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泡沫混凝土的渊源在哪里?它是从哪些地区发展起来的?
发布日期:2018-7-26 11:59:54 点击数:69新闻来源:

 1.2 现浇泡沫混凝土国内外发展概况

泡沫混凝土的渊源在哪里?它是从哪些地区发展起来的?现在的发展状况如何?这些最基本的问题,由于资料的缺乏,致使许多人知之甚少,并出现许多错误认识。例如,有些论著认为泡沫混凝土源于美国,有的又认为源于韩国。现浇企业的一般人士则多数认为源自韩国。为了使大家对此有个正确的了解,消除错误认识,本书有必要首先介绍一下泡沫混凝土及其现浇发展简况。
1.2.1 泡沫混凝土源流
原始的泡沫混凝土可以追溯到5000年前,古埃及人使用一些天然物质,使之混合后产生气体,制作多孔材料。2000多年前,古罗马人用石灰、砂子、砾石混合,创造了原始的混凝土。此后不久,他们就惊奇地发现,在这个原始混凝土内加入动物血液,混合搅拌后,就产生了持久的气泡,使混凝土成为一种稳定的多孔材料。而且,他们探索出在这种多孔混凝土内加入马毛,来解决它的收缩开裂,就像我们今天在泡沫混凝土内使用人造纤维。可以说,古罗马人创造的这种多孔材料,应是最贴近当代泡沫混凝土技术的源流。[1]至今,动物血水解物发泡剂仍是泡沫混凝土所用动物蛋白发泡剂的一种。
真正意义的近代工业泡沫混凝土,最早的探索开始于18世纪末,19世纪初。此前的原始泡沫混凝土的特征,是没有控制混凝土中引入空气量的技术手段,即没有控制材料密度的手段。瑞典极端寒冷的冬天,使他们急于找到高效保温材料。他们在前人原始泡沫混凝土技术的基础上,进行了泡沫混凝土的基础性研究。1923年,欧洲人首次提出了用预制气泡和水泥砂浆相拌合生产多孔混凝土的方法,世界上首次出现了真正近代意义上的泡沫混凝土。[2].
上世纪初,北欧各国及俄国,都曾积极致力于泡沫混凝土的技术开发。自此以后,泡沫混凝土开始较快地发展。上世纪三十年代初期至五十年代初期的二十年,是泡沫混凝土工业化技术体系形成的时期。在这一时期,正值二战爆发,生产加气混凝土的铝粉供应紧张,于是欧洲各国纷纷转向以泡沫取代铝粉,以泡沫混凝土取代加气混凝土,刺激了泡沫混凝土在二战前后及战争期间的研发及生产,形成了其发展的第一个高潮。其应用领域以建筑保温为主。[3]
在这一时期,技术成就最大的是前苏联。应该说,前苏联为泡沫混凝土技术成熟并走向工业化生产,起到了关键性的作用。从1926年开始研发到1930年在列宁格勒(现圣彼得堡)开始工业化生产,前苏联只用了四年时间。[4]从1936年起,他们在已成功生产自然养护泡沫混凝土的基础上,实现了蒸压泡沫混凝土及蒸压泡沫硅酸盐的工业化生产,建立了以彼尔伏乌拉尔斯克、别莱兹尼克等泡沫混凝土大型企业。这些企业生产的泡沫混凝土砌块、墙板、饰面板、屋面板、楼板等,开始大量应用于工业与民用建筑。从1946年~1958年,前苏联出台了《泡沫混凝土屋面板》1781-49、《厂房屋顶用钢筋泡沫混凝土大型板》7741-55等一系列国家标准,是世界上最早形成泡沫混凝土制品标准体系的国家,比我国早50多年。可以说,前苏联奠定了泡沫混凝土技术体系的基础。他们当时建立的一整套完善的泡沫混凝土原料测定与制品检验方法,泡沫混凝土蒸压技术规程,泡沫沉陷距与泌水率检测仪(苏联中央工业建筑科学研究所研制)等检测仪器,至今仍被世界各国所广泛应用。如今我国流行的大多数发泡剂,也均为前苏联所发明。如A?T?巴拉诺夫和Л?M罗普费里德发明了石油磺酸铝发泡剂,并于1950年开始用于雷特卡林泡沫混凝土厂、第聂伯彼特罗夫斯克泡沫混凝土厂等,实现了工业化应用;Л?M罗普费里德研究出水解血胶发泡剂,在五十年代初期开始工业应用;M?H?格兹列尔和Б?H?卡乌夫曼于上世纪四十年代就研究出松香皂发泡剂,至今仍是世界上应用最广泛的发泡剂;1940年前苏联中央工业建筑科学研究所以植物根茎研究出植物皂素发泡剂。如今泡沫混凝土基础技术,大多来自于前苏联。[5]
自上世纪五十年代开始,泡沫混凝土技术开始从它的发源地欧洲以两个渠道向世界各地传播。一条渠道是前苏联将其技术传播到中国及东欧的波兰等各国,另一条渠道是德、英、瑞典、荷兰等西欧国家将其传播到北美及亚洲的韩国及日本等国。这一阶段是泡沫混凝土技术在世界各地的传播及发展期。在这一时期,泡沫混凝土的应用仍以建筑保温制品为主。
1979年,美国的Yamads等人首次将泡沫混凝土在油田固井方面获得成功,使泡沫混凝土走出了保温的单一领域,开始向多领域发展。其后,日本将其成功用于岩土工程的回填。韩国及日本将其应用于地暖保温层。进入新世纪之后,泡沫混凝土在吸音隔音领域,吸能吸波领域、耐火材料领域等许多新的应用方面研究活跃,并逐步形成了规范化应用。可以说,自1979年至今的30年,是泡沫混凝土技术水平的提高与应用领域的高速扩展阶段。目前,它的应用领域已达20多个,并由民用扩展到军用、航空、工业应用等高端领域,为它未来的发展开辟了宽阔的道路。目前,泡沫混凝土最为发达的三个地区是:欧洲、北美、亚洲的中日韩及东南亚.在其它地区,泡沫混凝土也有一定的应用。总的来看,泡沫混凝土基本普及应用到全世界。
