不同工艺泡沫混凝土的研究进展.pdf

2 0 1 3 年 第 1 2期 (总 第 2 9 0期 ) Nu mbe r 1 2i n 2 01 3 ( To t a l No2 9 0) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 PRACTI CAL TECHNOLOGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 1 2 0 4 2 不同工艺泡沫混凝土的研究进展 谷亚新 。王延钊 ，王小萌 1 ,2 ( 1 沈阳建筑大学 材料学院，辽宁 沈阳 1 1 0 1 6 8 ；2 中国建筑东北设计研究院有限公司 ，辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 3 ) 摘要 ： 泡沫混凝土具有轻质、 保温隔热 、 隔音耐火等特点 ， 广泛应用于节能墙体材料和建筑工程 中。 综述 了物理发泡 、 化学发 泡制备泡沫混凝土的方法、 成型机理 、 发泡剂的种类 、 发泡技术进展 、 技术标准和规范 ， 指出了目前泡沫混凝土存在的问题 ， 展望 了泡沫混凝土的应用和发展前景。 关键词 ： 泡沫混凝土；物理发泡；化学发泡 ；标准和规范；进展 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 6 3 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 1 2 0 1 4 8 0 5 Re s ear c h pr ogr es s of f oa m conc r e t e i n di ffe r ent pr oc es s GU Ya x i n ， WANG Yan z h a o ， WANGXi a o me n g ( 1 S c h o o l o f Ma t e r i a l S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g， S h e n y ang J i a n z h uUn i v e r s i t y， S h e n y ang 1 1 0 1 6 8 ， Ch i n a 2 No r t h e a s t e rn C h i n aAr c h i t e c t u r e De s i g n a n dR e s e a r c hI n s t i tut e ， S h e n y a n g 1 1 0 0 0 3 ， C h i n a ) Abs t r ac t ：F o a m c o nc r e t e h a s l i g ht we i g h t ， t h e r ma l i ns u l a t i o n， s o u nd i ns u l a t i o n， fir e r e s i s t ant a n d o t h e r f e a t u r e s ， W i d e l y us e d i n e n e r g Y s a v i ng wa l l ma t e r i a l s an d c o ns tr u c t i o n Th i s p a p e r r e vi e ws t h e p h ys i c a l f o a mi n g， c h e mi c a l b l o wi n g me t h o d o f f o a m c o nc r e t e， f o a mi ng me c h a n i s m ， type s o f f oa mi n g a g e nt s， f o a mi n g t e c hn o l o g y pr o g r e s s a n d t e c hn i c a l s t an d a r d s S o me p r o bl e ms o f