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泡沫砖

泡沫砖(Foamed Blocks),又称泡沫混凝土砌块、发泡混凝土砌块,是以水泥、骨料、掺合料、外加剂泡沫剂或发泡剂、水等为主要原料,采用物理或化学发泡工艺制成的轻质多孔水泥基材料制成的砌块。

1920年,泡沫混凝土在荷兰被用于填充空洞和地基稳定,瑞典人约翰·阿克塞尔·埃里克松与亨里克·克鲁格对已有的泡沫混凝土进行完善,在1924年获得了专利,1929年,新型泡沫混凝土在瑞典Yxhult市开始首次生产,然而直到1954年,在该领域的研究和应用仍然有限。20世纪70年代末至80年代初,新出现的混凝土掺合剂促使泡沫混凝土开始被使用于商业化的建筑项目中。随后,生产设备的进步、高性能减水剂泡沫剂的发展促进了泡沫混凝土的广泛应用,其中就包括由泡沫混凝土制成的泡沫砖。

泡沫砖按照干表观密度、抗压强度、热系数等可分为不同的等级。与同等大小的普通砖相比,泡沫砖重量更轻,隔热效果为普通水泥砖的3倍,同时砌筑方便,且更加抗裂。

简史

泡沫混凝土的概念具有历史渊源,古罗马人发现在沙子、小砾石、热生石灰和水的混合物中添加动物血液可以产生小气泡,提高了材料的可操作性和耐久性。现代泡沫混凝土则以水泥为基础。

1920年代,泡沫混凝土在荷兰主要被用于填充空洞和地基稳定,当时又被称为蒸压加气混凝土(Autoclaved Aerated Concrete,简称AAC),1920年代中期,瑞典建筑师兼发明家约翰·阿克塞尔·埃里克松(Dr. John Axel Eriksson)在其基础上继续完善,与亨里克·克鲁格教授在皇家理工学院合作于1924年获得了专利,1929年,在瑞典Yxhult市开始生产AAC。

然而,直到1954年人们对泡沫混凝土领域的研究和应用仍然有限。关于泡沫混凝土的详细研究,包括其组成、物理性质和生产方法,始于20世纪50至60年代。随着这些研究的进行,新的混凝土掺合剂在20世纪70年代末至80年代初得到发展,这促使泡沫混凝土在建筑项目中商业化应用。随后,生产设备的进步、高性能减水剂泡沫剂的发展大大促进了泡沫混凝土的广泛应用,其中就包括由泡沫混凝土制成的泡沫砖。

分类

泡沫砖按干表观密度可分为B05、B06、B07、B08、B09、B10六个密度等级;按抗压强度可分为 A2.5、A3.5、A5.0、A7.5四个强度等级;按导热系数可分为 20.11、20.12、20.13、20.15、20.17、20.19、20.22、20.25八个导热系数等级。此外,根据制作泡沫砖所使用的泡沫混凝土的密度,也可将泡沫砖从功能上分为隔热型、结构-隔热型、结构型、结构多孔型四种类别。

隔热型

隔热型泡沫砖一般由密度在400到500 kg/立方米之间的泡沫混凝土制成,密度较低,主要用于热绝缘,具有较低的抗压强度(9-13 kg/cm²),生产时主要使用低密度水泥,表面活性剂或酶基泡沫剂,和粉煤灰之类的轻质骨料

结构-隔热型

结构-隔热型泡沫砖一般由密度在600到900 kg/m³之间的泡沫混凝土制成,密度中等,兼具结构和隔热功能,抗压强度适中(16-35 kg/cm²),生产时主要使用中等密度水泥,蛋白基或高性能表面活性剂制成的发泡剂和细砂、轻质骨料制成的混合骨料。

结构型

结构型泡沫砖使用的泡沫混凝土密度通常高达1000-1200 kg/立方米,常用于建造承重墙,具有高抗压强度(50-90 kg/cm²)但较低的隔热性能,生产时需要用到高密度水泥、高效泡沫剂、重质骨料(如细砂、砾石)。

结构多孔型

结构多孔型泡沫砖在所有类型中密度最高(1300至1600 kg/m³),一般用于特殊应用,只能小批量生产,原料主要包括特殊配方高密度水泥、特殊发泡剂、高强度骨料(如高强度砂石)。

