浅谈地板采暖用泡沫混凝土保温隔热原理 牛宁民
地板采暖工艺是国外传入的设计理念，带有理想主义的色彩。地板供暖初期保温材料采用泡沫塑料，
该设计使用给人们一种新颖、整洁、美观、温暖、舒适的感觉，但是在短短数年使用中也凸现严重缺陷，
如地板产生坍塌、脱落、管道断裂、室内地板渗漏而返工现象。为何产生这种现象？该观念设计过于理想
化，忽视人们居住的生活行为对这种复合地板长期影响，特别在设计中对泡沫材料选用的随意性过大、工
艺技术有格的规定。
地供暖采用泡沫材料做隔热材料，这种泡沫由于厚度限制在3cm左右，管道与地面泡沫材料厚度只有
1.5~2cm，对这种泡沫材料的隔热性要求高，除承载隔热的作用外，还要承受人与物件长期压力和踩踏，不
产生坍塌、供热管破裂造成漏水，但一般的泡沫工艺技术、材料是很难做到的。
大量实验证明：封闭气孔的泡沫混凝土材料具有优异的绝热、隔热、隔声和保暖性，优于轻质实心的塑
料、膨化珍珠岩、蛭石、陶粒和纤维状的聚苯塑料、石绵、玻璃棉保温材料。由于塑料泡沫材料用于地暖
工程需要多次粘贴、施工复杂，涉及长时间加热产生分解还原室内受污染问题，原地板、管道、地面砖分
离。人们长期居住行走使泡沫受到破坏，造成坍塌，管道受挤压断裂渗水等现象，采用该塑料泡沫材料施
工复杂，成本高。
我们首先要认识泡沫混凝土保温隔热原理：
实验证明：封闭气体在不流动时导热性能极低。优质的泡沫混凝土存在的气孔高达50%~80%，气孔是
圆形相互封闭，气孔内空气不产生对流交换，温度在泡沫传递中逐层大幅度减弱达到绝热、隔热、保温、
隔声果，泡沫的封闭和量化决定隔热保暖性能。
所以,用于地板采暖的泡沫混凝土的泡沫气孔必须是封闭的，封闭率越高隔热保暖性能越好。
地板采暖泡沫混凝土的强度要求：
泡沫混凝土的强度在地板采暖工艺中有着很重要的作用。泡沫混凝土除有良好的隔热保暖性能还得具
抗压强度，抗压强度应在7MPa以上。注：普通混凝土每立方料2500kg，允许含气量1%~5%，抗压强度高达
25MPa~80MPa。
泡沫混凝土中引入了40%~80%的空气，每立方米200~1200kg，泡沫数量最高达十亿个，犹如堆砌的小
鸡蛋壳，抗折强度必然大幅度降低，其抗压强度低至0.4MPa。在承重、承压、抗震、抗折和粘结的物理性
处于极弱的，但有优异的隔热、保温、隔声性能。
聚合泡沫混凝土制造工艺要求：
聚合泡沫混凝土制造是将水泥与有机物泡沫聚合材料反应制得的聚合泡沫混凝土，这种聚合泡沫混凝
土具高质量的粘性、弹性，浮悬力比同等条件的泡沫混凝土、普通混凝土高数倍到数十倍，聚合泡沫混凝
土能稳定于混凝土之中，在固化过程中泡沫壁逐渐变薄抵消了泡沫泥浆在硬固过程中产生的拉力，物理性
断裂，使聚合泡沫混凝土从泡沫泥浆至硬固物件外在不产生收缩，由此造得的聚合泡沫混凝土不产生坍塌
变形收缩。
聚合泡沫混凝土当水泥与砂的配比在1：2~4倍，容重在800~1200kg/m3时，浇注到50cm~100cm左右高度
中也不会补挤压破裂，造成气体逸出。所以，制备泡沫混凝土的发泡剂，必须对水泥有高效的催化、分
散、聚合、早强良性发育作用，在高碱中不被分解的性能，是一种水溶性、高分子的助剂。
聚合泡沫混凝土水泥发泡剂。
当今世界上天然树脂极难制得水溶性树脂溶剂，水泥发泡剂是采用水解工艺制得，又以美国、德国为
代表，他们均采用天然树脂水解制得的水溶性水泥发泡剂，日本是购买专利生产。韩国和我国部分企业在
没有掌握天然树脂水解技术，采用植物、动物脂肪酸、胶替代水溶性发泡剂制备性能较差的“水泥发泡
剂”。
聚合泡沫混凝土水泥发泡剂可以随意制得容重300kg/m3~1500kgm3，抗压强度0.4MPa~15Mpa泡沫混凝
土。
