泡沫玻璃的研究与应用

摘要 泡沫玻璃具有质轻、绝热、防水和吸声等优良性能, 是一种新型环保材料。泡沫玻璃的出现使长期以来一直无法有效处理的破碎玻璃制品、废玻璃、粉煤灰等生活垃圾及工业废渣得到了合理的利用, 不仅节约了大量的可再生资源, 为建筑工程行业提供了一种性能优异的轻质材料, 而且在一定程度上减缓了环境污染, 起到了环保的作用。泡沫玻璃是固体废弃物合理有效利用的典范, 是具有良好社会效益和经济效益的环保型建材。概述了泡沫玻璃的概念，从结构方面讨论了泡沫玻璃的性能及应用。

关键词 泡沫玻璃 ； 固体废弃物； 隔热； 吸声

引言

近年来，随着人们生活质量的提高，人们的环保意识不断增强，自然资源的紧缺，再利用废玻璃及工业废渣日益受到重视。泡沫玻璃是一种人工制作的多孔材料，内部充满无数微小均匀连通或封闭气孔的玻璃材料。它具有机械强度高、导热系数小、热工性能稳定、热膨胀系数低、不燃烧、不变形、使用寿命长、工作温度范围宽、耐腐蚀性能强、不具放射性、不吸水、不透湿、不受虫害、易加工可锯切、施工极其方便等优点，是一种性能良好的保温隔热和吸声的节能环保材料，也是一种轻质的高强建筑材料和装饰材料。世界各国关于泡沫玻璃的研究已经取得了长足的进展，本文对泡沫玻璃的结构与性能的关系进行了概述，并展望了其发展方向。

1 泡沫玻璃的概念

泡沫玻璃（foam glass）可分为闭孔泡沫玻璃和开孔泡沫玻璃，是由定量的碎玻璃、助溶剂、发泡剂、改性剂和促进剂等，经过粉碎混合均匀形成配合料，放入到特定的模具中，再经过预热、熔融、发泡、退火等工艺制成的，有许多球状密封的或相互链接的微孔结构的无机材料，属多孔玻璃的一种，是均匀的气相和固相体系，气泡直径在0.1~5mm，占总体的80%~95%，表观密度约为120~50kg/m3。

2 泡沫玻璃的结构与性能

2.1 闭孔泡沫玻璃

闭孔泡沫玻璃是一种硬质多孔材料，由碳黑或焦炭发泡制得，由于其内部分布着大量的均匀独立气孔，导热系数小于0.06w/(m·k)，加上无机玻璃的物化性质，所以可用作保温、绝热、防潮材料。

泡沫玻璃的传热包括玻璃的孔壁和气孔中的气体。孔壁是固相，以传导为主，而气孔中的气体，除了传导以外，主要是对流和辐射。闭孔泡沫玻璃中气孔率约为70%~90%，所以传热主要以气孔中气体的对流和辐射为主，独立气泡将空气分子封闭在微小空间内，分子就不能随意运动，而是处于一种相对的静止状态，从而阻绝热量的传递，达到保温的效果。

闭孔泡沫玻璃由于气孔均为独立的，具有很高的气密性，所以吸水率很小，一般小于0.2%，主要是制品外表吸附的微量水分，因而闭孔泡沫玻璃具有不吸水、不吸湿、不透潮、抗水防冻等优良性质，在低温或超低温条件下是隔热性能良好、隔热性能持久的隔热保温潮材料。

由于闭孔泡沫玻璃的膨胀系数与黏土砖、砌块、水泥灰砂粉刷层等墙体构筑材料的胀缩率十分接近，与硅酸盐系水泥灰浆之间有良好的粘结力。因此，它可与耐久耐候性较高的建筑胶凝材料配套使用，是整个保温系统都具有良好的耐久耐候性，能够完全满足墙体保温要求。

2.2 开孔泡沫玻璃

开孔泡沫玻璃由石灰石发泡制得，开孔的孔泡相互连通与外界贯通，制品主要用于吸声。当声波入射到泡沫玻璃表面时，主要是两种机理导致声能转变为热能而逐渐衰减，以至消失：一种是由于声波产生的振动引起小孔或间隙内的空气运动，造成与孔壁的摩擦，紧靠孔壁的空气受孔壁的影响不易动起来，由于摩擦和粘滞力的作用，使相当一部分声能转化为热能，从而使声波衰减；另一种是小孔中的空气与孔壁之间热交换引起的热损失，也会使声能衰减。因此，开孔泡沫玻璃具有良好的吸声性能。泡沫玻璃在不同频率声波下的吸声效果是不相同的，对于低频（100～125Hz），声波吸声系数较低，对于高频，声波吸声系数则比较高。

