发泡混凝土.doc

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1、什么是发泡混凝土 发泡混凝土又名泡沫混凝土，是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。 它属于气泡状绝热材料，突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化。 发泡混凝土有什么特点1) 保温性：导热系数为0080-0.135W/(m•k)，热阻约为普通混凝土的20-30倍。2) 轻质性：干体积密度为200-700kg/m3，相当于普通水泥混凝土的1/51/10左右，可减轻建筑物整体荷载。 3) 整体性：可现场浇注施工，与主体

2、工程结合紧密，不需留界隔缝和透气管。4) 低弹减震性：泡沫混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。 5) 隔音性：泡沫混凝土中含有大量的独立气泡，且分布均匀，吸音能力为0.09-0.19%，是普通混凝土的5倍，具备有效隔音的功能。6) 抗压性：抗压强度为0.6-5.5Mpa。 7) 耐水性：现浇发泡混凝土吸水性较小，相对独立的封闭气泡及良好的整体性，使其具有一定的防水性能。 8) 耐久性：与主体工程寿命相同。 9) 施工简单：只需使用水泥发泡机可实现自动化作业，可实现垂直高度100米的远距离输送，工作量为80200m3/工作日。 10) 生产加工性：泡沫

3、混凝土不但能在厂内生产成各种各样的制品，而且还能现场施工，直接现浇成屋面、地面和墙体，并可进行锯、刨、钉、钻孔等加工。 11) 环保性：泡沫混凝土所需原料为水泥和发泡剂，发泡剂为中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。 12) 经济性：综合造价低。 发泡混凝土的发展及应用情况 美国、英国、荷兰、加拿大等欧美国家以及日本、韩国等亚洲国家，充分利用泡沫混凝土的良好特性，将它在建筑工程中的应用领域不断扩大，加快了工程进度，提高了工程质量。近年来，我国越来越重视建筑节能工作，随着与建筑节能有关政策的实施，节能材料倍受欢迎。泡沫混凝土以其良好的特性，在我国应用得到快速发展和应用，年增长率

4、约在8%以上，成为大规模的新型保温材料。应用情况归纳如下：一建筑保温节能方面的应用 这是泡沫混凝土目前最主要的用途。因其内部存在大量封闭气孔，而气孔内有大量的空气存在，空气的导热性能是很差的，其导热系数约为0.02w/m.k,所以大大降低了它的导热性能,又因气孔互不连通呈封闭状态,不能形成空气的对流循环,同时砼内部被气孔所隔离,而且各球形气孔为固化的水泥浆膜包围,界面增加对热能穿透能力形成很大阻力,使其具有优越的保温性能。 1） 屋面保温隔热：现浇泡沫混凝土屋面，节能屋面构造一般包括结构层、保温层、找坡层、找平层和防水层。泡沫混凝土应用于屋面保温隔热施工是采用现场浇注的方法，将保温层、找坡层、

5、找平层合三为一，简化保温层施工工序，与混凝土屋面结成一个整体。也可制成泡沫混凝土屋面保温板、砖； 2） 地面保温隔热：现浇地暖隔热层，地面保温板3） 墙体保温隔热：现浇、喷泡沫混凝土墙体保温层，泡沫混凝土砌块4） 复合墙板：在框架结构中用作隔热填充墙体或与薄钢板制成复合墙板。二工程方面1）地下回填：2）地 基：主要用于补偿地基、道路、桥梁、隧道、大型构筑物的填层。3）挡 土 墙：主要用于公路护坡、路基、河岸、港口。主要用作港口的岸墙。三园林方面1）用泡沫混凝土制成轻质假山，盆景2）轻质水上漂浮制品，如漂浮景观、植物、假山等3）发泡彩色装饰园艺孤儿陶粒、仿木材料等四工业方面：1）管道保温：管道的

6、保温层2）耐火应用：这是泡沫混凝土应用较为成功的领域。主要用于炉窑现浇保温层、喷涂保温层、耐火保温砖等。 3）化工应用：储罐底脚的支撑，将泡沫混凝土浇注在钢储罐(内装粗油、化学品)底脚的底部，必要时也可形成一凸形地基，这样可确保整个箱底的支撑在焊接时处于最佳应力状态，这一连续的支撑可使储罐采用薄板箱底。同时凸形地基也易于清洁。 4）陶瓷工业：轻质泡沫陶瓷制品 发泡混凝土的生产工艺 发泡混凝土的生产分为制品生产工艺和现浇工艺两种。 两种工艺在发泡和泡沫料浆制备环节是相同的，只是在浇注方式和养护方式这两个后期工序上有所区别。发泡混凝土与加气混凝土的区别 二者的发泡原理有着本质的区别，加气混凝土是通

