近年來，我國越來越重視建筑節(jié)能工作，隨著與建筑節(jié)能有關(guān)政策的實(shí)施，墻體材料改革取得了顯著的成就，節(jié)能材料備受歡迎。我國在多孔混凝土研制和應(yīng)用方面起步晚，上世紀(jì)60年代初研制成功蒸壓泡沫混凝土制品，但對生產(chǎn)工藝和設(shè)備研究不夠，發(fā)展受到很大阻礙。以下主要泡沫混凝土的特點(diǎn)以及目前存在的問題和解決的途徑進(jìn)行論述。

1 泡沫混凝土的特點(diǎn)

泡沫混凝土最早在美國、英國、荷蘭等歐美國家得到了廣泛應(yīng)用，而我國也越來越重視建筑節(jié)能工作，隨著建筑施工領(lǐng)域與國際的接軌，輕質(zhì)建筑節(jié)能材料備受歡迎,泡沫混凝土以其良好的性能，在我國迅速得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，國內(nèi)外都非常重視泡沫混凝土的研究與開發(fā)，使其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。泡沫混凝土的性能特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：

1.1質(zhì)量輕、密度?。?/p>

泡沫混凝土的密度一般為300～1200 kg/m3 ，比常規(guī)的建筑材料降低自重30%左右,可降低結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的造價(jià),具有很好的抗震性能。

1.2 保溫隔熱性好

泡沫混凝土是一種輕質(zhì)材料，內(nèi)含有眾多獨(dú)立、不貫通的細(xì)小孔洞,容重在180-1400kg/m3時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)一般在0.047-0.355w/（m·k）之間，是很好的無機(jī)保溫隔熱材料。

1.3 可泵性好、防水能力強(qiáng)

由于摻入的泡沫是水膜性的，在與水泥（砂）漿混合攪拌時(shí)，部分泡沫會破裂變成水，因此泡沫混凝土是一種大水灰比的材料，一般均在0.6以上，具有很高的流動性，具有自密實(shí)的特點(diǎn)。

1.4 可大量利用工業(yè)廢渣

很多工業(yè)廢棄物如粉煤灰、煤矸石和鋼渣等已被證明可以作為摻合料有效用于水泥基泡沫混凝土的制備，它的應(yīng)用對建筑節(jié)能以及環(huán)境保護(hù)都具有重要意義， 因而在國內(nèi)外建筑業(yè)受到高度重視并得到廣泛應(yīng)用。

2 存在問題及解決方法

由于泡沫混凝土及其應(yīng)用技術(shù)的研究成果國內(nèi)外大多以專利形式體現(xiàn)出來,國內(nèi)在泡沫混凝土生產(chǎn)上,既缺乏成套的設(shè)備也沒有完整的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累,施工又缺乏理論指導(dǎo),因此,泡沫混凝土的優(yōu)越性能并沒有完全體現(xiàn),經(jīng)常出現(xiàn)諸如強(qiáng)度偏低、混凝土開裂或吸水等問題，嚴(yán)重影響了它在建筑業(yè)中的廣泛使用。

泡沫混凝土的性能受很多因素的影響，諸如作為原材料的水泥、發(fā)泡劑和其他輔助材料的性能，還有泡沫混凝土的配合比。

2.1.強(qiáng)度偏低問題

泡沫混凝土在大泡沫量的情況下，雖孔隙率非常高，但仍有比較理想的使用強(qiáng)度，可滿足各種需要。它的強(qiáng)度主要來自膠凝材料自身產(chǎn)生的膠凝作用。它所用的膠凝材料一般要求膠凝作用要強(qiáng)，特別是高孔隙率產(chǎn)品。所以它一般以大摻量的高標(biāo)號水泥，含量 80%～85%的鎂水泥為膠凝材料，在低泡沫摻量時(shí)也可使用高強(qiáng)石膏。如果膠凝材料的膠凝作用不強(qiáng)，泡沫混凝土的強(qiáng)度就無法保證。因此，它在這方面的技術(shù)特征有三個(gè)：膠凝材料的大摻量，一般要大于50%；高膠凝力；早強(qiáng)性好，凝結(jié)快。

