CN103253895B

CN103253895B - 可用于结构墙建造的具有低热导率和足够高强度的复合墙板

Info

Publication number: CN103253895B
Application number: CN201310055528.4A
Authority: CN
Inventors: 梁坚凝; 张国辉; 朱宏刚; 林思惠
Original assignee: Nano and Advanced Materials Institute Ltd
Current assignee: Nano and Advanced Materials Institute Ltd
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2033-02-21
Also published as: CN103253895A

Abstract

本发明提供了一种可用于结构墙建造的具有良好隔热性能和足够高强度的复合墙板，其可用于制造节能建筑。本发明的复合墙板包含一块具有足够高抗压强度和低热导率的泡沫混凝土芯及两个具有良好延性的轻质纤维增强水泥基复合物(FRCC)保护层，泡沫混凝土芯夹在两个FRCC保护层之间。所述复合物墙板还包含一定量的钢筋。所述FRCC保护层则具有低热导率、对水分/氯离子/气体的良好阻隔性、多缝开裂性等性能。这些复合墙板可用于寒冷及炎热地区中多种建筑物的隔热保温。

Description

可用于结构墙建造的具有低热导率和足够高强度的复合墙板

与相关申请的交叉引用

本申请要求2012年2月21日提交的美国临时专利申请号61/633,920的优先权，该临时申请的公开内容通过引用纳入本文。

发明领域

本发明涉及可用于结构墙建造的具有足够高强度和低热导率的复合墙板以及制造该体系的方法。

背景技术

过去几年中，由于对由用电造成的温室气体释放以及能源成本上升的忧虑增加，人们对具有更好隔热性能的围护结构的需求大大增加。为改善围护结构的隔热性能，增加墙体厚度是其中的一种解决方案。然而，这种解决方案不如直接减少围护结构的总热导率(k)更实用。

对于特定的墙体厚度，如果用热导率低的泡沫混凝土代替常规混凝土来建造墙体则能够改善围护结构的隔热性能。泡沫混凝土是通过用合适的方法将尺寸均匀的泡沫引入到水泥基质中而形成的多孔水泥基材料。现在，可通过机械方法用预制发泡或混合发泡来实现泡沫的引入(Nambiar&Ramaurthy；2007)。用于预制发泡的发泡剂包括蛋白质类发泡剂和合成类发泡剂。以前的研究显示，混凝土的热导率通常与其密度成比例(Shrivastava，1977)；对于轻骨料混凝土，干密度每减少100kg/m³可使热导率降低0.04W/mK(Weigler&Karl，1980)。Jones和McCarthy(2003)证明塑性密度为1000kg/m³的泡沫混凝土的热导率通常为0.23-0.42W/mK。

由于泡沫混凝土的强度随着孔隙率的增加而减少，热导率足够低的泡沫混凝土的强度总是不满足结构用要求。有必要开发一种既具有足够低的热导率又具有足够高的强度(满足结构用要求)的泡沫混凝土。

当用泡沫混凝土替代常规混凝土时，泡沫混凝土中空隙的存在将促进水分、氯离子和二氧化碳渗透进入混凝土中。因此，由钢筋腐蚀而引起的耐久性问题可能泡沫混凝土应用的一大隐忧。以前的研究证明，泡沫混凝土的抗渗性能(包括水分渗透性和氯离子的扩散性)和抗碳化性能均与类似强度的常规混凝土类似(Chandra&Berntsson，2003；Osborne，1995)。需要强调的重要的一点是，这些测试结果均是基于对未承载因此未开裂的泡沫混凝土构件进行的检测。然而，在实际工程中，由于其韧性较低，泡沫混凝土和其保护涂层/表面处理(如果应用的话)在荷载作用下均容易出现裂缝。虽然微裂缝的出现不影响结构的荷载性能(因为微裂缝对混凝土拉伸负荷能力的影响可以忽略不计)，它却可严重降低泡沫混凝土的抗渗性能和抗碳化性能(Chandra&Berntsson，2003)。以往很多研究已清楚表明在泡沫混凝土中靠近裂缝处的钢筋存在严重的锈蚀问题。因此，可以将轻质高性能纤维增强水泥基复合物(FRCC)层作为保护层与泡沫混凝土一起使用。由于不使用粗骨料，FRCC的结构可以设计成和一般混凝土甚至高强度混凝土一样致密。更重要的是，轻质高性能FRCC可以设计为具有高延展性、应变硬化、多缝开裂特性及具有裂缝扩展控制能力的复合材料(Wang&Li，2003)。实际上，以前的研究表明，高性能FRCC能够在荷载作用下将裂缝宽度控制到低于0.05mm(Li&Leung，1992；Lepech&Li，2009)。根据Wang等(1997)和Djerbi等(2008)的研究，如此小的裂缝不会影响混凝土的水分渗透性和氯离子扩散性。此外，由于轻质FRCC的低密度和低热导率，轻质FRCC层的隔热性能将和泡沫混凝土相当。因此，使用轻质FRCC层能够保护荷载和未荷载条件下的泡沫混凝土不受外界环境因子的影响。

