聚苯顆粒泡沫混凝土的性能試驗(yàn)研究與應(yīng)用

1， 2.王炳希 1.張巨松

1、沈陽建筑大學(xué) 2、遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院

聚苯顆粒泡沫混凝土的性能試驗(yàn)研究與應(yīng)用

1， 2.王炳希 1.張巨松

1、沈陽建筑大學(xué) 2、遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院

研究了苯顆粒體積摻量對(duì)聚苯顆粒泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、體積吸水率的影響，以沈陽市某工程為例，介紹了聚苯顆粒泡沫混凝土在實(shí)際工程中的應(yīng)用，進(jìn)一步探討聚苯顆粒泡沫混凝土的材料特性。

聚苯顆粒泡沫混凝土、性能研究、應(yīng)用

1.建筑節(jié)能材料的發(fā)展現(xiàn)狀與聚苯顆粒泡沫混凝土的簡(jiǎn)介

我國采暖平均能耗是北歐等同緯度條件下的2～3倍，而單體面積超過2萬m2的大型公共建筑單位面積耗電量是普通住宅的10～20倍，其中空調(diào)的能耗所占大型公共建筑能耗的比例高達(dá)50%［1］，具有很大的節(jié)能潛力。面對(duì)我國建筑能耗不斷增長、環(huán)境不斷惡化、全球氣候變暖以及我國給國際社會(huì)的減排承諾，而建筑領(lǐng)域巨大的節(jié)能潛力已經(jīng)引起我國政府的高度重視，制定了大量的關(guān)于建筑節(jié)能的法律法規(guī)，開始大力開展建筑節(jié)能工作。

隨著近些年的城市發(fā)展，高層、超高層建筑越來越越多的出現(xiàn)，高層建筑的火災(zāi)事故也頻繁發(fā)生，對(duì)此2014年新推出的《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)建筑外保溫材料的防火性能較以前提出了更高的要求。為此多家研究機(jī)構(gòu)都在致力于研究防火性能更好的無機(jī)或復(fù)合保溫材料。

聚苯顆粒泡沫混凝土是一種以聚苯乙烯發(fā)泡顆粒、水泥、水、發(fā)泡劑為主要成分，按一定比例制備的無機(jī)和有機(jī)雙發(fā)泡體復(fù)合型材料。聚苯顆粒泡沫混凝土的研究是在泡沫混凝土技術(shù)基礎(chǔ)上興起的，就材料組成來說，聚苯顆粒泡沫混凝土較泡沫混凝土多摻加了聚苯乙烯顆粒；就材料性能來說，聚苯顆粒泡沫混凝土較泡沫混凝土具有更高的保溫性能、抗裂性能及抗凍性能。

2.苯顆粒體積摻量對(duì)聚苯顆粒泡沫混凝土性能影響的研究

試驗(yàn)以調(diào)整生產(chǎn)1m3干密度為350kg/m3的聚苯顆粒泡沫混凝土?xí)r泡沫和苯粒各自的體積摻量為研究對(duì)象，具體摻量比例見表1：

表1　聚苯顆粒泡沫混凝土泡沫和苯粒體積摻量關(guān)系

2.1苯顆粒體積摻量對(duì)聚苯顆粒泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的影響

按照表1摻量制備聚苯顆粒泡沫混凝土試驗(yàn)樣塊，并對(duì)樣塊導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行測(cè)試，具體測(cè)試結(jié)果如下（及圖1）：

圖1　苯顆粒摻量變化時(shí)聚苯顆粒泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)變化趨勢(shì)圖

由上述測(cè)試結(jié)果可見，苯粒體積摻量越大，聚苯顆粒泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)越小，這是由于當(dāng)苯粒體積摻量較小時(shí)，聚苯顆粒泡沫混凝土內(nèi)部的氣孔較多且有一部分氣孔未被封閉，從而導(dǎo)致熱量的傳遞，而隨著聚苯顆粒體積摻量的增加，苯粒取代了部分泡沫，阻斷了熱量的傳遞，從而降低了聚苯顆粒泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)。