1.2.2 泡沫混凝土及其现浇在我国的发展简况
中国泡沫混凝土的发展并不晚,仅次于欧洲。这主要是因为前苏联的原因。一方面,前苏联在泡沫混凝土技术方面及应用方面,在上世纪50年代初均走在世界前列。另一方面,当时苏联援建中国的热潮正高,为他们把泡沫混凝土先进技术及时传播到中国提供了社会历史条件。
泡沫混凝土几乎和新中国同时诞生和成长。1950年,前苏联专家就开始向中国推广泡沫混凝土技术。1952年,中国科学院土木建筑研究所成立了以黄兰谷为首的泡沫混凝土试验中心,开始了中国泡沫混凝土的正式试制。当时,由于我国的工业蒸汽管道的热绝材料是从前苏联进口的苏维利特碳酸镁板,每吨含运输费约为当时的1400元(相当于现在的几万元),而我国正大规模建设的工业管道,保温材料需求极大,例如一台发电机组就需要260吨,造价极高。当时研发泡沫混凝土的第一个目的,就是用于工业管道及储槽的绝热材料。当年,第二机械工业部第四设计处,重工业部有色金属管理局等进行了生产,并将其成功应用在工业管道保温上。[5][6]
1954年,在中国科学院土木所与其他单位合作下,由前苏联专家指导,在哈尔滨生产出蒸压泡沫混凝土板,用于哈尔滨电表仪器厂屋面。这是我国首次将泡沫混凝土用于建筑保温。[7]
1955年~1957年,原水利电力部电力建设科学技术研究所试制成功使用温度可达250~510℃的泡沫混凝土管壳,应用于峯峯电厂、大连电厂的高温管道保温上。[8]
1956年,原纺织工业部基本建设设计院也开展了粉煤灰泡沫混凝土的试验研究,其目的是针对当时泡沫混凝土以水泥为主,成本较高的情况,以粉煤灰取代水泥,来降低成本。在原北京市建材局,中纺部第二工程公司、水利科学研究院等配合下,他们一年多的试验取得了成功,将泡沫混凝土成本降低了40%,并在工程中作了应用。[9]
1952~1959年的8年间,是我国泡沫混凝土发展的第一个高潮期,形成了一定的生产规模。但可惜的是,由于随后的中苏关系恶化,苏联专家撤走,再加上紧接其后的文化大革命,致使我国泡沫混凝土从1960年~1980年,整整20年之久,很少有人问津。假若按50年代的速度发展,我国早已成为泡沫混凝土生产的强国。这实在令人惋惜。
泡沫混凝土重新在我国兴起,是从现浇开始兴盛并发展起来的。这是与上世纪五十年代第一个高潮时期以制品为主有着根本性的不同。在1980年前后,随着改革之风吹开国门,欧洲的泡沫混凝土现浇技术进入了我国的开放前沿广东。由于广东及其周边地区夏季炎热,对屋面保温需求强烈,泡沫混凝土屋面现浇率先在广东流行。当时,广州、东莞、佛山等地,大量的屋面保温都应用了现浇泡沫混凝土。[10][11]此后,泡沫混凝土屋面保温现浇逐渐向北推进,经福建、湖南、江西等省一路北上,如今已发展到北京、辽宁、陕西等全国各地,成为泡沫混凝土在我国的两大应用领域之一。2007年,中南地区建筑标准图集07ZTJ2005《泡沫混凝土屋面保温隔热建筑构造》,及四川省工程建设标准设计图集DBJT20-58《泡沫混凝土楼地面、屋面保温隔热建筑构造图》先后推出,标志着现浇屋面保温隔热层的规范化应用已经开始。
继泡沫混凝土屋面保温现浇之后,在上世纪九十年代末期,泡沫混凝土地面保温层现浇自韩国传入我国,率先在靠近韩国的烟台、威海、天津、大连、秦皇岛等地成功地应用。进入新世纪之后,由于其适应了建筑节能的需求,获得了迅猛的发展,并从2005年起进入发展高潮。如今,泡沫混凝土现浇地暖保温层技术自东向西、向南、向北三面扩展,已发展到全国除两广及福建、台湾之外的大部分省区,成为泡沫混凝土第一大应用领域。河北省地暖协会出台的泡沫混凝土地暖保温层地方标准,是我国第一个泡沫混凝土标准。之后,山东、辽宁也都出台了地方标准。2009年春,我国第一部泡沫混凝土现浇行业标准《地面辐射供暖工程用发泡水泥绝热层、水泥砂浆填充层技术规程》颁布实施,将泡沫混凝土地暖地暖保温隔热层现浇应用推进到一个新的发展阶段。
从上世纪九十年代开始,泡沫混凝土现浇开始在我国的建筑工程回填及岩土工程回填开始应用,成为我国的第三大应用领域。上世纪九十年代初,煤炭科学研究总院从国外引进了泡沫混凝土工程填充技术,并成功应用于开滦煤矿特大顶板冒落崆峒的浇筑回填。[12]其后,中国建筑材料科学研究院又将现浇泡沫混凝土应用于建筑补偿地基填充、引黄工程洞穿管回填等。[13]2000年以后,泡沫混凝土在交通岩土工程方面开始应用。2003年,广东某路桥公司从日本引进了公路岩土工程回填技术,受到交通部的支持,在国内中江高速、京珠高速等一系列重大工程中成功应用。[14]随后,他们又将这一回填技术在北京奥林匹克中心地下通道工程,2008年奥运会鸟巢周边地下通道工程中成功应用,使现浇回填技术日益发展。