foam c o n c r e t e h a v e b e e n po i n t e d o ut ， a p p l i c a t i o n a ndd e v e l o p me n tp r o s p e c t o ff o a m c o nc r e t eh a s a l s obe e np r os pe c t e d Key wor ds： f o a m c o n c r e t e； p h y s i c a l f o a mi ng； c he mi c a l b l o wi n g； s t anda r d a n d s pe c i fic a t i o n； p r o g r e s s i n g f ) 引 言 泡沫混凝土是通过物理或化学 的发泡方法将空气 、 氮 气 、 二氧化碳或氧气等气 体引入 混凝土浆体 中， 经养护成 型制成含大量细小封闭气孔并 具有相 当强度 的混凝土制 品。 其研究和应用始于 1 9 2 3 年 ， 欧洲人首次提出了用预制 气泡和水泥砂浆相拌和生产 多孔混凝土的方法 ， 世界上 出 现 了真正意义上的泡沫混凝 土。 从 泡沫混凝土 问世 以来 ， 美 同、 英国 、 荷兰 、 加拿大 、 E t 本 、 韩国 、 中国等国家 ， 积极开 发泡沫混凝 土的制备技术 ， 应用领域从 民用扩展到军用 、 航空 、 业应用等 2 0 多个领域。 泡沫混凝 土的种类很 多 ， 常用 的是水泥泡沫混凝土 。 相对于普通混凝土而言 ， 泡沫混凝土具有很多优异性能l I l ， 如质轻 ， 一般泡沫混凝 土的密度 为 3 0 0 1 2 0 0 k g m， ， 超 轻 泡沫混凝 土的密度小于 3 0 0 k g m ， 用 于建筑物的内外墙体 巾， 既可降低建筑 物 自重 又节约材料和工程费用 ， 经济效 益 显著 ； 泡沫混凝 土因结构 中含大量封 闭的细小孔隙 ， 因 此具有 良好 的保温隔热性 能 ； 隔音耐火性好 ， 泡沫混凝土 的主体材料是完全不燃的水泥 ， 耐火极限大于 2 h ， 可达到 A级防火标准 。 此外 ， 泡沫混凝土还具有弹性模量低 、 施工 快捷 方便 、 导热系数低 、 隔水效果好 、 价格低廉等特点 。 泡 沫混凝土以其优 良的特性 在建筑工程 中的应用领域不断 收稿 日期 ：2 0 1 3 - 0 6 3 0 1 48 扩大， 既加快了工程进度， 又提高了工程质量， 在建筑材料 领域 占有举足轻重 的地位 。 本研究将综述不同工艺泡沫混 凝土的技术状况 、 应用状况 、 存在 的问题及发展展望 。 1 不 同工艺泡沫混凝 土的技术状 况 泡沫混凝 土的发泡工艺主要分为物理发 泡和化 学发 泡两种 ， 因发泡剂种类不 同， 成型机理不同 ， 不同工艺制备 的泡沫混凝土性能差异显著。 1 1 物 理 发 泡 1 1 1 物理发泡制备方法 用机械搅拌的方法将泡沫剂水溶液制成泡沫 ， 再将泡 沫加入含硅 质材料 、 钙质材料 、 水及各种外加剂等组成 的 料浆 中， 制备泡沫混凝土的方法称为物理发泡法 。 1 1 2 物理发泡成型机理 物理发泡 的原理是依靠表面活性剂或表面活性物 ， 在 溶剂 中形成一种双电子层 的结构 ， 包裹住空气形成气泡。 从 分子的微观结构来看 ， 表面活性剂和表面活性物是 由性质 截然不 同的两部分组成的 。 一部分是亲油基 ( 也称憎水基 ) ， 另一部分为亲水基( 也称憎油基 ) 。 基于表面活性剂和表面 活性物的这种结构特点 ， 在表 面活性剂和表面活性物溶解 于溶 剂中后 ， 亲水基受到水分子 的吸引 ， 而亲油基受到水 分子的排斥 。 为了达到稳定状态 ， 表面活性剂或表面活性物 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 只有 占据 在溶液的表面 ， 亲油基 伸 向气相 中， 亲水基深入 到水中， 在混凝土发泡剂溶于水后， 经机械搅拌引入空气 形成气泡 ， 再 由单个 的气泡组成泡沫。 