泡沫混凝土的研究和应用进展

沿技前科

泡沫混凝土的研究和应用进展阅息信断

天津城市建设学院材料科学与工程系

李军伟

泡沫混凝土主要是由发泡剂水泥粉煤灰石灰砂水及外加剂组成,成品泡沫混凝土内部含有

蛋白为原材料,通过一系列化学反应制得,原材料资源有限,且会造成二次污染目前已有活性污泥蛋白

大量细小封闭均匀分布的气孔,使其具有优良的保温轻质隔热防火隔音抗水减震等特性,目前在建筑领域得到普遍应用,泡沫混凝土的生产工艺在生产中,泡沫混凝土砌块是以水泥粉煤灰

发泡剂的报道,它是用化学方法处理污水处理厂剩余污泥而得到的,污水处理厂剩余污泥主要由微生物原生动物藻类等构成,含有大量的蛋白质,提取的活性污泥蛋白质具有优良的发泡性,可以用于制备泡沫混凝土用发泡剂. 2 2原料及配合比生产合格的泡沫混凝土,除了发泡剂以外,水泥

已 7 2 P品土扭混术技与翻

石灰砂和外加剂等为主要原料经掺合均匀后,加人适量水充分搅拌制成料浆,同时迅速将发泡剂水溶液经发泡机制成泡沫吹人,经混合搅拌,浇筑成型,养护而成生产工艺中最重要的一环是泡沫的发泡技术及加人方式,发泡剂发泡技术目前主要有三种,第一种是发泡剂溶于水,再与水泥料浆均匀搅拌此方法的缺点是发泡剂用量大,成本高,而且泡沫泡径不均匀,

粉煤灰

外加剂等原料的性能及相互配合比都对其

性能有巨大影响水泥是影响泡沫混凝土强度的主要因素之一一般情况下,水泥掺加量越高,泡沫混凝土抗压强度越

高;水泥强度等级越高,泡沫混凝土抗压强度越高粉煤灰作为填充料在不降低泡沫混凝土抗压强度的基础上可以降低成本盖广清等研究了掺粉煤灰对陶粒泡沫混凝土的强度和表观密度的影响,并测定了粉煤灰陶粒泡沫混凝土的导热系数赵铁军等研究了大掺量粉煤灰对泡沫混凝土抗压强度的影响,结果显示:用粉煤灰代替水泥量高达 7%时,泡沫 5混凝土的抗压强度不会显著降低灰中分离提取的比重大于 1杨久俊等用粉煤堆积密度 so k岁 3 o m

直接影响泡沫混凝土的性能

第二种是用高速搅拌

叶片制取泡沫,这种方法国内应用较普遍,即将发泡

剂溶液倒人高速搅拌机中,通过搅拌机高速叶片的搅动制取泡沫,泡沫再加人水泥料浆中搅拌均匀这种方法的弊端是处于搅拌容器不同位置的泡沫泡径

不均匀,而且由于不是连续输送泡沫,剩

余泡沫易破

泡,泡沫利用率不高第三种是采用压缩空气法制泡,国外多用此方法,其优点是发泡效率较高,可将发泡剂溶液完全吹制成泡沫,泡径均匀,而且可以将泡沫直接吹入搅拌好的水泥浆中,减少了中间环节,更好地防止了中间环节导致的泡沫破灭 2影响泡沫混凝土性能的主要因素发泡剂的质量对泡沫混凝土产品的性能影响巨 2 .1发泡剂

材建海上

870岁厚壁高强微珠,制成流态泡沫混凝土,在常 k m 3温常压养护条件下, 600 kg级抗压强度可以达到5 M P一7M P a,7 00kg级达到 10 M P a以上赵风清等二 0

利用以粉煤灰主要原材料制成的生态型水泥制备了新型生态型发泡混凝土,密度为 64 k岁,抗压强度 4而可达到 4 SM P a .为了满足泡沫混凝土的加工型和特殊性能,常

大,选用发泡倍数大,泡沫稳定性好的发泡剂可得到孔径均匀性能良好的泡沫混凝土目前发泡剂的研究以蛋白质类为热点,植物蛋白质类和动物蛋白质

加人一些外加剂,加人减水剂体系在较低水灰比之下也可将泡沫与料浆混合均匀;加人早强剂可以提高泡沫混凝土的早期强度,防止塌陷弊病;加人纤维可以提高泡沫混凝土的抗压和抗折强度,抑制了早期干缩开裂