2.2苯顆粒體積摻量對(duì)聚苯顆粒泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

按照表1摻量制備聚苯顆粒泡沫混凝土試驗(yàn)樣塊，并對(duì)樣塊抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，具體測(cè)試結(jié)果如下（及圖2）：

圖2　苯顆粒摻量變化時(shí)聚苯顆粒泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)圖

由上述測(cè)試結(jié)果可見，苯粒體積摻量越大，聚苯顆粒泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度越大并逐漸趨于平緩，這是因?yàn)殡S著苯粒體積摻量的增大，聚苯顆粒取代了部分泡沫而被水泥均勻包裹，從而增加了聚苯顆粒泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度。

2.3苯顆粒體積摻量對(duì)聚苯顆粒泡沫混凝土體積吸水率的影響

按照表1摻量制備聚苯顆粒泡沫混凝土試驗(yàn)樣塊，并對(duì)樣塊體積吸水率進(jìn)行測(cè)試，具體測(cè)試結(jié)果如下（及圖3）：

圖3　苯顆粒摻量變化時(shí)聚苯顆粒泡沫混凝土體積吸水率變化趨勢(shì)圖

由上述測(cè)試結(jié)果可見，苯粒體積摻量越大，聚苯顆粒泡沫混凝土的體積吸水率越小，這是因?yàn)楫?dāng)苯粒體積摻量較小時(shí)，聚苯顆粒泡沫混凝土內(nèi)部的氣孔較多且有一部分氣孔未被封閉，即使聚苯顆粒泡沫混凝土材料本身的憎水能力較強(qiáng)，孔結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)水也在所難免，從而導(dǎo)致體積吸水率的增大，而隨著聚苯顆粒體積摻量的增加，苯粒取代了部分泡沫，占據(jù)了儲(chǔ)水的空間，從而降低了聚苯顆粒泡沫混凝土的體積吸水率。

3.聚苯顆粒泡沫混凝土的特性

聚苯顆粒泡沫混凝土具有如下特點(diǎn)：

（1）無縫整澆：現(xiàn)場(chǎng)制備、泵送、澆注發(fā)泡漿料，澆注層整體無縫，與相鄰構(gòu)造層無縫粘接。施工效率可達(dá)15m3/臺(tái)時(shí)，單泵垂直輸送高度可達(dá)100米。

（2）保溫隔聲：大量無機(jī)和有機(jī)泡粒共同作用，具備優(yōu)良、穩(wěn)定、長效的保溫隔熱和隔聲降噪性能，導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)于大部分無機(jī)保溫材料，隔聲性能優(yōu)于普通混凝土。

（3）防火環(huán)保：有機(jī)泡粒均勻分散包裹在發(fā)泡水泥之中，整體不能燃燒，燃燒性能為A2級(jí)，能夠消除建筑保溫構(gòu)造的火災(zāi)、毒害等安全隱患。

（4）抗壓抗裂：抗壓強(qiáng)度優(yōu)于大部分保溫材料，能夠滿足各類填充構(gòu)造要求。具備較低的收縮率和較高的應(yīng)力吸收能力，不空鼓、不塌陷，無須設(shè)置分格縫。

（5）抗凍耐久：大量有機(jī)泡粒既能降低吸水率，又能吸收、消化凍脹應(yīng)力，大幅提高抗凍性。而且，水泥骨架體系使其可與建筑主體壽命期一致，無須更新改造投資。

4.結(jié)語

試驗(yàn)研究結(jié)果表明：隨著聚苯顆粒摻量的增加，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度增加，導(dǎo)熱系數(shù)降低，吸水率降低，對(duì)泡沫混凝土的性能進(jìn)一步完善。

隨著科技的不斷進(jìn)步，新的保溫材料不斷涌現(xiàn)，聚苯顆粒泡沫混凝土目前而言仍不失為一種較為理想的燃燒性能為A級(jí)的復(fù)合保溫材料，既可現(xiàn)場(chǎng)澆注施工，又可制成各種制品使用。而且由于其輕質(zhì)多孔、造價(jià)低廉，還可應(yīng)用于除建筑節(jié)能外的許多其它高技術(shù)領(lǐng)域。

［1］《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布.