美国专利6,969,423公开了轻质高性能纤维增强水泥基复合物(FRCC)的制备工艺，其中所述FRCC显示出低密度、高延展性、应变硬化以及多缝开裂特性。然而，该专利没有提到轻质FRCC的热导率和抗渗性能。

因此，有必要开发一种轻质高性能FRCC层作为泡沫混凝土的保护层，其具有良好的隔热性能并对水分/氯离子/二氧化碳的渗透具有足够的阻隔性。

发明内容

本发明涉及一种复合墙板体系，其包含至少两个具有良好延展性的轻质纤维增强水泥基复合物(FRCC)层及夹在其中的泡沫混凝土芯。总厚度为60-600mm。

一方面，泡沫混凝土芯是由不同的组分组成的，所述组分包括水泥、发泡剂、水、粉煤灰、硅灰、矿渣、高效减水剂和纤维。可以用不同的组成设计来制造泡沫混凝土芯。一种示例性泡沫混凝土芯包括如下体积百分比的组分：约1体积％至约60体积％的水泥，约0体积％至约75体积％的粉煤灰，约0体积％至约50体积％的矿渣，约0体积％至约20体积％的硅灰，约0体积％至约50体积％的砂，约0体积％至约75体积％的空心骨料，约1体积％至约50体积％的水，约0体积％至约2体积％的分子式为([C₁₀H₇NaO₃S][CH₂O])_n的萘磺酸盐系高效减水剂，约0体积％至约2体积％的分子式为(C₄H₆O₂)_n和C_2nH_4n+2O_n+1的聚羧酸醚系高效减水剂，约0.01体积％至约1体积％的分子式为(C₂H₂OR)_n的蛋白质类发泡剂，其中R是任意氨基酸取代基，约0.01体积％至约1体积％的式C₁₂H₂₅(OCH₂CH₂)_nOH的合成类发泡剂，约0体积％至约5体积％的聚丙烯纤维，约0体积％至约5体积％的聚乙烯纤维，约0体积％至约5体积％的聚乙烯醇纤维，约0体积％至约5体积％的玻璃纤维，约0体积％至约5体积％的碳纤维。该芯层的厚度介于50-500mm。它是轻质的(800-1800kg/m³)，具有低热导率(0.25-0.7W/mK)和足够高的抗压强度(1-70MPa)。该泡沫混凝土的制备方法，如下所述：a)将约0.01体积％至约1体积％的蛋白质类发泡剂或合成类发泡剂引入到发泡机的泵中；b)将1-5巴的加压空气和1-5巴的加压水提供至发泡机；c)将(b)中的加压空气和加压水与(a)中的发泡剂混合以形成泡沫；d)将约1体积％至约60体积％的水泥、约0体积％至约75体积％的粉煤灰、约0体积％至约50体积％的矿渣、约0体积％至约20体积％的硅灰、约0体积％至约50体积％的砂和约0体积％至约75体积％的空心骨料与水混合以形成混凝土混合料；e)向(d)的混凝土混合料中加入约0体积％至约2体积％的分子式为([C₁₀H₇NaO₃S][CH₂O])_n的萘磺酸盐系高效减水剂或分子式为(C₄H₆O₂)_n和C_2nH_4n+2O_n+1的聚羧酸系高效减水剂，并进一步混合以增加和易性(workability)；f)向(d)的混凝土混合料中加入(c)的约1体积％至约40体积％的泡沫，并进一步混合以形成泡沫混凝土混合料；g)向(f)的泡沫混凝土混合料中加入约0体积％至约5体积％的选自下述的一种纤维：聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、碳纤维，并进一步混合以得到均一的纤维分散体。通过风干使所述纤维分散体硬化之后，即形成了泡沫混凝土。