7、过化学反应生产气体，形成气孔，而泡沫混凝土是通过机械制泡将泡沫加入混凝土浆体形成气孔。与加气混凝土相比，发泡混凝土有着以下优点： 1. 泡沫混凝土可以轻易地实现超低密度（300 kg/m3以下）。 2. 工艺灵活、简单：只需利用水泥发泡机直接制取泡沫混凝土，自然养护，不需蒸压养护。 3. 生产模具种类繁多：传统加气混凝土一般采用大型钢模整体浇注，而泡沫混凝土可采用各种材料制成的小型模具、组合模具、异型模具，艺术模具等。更重要的它还可以不用模具，直接现场浇注。 4. 投资少：泡沫混凝土因生产工艺简单，所用设备、模具简单，故投资少。水泥发泡机的发展现状 发泡机最早出现于国外，其原始机型是采用中轮高

8、速旋转制泡，它是先由发泡机制取泡沫，再用人工将泡沫与水泥浆混合制成泡沫浆。这种发泡机制取的泡沫大小不均匀、泡径偏大、泌水率高，由于用人工取出泡沫，再加入搅拌机，影响工效和自动控制。近年来高压自动发泡机已在我国得到普及应用。这种发泡机发泡倍数大，泡沫细小均匀，泡沫质量高，自动化程度高，效率高。后来随着技术的断进步，发泡机的技术含量不断提高，新的机型不断出现。近几年来，我国发泡机不断技术升级的换代，如今已发展为发泡、混合、泵送为一体的自动化设备。发泡机对发泡混凝土的影响1、 决定发泡剂能否制成泡沫和制成什么样的泡沫，对泡沫产量起决定作用。 2、 决定泡径。3、 决定泡沫均匀性。对泡沫均匀性起决定作

9、用。4、 对发泡倍数有很大影响，但不是决定因素。 5、 对泡沫含水量（泌水率）起主要作用，它的发泡性能越高，泡沫的含水量越少，越不会形成乳状泡沫。 6、 对发泡成本有一定影响。 什么是水泥发泡剂 混凝土发泡剂是指能够降低液相表面张力，产生大量均匀而稳定的泡沫，用以生产泡沫混凝土的外加剂。我国水泥发泡剂的发展现状 目前我国发泡剂的生产已从单一成分的第三代向多成分复合型的第四代发展。 1、动物蛋白型发泡剂是目前使用较广的一种发泡剂，它的突出特点是：泡沫特别稳定，最适宜生产超低密度泡沫混凝土，特别是密度为200500kg/m3，因为即使泡沫掺量极高时，也不易消泡塌模，浇筑稳定性仍然十分好，制成的发泡

10、混凝土强度高，还有比较满意的发泡倍数，所以有非常广阔的应用前景。 动物型发泡剂是动物的角质蛋白为主要原材料，采取了一定的工艺提取脂肪酸，再加入助剂经过溶解、过滤等一系列工艺制成的表面活性物。它外观为暗褐色液体，PH值为6.57.5。2、复合型发泡剂（第四代）单一成分发泡剂目前应用较广，但存在性能不够全面的问题，不能满足越来越严格的技术要求。要解决这些问题，就是向第四代发展，生产复合型发泡剂。采用更先进工艺，通过增加增泡组分、稳泡组分、功能组分、调节组分等来满足实际需要。在发泡混凝土制作中对发泡剂的要求 泡沫是形成泡沫混凝土的基础，所以发泡剂的质量会直接影响泡沫混凝土的质量。 1泡沫稳定性：质量

11、好的水泥发泡剂所制取的泡沫，其液膜坚韧，机械强度好，不易在浆体挤压下破灭或过度变形。另外，它有自我保水性，液膜上的水分不易在重力作用及表面张力作用下流失，可长时间保持泡沫液膜的厚度和完整性，从而可使泡沫长间不破灭。稳定性好的泡沫，液膜在浆体内不易破裂，不易形成连通孔。 2泡沫均匀性：制取的泡沫的泡径不可能完全相同，但应基本相近，泡径范围应尽可能小，最好在0.11mm之间。 3 泌水率：泡沫自制出后，就逐渐向外泌水。泡沫的泌水率低，才能更好地保证泡沫中的气泡数量和泡沫混凝土的气孔率，即保证泡沫混凝土的密度。4 对胶凝材料的负作用：胶凝材料是泡沫混凝土强度的主要来源，有些发泡剂所制取的泡沫稳定性非

12、常好，但加入胶凝材料后，会降低泡沫混凝土的强度，甚至丧失强度，所以要选用制取的泡沫不对胶凝产生负作用的发泡剂。我公司生产的-YT泡沫混凝土是以普通硅酸盐水泥、粉煤灰为无机胶结料，以热聚物表面活性剂为有机胶结料的聚合物微孔轻质混凝土。不需蒸养，经自然养护而得到具有一定强度和特殊物理力学性能的多孔人造建筑节能材料，是一种科技含量较高的新型建筑节能材料，内部结构是由大量细小，独立封闭，均匀分布的球形气孔紧密地聚在一起组成的。特殊的结构具有以下几种独特的材性： 主要特点有： 1轻质高强，减轻荷载YT泡沫混凝土的密度较小，常用的密度等级为0309级，干容重为300900kg/m3，抗压强度0.33.8m