1 1 - 3 物理发泡剂 泡沫混凝土质量的好 坏与发泡剂的性 能密切相关 ， 它 是制备高性 能泡 沫混凝 土的关键性 因素闭 ， 物理发泡剂又 称挥发性发泡剂 ， 在发泡过程 中， 发泡剂仅仅发生 了物理 变化 ， 化学组成保持不变 3 1 。 物理发泡剂的种类主要有松香 类 、 合成表面活性剂 、 蛋白类和复合型 4 大类 4 1 。 ( 1 ) 松香类发泡剂 ， 称第一代发泡剂 。 主要有松香皂 和 松香热聚物类 。 松香皂是 由美 国在 2 0世纪 3 0 年代最先研 制开发的， 我国从 2 0 世纪 5 0 年代起生产松香皂。 松香皂的 主要成分是松香酸钠 ( 钾 ) ， 由松香 与碱 经皂化 反应制 得 ， 属阴离子表面活性剂 。 松香皂生产工艺简单 ， 成本低 ， 与水 泥相容性好 ， 并可与水泥 中的 C a 反应 ， 生成不溶性盐 ， 对 增强泡沫稳定性有一定作用 ， 有利于提高泡沫混凝土的强 度 ， 但其泡 沫稳定 性和发泡倍 率较低 ， 通 常用于密度大于 6 0 0 k g m， 的高密度泡沫混凝土。 近年来 ， 高级浅色松香皂 已 问世翻 ； 唐世华 、 李景权等6 1研究 了松香皂 与明胶 蛋 白质的 作用机理； 相艳、 郭森等同 进行了松香皂乙醇水溶液稳定性 的研究 ， 解决 了松香皂应用过程 中存在 的泡沫稳定性 的问 题 。 松香热聚物是世界上出现最早的发泡剂 ， 由美 国 1 9 3 7 年 首创 ， 称 为“ 文沙” 树脂 ( v i n s o ) ， 1 9 3 8 年获得专利 ， 文沙树 脂 最早是 由松树根部含木松香的浸出物经精制而得到 的 副产品 ， 最初应用是 以产生微小气泡改善混凝土的保水性 ， 水工工程的抗渗和寒冷地 区路面及 大坝施工的抗冻等 。 我 国 2 0世纪 5 0 年代开始生产松香热聚物作为引气剂， 用于 混凝土 、 砂浆及泡沫混凝土 。 与松香皂相 比， 性能大体相 当， 但因松香热聚物的生产成本和价格较高 ， 有生产安全和环 境问题 ， 因而推广受到 限制。 ( 2 ) 合成表面活性剂类发泡剂 ， 称第二代发泡剂 。 这类 发泡剂是两亲性 物质 ， 表面活性剂与水泥颗粒的相容性在 一 定程度上决定了泡沫混凝土的性能 ， 被认为是制备发泡 剂 的优 良试 剂阎 。 按表 面活性剂 的离子 性质 ， 分 为阴离子 型 、 阳离子型 、 非离子型 、 两性离子型 。 用作发泡剂 的阴离 子表面活性剂有 1 0 余种 ， 最常见 的是烷基苯磺酸盐类 ， 如 十二烷基苯磺酸钠 ， 这类发泡剂 由于发泡快且发泡倍数 大 而受到普遍欢迎 。 阳离子型发泡剂价格高且对水泥的强度 有一定的影响 ， 所 以应用不多。 非离子发泡剂 的发泡倍数一 般较小 ， 发泡能力较差 ， 未得到广泛应用。 两性离子发泡剂 由于成本高 ， 应用不多。 2 0 世纪 5 0 年代此类发泡剂在国外 已广泛应用于水 泥 发泡 ， 我国在 1 9 8 0 年 以后 ， 也开发了各种合成表面活性 剂 类发泡剂 。 近些年 ， 人们致力于不同表面活性剂 的复配研究 ， 取得 了一定 的成果 l O 。 杨振 1 1 通过 阴 、 阳离子表面活性 剂 的复 配研究 ， 表 明复 配体 系具有强烈 的电性作用 1 2 ， 混 合 体系较单组分体系活性有很 大提高 。 石行波等 1 3 将普通硅 酸盐水泥作为基材 ， 采用表面活性剂发泡与矿物材料物理 发泡相结合 的新型模式进行发泡 ， 研究 了泡沫掺量与泡沫 混凝 土的吸水 率 、 于密度等之间的关 系 ， 成 功制 备了性能 优异 的泡沫混凝土 ， 这种发泡方式主要利用了表面活性剂 发泡效率高 、 速度快 以及矿物发泡剂发泡稳定性好 ， 易 形 成封闭、 孤立的气孔的特性。 ( 3 ) 蛋白类发泡剂 ， 称第三代发泡剂 。 蛋白类发泡剂是 一 类表面活性物质 ， 泡沫特别稳定 ， 完全消泡的时间大于 2 4 h ， 发泡倍率高 。 蛋 白类发泡剂分为植物蛋 白和动物蛋白 两类， 植物蛋白发泡剂包括茶皂素型和皂角苷型， 它们均 属于非离子型表面活性物 ， 泡沫稳定性好。 