2006年以后,我国以现浇为代表的泡沫混凝土,进入了蓬勃发展的新时代。目前,我国的泡沫混凝土基本以现浇为主,其产量约占泡沫混凝土总量的80%。我国泡沫混凝土现浇蓬勃发展的主要标志有以下几点:
1、泡沫混凝土新的、高端的应用技术及应用领域大量出现。2006年以后,一年出现的新技术、新的应用领域,可以超过前几十年的总和,且一年比一年数量多。作者简单的统计,在2006年以后出现的泡沫混凝土新技术达数十项,如:泡沫混凝土墙体现浇技术、泡沫混凝土墙面现浇技术、机场边缘泡沫混凝土防护现浇技术、泡沫混凝土边坡绿化技术、泡沫混凝土沙土地覆盖技术、泡沫混凝土垃圾场覆盖技术、泡沫混凝土矿井填充技术、泡沫混凝土抗爆吸能层现浇技术、泡沫混凝土吸音隔音材料技术、泡沫混凝土防电磁波技术??????。上述技术许多已应用于工程,其中,泡沫混凝土墙体现浇技术已进入《钢结构(二)》国家标准图集。说近几年是泡沫混凝土技术大爆炸,也不算过分。现在的泡沫混凝土,远不是原来只能用于生产建筑保温制品的时代。
2、国内已开始出现规模化泡沫混凝土设备生产厂家,个别厂家的规模已达到成套装备年产160套以上;全国生产泡沫混凝土设备的厂家由世纪初的几家猛增到100多家。我国泡沫混凝土设备的生产规模已居世界前列;
3、泡沫混凝土施工企业快速增加,每年新增企业数量不少于百家,现浇企业在2006年已达数百家,2009年达近千家。论生产企业数量,我国已居世界第一;
4、泡沫混凝土标准开始制定和实施,自2006年~2009年,我国在四年中推出地方标准、行业标准、国家标准10多个,还有一批标准正在制定中。从此,我国的泡沫混凝土告别了无序发展的时代,开始逐步走向规范化生产。
5、泡沫混凝土行业协会成立,标志着我国泡沫混凝土有组织发展的开始。2009年元月8日,经民政部批准,中国混凝土与水泥制品协会泡沫混凝土分会成立,成为我国泡沫混凝土行业技术进步的发动机。
 
1.4现浇泡沫混凝土存在的问题及发展瞻望
1.4.1存在的问题
(1)现浇质量问题
    我国泡沫混凝土现浇发展虽然迅猛,但现浇质量并不令人乐观,总体质量不高,个别情况还比较严重。现存问题如下。
    ① 抗压强度偏低,影响使用寿命                
    目前,我国地暖保温层及屋面隔热层现浇泡沫混凝土抗压强度大多数在1MPa以下,一般为0.4~0.8MPa,有些连0.4 MPa实际也达不到,其强度是普遍不高的。如此低的强度,工程质量是很难保证的。
② 导热系数高,保温隔热效果差
从我们掌握的情况看,现浇工程400kg/m3~450 kg/m3的密度,导热系数多达0.10~0.15w/m?k,真正能达到0.10 w/m?k以下者较少。而从技术角度讲,这一密度等级保温隔热要求导热系数应在0.10以下。而这一要求实际应用中很多工程是没有达到的。
③ 吸水率普遍很高,抗冻及耐侯性不佳
目前,国内泡沫混凝土的吸水率普遍较高,大多在50%以上。虽然各地标准及图集规定值在23%以下,许多工程实际没有达到。从我们现场取样测定的多家工程,其吸水率值均超过35%。如此高的吸水率,就导致了保温层抗冻性差,保温效果下降,保温层起不到应有的保温作用。
④ 裂纹严重,干缩大
从各地实际工程情况看,普遍在现浇泡沫混凝土的表面出现大量的干缩裂纹,既有表面微细裂纹,也有较大的贯通性裂纹,不少裂纹宽度超过了2mm,长度达到了800mm以上。在许多工程现场,我们看到其泡沫混凝土表面的裂纹纵横交错,情况是比较严重的。
(2)现浇设备存在的问题:
① 泡沫混凝土的密度难以控制,即泡沫与水泥浆的体积比难以控制,造成同一工程的密度波动较大,即密度无法很好的保证。
② 泵送过程中泡沫损失较大,造成泡沫混凝土的密度随浇筑泵送高度及距离的增大而增大。
③ 搅拌时间过短,影响泡沫混凝土的强度。据我们的试验数据及其它研究者的试验数据。搅拌时间越长,产品的强度越高。考虑产量,虽不能过长时间搅拌,但至少不能低于5分钟。而目前现浇成套设备多采用连续搅拌机,搅拌时间只有十几秒,显然对产品的强度有较大的影响。
④ 没有配料设备,多采用人工配料,水、料、泡沫三者的配比难以准确控制,造成产品质量的波动。
⑤ 缺乏自动控制系统。目前,各地的现浇成套设备及发泡单机,多为人工电控,而发达国家则多为自动控制。这不但影响效率,也影响产品质量。
(3)发泡剂方面存在的问题:
① 发泡剂对强度的不良影响
据我们从各地取样测试,许多物理工艺发泡剂均不同程度地影响发泡水泥的强度,这导致泡沫混凝土的强度一直偏低。这是制约泡沫混凝土更广泛应用的最大问题。我们曾进行过对比试验,当密度相同时,目前现浇普遍采用的物理发泡的产品强度,低于化学发泡约10%~30%。物理发泡强度偏低的问题如不解决,泡沫混凝土的强度将难以满足更多工程发展的需要。
② 发泡剂对孔型的影响