13、pa，一般上人保温屋面采用0305级，刚性上人保温屋面用0607级，垫层或填充用0609级。容量是普通砂浆，混凝土的四至六分之一，与同等密度的膨胀珍珠岩相比抗压强度高23倍，因此在建筑物的墙体、屋面、楼层等结构中采用该产品，可大大减轻建筑物荷载。 2温隔热，节约能源YT泡沫混凝土外观形似加气混凝土块，但内部结构及性能完全不同。泡沫混凝土内均匀分布的球形微小气孔，各气孔独立封闭，互不通连，不能形成空气的对流循环，与其它材料相比空气的导热性能最差，因此气孔内的空气大大降低了它的导热性能。另外泡沫混凝土的气孔壁既均匀又很薄，是加气块气孔壁的十分之一左右，气孔壁越薄内界面越大，对热能穿透的阻力也就越大

14、。经测定YT泡沫混凝土的导热系数比加气块、膨胀珍珠岩制品低50左右，比陶粒混凝土、炉渣混凝土低70以上，夏季隔热，冬季保暖，既省煤又省电，可节约大量能源。 3防潮防渗，整体性强目前，我国建筑屋面的保温，找坡大量使用的还是水泥珍珠岩，加气混凝土砌块或碎渣，翻梁基坑的填充使用加气混凝土块或水泥炉渣等，这些材料在实际应用中都存在与基面结合力不强，整体性差，导热系数大，吸水率高等缺陷。容易开裂、起拱、渗水。而YT泡沫混凝土能完全克服这些缺点，因其成型前是一种微孔浆料，可以充满建筑物的各个缝隙，且一次性浇注成型，不炸泡、不澄水、不收缩。吸水率比加气混凝土块低50，比陶粒混凝土、炉渣混凝土节省60 4隔音

15、耐火、绿色环保YT泡沫混凝土具有多孔结构，因此它是一种良好的隔音材料，在建筑物的楼层或地下建筑物的顶层，采用该材料可作为隔音层。该产品是无机材料，不会燃烧，具有很好的耐火性，可提高建筑物的防火性能，无任何污染。生产时消耗大量的工业废渣、粉煤灰，又是一种环保产品。粉煤灰的颗粒组成:按照粉煤灰颗粒形貌，可将粉煤灰颗粒分为：玻璃微珠；海绵状玻璃体（包括颗粒较小、较密实、孔隙小的玻璃体和颗粒较大、疏松多孔的玻璃体）；炭粒。 我国电厂排放的粉煤灰中微珠含量不高，大部分是海绵状玻璃体，颗粒分布极不均匀。通过研磨处理，破坏原有粉煤灰的形貌结构，使其成为粒度比较均匀的破碎多面体，提高其比表面积，从而提高其表面

16、活性，改善其性能的差异性。 粉煤灰可用作水泥、砂浆、混凝土的掺合料，并成为水泥、混凝土的组分，粉煤灰作为原料代替黏土生产水泥熟料的原料、制造烧结砖、蒸压加气混凝土、泡沫混凝土、空心砌砖、烧结或非烧结陶粒，铺筑道路；构筑坝体，建设港口，农田坑洼低地、煤矿塌陷区及矿井的回填；也可以从中分选漂珠、微珠、铁精粉、碳、铝等有用物质，其中漂珠、微珠可分别用作保温材料、耐火材料、塑料、橡胶填料。 国以煤为主要能源，电力的76是由煤炭产生的，每年用煤达4亿多吨，占全国原煤产量的1/3。1997年全国排放粉煤灰已超过1亿吨，成为世界最大的排灰国，造成了严重的环境污染并占用了大量的土地。粉煤灰的化学组成:硅含量最

17、高，其次是铝，以复杂的复盐形式存在，酸溶性较差。铁含量相对较低，以氧化物形式存在，酸溶性好。此外还有未燃尽的炭粒、CaO和少量的MgO、Na2O、K2O、SO3等。粉煤灰中的有害成分是未燃尽炭粒，其吸水性大，强度低，易风化，不利于粉煤灰的资源化。粉煤灰中的SiO2、Al2O3对粉煤灰的火山灰性质贡献很大，Al2O3对降低粉煤灰的熔点有利，使其易于形成玻璃微珠，均为资源化的有益成分。将粉煤灰应用于建筑工业，结合态的CaO含量愈高，能提高其自硬性，使其活性大大高于低钙粉煤灰，对提高混凝土的早期强度很有帮助。我国电厂排放的粉煤灰90%以上为低钙粉煤灰，开发高钙粉煤灰不失为改善粉煤灰资源化特性条途径

18、我驻马店市永泰建筑机械有限公司（现更名为驻马店市永泰建筑节能材料设备有限公司），公司自行研发的用于墙体整体浇筑、屋面保温找坡、地面保温垫层、上翻梁基坑填充的YT泡沫混凝土系列产品及生产设备施工技术，已于2005年9月15日被列入建设部（2006）38号文件建设部节能省地型建筑推广应用目录中，并颂发了推广证书。同年通过了河南省建设厅组织的专家鉴定，并颁布了建筑节能材料和产品认证证书及河南省建设新产品新技术推广证书。几年来，YT泡沫混凝土系列产品及生产设备的推广使用，得到国内建筑界的一致好评和认可。目前，国内冒出几个所谓的公司，盗用我公司在互联网上发布的YT泡沫混凝土研究成果信息，然后移花接木在互