泡沫混凝土的強(qiáng)度隨著引入泡沫而產(chǎn)生的孔隙率的增加而降低，一些泡沫混凝土工程抗壓強(qiáng)度一般低于2.0mpa，但目前國內(nèi)泡沫混凝土技術(shù)發(fā)展迅猛，北京有企業(yè)（如北京中科筑誠）已經(jīng)將500kg每立方的泡沫混凝土強(qiáng)度提高到2.5mpa。硬化表面開裂、吸收大量外來水分。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，其輕質(zhì)、保溫、隔音等性能也就越明顯，但是強(qiáng)度下降幅度很大，所以泡沫混凝土的特性是以強(qiáng)度降低為代價(jià)的。要使得其強(qiáng)度與其特殊性能之間平衡，也就是說降低容重的前提下最小程度地降低泡沫混凝土的強(qiáng)度。

根據(jù)很多工作者以往的研究[1,2]，隨著粉煤灰摻量增加，混凝土抗壓強(qiáng)度大幅下降。因?yàn)殡S著粉煤灰摻量增加，水泥用量不斷減少，勢必造成混凝土強(qiáng)度下降，但粉煤灰具有潛在的活性，在堿性環(huán)境下，隨著齡期增長，高摻量粉煤灰泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度會明顯增加。泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度主要受密度的影響，用大摻量粉煤灰代替水泥(可達(dá)到水泥67%)，不會影響?zhàn)B護(hù)較好的泡沫混凝土的長期抗壓強(qiáng)度；對于粉煤灰分級與否，粉煤灰泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度也不會減少。

提高泡沫混凝土的強(qiáng)度主要可以考慮以下幾個(gè)技術(shù)途徑：選擇適宜的配合比；使用高效減水劑并控制適宜的低水灰比；采用優(yōu)質(zhì)高效發(fā)泡劑；加強(qiáng)泡沫混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，優(yōu)化養(yǎng)護(hù)制度、加強(qiáng)早期保水；減小泡沫混凝土收縮、摻加適量膨脹水泥、憎水劑，防止開裂和吸水等。

2.2 發(fā)泡技術(shù)問題

在我國目前發(fā)泡劑及泡沫混凝土的發(fā)展水平低下，研制出或者選擇發(fā)泡效果好、穩(wěn)泡性佳、綜合性能優(yōu)良、價(jià)格成本合理的綠色環(huán)保型發(fā)泡劑對優(yōu)質(zhì)泡沫混凝土的制備以及進(jìn)一步推廣和機(jī)理探索都有十分必要和重要的意義。

由于發(fā)泡劑在我國剛起步，到目前為止我國還沒有發(fā)泡劑的統(tǒng)一的國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法，研制單位都根據(jù)自己的情況，各自采用自己的技術(shù)指標(biāo)及測試方法，這給廠家生產(chǎn)泡沫混凝土和商家購買泡沫混凝土制品造成了不便。泡沫混凝土各種特殊性能的體現(xiàn)主要是因?yàn)樵诨炷林幸M(jìn)了發(fā)泡劑發(fā)泡帶來一定孔徑分布的氣孔，而且是封閉均勻的。發(fā)泡劑是生產(chǎn)泡沫混凝土的關(guān)鍵。因?yàn)榘l(fā)泡劑的種類不同，所制泡沫混凝土的質(zhì)量相差較大，主要體現(xiàn)在漿體的穩(wěn)定性、氣孔孔徑的大小與均勻性、硬化體的力學(xué)性能及抗凍性等。選擇最佳的發(fā)泡劑品種和適宜的摻量是制備高質(zhì)量泡沫混凝土的首要條件。

現(xiàn)有發(fā)泡技術(shù)制成的泡沫穩(wěn)定性差，泡沫不均勻，限制了泡沫混凝土的應(yīng)用，理論分析和大量研究結(jié)果比較一致地表明，發(fā)泡劑的性能好壞對泡沫混凝土的性能有著很大的限制作用，所謂發(fā)泡劑的性能主要指的是其發(fā)泡能力和泡沫的持久穩(wěn)定性，這兩方面影響新拌漿體的流動性和澆注體的體積穩(wěn)定性，最終影響硬化體的密度和強(qiáng)度[3]。因此，可以認(rèn)為，研制和選擇性能優(yōu)越的發(fā)泡劑是提高泡沫混凝土性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。

發(fā)泡劑種類很多，但并非都能適用于泡沫混凝土生產(chǎn)。只有在泡沫和料漿混合時(shí)，具有足夠的穩(wěn)定性，對膠凝材料的凝結(jié)和硬化無有害影響，才能用來生產(chǎn)泡沫混凝土。