不少发泡剂造成泡沫混凝土的连通孔,使产品的吸水率偏高。现在,真正能达到高闭孔率的发泡剂较少,这从吸水率的测定可以看出来。吸水率过大会大大影响产品的保温性能、抗冻性能、抗碳化性能,耐侯性能。
③ 配比方面的问题
a 大水灰比
目前,各地施工现浇,为了易于施工和降低发泡剂用量,以水代泡,普遍采用大水灰比。水灰比高达0.6~0.9,而合适的水灰比应在0.5~0.6左右。大水灰比虽满足了泵送和摊铺流平,但却造成了大量毛细孔,使产品的强度下降,吸水率提高,保温性能劣化,使用寿命缩短。大水灰比是目前存在的最严重的问题。
b 水泥用量过大
在现浇领域,大多数企业均采用单一水泥原料,既不掺配轻集料,也不掺配各种活性掺合料。这不但造成产品成本过高,也会影响产品的强度及其它性能。
c 不使用外加剂
国外发达国家,泡沫混凝土现浇均使用各种外加剂,这对提高产品质量和施工性能都具有很大的好处。但是,我国的现浇企业,却很少采用外加剂。我们考察了很多家现浇企业的施工,没有看到一家企业使用外加剂。
(4)工艺方面存在的问题:
① 只浇筑不养护
许多现浇企业缺乏养护意识,不重视养护,浇筑结束就收工,没有任何养护措施,不洒水,不盖塑料布或湿草帘,使浇筑层失水过快,造成干缩过大,裂纹严重,强度下降,吸水率升高。
② 浇筑作业面不预湿
许多企业在施工时,施工面从来不洒水预湿,浇筑后由于地面吸水而使部分泡沫破灭,造成下部密度大,上部密度小,出现上下密度差,并引发浇筑层沉陷。
③ 料浆过稀
不少企业的料浆很稀很稀,流动性过大,没有流动性的测定及控制措施。这就使浇筑接近于自流平,浇筑面不能形成坡度,使有坡度的施工面难以施工。
1.4.2瞻望
自1990年至今的近20年间,泡沫混凝土进入了持续快速发展的阶段。特别是进入新世纪以后,它的发展速度一年比一年快。自2006年以后,它的年增长率超过了35%,成为发展速度最快的特种混凝土材料及功能材料,也是如今应用量最大的特种混凝土材料及功能材料。由于它的发展速度太快,许多人没有思想准备,感到它好像从地下冒出来一样,突然间就进入了我们生活的方方面面,令人惊奇。
泡沫混凝土之所以在近年获得如此高速的发展,是由于两个原因:
●它优异的保温隔热性能适应了世界范围内建筑节能的需求。
能源危机越严重,建筑节能的节能地位越突出,它的需求量就越大。我国政府近年大抓建筑节能,为它的发展创造了社会条件和市场。
●它作为多功能材料的优势随着科技的发展而日益显现。
以前,人们只把它当保温材料应用,而近年,却发现它竟有如此之多的特殊功能,像吸能抗震抗爆、隔音吸音、吸收电磁波、透水过滤、抗渗抗潮、保水绿化、耐火、防火、抗冲去防护、漂浮承载等等。以功能之多来评价,它应是最优异的新型功能材料之一。这些功能的发现,使它的用途越来越广,受到各行各业的关注。这也是它得以高速发展的重要原因。
 
泡沫混凝土优异的自身性能及目前适宜的社会历史条件,为其辉煌的发展前景奠定了基础。瞻望未来,一个泡沫混凝土更快发展、更广泛应用的新时代已经到来,它将在三个方面获得令人振奋的高速发展。下面分别予以介绍。
(1)建筑保温
泡沫混凝土在这一领域最大的应用前景,就在于它可以在建筑保温方面取代弊病多多的泡沫塑料。目前,建筑保温每年消耗泡沫塑料数百万立方米,是建筑保温的主导材料。但它在应用中的弊端日益显现,如频频引发火灾,北京新科技馆的火灾就是在保温施工中由泡沫塑料造成的;二是使用寿命短,有关规范的设计使用寿命不超过20年;三是工程后遗症多,诸如脱落、空鼓等;四是引发白蚁,泡沫塑料最惹引白蚁,使白蚁掏空墙体,后患无穷。泡沫塑料的这些弊端已引起各方关注,不少专家呼吁在建筑保温中淘汰泡沫塑料。据说,北京市已禁止在建筑保温中使用泡沫塑料。其它各地禁用泡沫塑料只是时间问题。
泡沫塑料在建筑保温中问题多多却长期难以淘汰,问题就在于人们找不到合适的保温材料来取代它。泡沫混凝土的出现就完全解决了这个问题。如今人们已经发现,泡沫混凝土是最合适的取代材料。它耐火防火,可达A级防火最高标准;可与建筑同寿命,一次保温施工终身不需翻修;与墙体为同性材料,结合牢固,工程后遗症很少;混凝土材料无白蚁之忧。泡沫塑料所有的弊端均被泡沫混凝土所解决。而它还具有吸收地震波而抗震、吸收电磁波而保护人身、吸音隔音减少噪声等一系列优势。从综合性能看,至今,还没有哪一种建筑保温材料比泡沫混凝土更优越。因此,建筑保温材料的未来市场大部分将属于泡沫混凝土,这几乎已成定局。我国未来20年建筑保温材料市场的需求高达几万亿元,这巨大的市场为泡沫混凝土每年提供了千亿元以上的发展空间,其喜人的前景不需多讲,有眼光的有识之士都会看得到。以每个公司年产10万立方计算(产值3000万元),要3000~5000个大公司才能满足如此巨大的需求。没有什么建筑保温材料比其更令人鼓舞。
(2)建筑及岩土工程回填及生态覆盖