另一方面，FRCC层由不同的组分形成，所述组分包括水泥、砂、水、纤维、轻质填充剂、粉煤灰、硅灰、矿渣、高效减水剂和HPMC。可以用多种复合物组成设计来制造该FRCC层。各FRCC层的厚度介于5-50mm；FRCC层的密度约为1000-1800kg/m³。所述至少两个FRCC层作为保护层，其具有对水分/氯离子/气体的良好阻隔性和良好的隔热特性。

附图说明

附图展示了本发明的实施方式，并且和说明书一起起到解释发明原理的作用。

图1是本发明墙板的侧视图。

图2是图1墙板的横截面正视图，显示泡沫混凝土的多孔结构。

图3是图1墙板的横截面正视图，显示FRCC层中纤维和轻质填充剂的分布。

图4的设备及样品用于显示泡沫混凝土和常规混凝土的隔热特性的差异。

图5显示泡沫混凝土的28-天抗压强度随塑性密度的走势。

图6显示泡沫混凝土的热导率随塑性密度的走势。

图7显示用于制备本发明的保护层的纤维增强水泥基复合物的一种实施方式的应力应变曲线。该测试重复三次。

图8显示用于制备本发明的保护层的纤维增强水泥基复合物的另一种实施方式的应力应变曲线。该测试重复三次。

具体实施方式

本发明涉及轻质复合外墙板体系，与普通混凝土外墙相比，该体系可显著改善围护结构的隔热性能。普通混凝土的塑性密度为约2400kg/m³，而本文公开的复合墙板的密度仅为1000kg/m³-1800kg/m³(这取决于泡沫混凝土芯的组成设计和/或FRCC层的组成设计)。通过在建筑工地上使用预制混凝土组分，复合墙自重的减轻有利于建筑过程中预制混凝土组件的使用及施工。与普通混凝土的热导率即约1.7W/mK-2.6W/mK相比，本文公开的复合墙板的热导率要小得多，为约0.25-0.7W/mK(这取决于芯和FRCC层的组成设计)。改善的外墙隔热性能可作为建筑工业中的一种“绿色科技”。夏天，由于户外温度较高，热流通过墙体传导到室内并使室内温度持续上升。此时，人们多使用空调调节室内温度并使其保持在约25℃。由于本发明的复合墙板体系具有良好的隔热性能，它的使用有助于延缓室内温度的升高，因而可降低空调的使用量。实施例1的描述展示了本文公开的复合墙板的改善的隔热性能。下文中详细描述了复合墙板。

如图1所示，本发明是一种复合墙板体系，该体系由水泥基材料层制成：泡沫混凝土层1夹在两个纤维增强水泥基复合物(FRCC)层2之间。为抵抗墙板的弯折和因此产生的拉伸应力，使用了钢筋3。

图2显示了泡沫混凝土墙板1的横截面图。泡沫混凝土1是多孔水泥基材料，气室4均匀地分布于整个混凝土中。所述气室是在混凝土混合过程中用蛋白质类发泡剂或合成类发泡剂引发泡沫来形成的。一种实施方式中，蛋白质类发泡剂是Profo-600，它是一种蛋白水解类发泡剂。另一种实施方式中，合成类发泡剂是Rheocell10，它是一种聚氧乙烯烷基醚表面活性剂。为了产生泡沫并因此形成气室，将上述发泡剂导入发泡机中。连同2-4巴的加压空气和加压水的提供，发泡机将产生稳定的泡沫。通过将泡沫直接混合到现制的混凝土混合料中，显著降低了泡沫混凝土1的密度。通过使用不同剂量的泡沫气泡(例如1体积％-40体积％的泡沫气泡)，产生的泡沫混凝土1的塑性密度可在600-2000kg/m³。因此，本文公开的复合墙板的塑性密度可控制在800kg/m³-1800kg/m³。一种实施方式中，当泡沫气泡的含量在10％-40％体积分数时，塑性密度可控制在约1200kg/m³至1800kg/m³范围内。

因为空气的热导率是0.024W/mK，大大低于普通混凝土的热导率(1.7W/mK-2.6W/mK)，通过将气室4引入到混凝土1中可显著降低泡沫混凝土1的热导率至0.25-0.7W/mK。

