沫混凝土應當說是“好搭檔”。泡沫混凝土料漿可通過氣泡加入的多少來調整密度，當其密度與陶粒密度相近時，可避免（普通陶粒混凝土中存在的）陶粒上浮問題，改善勻質性；同時用陶粒堅硬、抗收縮，可彌補了普通泡沫混凝土干縮開裂、強度不足等缺點，兩者優(yōu)勢互補，復合產(chǎn)品性能超過了單一材料，顯著改善泡沫混凝土材料的物理力學性能。多用于做成砌塊，也用于現(xiàn)澆墻體自保溫系統(tǒng)或制成墻板。陶粒泡沫混凝土墻體具有較好的保溫、防火、隔音效果。

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泡沫混凝土自保溫砌塊及填芯砌塊

  泡沫混凝土自保溫砌塊是一種自身具有優(yōu)良保溫性能的砌塊，主要技術特征是用其砌筑的墻體、屋面在不采用其他保溫形式的情況下，結構自身熱工指標即可達到現(xiàn)行建筑節(jié)能標準要求，是節(jié)能與結構一體化建筑體系的重要一員。泡沫混凝土自保溫砌塊密度通常低于700kg/m3，導熱系數(shù)低于0.15W/（m·K），厚度為200mm～400mm時，可滿足不同氣候地區(qū)建筑節(jié)能標準要求，實現(xiàn)自保溫。此外，自保溫砌塊還具有降低建筑自重、增加建筑使用面積、減少墻體開裂、易施工等優(yōu)點，具有良好的推廣前景。

  填芯砌塊給泡沫混凝土穿上堅硬的外殼，可有效克服泡沫混凝土自身存在的弱點。目前國內的填心技術，有些采用化學發(fā)泡，強度相對較高，但成本也高、工藝要求高。也有些企業(yè)開發(fā)成功采用普硅水泥物理發(fā)泡填心技術，芯材泡沫混凝土干密度為200kg/m3左右，實現(xiàn)了泡沫混凝土對空心砌塊低成本填心的技術突破。另外，它像泡沫混凝土均質砌塊一樣，不燃、保溫、隔熱、耐久、可與建筑同壽命。

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泡沫混凝土復合墻板、屋面板

  以干密度200～500kg/m3左右的泡沫混凝土芯材與面板復合，若必要再輔以鋼框為骨架或內置輕鋼龍骨，制成復合墻板和屋面板，匹配輕鋼結構可制成裝配化住宅。多采用“輕鋼屋架-泡沫混凝土復合板”結構體系，組裝速度快，抗震性強，可實現(xiàn)自保溫，造價較低。主要用于中高檔別墅、小康住宅等。

  行業(yè)領軍企業(yè)—北京太空板業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的發(fā)泡水泥復合板，是以周邊鋼圍框、內置桁架與發(fā)泡水泥芯材及面層復合而成的輕質構件產(chǎn)品，具有承重保溫一體化、節(jié)能環(huán)保、一級防火、抗震等特點。 太空板裝配式住宅產(chǎn)品及建造技術于2008年5月通過由北京市建委組織的“科技成果”。廣泛應用于大跨度工業(yè)廠房、大型公用設施及裝配式住宅，年產(chǎn)量大約120萬m2，主要應用工程有：長江三峽左右岸電廠廠房、沈陽飛機（蘇-27）項目、921衛(wèi)星組裝廠、西航發(fā)動機430廠房、昌河武裝直升機廠房等。

  3.6泡沫混凝土保溫裝飾一體板

  泡沫混凝土保溫裝飾板是將泡沫混凝土裸板與加強層、防水層、裝飾層進行深加工結合，制成的集保溫、防水、裝飾等多功能于一體的新型墻材，可實現(xiàn)產(chǎn)品的預制化、標準化、組合多樣化、施工裝配化，可以干掛、粘貼或粘錨施工。保溫裝飾一體化體系克服了傳統(tǒng)外墻外保溫系統(tǒng)手工施工效率低、容易破損、開裂、裝飾性差等缺點，是一種綜合性價比優(yōu)良的外墻外保溫節(jié)能產(chǎn)品，具有很好的市場發(fā)展前景。

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泡沫混凝土防火門芯

  防火門芯填充材料在防火門中起防火隔熱、安全保護作用。根據(jù)GB/T 12955-2008《防火門》國家標準要求，防火門填充材料應為對人體無毒無害的防火隔熱材料，燃燒性能達到A1級要求，產(chǎn)煙毒性危險分級達到ZA2級要求。泡沫混凝土材料非常適合用于制備防火門芯，不僅在燃燒性能和煙毒性方面滿足標準要求，而且耐燃溫度高達1000℃以上，導熱系數(shù)0.05~0.07W/（m·K），在提供安全防護的同時兼具保溫、吸聲等效果。

  3.8機場攔阻系統(tǒng)

  2012年中國民航科學技術研究院研發(fā)的第套國產(chǎn)攔阻系統(tǒng)應用于云南騰沖機場，攔阻材料采用泡沫混凝土，其攔阻原理是以數(shù)十厘米厚度泡沫混凝土鋪設在跑道延長線上，形成長度在幾十米到100多米之間的攔阻床。飛機一旦沖出跑道即進入其中，泡沫混凝土在機輪的碾壓下破碎，以此吸收飛機動能，直至使飛機靜止。目前，我國已經(jīng)有云南騰沖機場、西藏林芝機場、澳門機場、天津機場等多家機場應用或即將應用泡沫混凝土跑道攔阻系統(tǒng)。

  3.9現(xiàn)澆泡沫混凝土在土建工程中的應用

  現(xiàn)澆泡沫混凝土在我國的應用最初主要集中在屋面保溫、地暖絕熱層、墊層回填等工程，隨著人們對該材料優(yōu)良特性認知度的逐漸提升，其在其他領域的應用正在迅速擴大，在土建領域（公路擴建、高鐵路基、橋梁減跨、治理橋頭跳車、地下結構減載等）、礦山及采空區(qū)回填等領域的應用日趨成熟，工程應用量逐年上升。

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（1）道路擴建及維修養(yǎng)護工程泡沫混凝土

  質輕、流動性好、具有良好的施工性、固化后具有自立性，用在道路加寬擴建工程中，具有以下優(yōu)勢：擴建路基可垂直填筑，節(jié)省土地資源，避免或減少建筑的拆遷；軟基路段擴建路堤可大幅減荷，有效減少新老路基的差異沉降及附近建筑物的附加沉降破壞；施工便捷，施工工期短。河南華泰新材科技股份有限公司采用泡沫混凝土還進行了高鐵路基的填筑。

  在道路維修養(yǎng)護工程中，泡沫混凝土可用于路堤滑移治理、基礎脫空區(qū)治理、管涵基礎病害治理、廢棄管道回填等。

  （2）軟基路堤橋頭跳車處治

  橋頭跳車源于橋臺與路基結合部出現(xiàn)不同程度的沉降開裂。在此部位采用泡沫混凝土構筑適當形狀的過渡段，利用其輕質性、固化后的自立性，可減少不均勻沉降，徹底消除臺背路堤填料本身的工后沉降；避免橋頭跳車病害并大幅減少工后臺背維修費用。

  （3）橋梁減跨

  采用現(xiàn)澆泡沫混凝土填筑橋臺臺背，固化后對結構物的側壓力極小且可直立填筑，可解決土壓力和臺前錐坡放坡問題，將橋臺優(yōu)化為簡單的單排樁樁柱式橋臺并減少因錐坡放坡而增加的橋跨，大幅降低工程造價。