大量实验证明：能使泡沫混凝土产生聚合的水泥发泡剂是一种天然树脂能完全水解的高分子溶剂，极
易产生泡沫，能促进水泥水解，当水泥砂浆与水泥发泡剂泡沫混合，水泥与泡沫壁溶液瞬间反应成粘性聚
合水泥泡沫，泡沫均匀分布在水泥砂浆中，气孔被包裹在水泥砂浆中形成封闭富集的聚合泡沫群。由于泡
沫混凝土得到充分水解与发泡剂反应的化合物粘力逐渐增大，形成的气孔壁膜韧性好，壁膜不易破裂，抗
压性好，空气不易破释、泡沫混凝土泥浆的气孔是独立封闭的，直径在1mm左右、均匀分布、直至硬化的
刚性固体泡沫混凝土，硬固后其气孔是封闭分布均匀，气泡直径在0.05~1.25mm，使混凝土的重量从
2500kg/m3降至300kg/m3，空气气孔占60%~85%优质的水泥发泡剂制备的泡沫混凝土的抗压强度高，表面不
产生粉化还原物，不降低粘结力，吸水率低，无憎水性，排斥砂浆，不造成墙体与砂浆不粘结饰物脱落现
象。
泡沫混凝土是采用机械制水泥发泡剂泡沫、水泥砂浆，两者混合反应聚合的泡沫混凝土泥浆。要求水
泥发泡剂在液体中极易产生泡沫，在高碱、高钙水泥中不被分解还原，对水泥有快速分散性，促进水解，
聚合制得泡沫混凝土，这种聚合水泥泡沫泥浆稳定性好，气孔封闭、弹性好、抗震，不产生游离逸出、可
进行超高、远距运输、泵送。
地板采暖泡沫混凝土的黄金标准：
实验证明：用于地板采暖的泡沫混凝土的水泥与填充物配比在1：2~5倍，厚度2cm~5cm，气泡直径在1
毫米以内，气孔是封闭时，每立方泡沫总量在5千万个至十亿个，容重在1000kg/m3~1200kg/m3，抗压强度为
8MPa~15MPa时，是地板采暖的最佳黄金标准。但是劣质的水泥发泡剂制得的泡沫混凝土由于水泥离析没
有聚合力，浮悬力低，填充物产生降沉，形成密度不同的“三文治”泡沫混凝土。
水泥发泡剂的选用水泥发泡剂是制造泡沫混凝土的核心材料，该材料是水溶性，呈透明，PH值在6.5以
上，用量少，在砂浆中不具粘结的作用，而是与水泥溶胶反应成聚合泡沫混凝土。
机械只是辅助和量化生产的工具设备，不起决定作用，优秀的水泥发泡剂直接加入水泥砂浆中也能制
备抗压强度15MPa~20MPa，容重1200kg~1500kg的泡沫混凝土。
实验证明：制造泡沫混凝土是在高水灰比加入发泡剂泡沫制得。发泡材料是中性天然树脂水物，呈液
状，它对水泥水解有催化、聚合作用，在高碱中泡沫稳定，与水泥快速聚合反应，使水泥的粘度大幅度提
高，形成膏状的聚合水泥泡沫泥浆。
要求：聚合水泥泡沫泥浆和易性好、粘性高、不泌水，泥浆可重叠推高，无气泡逸出。可以震动、运
输、泵送、进入低压蒸气至高压蒸气养护。
实验证明：水泥不能与采用酸性工艺生产的发泡材料混合使用，产生絮凝、离析、泌水，否则强度被
破坏，制得泡沫混凝土是不规则开放、扁形气孔如分层的冻豆腐的轻质混凝土。其混沫混凝土在高倍放大
镜观察到该结构是分层纤维，由水泥硬石、填充物、粉状水泥发泡剂还原物组成。
动物胶水泥发泡剂是采用骨胶做发泡剂的增稠剂，属低分子的粘胶，不耐碱，呈絮状胶体，在空气中
能制得泡沫，但在高碱的水泥溶液中很快分解失去粘性，并且影响水泥水解、硬固，对水泥物料产生絮凝
作用，无浮悬作用，极易氧化腐败发臭，加剧物料下沉、水分离泌出，大量气泡逸出，泡沫混凝土产生坍
落变形降沉，所以这种泡沫混凝土的气孔是开放、扁平分层的纤维状气孔。
有些发泡剂为了提高泡沫的数量，加大动物胶的用量状如膏状，这样更加剧对水泥的破坏性，强度极
低，使其硬固时间需要72~100小时以上。在厚度较低情况下保暖隔热性能达不到隔热的要求。采用酸性改
性、动物胶制造的水泥发泡剂存入期极短只可保存数十天，其后形成酸性溶液，酸性对金属有严重腐蚀作
用，造成降低机械使用时间。
沫混凝土制备工艺：
当水泥砂浆中加入水泥发泡剂泡沫，反应成聚合水泥泡沫砂浆，空气均匀分布在水泥砂浆中，气孔被