19、联网上发布，造成多数网民认识上的混乱，也给我公司的利益造成严重损害，对此，我公司除对侵权单位谴责外，另将对其不负任的行为保留司法诉讼的权利，同时提醒广大网民辩明真伪，以防上当。现浇泡沫混凝土加气（泡沫）混凝土是我公司开发的一种新型优质混凝土保温隔热材料，是专利产品，可用作屋面保温、地暖及地面垫层等受到中国工程建设行业协会、中国建筑建设标准委员会等单位的大力支持与推广。我公司通过技术改造而研发出一种新型的屋面（保温隔热层）施工方法，用此方法生产的产品，经河南建设工程质量检测站及南阳市质检站检测、实物质量符合Q/NH001-2007。节能指标超过河南省发用建筑节能指标的30。1、加气（泡沫）混凝土

20、保温隔热材料制品特点： (1)直接在建筑屋面上施工，工序简单，降低造价。可根据屋面尺寸厚度的大小随意制做出各种形状的板块，节约时间，减少工序，提高效率2倍以上。比在屋面直接干铺加气块降低造价近30%。（施工方法可参照中南标98ZJ001屋5、屋7、屋8、屋9、屋11、屋13、屋14、屋15，不同之处，不再用1：8水泥加气渣找2%坡，而是直接作好2%坡层）。(2)参照河南省05系列工程建设标准05YJI屋面屋6、屋8、屋9、屋10、屋11、屋13、屋15等的施工方法，节能指标超过河南省民用建筑节能指标的30，现已在河南省郑州地区大面积推广。其施工步骤是：（自下而上） 2、加气（泡沫）混凝土保温隔

21、热材料制品具有以下特性： (1)质量轻：干质密度320700KG/m3。 (2)良好的隔热性能：其导热系数低于0.10W/（M.K）。 (3)良好抗压性能：抗压强度大于0.25Mpa。 3、泡沫混凝土屋顶保温隔热施工方法： (1)在施工屋面女儿墙四周标好应作隔热层的厚度及坡度。 (2)用专用搅拌机把新型发泡剂、水泥(或水泥、粉煤灰等混和物)、水等搅拌成均匀的流质泡沫混凝土，再用模板浇聚到屋面，达到相应的厚度。 (3)保温屋面隔热层做好后，23天内不能上人，不能承重，应作好维护工作。 我公司生产的-YT泡沫混凝土是以普通硅酸盐水泥、粉煤灰为无机胶结料，以热聚物表面活性剂为有机胶结料的聚合物微孔轻

22、质混凝土。不需蒸养，经自然养护而得到具有一定强度和特殊物理力学性能的多孔人造建筑节能材料，是一种科技含量较高的新型建筑节能材料，内部结构是由大量细小，独立封闭，均匀分布的球形气孔紧密地聚在一起组成的。特殊的结构具有以下几种独特的材性： 主要特点有： 1轻质强度高，减轻荷载 YT泡沫混凝土的密度较小，常用的密度等级为0309级，干容重为 300900kg/m3，抗压强度0.33.8mpa，一般上人保温屋面采用 0305级，刚性上人保温屋面用0607级，垫层或填充用0609 级。容量是普通砂浆，混凝土的四至六分之一，与同等密度的膨胀珍珠岩相比抗压强度高23倍，因此在建筑物的墙体、屋面、楼层等结构中

23、采用该产品，可大大减轻建筑物荷载。 2保温隔热，节约能源 YT泡沫混凝土外观形似加气混凝土块，但内部结构及性能完全不同。泡沫混凝土内均匀分布的球形微小气孔，各气孔独立封闭，互不通连，不能形成空气的对流循环，与其它材料相比空气的导热性能最差，因此气孔内的空气大大降低了它的导热性能。另外泡沫混凝土的气孔壁既均匀又很薄，是加气块气孔壁的十分之一左右，气孔壁越薄内界面越大，对热能穿透的阻力也就越大。经测定YT泡沫混凝土的导热系数比加气块、膨胀珍珠岩制品低50左右，比陶粒混凝土、炉渣混凝土低70以上，夏季隔热，冬季保暖，既省煤又省电，可节约大量能源。 3防潮防渗，整体性强目前，我国建筑屋面的保温，找坡大