动物蛋白发泡剂 包括水解动物蹄角 、 水解废 动物毛和水解血胶三类 埘 。 蛋 白质类发泡剂发泡速度快 ， 泡沫尺寸均匀 ， 稳定性好 ， 是制 备泡沫混凝土的优 良发泡剂 ， 但蛋 白质类发泡剂容易受温 度和 p H值等外部因素影响而变 陛， 且其原材料资源不如植 物蛋白广泛 ， 因此生产规模和用量都不如植物蛋 白。 2 0 世纪 9 0 年代 中期 ， 余红发利用羊蹄角制备蛋 白质发 泡剂 ； 寿延【 4 用鸡蛋黄为主要 原料 ， 复配稳泡剂 ， 研制 出高 效 的混凝 土发泡剂 ， 克服 了传统蛋 白类发泡剂原材料不足 的缺 陷。 Y u mi k o等旧利用藻酸盐 提取物和变性 蛋 白质为 原料制得蛋 白质类发泡剂 ； 王翠 花等 利用牛蹄角 为主要 原料 ， 添加适量 C a ( O H) 和少量 N a HS O ， 成功研 发出蛋 白质类发泡剂 ； 石行波等 1 3 也利用猪蹄粉成功制备 出蛋 白 类发泡剂 ， 并通过与矿物材料发泡相结合的新型模式制备 了一系列密度为 5 8 1 7 7 2 k g m 3 - , 抗压强度为 3 0 6 0 MP a 的 泡沫混凝土砌块 ； 尹冰等 利用 N a O H、 盐酸和人的头发为 主要原料制备出动物蛋 白发泡剂 ； 李军伟 研究了活性污 泥蛋 白类发泡剂的泡沫稳定性 ， 通过污水处理厂用化学方 法处理污水剩余污泥而得到的， 具有优 良的发泡性能。 ( 4 ) 复合 型发泡 剂 ， 称 第 四代 发泡剂 。 前三类发泡剂 ， 目前应 用较广泛 ， 但 都存 在一定的问题 ， 如松香类起泡力 与稳泡性均较低 ， 阴离子表面活性剂虽然起泡力好但稳泡 性太差 ， 蛋 白类发泡剂稳定性好却起泡力低 。 复合型发泡剂 由多种组分复合而成 ， 解决 了单一成分 发泡剂性能不佳的问题 ， 相 比单一组分的发泡剂 ， 具有显 著的优 异性 。 国 内外对于复合型发泡剂进行 了深入研究 ， 并取得 了一定成果 。 丁起 将质量浓度分别为 3 5 的十二 烷基硫 酸钠溶液与 1 0 的皂素溶液按 3 ： 7的体积 比复配 ， 制备 出 S D S 发泡剂 ， 该复合型发泡剂比单一发泡剂的起泡 能力强 ， 泡沫稳定性高 。 S a v o l y f 】 等利用烷基硫酸盐与烷基 醚硫酸盐复合 ， 制成应用于石膏板等墙体材料的表面活性 剂类发泡剂。 美国研制出烷基磺酸碱金属盐与水解蛋 白质 复合而成的液体 型发泡剂阉 。 G a l v e z R u i 研 究了蛋白质一 表 面活性剂复合体系发泡剂对泡沫稳定性 的影响 ， 研究结果 表明， 复合型发泡剂 的发泡效果优于单组分发泡剂 。 近几 年 ， 国内又相继出现了 A B复合发泡3 1 2 4 ， C C W- 9 5 型 固体 发泡剂闭等 ， 均由几种 复合物组成。 1 1 4目前 的物理发泡技术 目前 ， 制备泡沫混凝土主要采用预制泡沫混合法 ， 通过 机械方法制出泡沫 ， 再将制备好 的泡沫与搅拌好 的料浆混 合 ， 采用此种方法制备的泡沫混凝土拌合物具有 良好的流 1 49 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 动性 ， 可 以进行远距 离泵送和现场浇筑 ， 也可生产预制品。 目前国内发泡技术主要有 以下两种方式 ： 第一种是高速搅拌制泡法 。 目前国内主要采用将发泡 剂稀释溶液倒入高速搅拌机中 ， 通过搅拌机叶片高速旋转 搅 动来制取泡沫 ， 然后 用器皿量取制好的泡沫 ， 加入水泥 浆搅拌机 中拌制泡沫混凝土。 此种制泡方法容易使产生的 泡沫上下泡径不均匀 ， 且在实际施工 中 ， 发完的泡沫必须 经过 中间设备倒人搅拌好 的水泥浆 中， 该环节导致部分泡 沫破灭。 另外 ， 此方法需要先制泡再拌和 ， 泡沫无法一次性 用完， 容易造成发泡剂 的浪费 ， 不利于环境保护 。 第二种是压缩空气制泡法 。 