目前發(fā)泡劑品種主要有松香型發(fā)泡劑、表面活性劑類發(fā)泡劑、植物類發(fā)泡劑、動物類發(fā)泡劑和復(fù)合類發(fā)泡劑。傳統(tǒng)松香型發(fā)泡劑的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，方便易得，但由于其穩(wěn)定性不好，不適應(yīng)生產(chǎn)700kg/m3級以下低密度制品。蛋白質(zhì)型發(fā)泡劑，由于合成技術(shù)要求高，至今都難以達(dá)到國外產(chǎn)品的質(zhì)量，目前只有少量應(yīng)用，而且成本高，但其發(fā)泡性和泡沫的穩(wěn)定性都較好。表面活性劑類發(fā)泡劑的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)泡倍數(shù)大，易起泡，但其致命不足是泡徑大，泡壁薄，消泡快，穩(wěn)定性不佳，需加入大量穩(wěn)泡劑，急需改進(jìn)和更新?lián)Q代。

總體上，我國發(fā)泡劑功能偏少，盡管有些發(fā)泡倍數(shù)大，但泡沫穩(wěn)定性、均勻性、分散性都不理想，制品的強(qiáng)度也不理想。所以，應(yīng)著重于發(fā)泡技術(shù)的研究，使得制出泡沫的綜合性能有所改進(jìn)，進(jìn)而促進(jìn)發(fā)泡劑獲得大范圍應(yīng)用。

2.3 容重問題

目前泡沫混凝土的容重一般都在300-1200kg/m3，這相對普通混凝土已經(jīng)有明顯的優(yōu)勢。但在一些實(shí)際生產(chǎn)生活中，容重低于500kg/m3的泡沫混凝土一般較難攪拌成型，因?yàn)橐肱菽?，在漿體中的分散性較差，而且容重過低又將會影響泡沫混凝土的強(qiáng)度。如何使得低容重泡沫混凝土易成型，而且容重能達(dá)到300kg/m3甚至更低。所以，在研究制備低容重泡沫混凝土的同時(shí)，對水泥漿體與泡沫結(jié)合的和易性研究很有必要。

牛寧民[4]研制的輕質(zhì)發(fā)泡劑混凝土保溫隔熱性良好,容重較高密度硫鋁酸鹽泡沫混凝土減輕50%。koinuma等[5]利用烴類表面活性劑和蛋白質(zhì)研制發(fā)泡劑，同樣制得輕質(zhì)泡沫混凝土，并且具有較好的耐久力。lewis等[6]研制了低密度的優(yōu)質(zhì)泡沫混凝土，其泡沫劑主要成分為多種陰離子表面活性劑的復(fù)配。

陸愛萍等[7]對水泥-礦渣-石灰-石膏型的泡沫混凝土進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研究表明常壓養(yǎng)護(hù)礦渣多孔混凝土是一種較理想的隔熱保溫材料(密度為910 kg/m3， 28d抗壓強(qiáng)度為9.81mpa)，同時(shí)在價(jià)格上優(yōu)勢明顯，具有一定的市場競爭力。

哈爾濱建筑大學(xué)[8]研制開發(fā)了聚苯乙烯泡沫混凝土具有質(zhì)輕，熱系數(shù)小等優(yōu)良性能，可用于內(nèi)、外非承重墻體材料，也可用于屋面保溫材料。

vinarov[9]以谷類蛋白發(fā)泡劑制得輕質(zhì)泡沫混凝土，在隔音、保溫性能上也取得良好效果。

2.4 泡沫混凝土孔結(jié)構(gòu)問題

目前，泡沫混凝土的應(yīng)用越來越受到青睞，但是其機(jī)理研究還很缺乏，尤其是泡沫混凝土的成孔物質(zhì)、氣孔結(jié)構(gòu)與宏觀力學(xué)性能的關(guān)系探討很少，給泡沫混凝土的大力推廣及性能的進(jìn)一步改善造成限制?？赏ㄟ^現(xiàn)代分析手段對泡沫混凝土的亞微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，尤其要對孔結(jié)構(gòu)及其分布狀況進(jìn)行研究。

氣孔必須是封閉性的，而不是連通性的, 氣孔的形狀應(yīng)該接近于球形，變形不能太大, 氣孔應(yīng)大小均勻, 氣孔尺寸不能太大, 孔隙率應(yīng)與強(qiáng)度相適應(yīng)，只有滿足這些條件后才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的泡沫混凝土制品。

牛寧民[4]等發(fā)明的硫鋁酸鹽水泥發(fā)泡劑和制造泡沫，通過該泡沫將大量的空氣引入硫鋁酸鹽水泥砂漿中，混合成泡沫狀混凝土，泡沫氣孔基本成封閉圓形，該種泡沫混凝土中空氣與水不對流，使得在澆注后不產(chǎn)生收縮、坍塌和變形。