24、量使用的还是水泥珍珠岩，加气混凝土砌块或碎渣，翻梁基坑的填充使用加气混凝土块或水泥炉渣等，这些材料在实际应用中都存在与基面结合力不强，整体性差，导热系数大，吸水率高等缺陷。容易开裂、起拱、渗水。而YT 泡沫混凝土能完全克服这些缺点，因其成型前是一种微孔浆料，可以充满建筑物的各个缝隙，且一次性浇注成型，不炸泡、不澄水、不收缩。吸水率比加气混凝土块低50，比陶粒混凝土、炉渣混凝土节省60 4隔音耐火、绿色环保 YT泡沫混凝土具有多孔结构，因此它是一种良好的隔音材料，在建筑物的楼层或地下建筑物的顶层，采用该材料可作为隔音层。该产品是无机材料，不会燃烧，具有很好的耐火性，可提高建筑物的防火性能，无任何

25、污染。生产时消耗大量的工业废渣、粉煤灰，又是一种环保产品。发泡剂及泡沫混凝土技术现状与展望(一) 引言混凝土是当今使用量最大的建筑材料之一。将发泡剂引入混凝土,在混凝土内部产生微小的均匀气泡,可形成质轻、保温性能好的泡沫混凝土,用于屋面、非承重墙及热力管道的保温层。随着泡沫混凝土在工程中应用的日益广泛,对发泡剂以及泡沫混凝土进行深入研究非常必要。1发泡剂的分类及在建材领域的应用1. 1发泡剂的分类发泡剂 1 是能使材料内部产生泡沫而形成闭孔或联孔结构材料的物质,按照其发泡原理,可将其分为化学发泡剂和物理发泡剂两大类 2 - 5 。化学发泡剂是指那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体,并在

26、聚合物组成中形成细孔的化合物。物理发泡剂是指通过某一种物质的物理形态的变化形成泡沫细孔,即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的,不经过化学反应,是一种挥发性的发泡剂。发泡剂的分类见图1。发泡剂能在特定的条件下产生大量气体,在塑料和橡胶内形成多孔结构,这种结构赋予了塑料和橡胶制品轻量化、隔热性、隔音性和机械阻尼性等,在塑料和橡胶产业具有极其广泛的应用,已经成为塑料、橡胶工业生产中不可或缺的加工助剂。由于发泡产品优良的性能,在建筑材料领域也有着广泛的应用。1. 2泡沫水泥与泡沫混凝土1975年,美国的Aldrish和Mitchell提出直接在水泥浆中充气,即以气体作为减轻剂来达到降低

27、水泥浆密度的方法。1978年,美国的Yamada S等试验并成功地制造出油井用泡沫水泥,其于1979年首次应用的效果很好。20 世纪80年代,泡沫水泥的发泡和稳泡技术都有了很大发展,改进了泡沫发生器,严格选择表面活性剂作为稳泡剂,使气体能以互相分离的均匀气泡的形式稳定地分散于整个体系中,配制出性能优良的泡沫水泥浆 6 。与其他的低密度水泥相比,泡沫水泥具有密度低、渗透率低、热导率低、强度高等特点,是一种超低密度水泥浆,主要用以解决低压易漏长封固段的固井问题和深层稠油油藏开采过程中的井筒保温问题。1. 3泡沫微晶玻璃 7 泡沫微晶玻璃( Foam Glass - ceramic)是以废玻璃、粉煤

28、灰、非金属矿等为主要原料,加入发泡剂、成核剂和外加剂等,经粉碎后混合均匀形成配合料,然后将配合料置于特制的模具中,经过预热、熔融、发泡、析晶、退火等工艺制成的新型多孔微晶玻璃墙体材料。泡沫微晶玻璃是一种性能优越的隔热、吸声、防潮、防火、轻质、高强的新型环保建筑材料,是固体废弃物再生利用、保护环境并获得丰厚经济效益的范例。1. 4泡沫金属泡沫金属是一种新型多孔材料,是近年来发展起来的一种新型功能材料,经过发泡处理形成大量的气泡,分布在连续的金属相中构成孔隙结构。这些气泡的内部由连续或不连续的气体与基体金属构成,因而既具有连续相金属的特性,如强度高、导热性好、耐高温等,又具备分散相气孔的特性,如阻

29、尼性、隔离性、绝缘性、消声减震性等,两者的有机结合使得泡沫金属在很多领域特别是高技术领域受到广泛重视,具有较广阔的发展前景 8 。目前,泡沫金属在汽车制造、航空航天等领域的应用较深入,被誉为“汽车的最佳材料”,而在建筑业中的应用还不是很广泛,主要用于室外装饰幕墙、室内装饰墙面、天花板、移动隔断、滑动门、地板、活动房、装饰件等。对泡沫金属中研究较深入的是泡沫铝,它已经成功地应用于空压机房、列车发动机房、声频室、施工现场等吸声领域,并取得了很好的效果。2应用于泡沫混凝土中的发泡剂泡沫(发泡)混凝土通常是将发泡剂水溶液用机械方法制成泡沫,再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆

30、中,经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种内部含有大量封闭气孔的“密孔”混凝土 9 。2. 1发泡剂的技术指标及要求我国对混凝土用发泡剂的研究起步较晚,目前还没有统一的关于泡沫混凝土的技术规范,国外比较成熟的技术指标及测试方法 10 主要有:(1)发泡倍数:泡沫体积大于发泡剂水溶液体积的倍数,要求大于20倍。(2)沉降距:泡沫柱在一定时间内沉陷的距离,要求1 h泡沫的沉降距10 mm。(3)泌水量:泡沫破坏后所产生的发泡剂水溶液体积,要求1 h的泌水量80 ml。2. 2测试方法泡沫的沉陷距和泌水量可用泡沫质量测定仪器测定。该仪器由容器、玻璃管和浮标组成,容器底部有孔, 玻璃管与容器的孔相连接,

31、 玻璃管直径为14 mm,长度为700 mm,底部有小龙头。浮标是一块直径为190 mm、质量为25 g的圆形铝板。根据上端容器上的刻度,测定泡沫的沉陷距。根据量管上的刻度,测定由破裂泡沫所分泌出的容量即泌水量。发泡倍数的测定方法是将制成的泡沫注满容积为250 ml、直径为60 mm的无底玻璃桶内,两端刮平,称其质量。发泡倍数M 可按(1)式计算:式中:M 发泡倍数;V 玻璃桶容积, cm3 ;泡沫剂水溶液的密度,接近于1 g/ cm3 ;G1 玻璃桶质量, g;G2 玻璃桶和泡沫质量, g。2. 3应用于泡沫混凝土中的发泡剂应用于泡沫混凝土中的发泡剂种类很多,目前主要有:松香酸皂类发泡剂、金

32、属铝粉发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂、树脂皂类发泡剂、水解血胶发泡剂、石油磺酸铝发泡剂等。我国对发泡剂的研究总体上还比较落后,功能偏少,综合指标不高,虽然有些发泡剂的发泡倍数大,但稳定性差、制品强度不高。松香皂发泡剂是使用较早的一种发泡剂,是以松香和氢氧化钠等为主要原料,经过皂化反应制取的一种表面活性剂,其主要成分为松香树脂的钠盐,外观呈浅黄褐色液体。其制造工艺简单,材料成本较低,但其发泡能力及泡沫强度也较差,不适于制作700 kg/m3 以下的发泡混凝土制品。 可以按松香氢氧化钠水= 5 1 35 的配比 11 ,将松香皂化制成松香酸钠溶液,使用时加入一定比例的水,经搅拌产生大量泡沫

33、,将泡沫加入料浆,搅拌后形成泡沫料浆,然后浇注模具。脱模后,淋水养护7 d,然后在自然条件下养护28 d。植物蛋白发泡剂是以天然高分子材料为原料,经一系列复杂的化学反应生成。这种发泡剂为淡黄色透明液体,溶于水,对硬水不敏感,无毒、无味,具有优异的发泡能力,泡沫丰富、细密。但是,由于原材料的质量不稳定,造成最终产品的发泡性能不稳定,只适合于较少的场合使用,因而未得到大面积推广。目前,国内外广泛认可的是动物蛋白发泡剂。动物蛋白发泡剂是以动物(牛、羊)角质蛋白为主要原材料,加入一定量的氢氧化钠、盐酸、氯化镁等化工原料,加温溶解、稀释、过滤、高温缩水而成,呈暗褐色黏性液体。质量合格的动物蛋白发泡剂具有

34、发泡量大、泡沫强度高、持续时间长等优点,在日本、美国等工业化国家已经广泛使用。作为发泡剂,其具有发泡倍数高、泡壁厚、稳定性好、消泡时间长、泡沫空隙之间不联通、独立性好、造价低廉等优势。我国的一些研究人员也对蛋白质发泡剂进行了研究 12 - 13 ,但在发泡剂的发泡能力、泡沫稳定性等方面,与国际上成熟的蛋白质发泡剂相比差距较大,有待于进一步改善和提高。3泡沫混凝土技术研究及应用现状3. 1泡沫混凝土的性能特点泡沫混凝土是具有质轻、保温、隔热、耐火、抗冻性好的建筑节能材料。混合浆在成型时可自流平、自密实,施工和易性好、有利于泵送和整平,与其他的建筑材料有良好的相容性,强度可根据需要调整。其主要性能

35、体现在以下几个方面:(1)质量轻、密度小:泡沫混凝土的密度一般为3001 200 kg/m3 ,比常规的建筑材料降低自重30 %左右,可降低结构和基础的造价,具有很好的抗震性能。(2)热工性能好:泡沫混凝土内含有众多独立、不贯通的细小孔洞,热工性能良好,通常导热系数在0. 080. 25W / (mK)之间,其保温隔热隔音效果明显。(3)隔热防火性能好:由于泡沫混凝土属于多孔轻质材料,可用于楼层的向阳隔热层和沿公路一侧的隔音层。同时在防火、防水性能方面也具有良好的效果,而且可充分利用废弃材料、节省耕地和能源、降低成本。3. 2泡沫混凝土技术研究及应用现状近年来,我国对建筑节能越来越重视,随着建