在未来,这将是泡沫混凝土第二大应用领域。目前,这一领域的应用量虽然还不大,但已显现出良好的发展前景。我国大规模投资高速公路和铁路,将为泡沫混凝土在软土地基填充、冻土地带路基填充、盐碱地抗腐蚀路基填充、引桥代土填充、斜坡路基防滑填充、拓宽路基代土填充、地下通道减荷填充,隧道一二次衬砌空间填充、护坡植草覆盖浇筑、大堤的减侧压回填、地下管线填埋等几十项应用中得到推广。可以预期,在5~10年内,泡沫混凝土将会迎来在这一领域广泛应用的时代。
在建筑工程领域,它作为补偿地基已经应用、地下建筑的代土减荷覆盖也已应用,在其它基础回填方面也会有越来越多的应用。
在矿井防瓦斯防地面沉降回填方面,泡沫混凝土正备受关注,各大专院校也开始这方面的研究。作者近年每年都要接待来自各矿区的技术咨询者,证明它的应用正开始趋热。我国的大量矿井已进入老化期和报废期,防止地面沉降及防瓦斯已成重大问题,用土回填,难度很大。用泡沫混凝土填充,省力省工省材料,国内已有成功经验,将是我国矿井未来环保和安全重点发展项目。相信它将很快进入广泛应用的时期。这一巨大市场的开发将是指日可待,且工程量也是很大很大的。
值得一提的是泡沫混凝土生态覆盖。这包括道路边坡防滑坡植草覆盖、沙土地防沙植草覆盖、垃圾场植草覆盖、岩石裸露区植草覆盖等。我国在这方面的应用已经开始。据一些泡沫混凝土设备厂家介绍,近来,许多设备均是应用于上述生态覆盖施工,呈现出良好的发展态势。我国的边坡植草、沙土地植草、垃圾场植草等,尚处于起步阶段,它采用透水透气性泡沫混凝土,既保护了地面,又不影响植物生长,施工速度又快,实在是一项理想的新技术。相信它会大规模推广应用。
(3)功能材料
泡沫混凝土最具有技术含量,最具有其附加值的应用,当属其在功能材料方面的应用。这一应用使它在许多方面走向高端应用领域。例如其防电磁辐射,已应用于一些军事工程浇筑和民用工程浇筑,将来它很可能以物美价廉而成为这一领域的主导材料。这几年,我国的各军事院校和军事科研单位,已注重于它在抗爆吸能方面的应用开发,并已用于地下管道、地下军事工程的抗爆层浇筑。在未来,它在军事方面的应用将会日益扩大。如战时机场跑道的现浇抢修、军用及民用机场的安全防护、机场跑道的基础回填等,均会有大量的应用。
泡沫混凝土的功能目前已发现的有20多种,其大量的应用仍然在民用方面。其中,未来最具发展前景的将是它在建筑吸音隔音方面,作者预测它将会成为最具发展潜力的新型吸音材料。另外,它在耐火保温领域、过滤领域、抗渗防水领域、轻质装饰材料领域等都会有广阔的应用前景。随着泡沫混凝土的许多功能被人们发现,它作为功能材料的应用会无比引人注目。
 
 
 
 
 
 
 
 
1.3我国泡沫混凝土发展现状
1.3.1总体状况
目前,我国泡沫混凝土企业总数约800多个,其中,现浇企业约400个左右,制品企业约100个左右,设备加工企业约100个左右,发泡剂生产企业约150个左右。企业的地域分布,从泡沫混凝土最为发达的山东、河北、河南、天津、北京、辽宁、陕西、四川为最多,约占全国企业总数的60%左右,湖北、江苏、广东、浙江、福建、安徽、江西、山西、内蒙、新疆诸省次之,约占僵企业总数的30%左右,吉林、广西、甘肃、宁夏、重庆、湖南、云南、贵州诸省,泡沫混凝土刚刚起步,企业数量较少,约占全国企业总数的10%左右,西藏、青海、黑龙江、海南四省区由于地处边远,泡沫混凝土基本仍是空白,还没有泡沫混凝土企业,有待以后发展。
我国泡沫混凝土年产量,2008年已达500万m3,2009年粗略估计应该突破600万m3。其中,泡沫混凝土地暖保温层约300万m3、屋面保温层约150万m3、地面垫层约50万m3、各类回填约20万m3、特种功能应用30万m3、制品类约50万m3。现浇约占总产量的90%以上,制品类不到10%。
从应用领域来看,我国泡沫混凝土的主要应用仍是建筑保温,其用量约占泡沫混凝土总产量的85%,岩土工程约占8%,油田应用约占2%,其它应用约占5%。从长远看,建筑保温也仍将是泡沫混凝土的主要应用领域。
1.3.2技术状况
从技术水平来看,我国泡沫混凝土已快速拉近了和发达的距离,在某些方面已超过了发达国家,居世界领先水平。总体来讲,我国泡沫混凝土的技术现状是:在一般应用领域特别是建筑保温领域,我国的工艺技术具世界前列,具有先时水平,但在装备技术及尖端应用领域,我国和发达国尚有很大的差距。