包裹在水泥砂浆中形成封闭的泡沫气孔。由于泡沫混凝土得到充分水解与发泡剂反应的化合物粘力逐渐增
大，形成的气孔壁膜韧性好，壁膜不易破裂，空气不易破释，使得泡沫混凝土硬固的过程中气孔是独立封
闭的，不产生气孔相连成通道，能在混凝土或砂浆中形成细小的、均匀分布、硬化后仍能保持空气的刚性
固体的泡沫混凝土，其气孔是封闭、分布均匀的气泡，直径在0.05~1.25mm，使混凝土的重量从2500kg/m3
降至2~10倍，空气气孔占60%~80%优质的水泥发泡剂制备的泡沫混凝土的抗压强度高，表面不产生粉化，
不降低粘结力，造成墙体与砂浆不粘结饰物脱落现象。
采用非聚合的水泥发泡剂和有骨胶的水泥发泡剂制备的泡沫混凝土的气孔不是独立封闭，除降低保温
隔音物理性能外，还产生大量吸储水，造成建筑物长期渗漏和潮湿，失去隔热保温、防水隔声好的性能使
用价值。
Mps系列水泥发泡采用独特工艺生产的中性水溶性材料，是国内唯一掌握树脂水解技术企业，与德
国、美国水泥发泡剂（PH偏酸性，保存期短）同属水溶性材料，透明溶液，以任何比例溶于水中，无白色
浆液析出。PH值7，耐低温、高温，抗铝酸盐水泥、氯氧化镁、粘土。不易变质，从生产之日起可长期保
存1年或高达2年。
Mps系列水泥发泡剂制备的聚合泡沫混凝土的粘性强，浮悬力极高，加入的砂子是水泥的四倍左右，
水绝对重量是水泥的100%时，浇注高度60cm也不产生降沉分层，如采用纯水泥或填充物的细度越高可浇注
100cm以上，耐振动，可远距离输送或泵送，泡沫损失低。由于气孔是全封闭，当其厚度在3公分时已显示
隔热保温、隔音防水优异物理性能，不能加入其它材料，如发泡塑料板、粒、陶粒、珍珠岩等材料，达到
冬暖夏凉的效果，采用Mps系列水泥发泡剂制备的泡沫混凝土的成本最低。
Mps系列水泥发泡剂可以制备不同容量和强度的泡沫水泥混凝土，应用于各种工程。所需机械设备
少，生产流程（时间）短，工艺简单易控制。可以在现场浇注建筑物的隔热层和房间隔热墙。
材料：
1、单纯使用水泥与发泡剂，高标号硅酸盐水泥或白水泥。
2、水泥：细砂（或者粉煤灰、矿渣、石粉）等为基础材料。
机械设备：机械预制泡沫，机械拌和、自然养护、蒸气养护，自动化和半自动化工业生产。
本产品配制的泡沫混凝土，物理性能优异于采用陶粒、珍珠岩、发泡塑料、灰砂砖制备的轻质隔热材
料。可以建立大型保温砖厂，产品成本低，有广泛的市场。
由于泡沫混凝土主要基础材料是水泥，其性能稳定，来源稳定。其填充物来源也是稳定的，粉煤灰、
矿渣、石粉，甚至废玻璃、拆卸的混凝土，加工成粉粒状都可作填充物，不但降低成本，有很好的环保效
果。
物理容量：250kg/m3~1500kg/m3
抗压强度：0.4MPa~15MPa
导热系数：0.15W/mk~0.214W/mk耐温高达1200。C
1日强度达设计的30%
硫铝酸盐水泥泡沫混凝土地板采暖的施工工艺：
材料：硫铝酸盐水泥、特种水泥发泡剂、粉煤灰、石粉、细砂、清转载配比用量：
硫铝酸盐水泥（32.5R）用量：200~350kg/m3，细砂用量：1~4倍，粉煤灰：2~5倍，硫铝酸盐水泥发泡
剂是水泥用量的0.3%~0.5%。
当铺砌3cm厚度的泡沫水泥混凝土成本每平方米约10~13元。
施工程序：
清理地面浮土、石块，对收缩缝进行修补。
安装管道：按进度浇注泡沫水泥混凝土，同时在硫铝酸盐水泥泡沫混凝土表面进行地砖粘贴，不需要
另加入砂浆，该工艺约6小时后的强度达到5MPa，最高强度可达20MPa，其施工成本低，隔热保暖好，强
度高，使用寿命长，不影响人们生活习惯。
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