国外多用此法 ， 我国也广 泛推广此方法的应用， 压缩空气制泡法的主要原理是 ： 空气 压缩机压缩空气后 ， 将发泡剂稀释溶液压入特制的发泡筒 ， 在发泡筒 内的混合室 中进行混合发泡， 然后利用 内外气压 差 ， 将形 成的泡沫 吹出发泡筒 ， 即可将成泡直接投入水泥 搅拌机中拌制泡沫混凝土。 与高速搅拌制泡法相 比， 此种发 泡方法设 备较为复杂 ， 但发泡效率较高 ， 且发泡剂溶液完 全吹制成泡沫后 ， 通过发 泡筒后泡径均匀 ， 制出的泡沫可 直接吹入搅拌好的水泥浆中， 昆 凝土的拌合与发泡过程同 时进行 ， 免去中间环节 ， 有效防止泡沫破灭 。 该方法可有效 控制发泡量 ， 避免发泡剂的浪费 ， 节能环保。 1 2 化 学发 泡 法 1 2 1 化学发泡制备方法 化学发泡法是采用化学发泡剂 ， 加入水泥材料中， 使之 与材料本身发生化学反应释放出气体发泡的方法。 化学发 泡 的突出特点是 无须借助发泡机 ， 直接通过化学反应产生 大量气泡达到发泡 目的， 发泡方便 、 省 时 、 省力 ， 发泡效率 高 ， 泡沫 丰富 ， 泡体稳定性好 ， 便于调整气泡产生量 ， 生产 不 同规格产品。 1 2 2 化学发泡成型机理 用化学方法发泡的泡沫混凝 土成 型的关键在 于发泡 剂的发泡速率与料浆凝结硬化速率相一致 ， 达到一种动态 平衡 。 首先 ， 将发泡 , l D il 人料浆并适 当搅拌使发泡剂均匀 分散 ， 在激发剂 的作用下发泡剂持续发生化学反应产生气 体 ， 形成无数均匀分布的独立 的气源 ； 随后 ， 气源周围部分 区域逐渐产生气压 ， 当气体压力大于料浆的极限剪切应力 ( 黏滞阻力和静水压力之和 ) 时 ， 气源开始迅速膨胀 ， 形成 一 个个独立 的气泡 ， 料浆开始膨胀。 在气源膨胀过程中， 由 于胶凝材料水化 ， 料浆稠度不断增加 ， 因此膨胀所要克服 的阻力也不断增大 ， 同时 ， 随着反应物质的消耗 ， 膨胀 的潜 在动力也在 变小 ， 所 以， 膨胀的过程实际上是一个从加速 到平缓 、 减慢 ， 并逐渐趋于停滞 的过程 。 最终 ， 膨胀结束 ， 泡 沫混凝土发泡完成 。 南以上的成型机理可 以看 出， 当发泡剂的发泡速率大 于料 浆凝结 硬化 的速率时 ， 气泡易成 串产生 ， 溢出表 面造 成表面大 口缺陷 ， 或是由于料浆长时 间不硬化 ， 初形成 的 试样 出现塌模现象 ； 如果发泡剂的发泡速率小于料浆凝结 硬化的速率时 ， 料浆凝结 过快导致发泡量过小 ， 发泡不成 功 ， 得到的样块不符容重和保温的要求。 1 0 1 2 3 化学发泡剂 化学发泡剂指经加热分解后能释放 出二氧化碳和氮 气等气体 ， 并在材料中形成细孔的化合物 。 下面将介绍几种 常见 的化学发泡剂。 ( 1 ) 双氧水 。 双氧水是过氧化氢气体( H 2 O ) 的水溶液 ， 无 色透明液体 ， 可与很多物质发生氧化一还原反应放 出气体。 徐文等嘲 利用双氧水作为还原剂 ， 与 K Mn O 溶液反应放 出 0 2 ， 化学反应过程 ： 2 K Mn O 4 + 3 H 2 0 2 - - + 2 Mn O 2 + 2 K O H + 3 0 2 t + 2 H 2 0， 2 H ： 0 厂 2 H ： 0 + O 2 T ； 在某些金属离子存在的情况下 ， 双 氧水还可 以发生 自身氧化还原反应 ： 2 H 2 0 ： 一2 H 2 0 + O 2 T 。 试 验结果表 明， 利用 K Mn O 与 H 2 o ： 的反应生成的氧气作为 化学发泡的气源具有 良好的效果 ， 反应进行中的发泡速率 与料浆硬化速率 可以达到要求 的动态平衡状态 。 因此 ， 过 氧化氢可 以作为泡沫混凝 土优 良的发泡剂。 ( 2 ) ( N H ) 2 C O ， 铵盐。 铵盐在碱 陛水溶液中分解产生氨气 N H 3 ， 反应过程 ： N H 0 H 一N H 3 T + H 2 0， 利 用 ( N H 4 ) C O 3 作 为发泡剂 ， 在料浆 中加人 N a O H以提高其碱性 ， 可 以进 行化学发泡闭。 