一般常规应用领域主要是泡沫混凝土用量最大的建筑保温及岩土工程回填等。在这些方面,泡沫混凝土现浇具有优势,在我国发展迅速,施工量已居世界首位。现浇工艺技术在引进基础上经近几年的不断完善,已形成具有中国特色的技术体系,工艺水平已达到先进国家的水平。其中,公路回填、隧道回填、地基回、油田固井浇注等已在我国成功应用,建筑保温屋面、地面、垫层现浇施工,技术已经成熟。特别值得一提的是泡沫混凝土墙体现浇,是我国拥有自主产权的创新技术。也包括承重泡沫混凝土现浇墙体、钢结构现浇墙体、框架结构泡沫混凝土墙体、砖混结构夹芯泡沫混凝土墙体等。这是我国对国际泡沫混凝土现浇技术的重大贡献,对拉动泡沫混凝土发展具有不可估量的意义。目前,河南省在驻马店永泰公司的配合下,制定并颁布执行了《现浇泡沫混凝土墙体技术规程》地方标准,并有了许多工程应用;中国建筑标准设计研究编制的《钢结构住宅(二)》,也采用了泡沫混凝土灌芯现浇墙体。杭萧钢构利用这一图集,采用泡沫混凝土现浇,在武汉承建了世纪家园小区几十栋高层住宅。目前,我们也在四川、北京等地筹建现浇泡沫混凝土墙体(轻钢结构型、砖混夹芯型)。目前,我国是在泡沫混凝土现浇墙体的研发、推广与应用方面,走在了世界的最前列。
和现浇相比,我国的泡沫混凝土制品和国外相比,整体规模偏小,技术水平不高,没有大宗应用的主导产品。国外大部分采用现代化的蒸压工艺,自动化程度高、产品质量好、在上世纪三四十年代已规模化生产了蒸压砌块与屋面大板、墙板等。而在我国,除广东天风墙体材料有限公司生产泡沫混凝土蒸压砖外,我国泡沫混凝土大部分为自然养护,工艺落后,产品质量差,导致实际应用不多。特别是泡沫混凝土砌块,虽然已出了行业标准,但至今没有规模化生产应用的产品。昆明、南昌等地先后建设的一批大型泡沫混凝土砌块生产线,由于制品后期干缩大,墙体裂缝,都已倒闭。
目前,国内小企业手工作坊式生产泡沫混凝土砌块正在各地推广,我告戒大家且不可盲从。
虽然我国泡沫混凝土制品方面的整体技术水平还不高,但在某些方面,仍有技术创新和领先性。这些领先技术如:陶粒泡沫混凝土砌块、泡沫混凝土聚苯复合墙板,泡沫混凝土夹芯墙板与屋面板、泡沫混凝土集成休房屋等,均受到国际关注。其中,生产泡沫混凝土复合板和集成住宅的北京太空板公司、北京华丽联合公司,已成为泡沫混凝土行业最大的企业,产品已出口美国、欧洲、俄罗斯、蒙古国等10多个国家,为泡沫混凝土行业树立了榜样。
我国泡沫混凝土生产装备加工业,已发展到一定规模,生产厂家已从10年前的几家发展到今天的数百家,发展速度惊人。目前已上初步形成了年产500套的生产能力,预计5年后年产量将突破1000套,居世界首位。我国泡沫混凝土生产装备以现浇成套机组为主,是在引进韩国机型的基础上加以国产化改造而成的。其机型以中小型为主。由于这种机型适应了中国泡沫混凝土企业以小企业居多的现状,因而获得了快速发展,基本取代了进口机型。除现浇设备之外,我国的泡沫混凝土制品生产装备也在近几年获得技术突破。特别是泡沫混凝土制品生产装备也在近几年获得技术突破。特别是泡沫混凝土夹芯板、复合板、集成化房屋、陶粒砌块等生产线,已初步定型,有一定的创新性,已进入推广应用阶段,已有少出口。预计在3~5年制品生产线的加工将达到一定规模,并将大量出口。
我国的泡沫混凝土装备具有中国特色,小型化,实用化,操作简易化的特点明显,且价格只有欧美设备的几十分之一,经济实惠。因此,这种设备不但适应了中国的国情,也适应了发展中国总的国情,因而受到发展中国家的欢迎。发展中国家的泡沫混凝土均牌起步阶段,对泡沫混凝土设备需求旺盛。他们买不起欧美的高价泡沫混凝土设备,纷纷转向中国,使我国泡沫混凝土设备已出口亚州、南美州等几十个国家,在金融危机冲击下仍不减态势,成为发展中国家最大的泡沫混凝土设备供应国。特别是周边的俄罗斯、蒙古国、哈萨克斯坦、越南、泰国等国家及我国的台湾省,一直对我国泡沫混凝土设备保持了旺盛的需求。也可以说,我国对拉动发展中国家泡沫混凝土的发展,做出了重大贡献。在短短的五年内,我国就从泡沫混凝土技术设备的进口国发展成为一个出口国,这一转变是我们的骄傲。
虽然我国泡沫混凝土生产装备已达到一定的技术水平和规模,但和欧美发达国家相比,尚存在较大的差距。欧美设备大型化、自动化、加工精良化的综合优势十分突出。象现浇成套装备,欧美均配备有原料筒库和全自动配料系统,以及浆体密度自控系统,自动化程度很高,产量也很大。而我国设备则皆为人工配料、电控手动操作,浆体密度难以控制,其差距显而易见。如何提高我国泡沫混凝土生产装备的技术水平,是今后3~5年我们面临的重要课题。
除装备水平之外,在高附加值高技术应用领域方面,我国和发达国家也存在较大差距。诸如泡沫混凝土电磁屏蔽吸声、吸能、抗爆等方面的应用,海上工程的应用,核设施工程的应用等,我国应用量也非常有限,有些还是空白。在这些高科技应用领域,我们还要奋起直追,力争在5年后能拉近与发达国家的差距。
总体来看,我国泡沫混凝土行业目前正处于起步发展阶段向大规模发展的繁荣阶段速度的转折期。这一转折期预计将在未来3年内基本完成,在2013年全面进入普及应用期。在今后三年内(2010~2012年),我国将完成泡沫混凝土高速发展的四大条件的创造,为大规模应用奠定各方面的基础。这四大条件是:
● 市场的培育和扩大;
● 技术设备的开发、完善、提高;
● 各种标准及规范的制订与实施;
● 企业规模的形成及企业数量的剧增。
届时,一个泡沫混凝土全面发展的辉煌时代将如期到来,我国泡沫混凝土将进入大规模应用的时期。
