泡沫混凝土發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用述評

　　摘要：泡沫混凝土自1979年開始應(yīng)用以來，發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)展。它是一種利廢、環(huán)保、節(jié)能、低廉且不具可燃性的新型建筑材料。本文對其所用原材料、制備方法、應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展及今后的發(fā)展方向進(jìn)行了綜述。

　　節(jié)能、環(huán)保是我國今后經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于泡沫混凝土具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、節(jié)能、利廢、保溫、隔熱等性能，因而其應(yīng)用領(lǐng)域從最初的石油工業(yè)逐步向建筑、煤炭、交通等行業(yè)發(fā)展。顯然，其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，離不開泡沫混凝土制備技術(shù)的提高。本文圍繞泡沫混凝土的制備技術(shù)，就其原料和制備工藝進(jìn)行了論述。

　　一、泡沫混凝土的概念及應(yīng)用領(lǐng)域

　　泡沫混凝土，又稱發(fā)泡水泥，是通過化學(xué)或物理的方式根據(jù)應(yīng)用需要將氮?dú)?、二氧化碳?xì)狻⒀鯕饣蚩諝庖牖炷翝{體中，經(jīng)過成型、合理養(yǎng)護(hù)，使形成含有大量孔洞并具有一定強(qiáng)度的混凝土制品。泡沫混凝土，按組成膠結(jié)材料，可分為水泥泡沫混凝土、菱鎂泡沫混凝土、石膏泡沫混凝土、火山灰質(zhì)膠結(jié)材料泡沫混凝土；按所用主要填充料的種類，可分為粉煤灰泡沫混凝土、礦渣泡沫混凝土、秸稈泡沫混凝土等；按密度，一般可分為6個等級，即300KG/M³、400KG/M³、500KG/M³、600KG/M³、700KG/M³、800KG/M³；按使用功能，可分為保溫型、保溫結(jié)構(gòu)型、結(jié)構(gòu)型；按應(yīng)用領(lǐng)域可分為房建泡沫混凝土、園林泡沫混凝土、工程泡沫混凝土、工業(yè)泡沫混凝土；按養(yǎng)護(hù)方式，可分為自然養(yǎng)護(hù)泡沫混凝土、蒸汽養(yǎng)護(hù)泡沫混凝土、蒸壓養(yǎng)護(hù)泡沫混凝土。

　　氣泡的引入使泡沫混凝土具備了質(zhì)輕、自動流平的優(yōu)點(diǎn)，其隔熱隔音性能也顯著提高，并且施工輸送更為方便，不但降低了制品成本，而且極大地擴(kuò)展了水泥制品的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　1.石油工業(yè)。在地質(zhì)勘探固體礦床鉆探領(lǐng)域，采用低比重水泥漿堵漏，可以減少泵送壓力， 有利于泵送至漏失地段，起到防漏堵漏的目的。

　　2.煤礦開采。原煤開采完畢，為了防止地面下沉，可用泡沫混凝土回填。

　　3.公路、鐵路、碼頭往往都需要修建擋土墻、隔音墻。運(yùn)用泡沫水泥預(yù)制件修建隔音墻，不但可以減低成本，而且效果也會更好。用泡沫水泥對擋土墻進(jìn)行回填、固土，不僅可以加固擋土墻，而且可以減輕擋土墻的負(fù)荷。

　　4.低溫地板熱供暖及內(nèi)外墻的隔熱、保暖隔音材料。粉煤灰水泥發(fā)泡材料不能燃燒、質(zhì)輕、導(dǎo)熱系數(shù)（0.06W·M-1·K-1）可做到接近聚苯乙烯隔熱板的水平（0.06W·M-1·K-1），其強(qiáng)度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過聚苯乙烯隔熱板。

　　5.修建運(yùn)動場和田徑跑道。使用排水能力強(qiáng)的可滲性泡沫混凝土作為輕質(zhì)基礎(chǔ)，上面覆以人造草皮, 可作為運(yùn)動場?；蛘咴谂菽炷辽箱佉粚?.05M厚的多孔瀝青及塑料, 則可作為田徑跑道。[Page]

　　6.管線回填。隨著人們生活質(zhì)量的提高以及出于安全性的考慮，水、油、氣、電、通訊線路都將轉(zhuǎn)入地下，運(yùn)用泡沫水泥對施工空穴進(jìn)行適當(dāng)回填，將會有效地保證管線的安全。

