【關鍵詞】本文介紹了泡沫混凝土的性能特點、國外泡沫混凝土的應用情況、國外現(xiàn)有的主要標準規(guī)范。

　　【摘要】泡沫混凝土； 國外工程應用；標準規(guī)范

　　1  泡沫混凝土的性能特點

　　泡沫混凝土是一種預先制備好水膜泡沫，然后再與水泥（砂）漿混合，固化得到的一種特種水泥基材料。在英國過去10年里，其發(fā)展速度超過了任何其他特種混凝土，普遍公認的數(shù)據(jù)，英國每年的泡沫混凝土用量大約為100萬立方。泡沫混凝土的性能特點主要有以下幾個方面：

　　（1）輕質(zhì)  根據(jù)泡沫摻量以及集料種類的不同，泡沫混凝土可制成150-1800kg/m3密度等級的材料，由于其含有大量的泡孔，是一種輕質(zhì)的材料，可應用于對材料自身荷載有要求的領域。

　?。?）高流態(tài)  由于摻入的泡沫是水膜性的，在與水泥（砂）漿混合攪拌時，部分泡沫會破裂變成水，因此泡沫混凝土是一種大水灰比的材料，一般均在0.6以上，具有很高的流動性，具有自密實的特點。

　　（3）低彈性模量（耗能減震）  泡沫混凝土的彈性模量值明顯低于普通的混凝土，其干密度在500-1500kg/m3時，其對應的彈性模量在1.0-8.0KN/mm2之間。泡沫混凝土由于含有大量的微孔，因此具有很好的吸能減震的作用，泡沫混凝土的耗能機理可歸結(jié)為：①應力波在相鄰介質(zhì)達到平衡前在泡沫混凝土泡壁與泡孔之間進行多次的反射和透射，從而將一部分能量耗散；②動載作用下泡沫混凝土材料本身可以產(chǎn)生大變形來消耗沖擊能量，泡沫混凝土相對于普通混凝土來說，具有波阻抗低、大孔隙率的特性。比普通混凝土更容易進入塑性階段，能夠更有效的反射和吸收沖擊能量，所以其應力衰減效果比混凝土要好，而透射能量的衰減效果更是大大強于普通混凝土。

　　（4）保溫隔熱  泡沫混凝土是一種輕質(zhì)材料，容重在180-1400kg/m3時，其導熱系數(shù)一般在0.047-0.355 W/(m·K)之間，是很好的無機保溫隔熱材料。

　?。?）隔音  泡沫混凝土還是很好的吸音材料，由于其內(nèi)部含有大量的泡孔，當聲波傳到材料中時，由于泡孔的存在，相當一部分聲能會轉(zhuǎn)化為熱能或在漫反射中損耗掉，聲波被衰減，這就是泡沫混凝土吸音的基本原理。

　　2國外工程應用領域

　　由于泡沫混凝土具有以上的獨特性能，使得其在下述工程領域得到了廣泛的應用，目前主要體現(xiàn)在以下方面：

　　2.1空洞填充工程

　　用砂石填充空洞，往往會產(chǎn)生沉陷等問題。國外目前廣泛的采用泡沫混凝土來填充大型空洞，這些空洞包括廢棄的下水道、井、大型油罐、地窖、舊建筑的地下室、廢棄的地鐵等等。這主要是利用了泡沫混凝土的低成本和可以具有很高的流動度的特點，其可以繞過障礙物，填充到空洞的每一個角落。一般用于填充的泡沫混凝土密度500-1000kg/m3，強度1-2N/mm2。

　　2.2路橋工程

　　在橋墩后面填充泡沫混凝土，可以減少對結(jié)構(gòu)的側(cè)壓力，也會起到降低沉陷風險的作用。泡沫混凝土也可以用于橋貼面、填充橋拱結(jié)構(gòu)間的空洞以及最終的橋面。而且在橋梁工程中，橋體結(jié)構(gòu)自重大，在橋堤連接處往往會出現(xiàn)地基沉降現(xiàn)象，橋堤與橋體出現(xiàn)一高一低斷面，車輛行駛在上面就會產(chǎn)生跳車的現(xiàn)象，所以有些工程也采用回填泡沫混凝土來平衡地基的沉降。

　　在道路建設工程方面比較著名的工程有（1）美國奧克蘭Cypress Avenue的重建工程，在1989年的地震中原工程遭到了嚴重的破壞，在重建工程中選用了泡沫混凝土來降低土壤沉降以及降低未來可能地震震動對其產(chǎn)生的破壞，因為泡沫混凝土中含有的大量泡孔，具有顯著的消震作用。這項工程總共使用了大約73400m3的500kg/m3密度、強度為1.0N/mm2的泡沫混凝土。（2）與上述工程相似，在倫敦Dockland Canary Wharf的兩條路上也使用了50000m3的干密度500kg/m3的泡沫混凝土，用以降低豎向荷載和地基沉降。