36、筑节能政策的实施,泡沫混凝土和泡沫混凝土产品越来越受欢迎,如泡沫混凝土砌块、泡沫混凝土轻质墙板等已经应用于节能墙体材料中。3. 2. 1泡沫混凝土砌块杨久俊等 14 利用水泥、粉煤灰高强微珠、自制的无机高分子热聚物发泡剂,生产出轻质高强、保温隔热性能好、成本低、满足市场需求的泡沫混凝土,并且具有流态混凝土的特征,便于现场大体积浇注;王永滋 15 用粉煤灰( 68 % ) 、石灰( 12 % ) 、石膏(3 % ) 、525 R 硅酸盐水泥( 17 %) 、复合外加剂(1. 5 %) 、液状合成泡沫剂( 112 ml/kg) ,在水料比为0. 41的配合比下配制泡沫混凝土,其绝干容重约800 k

37、g/ cm3、自然养护28 d的抗压强度 10 MPa,90 d的抗压强度 15 MPa,吸水率 40 %;哈尔滨建筑大学研制开发了聚苯乙烯泡沫混凝土砌块并用于城市楼房建设。该砌块是以聚苯乙烯泡沫塑料作为骨料,水泥和粉煤灰作胶凝材料,加入少量外加剂,经搅拌、成型和自然养护而成,其规格为200 mm 200 mm 200 mm,可用于内、外非承重墙体材料,也可用于屋面保温材料。它具有质量轻、导热系数小、抗冻性好、防火、生产简单、造价较低、施工方便等优点。3. 2. 2泡沫混凝土墙板中国建筑材料科学研究院 16 采用GRC隔墙板生产工艺,结合固体泡沫剂和泡沫水泥的研究成果,开发出粉煤灰泡沫水泥轻质

38、墙板的生产技术并得到了应用。3. 2. 3泡沫混凝土补偿地基现代建筑设计与施工越来越重视建筑物在施工过程中的自由沉降。由于建筑物群各部分自重的不同,在施工过程中将产生自由沉降差,在建筑物设计中要求对建筑物自重较低的部分其基础须填软材料,作为补偿地基使用。3. 2. 4泡沫混凝土的其他应用泡沫混凝土用作挡土墙,主要用作港口的岸墙;泡沫混凝土也可用来增进路堤边坡的稳定性,用它取代边坡的部分土壤,由于减轻了边坡的自重,从而降低了影响边坡稳定性的作用力;泡沫混凝土也可用来修建运动场和田径跑道,使用排水能力强的可渗性泡沫混凝土作为轻质基础,上面覆以砾石或人造草皮,作为运动场用;泡沫混凝土还可以用于夹芯构

39、件、管线回填、贫混凝土填层、屋面边坡、支撑防火墙的绝缘填充、储罐底脚、隔声楼面填充、隧道衬管回填以及供电、水管线的隔离等方面。4新型泡沫混凝土技术展望我国现阶段正在大力推进符合生态节能、资源综合利用的建筑材料的研究和开发,泡沫混凝土由于其良好的性能而具有广阔的应用前景。作为泡沫混凝土的主要组成部分,经济、高性能发泡剂的研制和开发,对于泡沫混凝土的性能和应用具有关键性的作用。另外,结合墙体材料革新和建筑节能政策的推行,利用无(少)熟料技术开发生产高性能泡沫混凝土砌块、墙板等产品,将越来越受到重视。希望在建材行业研究人员的努力下,我国尽快出台关于泡沫混凝土的标准规范,以利于泡沫混凝土在我国的健康发

40、展。混凝土发泡剂及泡沫稳定性的研究 1 前言 发泡混凝土通常是用机械方法将发泡剂水溶液制备成泡沫,再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中,经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种内部含有大量封闭气孔的“密孔”混凝土。生产发泡混凝土的关键是配制发泡剂。能产生泡沫的物质很多,但并非所有能产生泡沫的物质都能用于发泡混凝土生产。只有在泡沫和料浆混合时薄膜不致破坏,具有足够的稳定性,对胶凝材料的凝结和硬化不起有害影响的发泡剂,才能用来生产轻质发泡混凝土1.目前,我国的混凝土发泡剂功能少、产量低,所产生的泡沫的稳定性、均匀性、分散性都不理想。而发泡剂又是生产轻质发泡混凝土的关键,因此

41、有必要对发泡剂进行系统的认识和研究。 2 发泡剂介绍 发泡剂种类很多, 其中多为阴离子表面活性剂。目前, 国内发泡剂品种主要有2 松香胶发泡剂、废动物毛发泡剂、树脂皂类发泡剂、水解血胶发泡剂、石油磺酸铝发泡剂等。我国发泡剂总体上说不够理想,功能偏少, 尽管有些发泡倍数大, 但稳定性差、制品强度不高。日本、意大利的发泡剂多为蛋白质类, 质量好。我国也有以动物蛋白为主要原料的发泡剂, 其发泡倍数及稳定性较好, 但因原料来源有限, 生产成本高, 开发与应用受到制约。 发泡剂生成泡沫的质量以坚韧性、发泡倍数、泌水量等指标来衡量。泡沫的坚韧性就是泡沫在空气中在规定时间内不致破坏的特性, 常以泡沫柱在单位