1.4我国泡沫混凝土发展趋势与方向
泡沫混凝土的快速发展是一个世界性的大趋势。十年前,泡沫混凝土大多在欧美发达国家及俄罗斯生产应用,且规模也不大。如今,泡沫混凝土迅速扩展到全球各地的发展中国家,即使落后的非州国家也开始生产应用泡沫混凝土。在发达的欧美及日本,其用量也在迅猛增长,在韩国,泡沫混凝土几手进入了每一个家庭的地面,成为建筑不可缺少的材料。
泡沫混凝土已经产生了70多年,历史悠久,但始终没有获得广泛的应用。这主要是历史发展的条件不成熟,社会经济不能为它创造适宜的应用环境。如今,在经过70多年的缓慢发展之后,泡沫混凝土终于带来了它快速发展的新时代。这主要是它碰到了建筑节能的历史机遇。泡沫混凝土最初的产生缘于北欧寒冷国家的建筑保温,几十年来,它的主要应用市场始终是建筑保温建筑保温。虽然近年在其它领域的应用量上升,但建筑保温始终是主导。近年,由于世界能源枯竭的趋势日益明显,促进世界各国纷纷重视建筑节能,这就为泡沫混凝土的发展创造了条件。也可以说,世界性的泡沫混凝土热量建筑节能的产物。我国政府已把建筑节能定为基本国策,推进力度逐年加大,这一点,就决定了泡沫混凝土将在我国持续高速发展。它的主要发展方向将是以下几点。
1.4.1在建筑保温中将取代泡沫塑料,成为第一大保温材料
泡沫塑料在建筑保温中连续引发特大火灾,引起举国上下呼吁淘汰,这一呼声日益高涨,决定了泡沫塑料必将退出建筑保温市场。泡沫塑料退出后,用什么材料来取代,是建筑节能的头等大事。从目前的发展趋向来向,除了泡沫混凝土,没有任何其它材料可作为取代品。
在无机不燃材料中,泡沫玻璃泡沫铝、泡沫陶瓷的高价,使它们都不能成为取代品;而岩棉矿棉等纤维保温材料虽然价格略低,但仍远高于泡沫混凝土,且使人浑身剌痒,污染环境,另外,它不是硬质块状材料,应用也比较困难。这一切,也决定它们也不会成为建筑保温的主导材料。膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等颗粒状松散保温材料,吸水率高,制品不搞冻融,且松散不易使用,也使它的应用受到限制。而泡沫混凝土,价格低廉,原料易得,既可快速现浇施工,又可制成各种制品,同时它又具有防火性,隔声性、抗震性、耐侯性,用其取代泡沫塑料,是最合适的材料。即使它还存在密度较大、保温性不及泡沫塑料、强度较差三大不足,但综合比较,它仍是泡沫塑料取代品的唯一选择。用其取代泡沫塑料,这一发展趋势将日益明朗并终将实现。
建筑保温是一个巨大的市场,在未来十年中,保温材料需求至少也有几千亿元的市场容量。若泡沫混凝土能够成为主导型建筑保温材料,其辉煌前景是令人鼓舞的。据说,国家有关部门正在制定在建筑保温中限制使用和逐步淘汰泡沫塑料的政策,这将为泡沫混凝土创造一个蓬勃发展的大好机遇。泡沫混凝土行业人士若能抓住这一历史机遇,泡沫混凝土必将成为第一大建筑保温材料。愿大家为实现这一目标而不懈努力。
1.4.2泡沫混凝土现浇墙体
现在,泡沫混凝土现浇主要应用于屋面保温层与地暖保温层,在近几年内,这一应用仍将保持强劲的发展,中西部及严寒地区都将逐步推广应用这一技术。在泡沫混凝土屋面及地面现浇持续发展的同时,我国墙体泡沫混凝土现浇将会获得更快的发展。这一趋势已经显现。建筑保温的主要部位是外墙,建筑隔声的主要部位是内墙。泡沫混凝土用于外墙现浇可实现自保温,用于内墙现浇可实现自隔声自吸音,在内墙外墙的应用均有优势。近来,国内许多泡沫混凝土企业已开始发展现浇自保温外墙,承重隔音内墙,非承重隔音内墙等,而且已形成了开发热潮,一大批应用技术正在各地紧张研发中。根据这一趋势,泡沫混凝土现浇墙体将会在2~3年中得到推广应用,在3~5年后得到普及应用。由于墙体现浇量要远大于屋面和地面,因此,若这一技术得以推广,现浇墙体将会成为泡沫混凝土第一大应用领域。
1.4.3泡沫混凝土外墙外保温板
泡沫混凝土外墙外保温板是指采用粘贴或干挂工艺固定于外墙的保温板幅面20×20cm、25×25cm,厚度3~5 cm、密度为150~270kg/m3。由于这种保温板已在四川、甘肃、上海、浙江等地得到成功地应用,引起了国内不少泡沫混凝土企业的兴趣。目前,不少企业已在研发此类产品,准备取代泡沫聚苯板,用于外墙外保温薄抹灰系统,或外墙内保温薄抹灰系统。由于这一技术比较成熟,随着建筑防火力度的加大,这一产品将会逐步得到推广应用,成为未来建筑保温的主导产品之一。
1.4.4泡沫混凝土外墙自保温墙板
这类墙板包括单侧复合有饰面层或保护层的泡沫混凝土复合墙板、双面复合有饰面层或保护层的泡沫混凝土夹芯墙板。其中夹芯墙板的研发最热,单北京市就达10多家。其成型工艺型式有先制高强外壳,后浇筑泡沫混凝土芯层;先制两侧面板,再复合泡沫混凝土土芯层;先制泡沫混凝土芯层,再复合高强面层;各家工艺不尽相同,均有创新,各有亮点。这类墙板可实现为外墙自保温,安装后不需另做保温处理,且防火、耐久、隔音性优异。一旦各家产品定型推出,将实现我国墙板的更新换代。