泡沫混凝土1是由泡沫混凝土组合物形成的，所述组合物包含水泥基材料、发泡剂和聚合物纤维的混合物。水泥基材料指常规混凝土和依赖于水凝机制的混合物。水泥基材料包含水泥、粉煤灰、高效减水剂和水中的一种或多种。用于形成泡沫混凝土1的组合物中使用的高效减水剂包括萘磺酸盐系高效减水剂或聚羧酸系高效减水剂。一种实施方式中，萘磺酸盐系高效减水剂是Rheobuild561，它是一种萘磺酸盐甲醛缩合物。另一种实施方式中，聚羧酸系高效减水剂是GleniumACE80，它是一种聚羧酸系高效减水剂。除上述提及的水泥基材料中的组分之外，也可将其它另外的组分例如矿渣、硅灰和骨料加入到水泥基材料中。通过合适地调节设计配比(例如水/水泥的比率，优选比率为0.3)，根据气室4的不同含量，泡沫混凝土1可提供1-70MPa的28-天抗压强度。实施例2显示了检测的抗压强度和热导率。

本发明中，FRCC层2是由轻质纤维增强水泥基复合物的组合物形成的，所述组合物包含水泥基材料、轻质填充剂和纤维的混合物。图3显示了FRCC层的横截面，其中5是不连续纤维，而6是轻质填充剂。

水泥基材料一般包含水泥、硅砂、水、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、高效减水剂和火山灰中的一种或多种。在适用于火山灰的合适的例子中，组合物包含但不限于粉煤灰、矿渣和硅灰。当使用火山灰和低的水/胶凝材料(水泥加火山灰)比率(例如，当用S15(3M)玻璃微珠作为轻质填充剂时，该比率为0.3-0.45，优选0.325-0.375)时，FRCC的抗渗性能甚至可达到高强度混凝土的水平。

更重要的是，在本发明中，通过使用合适量的不连续纤维5，设计FRCC使其在拉力下显示出应变硬化和多缝开裂特性、高应变能力和裂缝扩展控制能力。不连续纤维的合适例子之一包括但不限于PVA。优选地，使用PVA纤维时，纤维含量约是1.75％体积比。

为使整个复合墙板获得良好的隔热性能，除泡沫混凝土芯之外，FRCC层的热导率也应较低。加入轻质填充剂6有助于实现这一目的。轻质填充剂包括但不限于本发明使用的空心玻璃微珠(例如S15(3M)玻璃微珠)和陶瓷泡(例如3M^TM陶瓷微珠)(含量约30体积％)。它们的加入降低了FRCC的密度并因此降低了FRCC的热导率，但没有显著破坏FRCC的延展性、裂纹扩展控制能力和抗渗性能。

本发明中，FRCC层施加于泡沫混凝土墙，以在未加荷载和荷载两种条件下保护泡沫混凝土抵抗水分、氯离子和二氧化碳气体的渗入，并因此保护钢筋不受腐蚀。由于FRCC层本质上也是水泥基的，其能够与泡沫混凝土完美结合。应注意到，在外墙表面使用具有良好延性的FRCC层还有一个另外的好处。多年之后，当墙中的一些钢筋出现锈蚀并引起混凝土覆盖层开裂时，松散的混凝土将被FRCC层围堵住。因此，本发明能够避免因破碎的混凝土脱落而给行人造成的威胁。

本发明中，具有夹心结构的复合墙板可以是预制的或现场制备的。对于预制和现场制备两种情况，复合墙板均可但不限于通过以下方式制备：浇筑三层，顺序为FRCC、泡沫混凝土和FRCC层。在浇筑工序中，可通过但不限于喷或涂将每个FRCC层施加于泡沫混凝土上。另一种可能实施方式是复合墙板有两层；FRCC作为外层，泡沫混凝土作为内墙表面。

实施例1

该实施例显示了泡沫混凝土的隔热特性。图4显示的设备及样品包括普通混凝土7、泡沫混凝土8、在普通混凝土7和泡沫混凝土8表面上的FRCC层9、红外灯10和热电偶温度计(thermocouplemeter)11。普通混凝土7和泡沫混凝土8的样品大小是300mm(长)×200mm(宽)×100mm(深)。普通混凝土7和泡沫混凝土8的密度分别是约2400kg/m³和1300kg/m³。因为本发明是包含泡沫混凝土芯和一个或多个FRCC层的复合墙板，所以FRCC层9浇铸在泡沫混凝土8上。为了进行适当的比较，同样的FRCC层9也以同样的厚度浇铸在一般混凝土7上。红外灯10用于模拟外墙暴露于阳光的情况。当红外灯10连续照耀在FRCC层9上时，FRCC层9的温度持续上升，热量通过传导从FRCC层9转移到普通混凝土7/泡沫混凝土8。通过用热电偶温度计11检测普通混凝土7/泡沫混凝土8的另外一面(无FRCC层)的温度，比较含有FRCC的一般混凝土7/泡沫混凝土8的隔热特性。

检测到的普通混凝土7和泡沫混凝土8的无FRCC层的一面的温度总结如下：

表1.