徐文等 以( N H ) C O 作为气源进行试验 ， 产 生氨气的速率较为缓慢 ， 即使提高料浆温度 ， 发气速率也 难以与料浆硬化速率相匹配 ， 制得的样块密度大 ， 无法满 足材料密度和保温的要求。 ( 3 ) 铝粉。 铝粉为银灰色活泼金属， 碱性条件下可以与 H 2 0发生反应放出氢气， 化学反应过程： 2 A l + 6 H ( ) - A I ( O H 3 H2 T ， 水 中氢气 的溶解度很小 ， 随着反应 的进行气相不 断 增加且氢气受热体积增大， 在混凝土料浆中会产生膨胀， 因 此可以作为发泡水泥的发泡剂_ 羽 。 铝粉的发泡速率受混凝 土碱度和铝粉质量两方 面的影 响 ， 若混凝土碱度过大 ， 会 降低混凝 土材料的强度 。 因此 ， 混凝 土材料 的内在质量通 常可 以通过控制混凝土碱度 和调整铝粉 的质量来保证 2 8 1 。 I s h i J i m a 2 9 等研制 出了水分散性 铝粉浆体发泡剂 ， 目前 ， 铝 粉主要用作蒸压加气混凝土的发泡剂 ， 在制备水泥基发泡 混凝土时应用较少 。 1 3 物理发 泡法与化学发 泡法的比较 化学发泡法区别于物理发泡法的关键是 ， 物质发生化 学反应而产生新 的气体进行发泡 ， 化学发泡的主要特征是 气泡无泡壁 ， 稳定性差 ， 必须 以水泥等材料的水化产物作 为基材才能稳定存在 ， 且气泡泡径大小随着压力的不 同和 发泡物质 的多少而变化 ， 难 以控制 。 但是化学发泡法对 于低密度的泡沫混凝土在强度 、 吸水率等性能上有巨大 的 优势 。 物理发泡与化学发泡两种发泡工艺各有其优缺点 。 采用物理发泡时 ， 体系处于较稳定 的状态 ， 且其发泡剂稳 泡作 用好 ， 试样 内部泡孔结构好 ， 制得 的试样 内部泡孔细 小 、 大小均一 、 球形度高 、 泡孔问连通率低 ， 但由于物理发 泡剂具有较 强的缓凝作用 ， 在相同密度下 ， 采用 物理发泡 制得的试样 脱模 时间长 ； 采用化学发泡时 ， 整个体系处 于 不稳定状态 ， 料浆内不 同部位 的发泡速度不一致 ， 因此 料 浆 内产生的气泡尺寸大小不一 ， 随着料浆 内部的气体逐渐 增多 ， 料浆 中气泡间的液膜也越来越薄 ， 小气泡 向大气泡 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 排气现象加剧 ， 导致大 、 小泡相互连通 ， 小泡逐 渐变 小 、 甚 至消失 ， 从而使得试样内部泡孔结构差 。 化学发泡法制得的 试样 内部容易 出现泡孔相互连通的现象 ， 为水提供 了渗透 通道 ， 因此化学发泡试样 的吸水率要 明显高于物理发泡试 样 。 化学发泡试样 内部泡孔 的相互连通 以及泡孔孔径 的不 均使得试样受压时在连通泡孔和大泡孔上产生应力集 中， 导致试样强度降低 ， 这种差异主要是由于发泡机理不 同所 致 3 2 。 但是 ， 化学发泡对稳泡剂的要求低于物理发泡 ， 用相 同的稳泡剂 ，化学发泡比物理发泡制得的泡沫混凝土的质 量更好 ， 化学发泡法制得 的泡沫混凝土泡径一般在 1 3 m m 之间 ， 远远大于物理发泡泡沫混凝土 的孔径 ， 因此 ， 其 泡壁 较厚 ， 手感更加坚硬 ， 在低密度时尤为明显。 从以上的对比来看， 单纯的由一种物质组成的发泡剂， 很难制得高性能 、 低密度 的泡沫混凝 土 ， 若采用化学 发泡 与物理发泡结合的方法 ， 可充分发挥物理发泡和化学发泡 的各 自优点 ， 弥补其不足 3 3 。 2 标 准和规 范现 状 泡沫混凝土在我 国的应用历史已经有 5 0多年 ， 近年来 由于建筑行业对节能保温性能的重视 ， 泡沫混凝 土获得 了 迅速发展 ， 但泡沫混凝 土标准 的制定才刚刚起步 。 2 0 0 4年 起 ， 全国各地陆续 出台了泡沫混凝 土相关 的地方标准和 图 集刚， 如河北省 D B1 3 T 5 6 9 -2 0 0 4 地板采暖发泡水泥绝 热层技术规程 、 山东省 J D1 4 一 o 0 l 一2 o 0 5 低密度发泡水 泥隔热层， 低温热水地面辐射地暖工程建设技术导则 、 辽 宁地标 D B 2 1 T 1 6 8 4 -2 0 0 8 地面辐射采暖泡沫混凝土绝热 层技术规程 、 河南省 D B J 4 1 T 0 9 1 -2 0 0 9 ( 现浇泡沫混凝土 墙体技术规程 、 江苏省工程建设标准 DG J 3 2 T J 1 0 4 2 0 1 0 现浇轻质泡沫混凝土应用技术规程 等 。 