聚苯颗粒泡沫混凝土的性能试验研究与应用

1， 2.王炳希 1.张巨松

1、沈阳建筑大学 2、辽宁省建设科学研究院

聚苯颗粒泡沫混凝土的性能试验研究与应用

1， 2.王炳希 1.张巨松

1、沈阳建筑大学 2、辽宁省建设科学研究院

研究了苯颗粒体积掺量对聚苯颗粒泡沫混凝土导热系数、抗压强度、体积吸水率的影响，以沈阳市某工程为例，介绍了聚苯颗粒泡沫混凝土在实际工程中的应用，进一步探讨聚苯颗粒泡沫混凝土的材料特性。

聚苯颗粒泡沫混凝土、性能研究、应用

1.建筑节能材料的发展现状与聚苯颗粒泡沫混凝土的简介

我国采暖平均能耗是北欧等同纬度条件下的2～3倍，而单体面积超过2万m2的大型公共建筑单位面积耗电量是普通住宅的10～20倍，其中空调的能耗所占大型公共建筑能耗的比例高达50%［1］，具有很大的节能潜力。面对我国建筑能耗不断增长、环境不断恶化、全球气候变暖以及我国给国际社会的减排承诺，而建筑领域巨大的节能潜力已经引起我国政府的高度重视，制定了大量的关于建筑节能的法律法规，开始大力开展建筑节能工作。

随着近些年的城市发展，高层、超高层建筑越来越越多的出现，高层建筑的火灾事故也频繁发生，对此2014年新推出的《建筑设计防火规范》对建筑外保温材料的防火性能较以前提出了更高的要求。为此多家研究机构都在致力于研究防火性能更好的无机或复合保温材料。

聚苯颗粒泡沫混凝土是一种以聚苯乙烯发泡颗粒、水泥、水、发泡剂为主要成分，按一定比例制备的无机和有机双发泡体复合型材料。聚苯颗粒泡沫混凝土的研究是在泡沫混凝土技术基础上兴起的，就材料组成来说，聚苯颗粒泡沫混凝土较泡沫混凝土多掺加了聚苯乙烯颗粒；就材料性能来说，聚苯颗粒泡沫混凝土较泡沫混凝土具有更高的保温性能、抗裂性能及抗冻性能。

2.苯颗粒体积掺量对聚苯颗粒泡沫混凝土性能影响的研究

试验以调整生产1m3干密度为350kg/m3的聚苯颗粒泡沫混凝土时泡沫和苯粒各自的体积掺量为研究对象，具体掺量比例见表1：

表1　聚苯颗粒泡沫混凝土泡沫和苯粒体积掺量关系

2.1苯颗粒体积掺量对聚苯颗粒泡沫混凝土导热系数的影响

按照表1掺量制备聚苯颗粒泡沫混凝土试验样块，并对样块导热系数进行测试，具体测试结果如下（及图1）：

图1　苯颗粒掺量变化时聚苯颗粒泡沫混凝土导热系数变化趋势图

由上述测试结果可见，苯粒体积掺量越大，聚苯颗粒泡沫混凝土的导热系数越小，这是由于当苯粒体积掺量较小时，聚苯颗粒泡沫混凝土内部的气孔较多且有一部分气孔未被封闭，从而导致热量的传递，而随着聚苯颗粒体积掺量的增加，苯粒取代了部分泡沫，阻断了热量的传递，从而降低了聚苯颗粒泡沫混凝土的导热系数。

2.2苯颗粒体积掺量对聚苯颗粒泡沫混凝土抗压强度的影响

按照表1掺量制备聚苯颗粒泡沫混凝土试验样块，并对样块抗压强度进行测试，具体测试结果如下（及图2）：

图2　苯颗粒掺量变化时聚苯颗粒泡沫混凝土抗压强度变化趋势图

由上述测试结果可见，苯粒体积掺量越大，聚苯颗粒泡沫混凝土的抗压强度越大并逐渐趋于平缓，这是因为随着苯粒体积掺量的增大，聚苯颗粒取代了部分泡沫而被水泥均匀包裹，从而增加了聚苯颗粒泡沫混凝土的抗压强度。

2.3苯颗粒体积掺量对聚苯颗粒泡沫混凝土体积吸水率的影响

按照表1掺量制备聚苯颗粒泡沫混凝土试验样块，并对样块体积吸水率进行测试，具体测试结果如下（及图3）：

图3　苯颗粒掺量变化时聚苯颗粒泡沫混凝土体积吸水率变化趋势图

由上述测试结果可见，苯粒体积掺量越大，聚苯颗粒泡沫混凝土的体积吸水率越小，这是因为当苯粒体积掺量较小时，聚苯颗粒泡沫混凝土内部的气孔较多且有一部分气孔未被封闭，即使聚苯颗粒泡沫混凝土材料本身的憎水能力较强，孔结构的储水也在所难免，从而导致体积吸水率的增大，而随着聚苯颗粒体积掺量的增加，苯粒取代了部分泡沫，占据了储水的空间，从而降低了聚苯颗粒泡沫混凝土的体积吸水率。

3.聚苯颗粒泡沫混凝土的特性

聚苯颗粒泡沫混凝土具有如下特点：

（1）无缝整浇：现场制备、泵送、浇注发泡浆料，浇注层整体无缝，与相邻构造层无缝粘接。施工效率可达15m3/台时，单泵垂直输送高度可达100米。

（2）保温隔声：大量无机和有机泡粒共同作用，具备优良、稳定、长效的保温隔热和隔声降噪性能，导热系数优于大部分无机保温材料，隔声性能优于普通混凝土。

（3）防火环保：有机泡粒均匀分散包裹在发泡水泥之中，整体不能燃烧，燃烧性能为A2级，能够消除建筑保温构造的火灾、毒害等安全隐患。

（4）抗压抗裂：抗压强度优于大部分保温材料，能够满足各类填充构造要求。具备较低的收缩率和较高的应力吸收能力，不空鼓、不塌陷，无须设置分格缝。

（5）抗冻耐久：大量有机泡粒既能降低吸水率，又能吸收、消化冻胀应力，大幅提高抗冻性。而且，水泥骨架体系使其可与建筑主体寿命期一致，无须更新改造投资。

4.结语

试验研究结果表明：随着聚苯颗粒掺量的增加，泡沫混凝土的抗压强度增加，导热系数降低，吸水率降低，对泡沫混凝土的性能进一步完善。

随着科技的不断进步，新的保温材料不断涌现，聚苯颗粒泡沫混凝土目前而言仍不失为一种较为理想的燃烧性能为A级的复合保温材料，既可现场浇注施工，又可制成各种制品使用。而且由于其轻质多孔、造价低廉，还可应用于除建筑节能外的许多其它高技术领域。

［1］《公共建筑节能改造技术规程》中华人民共和国住房和城乡建设部发布.