红外灯13打开2小时后，含有FRCC层的普通混凝土的温度从23℃上升到31.5℃，温度差异为8.5℃。然而，含有FRCC层的泡沫混凝土的温度从23℃上升到25.5℃，温度差异仅为2.5℃。

该实施例表明，如果使用泡沫混凝土则能够显著改善混凝土墙的隔热性能。

实施例2

为了使本发明的复合墙板能够作为预制外墙，需要该墙板具有足够高的抗压强度。与仅能提供小于15MPa的抗压强度的普通泡沫混凝土相比，本文公开的用于复合墙板的泡沫混凝土能够提供4-70MPa的抗压强度(这取决于混凝土芯的组成设计)，如本文实验结果所示。表2显示了泡沫混凝土芯的组成设计。根据不同的组成设计，调节泡沫混凝土芯的密度和抗压强度。图5显示了泡沫混凝土的28-天抗压强度随塑性密度的走势。从这些结果可看出，本发明的塑性密度高于1400kg/m³的泡沫混凝土可提供高于25MPa的28-天抗压强度。对于塑性密度1600kg/m³的泡沫混凝土，可提供约50MPa的28-天抗压强度。这表明本发明的复合墙板中所用的泡沫混凝土提供了足够的应用于外墙结构的抗压强度。

表2.

然而，泡沫混凝土芯的密度越高，其热导率也越高。为了显示热导率和塑性密度的关系，检测了本发明泡沫混凝土芯的热导率。图6示出了泡沫混凝土热导率相对于其塑性密度的趋势。从结果可看出，泡沫混凝土芯的热导率仅为0.3至0.55W/mK。与普通混凝土约1.7-2.6W/mK的热导率相比，本发明所用的泡沫混凝土芯的热导率降低到了五分之一。这说明本发明泡沫混凝土芯的隔热性能可比普通混凝土有效5倍。由于泡沫混凝土的这种改善的隔热性能和足够高的抗压强度，本发明的复合墙板具有制备具有显著改善的隔热性能的预制外墙的强大优势。

实施例3

该实施例的目的是展示用于制备本发明保护层的纤维增强水泥基复合物(FRCC)材料的所关注的一些性能。

用于保护层制备的FRCC复合物包含水泥、粉煤灰、轻质填充剂、硅砂、不连续的聚乙烯醇(PVA)纤维、高效减水剂和羟丙基甲基纤维素(HPMC)。复合物中各组分的不同比例的例子，表示为重量份数，除非另有说明，示于下表：

表3.

其中SP＝高效减水剂

所用的水泥是来自香港GreenIslandCementCo.Limited的I型波特兰(Portland)水泥(BS12；1996，52.5N)。粉煤灰由香港CLPHoldingsLimited提供。来自美国明尼苏达3MCo的空心玻璃微珠S15用作轻质填充剂。硅砂的粒度分布为180um至270um。所用的HPMC称为Ruiteng^TMHPMC，由中国深圳TongzhoudaTechCo.Ltd.提供，其用作粘度控制剂。高效减水剂为GleniumACE80，得自BASF，它是一种聚羧酸醚聚合物，其也用作本发明泡沫混凝土芯的聚羧酸盐系高效减水剂。PVA纤维的直径是39μm，长度为12mm，由日本大阪的KuraryCo.Ltd.提供。应指出，只要按照本文所述的混合比例来制备FRCC混合物并且产生的FRCC层具有本发明所述的同样的特性，可使用本文所述的FRCC混合物中的可商购组分的任何等同物来制备本发明的FRCC混合物。

在具有行星旋转叶片的Hobart混合器中制备和混合上述FRCC组合物。将水泥、粉煤灰、砂、玻璃微珠和HPMC粉末干混6-7分钟，然后加入水和高效减水剂，再混合5-15分钟。最后，缓慢加入纤维，再混合5分钟。新鲜制备的混合物注入到不锈钢模具中，轻轻振动。24小时后将样品脱模，然后在潮湿环境下固化(25±2℃，98％RH)28天。风干FRCC样品，检测物理特性。