特点

隔热性强

加拿大国家研究委员会测试表明,泡沫砖的隔热效果为普通水泥砖的3倍。

重量轻

泡沫砖与同等大小的普通砖相比,重量更轻。

砌筑方便

泡沫砖砌筑方便,可以像木材一样地打钉和锯割。砌筑时,只需将它简单地一排排堆砌好随后用瓦刀将水泥砂浆自上而下地抹平,再铺一层玻璃纤维网,同时用瓦刀将其压入水泥砂浆中,第一层干燥后再抹第二层,直到全部盖住玻璃纤维网为止。墙砌好后,还需在墙两面涂上一层丙烯酸水泥砂浆。如要进一步装饰,直接在光滑的水泥面上贴壁纸、刷油漆或镶嵌装饰板即可。

抗压抗裂

泡沫砖能承受的压力约是普通水泥砖的三分之一,比同样大小的普通砖轻40%。加拿大安大略省汉密尔顿麦克马斯特大学所做的结构测试表明,泡沫砖墙优于普通的砖墙,而且比普通非钢筋水泥形成了一个防渗层,在抗风力、抗裂及防渗等方面都有独到之处。

成本低廉

与普通混凝土砖相比,使用泡沫砖可以减少高达40%的水泥使用量,生产成本非常低廉,此外,还能够减少生产过程中的电力消耗,降低冷却和加热设备的工作负荷,避免使用昂贵且频繁的隔热材料。此类砖不会沉入水中,无论其尺寸大小,都能浮在水面上。此外,泡沫混凝土砖具有高耐久性和强度特性,其硬度在密度为600kg/m3到800kg/m3时可达20kg/cm2。

可浮水

泡沫砖不会沉入水中,无论其尺寸大小,都能浮在水面上。

强度高

泡沫砖的耐久性和强度相比普通混凝土砖块更高,在密度为600kg/m3至800kg/m3的情况下硬度可达20kg/cm2。

材料与工艺

制作材料

制造泡沫砖的主要原料是膨胀聚苯乙烯,其他材料包括骨料、掺合料、外加剂泡沫剂和发泡剂、纤维、水等,具体制作材料要求如下:

参考资料:

生产工艺

泡沫砖的核心原料是可膨胀的聚苯乙烯,看上去酷似糖。它可以在类似爆米花机的膨胀机里使体积骤增几倍。加工时,将聚苯乙烯按比例加入膨胀机中,通人蒸气,在三英尺长叶片的充分搅拌下,封闭在容器内的聚苯乙烯中的正戊烷气体便迅速膨胀、放出,聚苯乙烯颗粒便摇身一变而成为一种泡沫球。这种颗粒只需经两次加热,比重即从原来的每立方英尺73磅下降为0.75磅。随后向这种泡沫中加入适量的普通水泥、飘尘、沙和少量水,再加入一种保密的代号为斯帕里克斯的化工原料,泡沫球便立即枯结成团,最后装模并把聚苯乙烯隔热预制板插入砖芯,同普通砖一样放入砖窑中干燥24小时即成。

应用领域

自从泡沫混凝土被引入建筑行业引入以来,其使用几乎完全限于非结构性空隙填充、隔热、吸声、填充沟渠以及建筑砌块。在荷兰,泡沫混凝土不仅用于住宅开发中的平整校正,还作为填充材料应对地基下沉,并作为脆弱的土壤上道路工程的基础层。然而,合成和蛋白水解基泡沫剂的发展以及专业的泡沫生成设备使得人们可以生产稳定且相互隔离并保持完整的泡沫,从而制造出渗透性较低且适用于结构应用的泡沫混凝土砖块。近年来,泡沫砖已被广泛应用于学校、公寓和住宅开发等结构材料中。

标准规范

常见规格

泡沫砖有多种常见规格,一般长度可为390、590毫米,允许偏差±3毫米,宽度可为190、240、260、280、310毫米,允许偏差±2毫米,高度可为90、190、240、300毫米,允许偏差±2毫米。

密度

用于制作泡沫砖的泡沫混凝土的密度通常为800至900kg/m3或800至1400kg/m3之间。

相关标准

参考资料

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