　　2.3耐火窯爐

　　由于泡沫混凝土具有很好的隔熱性能，E P Kearsley等人嘗試用泡沫混凝土作為窯爐的耐火隔熱材料，其實驗表明，普通硅酸鹽水泥制備的泡沫混凝土在400℃后，材料就會被高溫破壞而不能使用，但是使用高鋁水泥等特種組分水泥以及其他一些材料制備的泡沫混凝土則最高可以經(jīng)受1450℃高溫的考驗，再加上其可澆注施工，因此在高溫窯爐耐火隔熱領域具有一定的應用前景。

　　2.4鉆井平臺

　　國外有些海上鉆井平臺結(jié)構(gòu)部分使用了泡沫混凝土材料來澆筑，一方面是由于其輕質(zhì)，另一個重要的原因是由于泡沫混凝土中含有的大量泡沫使其具有吸能減震的作用。在海上鉆井作業(yè)時經(jīng)常會產(chǎn)生高頻的震動，而且需要一個抗沖擊層防止鉆管、鉆頭、泥漿泵掉落到平臺上對平臺結(jié)構(gòu)的破壞。泡沫混凝土就成為較為合適的材料。

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　　2.5房建工程

　　由于泡沫混凝具有保溫隔熱的性能，既可以預制也可以現(xiàn)場澆筑，因此相關領域的技術人員均對泡沫混凝土在房建方面的應用進行了廣泛的研究。目前泡沫混凝土在房建領域應用方式主要有墻體現(xiàn)澆、預制制品安裝砌筑，屋面現(xiàn)澆等。在中、遠東地區(qū)，超過3000棟房子是在1948-1958年用1100-1500kg/m3的泡沫混凝土建造的，其使用超過25年后仍然表現(xiàn)良好，在南非人們用泡沫混凝土來屋面找坡和屋面隔熱。在俄羅斯，由于其嚴寒的氣候，泡沫混凝土的應用也很廣泛。

　　2.6軍事

　　泡沫混凝土在軍用領域主要有兩個方面：一是射擊靶場方面，另一方面就是地下抗爆坑道建設方面。主要是利用了泡沫混凝土耗能消震性能。一般的靶場子彈進入靶墻后,被土壤中的酸性物質(zhì)所腐蝕,日久天長就會造成鉛對地下水的污染。泡沫混凝土能卡住子彈,且其堿性環(huán)境不會腐蝕彈頭,而且不會像普通混凝土那樣，子彈撞擊后造成火花、噪音、甚至飛出彈片等問題。美國軍事工程研究與發(fā)展中心土工技術與結(jié)構(gòu)實驗室開發(fā)了一種纖維增強泡沫混凝土（見圖13），專門用于實彈訓練。另一方面在地下抗爆坑道結(jié)構(gòu)中，夾芯泡沫混凝土作為耗能層，爆炸應力波通過泡沫混凝土層時，其可以產(chǎn)生大變形、調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的變形，減緩對下面結(jié)構(gòu)的沖擊。

圖13 泡沫混凝土在射擊靶場應用

　　2.7聲屏障

　　對一些處于道路旁邊的居民來說，交通噪音是一個備受困擾的問題。因此，離居民樓較近的道路兩旁需要配套建有隔音墻，即聲屏障。泡沫混凝土具有很好的吸音功能，國外一些聲屏障工程就采用了現(xiàn)澆泡沫混凝土墻來作為隔音設施。

圖14 國外某道路泡沫混凝土聲屏障

　　3國外現(xiàn)有的主要標準規(guī)范

　　目前，國外泡沫泡沫混凝土應用比較多的國家主要有俄羅斯、美國、英國、韓國、日本等國家，這些國家出臺的相關標準不完全統(tǒng)計主要包括以下：

　　KS F4039-1999 現(xiàn)場鑄型用泡沫混凝土標準

　　JIS A1162-1973 泡沫混凝土長度變化的試驗方法

　　JIS A1161-1994 泡沫混凝土的體積比重、含水率、吸水率及抗壓強度試驗方法

　　GOST 25485-1989 泡沫混凝土 技術條件

　　GOST 21520-1989 墻壁用泡沫混凝土小砌塊

　　GOST 19570-1974 住宅和公共建筑物內(nèi)承重墻,間壁和樓板用

　　GOST 12852.6-1977 泡沫混凝土 吸濕水分的測定方法

　　GOST 12852.5-1977 泡沫混凝土 滲汽系數(shù)的測定方法

　　GOST 12852.0-1977 泡沫混凝土 對試驗方法的一般要求

　　GOST 11118-1973 建筑物用熱壓泡沫混凝土外墻板. 技術要求

　　DIN 4164-1951 加氣混凝土和加泡沫混凝土生產(chǎn)、使用和檢驗方法

　　ASTM F2471-2008安裝澆注的稠密輕質(zhì)泡沫混凝土襯墊以及制備方法

　　ASTM C869-2006 泡沫混凝土用生產(chǎn)預制泡沫材料用發(fā)泡劑規(guī)格

　　ASTM C796-2004 使用預制泡沫測試生產(chǎn)泡沫混凝土用起泡劑的檢驗方法

　　BS8500 British Cement Association. Foamed concrete. a specification for use in the reinstatement of openings in highways.

　　【作者簡介】扈士凱，男，（1982-），河北人，碩士，主要研究方向：泡沫混凝土及發(fā)泡劑、墻體保溫材料、混凝土外加劑、特種工程材料等。