進(jìn)一步表明孔結(jié)構(gòu)對泡沫混凝土的性能存在一定的影響，需要進(jìn)一步的開展研究工作。

2.5 吸水率問題

泡沫混凝土在生產(chǎn)時(shí)引進(jìn)了大量氣泡，原料以粉料和細(xì)顆粒為主，在性能上表現(xiàn)出較高的吸水率和收縮，并且隨著容重的降低，引進(jìn)氣泡量的增大，泡沫混凝土的飽和吸水率增幅很大，容易引起凍融現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了泡沫混凝土的使用效果，制約了應(yīng)用領(lǐng)域。降低泡沫混凝土吸水率的技術(shù)措施有多種，如摻加憎水劑和在表面涂覆防水材料。另外還可以對摻入材料進(jìn)行表明處理，對引入的多孔材料進(jìn)行表面“包裹”，使其中孔隙與漿體“隔絕”，從而減少吸水率。

李娟等[10]研制的容重為600kg/m3的泡沫混凝土72h的飽和吸水率達(dá)到53%摻了0.8%的憎水劑后吸水率降為13.7%；容重為1000kg/m3的泡沫混凝土飽和吸水率為38.3%，摻了0.8%的憎水劑后吸水率降為9.8%。

熊傳勝等[11]研究了鋼渣和粉煤灰為摻合料對水泥基泡沫混凝土性能的影響。結(jié)果表明：用優(yōu)質(zhì)粉煤灰等質(zhì)量取代水泥，不僅可降低泡沫混凝土的干體積密度和導(dǎo)熱系數(shù)，而且在同條件下可提高低泡沫混凝土的強(qiáng)度；鋼渣粉對泡沫混凝土的干體積密度影響不大，但會降低泡沫混凝土的強(qiáng)度，而鋼渣粉與粉煤灰復(fù)合取代水泥時(shí)可以得到良好的效果；泡沫用量是影響泡沫混凝土的干體積密度、抗壓強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素，泡沫量增加會導(dǎo)致泡沫混凝土的密度降低，強(qiáng)度也減小，導(dǎo)熱系數(shù)減??；泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)與干體積密度近似呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。

孫海燕等[12]研究了不同水膠比、不同粉煤灰摻量、膨脹珍珠巖、泡沫劑、聚羧酸減水劑以及聚丙烯纖維等對泡沫混凝土容重、抗壓強(qiáng)度、吸水性、變形、熱工以及孔結(jié)構(gòu)等性能的影響，研究結(jié)果表明，采用穩(wěn)泡性好的動物蛋白發(fā)泡劑時(shí)，可以在較低水膠比的情況下，研制出具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、優(yōu)良保溫隔熱、干燥收縮小、防水等功能一體化的泡沫混凝土。

綜合以上研究可見，防止泡沫混凝土收縮開裂從而引發(fā)大的吸水性的主要技術(shù)措施有：選用適當(dāng)?shù)乃嗥贩N及用量；成型時(shí)采用低水灰比；優(yōu)化養(yǎng)護(hù)，加強(qiáng)保水措施。

2.6 價(jià)格問題

在現(xiàn)有市場經(jīng)濟(jì)條件下，價(jià)格是備受關(guān)注的重要因素。合理的價(jià)格是發(fā)泡劑大量生產(chǎn)及泡沫混凝土普遍推廣的前提。傳統(tǒng)發(fā)泡劑價(jià)格大約7000元/噸，但發(fā)泡效果一般，尤其是泡沫穩(wěn)定性差。目前，蛋白質(zhì)類的發(fā)泡劑具有良好的起泡、穩(wěn)泡性能，但生產(chǎn)成本較高，而且原料來源有限，應(yīng)用受到一定的限制。效果好的發(fā)泡劑價(jià)格達(dá)到2.5萬元/噸。所以尋找出經(jīng)濟(jì)且發(fā)泡效果好的發(fā)泡劑是當(dāng)前研究的主要方向。

3 結(jié)語

為使得泡沫混凝土的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，只能解決好目前存在的問題才能充分發(fā)揮其作為新型綠色建材的做國民經(jīng)濟(jì)中的重要作用。在充分解決好其強(qiáng)度、容重和吸水率的基礎(chǔ)上，要進(jìn)一步根據(jù)泡沫混凝土的微觀結(jié)構(gòu)從理論上認(rèn)識清楚發(fā)泡機(jī)制，尋找出新型的、高效經(jīng)濟(jì)的發(fā)泡劑，進(jìn)一步降低成本。

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