3 应用领域 3.1闭孔泡沫玻璃

由于它是无机材料的闭孔泡沫玻璃，所以导热系数小，绝热功能稳定；不吸水，水蒸气渗透率小；优良的耐高低温性能和耐久性；强度高，重量

轻，变形小；不燃烧，不腐蚀；可切割成型，便于施工；可制成彩色材料，具有美化环境功能；可用聚合物水泥砂浆与基层牢固粘接。

与目前在建筑工程中使用的保温材料相比较，泡沫玻璃具有独特的特点，用于屋面，能形成永久性的保温隔热层，而且，由于其优良的耐候性，尤其适合于倒置式屋面的保温隔热层。采用聚合物水泥砂浆粘结并勾缝后，还可形成一道完整的防水层，起到防水作用。用于外墙时，可直接采用聚合物水泥砂浆粘贴，施工方便，如采用彩色泡沫玻璃，既起到保温隔热作用，又可作为装饰材料，是一举数得的好办法。

泡沫玻璃用于屋面的保温隔热层时，由于它不吸水、不吸湿、用水泥砂浆粘铺后，水份不可能进入，所以不会造成防水层的起鼓破坏现象，不需作排气孔，也不存在长久使用后性能下降的问题。

它有一定强度，不易被压缩，用于倒置式屋面、斜坡屋面、种植屋面等新型屋面型式，是其它任何保温材料都无法比拟的。

泡沫玻璃用于墙体保温隔热，代替红砖，减薄墙体厚度，节约能源更是首屈一指，而且间接地扩大了建筑使用面积，减轻了建筑物的自重。施工时用普通水泥砂浆或聚合物水泥砂浆粘贴，粘贴力强。如作外墙涂料面层，只要在泡沫玻璃层外抹一层水泥砂浆找平即可。如采用彩色泡沫玻璃，可将泡沫玻璃切割成一定大小的形状，直接用聚合物水泥砂浆粘贴。

3.2开孔泡沫玻璃

吸声消音的特点使开孔泡沫玻璃起到良好的降噪作用，还由于具有不然、不腐蚀及受潮、吸水后不软化等特点，因此被广泛应用于会议室、游泳馆、地铁、食品等潮湿防火并有保持低噪音要求的建筑工程中。

开孔泡沫玻璃又由于气孔间隙可以储存水分，经测定其吸水率可达50%~70%，有的甚至更高，所以也具有良好的吸水保水性能，日本Saga大学的Lu等将其应用于绿化工程，把泡沫玻璃板作为保水材料固定在岩石基的斜坡上，当坡面因失水变干时，泡沫玻璃板中贮存的水分仍可以继续供给土壤和树根，以满足植物生长需要。同时由于这些泡沫玻璃板的交错拼接，还能防止水土流失。 结语

立足于可持续发展，保护环境，有效利用资源和节约能源，已解决环境恶化，

资源匮乏和能源危机等现实问题为背景，泡沫玻璃的研究正在被广泛关注。虽然已经开展了大量研究工作，尝试了多种制备方法，取得了较大的成绩和进步，并开发出了多种相关产品，但目前我国的泡沫玻璃生产技术还不够成熟，存在着机械强度低、抗热冲击性能差、生产成本高、能耗大、质量低、不能规模化生产，性价比低等问题，仍需加大科研力度，继续进行深入的探索，发展低能耗、低成本、高质量，批量化生产的泡沫玻璃制品，在满足市场需求的同时，创造出更加广阔的利益空间。

参考文献

[1] 张雄，曾珍．泡沫玻璃在工程上的应用现状[J]，建筑材料学报，2006，9(4)：177

[2] 基泰戈罗斯基，等．泡沫玻璃[M]，重庆：重庆工业出版社，1955：62

[3] 郭宏伟，高淑雅，高档妮．泡沫玻璃在建筑领域中的应用及施工[J]，陕西科技大学学报，2006，24(6)：57

第二篇：泡沫玻璃的制造与应用

? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

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