泡沫混凝土产 品 标准有 G B T 2 9 0 6 2 -2 0 1 2 ( 蒸压泡 沫混凝 土砖和砌 块 、 J G T 2 6 6 2 0 l l 泡沫混凝 土 ， 2 0 1 3 年 6 月 ， 国家颁 布实 施了 屋面保温隔热用泡沫混凝土 标准。 2 0 0 7 年， 中南地 区建筑标准图集 0 7 Z T J 2 0 0 5 ( 泡沫? 昆 凝土屋面保温隔热建 筑构造 等规范 的推 出， 标志着现浇屋 面保温 隔热层 的规 范化应用已经开始。 2 0 0 9 年 ， 颁布实施了第一部泡沫混凝土 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 ， 将泡沫混凝土地暖保温隔热层现 浇应用推进到一个新的发展阶段 。 2 0 1 1 年起 ， 编制 了 泡沫 混凝土应用技术规程 ， 该规程适用于工业与民用建筑 中现 浇泡沫混凝土和泡沫混凝土制 品的设计 、 施工 、 质量 检验 和验收。 泡沫混凝土标准 、 规程与 图集 的制定和实施 ， 标 志着 我 国泡沫混凝土行业正逐步走 向规范化。 3 泡沫混凝土存在 的问题及展 望 3 1 泡沫混凝 土存在 的问题 用泡沫剂 、 粉煤灰 、 水泥 、 石灰 、 石膏 、 外加剂 为原料生 产 的泡沫混凝土能充分利用工业废料粉煤灰和废石膏 ， 在 满 足性能要求的条件下 ， 降低生产成本 ， 符合 国家对建筑 节能和“ 生态建材” 的需要 ， 但是泡沫混凝土仍存在很多应 用性能上 的问题 。 不同发泡工艺制得 的泡沫混凝土性能有 很 大差距 ， 采用物理发泡 时 ， 将 制得 的泡沫加入到水泥料 浆 内搅拌 均匀后 ， 料浆发 泡过程 就已完成 ， 料浆倒入模具 后 体积基 本不再 变化 ， 整个体 系处于较稳定 的状态 ， 相对 于化学发泡是将发泡剂加入料浆 内搅拌均匀倒入模具后 ， 发泡过程还未开始 ， 整个 体系处 于不稳定 的状态 ， 因此化 学发泡法制备的泡沫混凝土强度较低 、 吸水率 大 、 抗压强 度差 ， 但其脱模时间短 、 干密度低。 ( 1 ) 强度 。 泡沫混凝土 的强度 随着引入泡沫增多 、 产生 的孔隙率增加而降低 ， 体积密度 8 0 0 8 5 0 k g ms 的泡沫混凝 土抗压强度一般低于 2 0 MP a ， 由于强度偏低 ， 容易导致硬 化表面开裂 ， 甚至出现粉化 的现象 。 泡沫混凝土中引入 的泡 沫越多 ， 硬化后孔 隙率也越大 ， 容重也就越小 ， 其轻质 、 保 温 、 隔音等性能也就越 明显 ， 但是强度下降幅度很大 ， 所以 泡沫混凝土 的特性是 以强度降低为代价的 ， 要使得其强度 与其特殊性能之间平衡 ， 即在降低容重的前提下最小程度 地降低泡沫混凝 土的强度 。 抗 压强度低是影响泡沫混凝土 应用推广的主要原因 ， 大幅度提高超轻泡沫混凝土 的强度 ， 必然将扩大其应用范围 ， 可以采用以下途径提高其强度 ： 使 用高效减水剂并控制适宜的低水灰 比； 采用优质高效发泡 剂 ； 选择适宜 的配合 比； 加强泡沫混凝土的早期养护 ， 优化 养护制度 。 ( 2 ) 密度。 泡沫混凝土的密度一般都在 3 0 0 1 2 0 0 k g m3 ， 这相对普通 混凝 土已经有 明显 的优势 。 但在实 际生产 中， 容重低 于 5 0 0 k g ms 的泡沫混凝 土一般 较难搅拌成型 ， 因 为引人泡 沫多 ， 在浆体中的分散 性较差 ， 而且容重过低又 将会影响泡沫混凝土 的强度。 因此 ， 要想制得低容重且易成 型的泡沫混凝土 ， 对水 泥浆体和泡沫结合的和易性研究很 有必要 。 ( 3 ) 孔结 构 。 