年 0

类都有应用,但是植物蛋白质类发泡剂由于原材料的质量不稳定,只适合于较少的场合使用,因而未得到大面积推广;动物蛋白质类发泡剂是以动物角质

. 2 3养护条件的影响

翔

前技科沿

泡沫混凝土制备过程中因为加人了大量泡沫,息新信阅

以下方面:

对早期强度有很高的要求,养护条件对泡沫混凝土的强度及强度发展均有重大影响,故应加强早期养护,防止水分蒸发过快而导致的强度降低和开裂等,当养护温度提高时,水泥的水化速度加快,泡沫混凝土早期发展迅速,但对后期强度有一定的负面影响3泡沫混凝土的特性及应用与普通混凝土相比,泡沫混凝土表现出许多优越

) a泡沫混凝土砌块

泡沫混凝土产品中泡沫混

凝土砌块是应用量最大的一种,在我国南方地区,一般用密度等级为 go k创,一120 k留的泡沫混凝 o m 0而土砌块作为框架结构的填充墙,主要是利用该砌块隔热性能好和轻质高强的特点土砌块主要用作墙体保温层 h)现浇屋面泡沫混凝土保温层泡沫混凝土可采用现浇方式应用于屋面保温层,其密度等级为 Zoo k留,一l m ooo k留,,其做法是将保温层找坡层 m和找平层三道工序一

起施工,从而简化屋面构造层数施工简便,整体热工性能好在北方,泡沫混凝

的特殊性能,从而使泡沫混凝土有可能被应用于一些普通混凝土不能胜任的具有特殊性能要求的场合2 P 8

(l轻质 )

泡沫混凝土因其密度等级很低,表现

出显著的轻质特性,适用于高层建筑的内墙材料和

与土混术技翻报品

其它非承重结构材料,有效地减少高层建筑物的自

重

泡沫混凝土的密度等级一般为 30 k岁, 0 m

)泡沫混凝土补偿地基在建筑物设计过程中要求在建筑物自重较低的部分其基础须填充软材料,泡沫混凝土可作为补偿地基使用 d )泡沫混凝土轻质墙板目前生产 G R C轻质隔墙板主要原料为水泥珍珠岩,用泡沫混凝土代替水

180 k岁在建筑物的内外墙体层面楼面立柱等 0耐,建筑结构中采用该种材料,一般可使建筑物自重降低 2%左右,具有显著的经济效益 5 (2保温隔热性能好泡沫混凝土的保温隔热性 )能是现在研究的热点,用其替代有机保温材料具有巨大的经济和社会效益泡沫混凝土中存在的大量封闭的细小孔隙使其具有良好的保温隔热性能,通常密度等级在 300 kg/,一1200kg/,范围的泡沫混 m m凝土,导热系数在 0 0 w/m .8 (良好的节能效果 (3隔音耐火性能好泡沫混凝土内包含的大量 )气泡同样可以赋予其良好的隔音性能,在对隔音要求较高的场合可采用该材料作为隔音层材建海上泡沫混凝土是无机材料,不燃烧,从而具有良好的耐火性,在建筑物上使用,可以提高建筑物的防火性能 (4 )其它性能泡沫混凝土由于密度小,质量轻,弹性模量低,在地震载荷作用下所承受的地震力小,震动波的传递速度也较慢,且结构的自震周期长,对二 0

泥珍珠岩生产 G R C轻质隔墙板,能节约材料成本,改善浆体的流动性,使成型更为方便中国建筑材料科学研究院采用 G R C隔墙板生产工艺结合固体泡沫剂和泡沫水泥的研究成果,开发出了粉煤灰泡沫水泥轻质墙板的生产工艺,并得到了应用4存在的问题

) K一0 3W/ m . (

) K之间

采用泡沫混凝土作为建筑物墙体及屋面材料,具有

泡沫混凝土目前应用虽然已经很广泛,但泡沫混凝土的原料配方性能等各方面还存在许多不足,突出表现在以下几点: ( l发泡剂的种类及质量问题目前国内主要以 )

表面活性剂类发泡剂为主,高性能蛋白质类发泡剂品种少,泡沫稳定性差,生产工艺复杂且价格昂贵开发价格低廉的环保型蛋

白发泡剂尤为需要(2泡沫混凝土强度偏低问题 )泡沫混凝土的强

度随着引人泡沫而产生的孔隙率的增加而降低,泡沫混凝土中引人的泡沫越多,硬化后孔隙率也越大,容

冲击能量的吸收快,是一种具有显著减震效果的功能建材泡沫混凝土中大量泡沫的引人还显著改善泡沫混凝土浆体的流动性,使其适用于大体积现场