42、时间内的沉陷距来确定。发泡倍数是泡沫体积大于发泡剂溶液体积的倍数。泌水量是指泡沫破坏后所产生发泡剂水溶液的体积。表1 为常见发泡剂的性能3 。 表 1 常见发泡剂的性能发泡剂品种与浓度十二烷基苯磺酸钠松香皂松香热聚物动物毛发0.5%1%1%2%1%2%2%3%发泡倍数27322829252620221h泌水量/ml15014012011014012060401h沉陷距/mm50383429383385 3 发泡剂泡沫性质研究 3. 1 泡沫的形成 基于表面张力作用, 液体表面有自动缩小的趋势,因而纯静液体经搅拌后并不能产生大量泡沫。在纯净液体中, 两个气泡相碰就会毫无阻碍地结合在一起, 最后气

43、泡全部破裂。但如果在液体中溶解一种能降低气- 液界面张力的物质, 使之形成在组成上与其他液体有区别的且有一定机械强度的临界层, 那么两个气泡相碰时, 这种临界层便可作为“缓冲层”防止气泡破裂。发泡剂因其分子结构的不对称性, 能聚集在气- 液界面上, 降低表面张力, 提高膜的机械强度, 形成“缓冲层”, 因而在纯净液体中加入发泡剂后用搅拌、混合、吹入、喷射等机械方法将气体带入发泡剂液体中就能制得泡沫。 3. 2 泡沫的稳定性及影响因素分析 所谓泡沫的稳定性是指生成泡沫的持久性, 即泡沫存在“寿命”的长短。这包括两个方面: 一是泡沫自身的持久性, 由发泡剂的质量来决定; 二是泡沫在外界环境中以及和

44、混凝土料浆混合时能保持不破灭的性能, 它不仅和其自身性能有关, 也取决于外界因素的影响。现从几个方面来阐述泡沫的稳定性。 3. 2. 1 泡沫自身的稳定性 由于气体和液体的密度相差很大, 所以液体中的气泡总是很快上升至液面, 形成以少量液体构成的液膜隔开气体的气泡聚集物, 即泡沫。泡沫不稳定, 会很快发生衰变, 目前普遍认为有两个方面的原因: 泡沫中液体的析出和气体穿透液膜扩散。 泡沫中液体的析出泡沫中液体的析出是气泡相互挤压和重力作用的结果。气泡挤压主要来源于曲面压力。泡沫中各个气泡互交处形成所谓Plateau 边界 (见图1) 。根据Laplace 公式, 可以导出PB - PA =/ R

45、 (式中: PA 为A 处的液膜压力, PB 为B 处的液膜压力,为表面张力, R 为气泡半径) 。液膜中A 处的压力小于B 处的压力, 于是, 液体会自动地从B 处流至A 处, 结果是液膜逐渐变薄4 。 另一种排液过程是液体因重力而下降, 使膜逐渐变薄。这种情况仅在液膜较厚时才比较显著, 液膜变薄至一定程度, 便导致破裂。 气体透过液膜扩散无论用何种方法产生的泡沫,其大小总不是完全均匀的。由于弯曲液面附加压力的作用,小泡内的气体压力总是高于大泡,因而气体自高压的小泡透过液膜,扩散到低压的大泡中去,造成小泡变小直至消失,大泡变大,最终导致气泡破裂。 图1Plateau边界 从以上两方面可以看出

46、, 泡沫自身的稳定性主要取决于液体析出的快慢和液膜的强度, 而增大溶液的粘度恰恰可以解决这两方面的问题。如果液体本身的粘度较大, 则液膜中的液体不易排出, 液膜厚度变小的速度较慢, 因而延缓了液膜破裂的时间,增加了泡沫的稳定性, 同时也使泡沫具有一定的“弹性”。对此,一般可加稳泡剂以达到目的。 3. 2. 2 外界环境因素对泡沫稳定性的影响 压力和气泡大小的分布泡沫在不同压力下稳定性不同, 一般是压力越大, 泡沫越稳定。这是因为泡沫质量一定时, 压力越大, 泡沫半径越小; 膜的面积越大, 液膜变得越薄, 排液速度越低。排液半衰期T1/ 2与气泡直径d 的关系为: T1/ 2 = 580h/ pgd2Vtf (式中:为液相粘度, h 为泡沫柱最初高度,为液相密度, Vtf为泡沫最初液体分数, g 为重力加速度) 。因为气泡大小不均匀, 此式只能定性地说明某些变量之间的关系。也有人认为, 泡沫稳定性与压力的关系是气相中非凝析成分随压力增高而增加的结果。Monsalve从理论上阐明, 单位时间内泡沫泡数的减少与最初气泡大小分布频率有关。气泡分布越窄、越均匀, 泡沫越稳定。因此, 要获得稳定泡沫, 应尽量使泡沫的气泡半径分布窄一些。 温度的影响温度对泡沫的影响也较大。一般情况下, 泡沫稳