进行了单轴拉伸试验来表征用于保护层的FRCC材料的拉伸特性。测试试样的标称尺寸是350mm×50mm×15mm。玻璃纤维增强聚合物(GFRP)(100mm×50mm×1mm)和铝板(70mm×50mm×1.5mm)粘附试样端部以方便夹紧并避免夹头部位的破坏。在位移控制下用最大荷载为250kN的MTS机器进行试验。整个测试中的加载速率是0.1mm/min。将两个LVDT(线性可变位移传感器)粘贴于样品侧表面，标距长度约150mm，以检测位移。另外，使用数字天平和游标卡尺对拉伸测试试样的密度进行了检测。

用KEM快速热导率计检测保护层的热导率。测试样品的直径是100mm，厚度50mm。各示例FRCC混合物的测试结果总结于表4中，测试结果包括密度、热导率、拉伸强度和应变能力。

表4.

如表4所示，混合物1、2、3和4具有相同的砂∶胶凝材料(水泥加粉煤灰)比率和水∶胶凝材料比率以及相同的纤维含量，但是它们的水泥∶粉煤灰比率是不同的从而制备具有不同结构的FRCC，并且它们具有不同的玻璃微珠含量以使FRCC密度低于1400kg/m³。测试结果显示，混合物1和2的密度约1400kg/m³，而混合物3和4的密度约1300kg/m³，均远远低于水泥砂浆(约2000kg/m³)和普通混凝土(约2400kg/m³)。而且，随着密度的减小，所制备的FRCC混合物的热导率从0.56WmK下降到0.47WmK，与密度为1500-1600kg/m³的泡沫混凝土的热导率类似。表3和表4表明，随着水泥含量的增加，需要更多的玻璃微珠来达到特定的密度。另外，需要高效减水剂来避免搅拌过程中玻璃微珠的损坏并确保FRCC的和易性。发现增加粉煤灰的含量有利于降低FRCC的热导率。测试结果(重复三次)还显示，所有制备的样品均显示出明显的应变硬化特性(如图7和图8所示)和相对高的拉伸应变能力，即随着水泥含量的减少介于1.41％至3.91％之间，相比之下未增强的水泥砂浆为0.01％。混合物1、2、3和4的拉伸测试结果的比较表明，较高的水泥∶粉煤灰重量比可产生较高的拉伸初裂强度和极限抗拉强度，但是较低的拉伸应变能力。最后，本发明产生的FRCC层的碳化速率在1-2.5mm/年^0.5范围内，与普通混凝土类似。

虽然展示和描述了本发明的实施方式，但这些实施方式并非展示和描述了本发明所有可能的形式。相反，说明书中使用的词语只是描述性的词语，而并非限制性的，应理解可对这些实施方式进行多种变化而不脱离本发明的精神和范围。

参考文献：

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Lepech，M.D.andLi，V.C.(2009)“WaterPermeabilityofEngineeredCementitiousComposites”CementandConcreteComposites，31(10)，pp.744-753.

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LiVictorC.，WangShuxin，“LightweightStrainHardeningBrittleMatrixComposites，”U.S.Pat.No.6969423.

上述参考文献的公开内容通过引用以其整体纳入本文。

Claims

1.一种制备泡沫混凝土芯的方法，包括：

a)将0.01体积％至1体积％的蛋白质类发泡剂或0.01体积％至1体积％的合成类发泡剂引入到发泡机的泵中；

b)将1–5巴的加压空气和1–5巴的加压水提供至所述发泡机；

c)将(b)中的加压空气和加压水与(a)中的发泡剂混合以形成泡沫气泡；

d)将1体积％至60体积％的水泥、0体积％至75体积％的粉煤灰、0体积％至50体积％的矿渣、0体积％至20体积％的硅灰、0体积％至50体积％的砂和0体积％至75体积％的空心骨料与水混合以形成混凝土混合料；

e)向(d)的混凝土混合料中加入0体积％至2体积％的萘磺酸盐系高效减水剂或聚羧酸系高效减水剂，并进一步混合以增加泡沫混凝土的和易性；

f)向(e)的混凝土混合料中加入1体积％至40体积％的(c)的泡沫，并进一步混合以形成泡沫混凝土混合料；

g)向(f)的泡沫混凝土混合料中加入0体积％至5体积％的选自下述的一种纤维：聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、或碳纤维，并进一步混合以得到均一的纤维分散体作为泡沫混凝土芯；