目前 ， 泡沫 混凝土 的应用越来 越受到青 睐 ， 但是其机理研 究还很 缺乏 ， 尤 其是泡 沫混凝 土的成孑 L 物质 、 气孑 L 结构与宏观力学性能的关系探讨很少 ， 给泡沫 混凝土的大力推广及性能改善造成 限制 。 可以通过现代分 析手段对泡沫混凝土的亚微观结构进行观察 ， 尤其要对孔 结构及其分布状况进行研究。 ( 4 ) 吸水率 。 泡沫混凝土 以粉料和细颗粒粉粒 为主要 基体材料 ， 生产过程 中引进 了大量气泡 ， 致强度 较低 易开 裂 ， 在性能上表现 出较高 的吸水率和收缩 ， 并且随着容 重 的降低 ， 气泡引进量增大 ， 泡沫混凝土的饱和吸水率增 幅 很大 ， 容易引起冻融现象 ， 严重影 响了泡沫混凝 土的使用 效果 ， 制约 了应用领域 。 降低泡沫混凝土吸水率的措施有很 多 ， 如 ： 调整稳泡剂 的用量 ； 使用促进水化 的外加剂 ； 调 整 发泡剂稀释倍数 ； 使用高强度等级 的水泥 ； 在表面涂覆 防 水材料等 。 3 2 展望 随着节能环保全球化 ， 我国现阶段正大力推进符合绿 色环保 、 资源综合利用等节能要求的建筑材料的研究和开 发 ， 目前 ， 国内对于泡沫混凝土的研究又有 了新进展 ， 如利 】 51 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 用 P V A对泡沫混凝土进行改性 ， 将活性磨细煤矸石粉掺入 泡沫混凝土中提高其性能 ， 超轻 E P S 复合泡沫混凝土性能 的研究 ， 脱硫石膏泡沫混凝 土砌块 的性能研究 ， 以及憎水 剂和水料 比等对泡沫混凝土性能的影响 ， 这些研究都取得 了一定的成果 ， 对今后泡沫混凝土在建筑材料 中的应用起 着关键性作用 。 结合墙体材料革新 和建筑节能政策 的推 行 ， 泡沫混凝土优 良性能的开发和利用将越来越受到重视。 参考文献 ： 【 I 11蔡娜 超轻泡沫混凝土保温材料的试验研究( D 】 重庆： 重庆大学， 2 00 9 2 】 习志臻j 昆凝土泡沫剂的研究 江西建材 ， 2 0 0 0 ( 3 ) ： 5 - 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1 1 【 1 8 】 李军伟 活性污泥蛋白质混凝土发泡剂的泡沫稳定性研究【 J 1 -新 型建筑材料， 2 0 1 0 ( 1 2 ) ： 6 3 6 6 1 9 1 U 警 ， 孙振平， 蒋正武 ， 等 泡沫混凝土 的研究和应用进展 J 1 试 验研究， 2 0 1 1 ( 1 0 ) ： 2 6 2 8 2 0 1 丁 起 新型高效混凝土发泡剂 的研 究 新 型建筑材料 ， 2 0 0 9 ( 1 0 ) ： 1 6 1 8 2 1 S AV OL Y F o a mi n g a g e n t c o mp o s i t i o n a n d p r o c e s s U S 5 7 1 4 0 0 1 ， Fe b 3 1 9 9 8 【 2 2 S A VO L Y A E D F o a mi n g a g e n t c o mp o s i t i o n a n d p r o c e s s C A 20 8 1 2 9 9 ， 2 00 3 【 2 3 MA L DO NA DO-VA L D E RRA MA J， L AN GE VI N D， MAR- T I N MOL I NA A， e t a 1 S u rfa c e p r o p e r t i e s a n d f o a m s t a -b i l i t y o f p r o t e i n s u rf a e t a n t mi x t u r e s ： t h e o r y a n d e x p e r i me n t J J o u r n a l o f P h y s i c a l C h e m i s t r y C， 2 0 0 7 ， 1 1 1 ( 6 ) ： 2 7 1 5 2 7 2 3 2 4 尚红霞， 黄劲苗 泡沫混凝土砌块发