　　總之，在一切承重壓力允許的領(lǐng)域，如構(gòu)建房頂邊坡、防火墻加固基礎(chǔ)等，泡沫水泥都是理想的材料。

　　二、泡沫混凝土的原料

　　2.1水泥

　　水泥是泡沫混凝土的主要原料之一，起粘結(jié)作用。不同標(biāo)號的水泥凝結(jié)強(qiáng)度和凝結(jié)時間不同，即使同標(biāo)號的水泥，由于生產(chǎn)廠家不同，其組成也有差異，因此原則上講，對同一種發(fā)泡劑，必須在小試的基礎(chǔ)上，才能大規(guī)模施工。

　　2.2骨料

　　骨料，根據(jù)用途需要可以是沙子、陶粒、浮石、膨脹珍珠巖等。其中粉煤灰和煉鐵礦渣屬廢物利用，最具應(yīng)用開發(fā)價值。

　　2.3發(fā)泡劑

　　關(guān)于發(fā)泡劑的概念，嚴(yán)格而言，發(fā)泡劑應(yīng)是起泡劑、穩(wěn)泡劑、縛水劑等助劑的總稱。起泡劑是能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生氣體的物質(zhì)。穩(wěn)泡劑是指具有穩(wěn)泡作用的表面活性劑，如十二烷基苯磺酸鈉、水解蛋白質(zhì)等?？`水劑等助劑是指那些能夠與表面活性劑親水端通過氫鍵相互作用，并強(qiáng)烈吸附水分子與氣泡表面的物質(zhì)，如聚丙烯酰胺、阿拉白膠等。

　　2.3.1物理發(fā)泡與化學(xué)發(fā)泡

　　一般而言，單純的由一種物質(zhì)組成的發(fā)泡劑，難以制得高性能、低密度的泡沫混凝土。就引入氣體的方式來講，發(fā)泡方式可分為兩類：物理發(fā)泡和化學(xué)發(fā)泡。物理發(fā)泡即是用機(jī)械的方法把空氣、氮?dú)狻錃?、二氧化碳?xì)饣蜓鯕庖氲接伤?、骨料、穩(wěn)泡劑和水形成的漿體中使之形成一個亞穩(wěn)體系。該亞穩(wěn)體系的穩(wěn)定時間應(yīng)大于水泥的初凝時間。化學(xué)發(fā)泡則是將能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生目標(biāo)氣體的物質(zhì)（起泡劑）與水泥、骨料、穩(wěn)泡劑、縛水劑和水一起混合均勻，而后澆注成型，控制溫度使起泡劑反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，其最佳的反應(yīng)狀態(tài)是在混合成型期間幾乎不反應(yīng)，而在成型后并在水泥初凝之前逐步反應(yīng)完畢。由以上分析可見，物理發(fā)泡對穩(wěn)泡劑（生產(chǎn)中也常籠統(tǒng)稱為發(fā)泡劑）的要求比化學(xué)發(fā)泡要求高。也就是說，用同樣的穩(wěn)泡劑，采用化學(xué)發(fā)泡比物理發(fā)泡制得的泡沫混凝土的質(zhì)量要好些。但是，化學(xué)發(fā)泡對溫度、時間的掌握卻比較苛刻。

　　2.3.2發(fā)泡劑研究進(jìn)展[Page]

　　早期使用的水泥發(fā)泡劑比較單一，如松香皂、十二烷基苯磺酸鈉等（實屬穩(wěn)泡劑）。在用機(jī)械引入氣體的情況下，它們的發(fā)泡倍數(shù)雖然高，但穩(wěn)泡性差，難以制得1G/CM3以下的泡沫混凝土。后期使用蛋白質(zhì)型發(fā)泡劑（由動物踢角、血、毛發(fā)水解而得），雖然發(fā)泡倍數(shù)不如前者，但由于其兼有穩(wěn)泡、縛水功能，因而使泡沫在水泥漿中的穩(wěn)定時間較長，制得泡沫混凝土也較好。當(dāng)今人們使用的水泥發(fā)泡劑，大都是依據(jù)物理化學(xué)原理經(jīng)復(fù)配而成的產(chǎn)品，如CON-A型泡沫劑、CCW-95型固體泡沫劑、U型發(fā)泡劑、HJ-3型磺酸鹽系列微泡劑、日本產(chǎn)蛋白質(zhì)型發(fā)泡劑ESCORT K和青海3%型發(fā)泡劑等。

　　三、泡沫混凝土的制備工藝

　　3.1 化學(xué)發(fā)泡工藝

　　化學(xué)發(fā)泡工藝所用機(jī)械比較簡單。由于水泥漿在澆注后、初凝前起泡劑繼續(xù)產(chǎn)生氣泡，因而具有膨脹作用，故化學(xué)發(fā)泡工藝多用于充填、堵漏、加固等場合，也可用于預(yù)制板領(lǐng)域。