h)将(g)的泡沫混凝土芯风干直至固化为所需的形状和大小。

2.根据权利要求1的方法生产的泡沫混凝土芯。

3.权利要求2的泡沫混凝土芯，其抗压强度为1MPa至70MPa。

4.权利要求2的泡沫混凝土芯，其热导率为0.25W/mK至0.7W/mK。

5.权利要求2的泡沫混凝土芯，其塑性密度为800kg/m³至1800kg/m³。

6.一种复合物，其用于形成具有良好延性的轻质纤维增强水泥基复合物(FRCC)保护层以保护复合墙板中的泡沫混凝土芯不受热、水分、液体、化学离子、二氧化碳和其他环境因子的影响，所述复合物包含水泥、硅砂、水、聚乙烯醇(PVA)纤维、轻质填充剂、粉煤灰、矿渣、硅灰、高效减水剂、和羟丙基甲基纤维素(HPMC)。

7.权利要求6的复合物，其中所述水泥是可水凝水泥。

8.权利要求6的复合物，其中所述PVA纤维的平均直径为10μm至60μm，平均长度为4mm至30mm。

9.权利要求6的复合物，其中所述PVA纤维的含量为1.5体积％至2.5体积％。

10.权利要求6的复合物，其中所述硅砂的每一个砂粒具有50μm至300μm的平均直径。

11.权利要求6的复合物，其中所述轻质填充剂包括空心玻璃微珠，各玻璃微珠的平均直径为10μm至150μm，平均密度为0.15g/cm³至0.75g/cm³。

12.权利要求6的复合物，其中所述轻质填充剂包括陶瓷泡。

13.权利要求6的复合物，其具有应变硬化特性并且其拉伸应变能力为0.3％至4.5％。

14.权利要求6的复合物，其是轻质的并且在潮湿条件下硬化之后的密度为1200kg/m³至1800kg/m³。

15.权利要求6的复合物，其水分渗透系数为0.05×10^-12至50×10^-12m/s。

16.权利要求6的复合物，其氯离子扩散系数为0.05×10^-12至50×10^-12m²/s。

17.权利要求6的复合物，其碳化系数为1-2.5mm/年^0.5。

18.权利要求6的复合物，其热导率为0.2W/mK至0.8W/mK。

19.由权利要求6的复合物形成的FRCC保护层，其中至少两个FRCC保护层被预制或现场制备以将根据权利要求2-5任一项所述的泡沫混凝土芯夹在中间从而形成泡沫混凝土的3层混凝土结构。

20.权利要求19的FRCC保护层，其厚度范围为5mm至50mm。

21.一种墙板，包含根据权利要求2-5任一项所述的泡沫混凝土芯和根据权利要求19-20任一项所述的至少两个纤维增强水泥基复合物(FRCC)保护层。

22.权利要求21的墙板，其中所述泡沫混凝土芯夹在所述至少两个FRCC保护层之间。

23.权利要求21的墙板，其中所述泡沫混凝土芯包含1体积％至60体积％的水泥，0体积％至75体积％的粉煤灰，0体积％至50体积％的矿渣，0体积％至20体积％的硅灰，0体积％至50体积％的砂，0体积％至75体积％的空心骨料，1体积％至50体积％的水，0体积％至2体积％的萘磺酸盐系高效减水剂或聚羧酸系高效减水剂，0.01体积％至1体积％的蛋白质类发泡剂或合成类发泡剂，和0体积％至5体积％的选自以下的纤维：聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、或碳纤维。

24.权利要求21的墙板，其中所述至少两个FRCC保护层由根据权利要求6-18任一项所述的复合物形成。

25.权利要求21的墙板，其是预制的或现场制备的。

26.权利要求21的墙板，其中所述泡沫混凝土芯的厚度为50mm至500mm。

27.权利要求21的墙板，其中所述至少两个保护层中的每一个具有5mm至50mm的厚度。

28.权利要求21的墙板，其厚度为60mm至600mm。

29.包含权利要求2的泡沫混凝土芯的泡沫混凝土结构。

30.包含权利要求19的FRCC保护层的泡沫混凝土结构。

31.权利要求29的泡沫混凝土结构，其通过预制或现场制备来建造。

32.权利要求30的泡沫混凝土结构，其通过预制或现场制备来建造。