1.4.5泡沫混凝土集成化住宅
集成化住宅是世界性发展潮流,泡沫混凝土自保温装配集成化住宅更是一个开发热点。如今,国内不少企业均在着力开发这种自保温装配住宅。我国在这方面已经有一定的基础,北京华丽联合公司及太空板公司均长期从事这类房屋的开发和生产,而且非常成功。近来其它企业在研发的产品有两大类。
① 中高档别墅
此类住宅多采用轻钢结构,组装速度快,抗震性强,可实现自保温,造价低于普通别墅。泡沫混凝土一般制成各类夹芯保温板,使用时拼装。乌鲁木齐绿地公司此类产品的目标市场锁定了国内高端别墅,并重点出口。也有不少公司想重点做中档住宅。
② 小康村住宅
此类住宅采用承重泡沫混凝土墙板拼装,或采用轻钢结构泡沫混凝土复合板体系。其特点是造价低,墙体坚固,适合农村的特点。目前,国内也有不少企业在致力开发。
1.4.6泡沫混凝土陶粒砌块及蒸压砌块
泡沫混凝土砌块一直是国内各方热衷的第一重点产品。但由于自然养护产品的强度差,后期干缩大,致使本产品始终没有在我国规模化生产应用。目前,国内企业已转向陶粒泡沫混凝土砌块及蒸压泡沫混凝土砌块的研发。这两类砌块的发展方向。国外企业多采用蒸压,前苏联在上世纪三十年代采用的是自然养护工艺,因强度低、抗冻性差。干缩在,从上世纪四十年代改为蒸压工艺。陶粒泡沫混凝土砌块是我国的创新,技术先进,应大力发展。
2、泡沫混凝土技术的努力方向
泡沫混凝土要获得普及应用,应重点解决以下几个技术问题,需要全行业人士共同努力。
2.1 超低密度产品生产技术
超低密度是指密度小于100kg/m3的泡沫混凝土。它的导热系数约为0.04~0.05。与聚苯泡沫板基本相当。如果我们能开发出此类泡沫混凝土,将为其全面取代聚苯板铺平了宽广大道。目前,100kg/m3左右的产品在实验室已经可以制出,但如何实现工业化稳定生产,并进一步降低密度到50~80 kg/m3,就成为一一步大家共同努力目标。这一技术能否成功,对泡沫混凝土在建筑保温中的地位至关重要。
2.2 泡沫混凝土强度提高问题
泡沫混凝土的主要缺点就是强度低,如何提高其强度,是一个长期的技术课题。特别是100~300 kg/m3的低密度产品,其强度最差,但需求量又最大。如果我们能解决它的强度问题,它的用量将会数倍的增长。
2.3 水泥用量大,成本高问题
目前,大多数企业生产泡沫混凝土,全部采用水泥,成本较高,在与聚苯泡沫的竞争中没有成本优势。如何降低水泥用量,降低成本,也将是全行业重要课题。
3、发展建议
3.1 国家应加大对泡沫混凝土的扶持力度
泡沫混凝土作为可以取代泡沫塑料的防火保温材料,是一个新的经济增长点,对刺激内需、提高经济增长速度,改善民众居住环境,有着重大的意义。建议国务院、发改委、建设部等国家部门,加大对泡沫混凝土的扶持力度,促进泡沫混凝土高速增长。
3.1.1国家应尽快出台一批扶持和鼓励政策,支持在建筑保温中以泡沫混凝土逐步取代泡沫塑料,采用泡沫混凝土防火材料进行保温的建筑应以经济补贴或减税扶持,对生产泡沫混凝土的企业应予各种政策优惠。至少国家应出台一个鼓励泡沫混凝土发展的文件,以泡沫混凝土行业以激励。
3.1.2国家建材工业联合会,中国混凝土与水泥制品协会等上级协会,应大力支持泡沫混凝土的发展,并出台鼓励性文件。
3.1.3国家应加大对泡沫混凝土研发的投入,包括科研单位的科研投入、中试企业的中试投入、产品再发企业及设备研发企业的科研投入。
3.1.4国家应加大对泡沫混凝土企业的经济支持力度,给以贷款扶持,基金扶持等各种融资扶持。
3.2泡沫混凝土协会应加大促进行业发展的力度
泡沫混凝土协会应尽快做好如下工作:
① 壮大行业队伍,鼓励企业入会,争取会员达到300家以上;
② 组织好技术培训,提高企业技术水平;
③ 代表行业多与国家主管部门沟通,多为行业争取到更多支持;
④ 组织好行业准入,鼓励企业创优;
⑤ 组织好企业交流,搞好沟通服务;
⑥ 组织行业进行新工艺、新设备、新发泡剂研发;
⑦ 组织专家服务团队,搞好企业技术咨询;
⑧ 加大对全社会的宣传力度,提高泡沫混凝土的社会认知度,扩大泡沫混凝土的影响力,让中国人都喜欢上泡沫混凝土。
3.3泡沫混凝土标准规标及测试方法应尽快出台
建议协会联系企业及各标准设计单位,在各主管部门支持下,尽快制定泡沫混凝土各种标准及测试方法,否则,设计部门无标准可依,泡沫混凝土就难以应用,各企业应积极参与标准制定,支持标准制定。
3.4企业应积极参与促进行业发展的活动
我们的企业必须认识到,行业发展大了,企业才能做大。因此,企业不能只能眼前小利而不关心行业的整体发展。建议大家以后多参与各种有利于行业发展的活动,多支持协会的工作。不能只要协会服务,而不配合协会工作。要看到行业壮大发展对企业的简接效益及拉动作用,大力参与协会活动。
上一个:泡沫混凝土的应用现状分析  下一个:泡沫混凝土的渊源在哪里?它是从哪些地区发展起来的?...