新型土木工程材料考試作業(yè)2016

泡沫混凝土及發(fā)泡劑的發(fā)展現(xiàn)狀摘要:本文主要講述了泡沫混凝土的組成和分類以及發(fā)泡劑的組成和分類，并深度分析比較了各類泡沫混凝土和發(fā)泡劑的優(yōu)缺點以及國內外相關方面的差距，在目前泡沫混凝土和發(fā)泡劑的進展情況下，通過對比各種類的性能與特點，能夠在基料及方法的選擇中提供建設性的意見。關鍵詞:泡沫混凝土；發(fā)泡劑；對比Abstract:Boththecompositionandclassificationoffoamedconcreteandfoamingagentwereintroducedinthispaper.Someadvantagesanddisadvantageandthegapbetweendomesticandinternationalwerealsocompareddeeply.Inthepresentfoamconcreteandfoambyagentofprogress,bycomparingvarioustypesofperformanceandfeaturesthepaperwouldprovideconstructiveadviceinselectingthebasematerialsandmethod.Keywords:FoamedConcrete；FoamingAgent；Comparison前言：泡沫混凝土又叫做發(fā)泡混凝土，是采用發(fā)泡劑通過機械制出泡沫，再將泡沫加入膠凝材料漿體，制成泡沫料漿，然后成型或現(xiàn)澆，經自然養(yǎng)護、蒸汽養(yǎng)護所形成的微孔輕質材料[1]閆振甲，何艷君泡沫混凝土實用生產技術2006。作為一種新型的節(jié)能環(huán)保型建筑材料[1]閆振甲，何艷君泡沫混凝土實用生產技術20061.泡沫混凝土1.1泡沫混凝土成分介紹泡沫混凝土基本制作材料是由水泥基膠凝材料、細集料、泡沫、水、外加劑和纖維等組成，其中水泥占較大比重，外加劑的成分主要是高效減水劑。目前國內很多學者都在致力于泡沫混凝土各基料的配比，和新物質的添加對其性能的影響，旨在保護環(huán)境，提高泡沫混凝土的強度和性能。以粉煤灰為主要原料制備泡沫混凝土的方法，分別從水料比、減水劑品種及用量、泡沫用量、粉煤灰用量、激發(fā)劑種類及用量、養(yǎng)護條件六個方面探討了其對泡沫混凝土性能的影響，通過配料比不斷嘗試，制作出滿足一定要求的泡沫混凝土[2]顧軍，楊飛華，王鐵柱等以粉煤灰為主要摻合料制備泡沫混凝土砌塊[J]．房建材料與綠色建筑，2009：239—[2]顧軍，楊飛華，王鐵柱等以粉煤灰為主要摻合料制備泡沫混凝土砌塊[J]．房建材料與綠色建筑，2009：239—243[3]宋旭輝，侯文虎，楊樹新用沙漠細砂生產泡沫混凝土的研究[J]混凝土，2007(12)：55—58[4]陸曉燕，劉紅梅全淤泥陶粒泡沫混凝土砌塊的性能及應用分析田建筑節(jié)能，加12(12)：40一431.2泡沫混凝土的優(yōu)缺點泡沫混凝土是通過化學或物理的方式根據應用需要將空氣或氮氣、二氧化碳氣、氧氣等氣體引入混凝土漿體中，經過合理養(yǎng)護成型，而形成的含有大量細小的封閉氣孔，并具有相當強度的混凝土制品。因此它具備以下特點：優(yōu)點:輕質泡沫混凝土的密度較小，密度等級一般為300-1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等級為300-1200kg/m3，，密度為160kg/m3的超輕泡沫混凝土也在建筑工程中獲得了應用。由于泡沫混凝土的密度小，在建筑物的內外墻體、層面、樓面、立柱等建筑結構中采用該種材料，一般可使建筑物自重降低25%左右，有些可達結構物總重的30%-40%。而且，對結構構件而言，如采用泡沫混凝土代替普通混凝土，可提高構件的承截能力。因此，在建筑工程中采用泡沫混凝土具有顯著的經濟效益。保溫隔熱由于泡沫混凝土中含有大量封閉的細小孔隙，因此具有良好的熱工性能，即良好的保溫隔熱性能，這是普通混凝土所不具備的。通常密度等級在300-1200kg/m3范圍的泡沫混凝土，導熱系數在0.08-0.3w/(m·K)之間，熱阻約為普通混凝土的10-20倍。采用泡沫混凝土作為建筑物墻體及屋面材料，具有良好的節(jié)能效果。隔音耐火泡沫混凝土屬多孔材料，因此它也是一種良好的隔音材料，在建筑物的樓層和高速公路的隔音板、地下建筑物的頂層等可采用該材料作為隔音層。泡沫混凝土是無機材料，不會燃燒，從而具有良好的耐火性，在建筑物上使用，可提高建筑物的防火性能。整體性能好,加工方便一次澆注無縫隙和間斷,和現(xiàn)澆板及砂漿層能夠完全結合形成一個整體，并且可現(xiàn)場澆注施工，與主體工程結合緊密。減震防水泡沫混凝土的多孔性使其具有低的彈性模量，震動波的傳遞速度也比普通混凝土結構慢，從而使其對沖擊載荷具有良好的緩沖、吸收和分散作用[5][5]王朝強，譚克鋒，徐秀霞我國泡沫混凝土的研究現(xiàn)狀混凝土2013環(huán)保性能好，成本低泡沫混凝土所需原料為水泥和發(fā)泡劑，發(fā)泡劑大都接近中性，不含苯、甲醛等有害物質，避免了環(huán)境污染和消防隱患。施工方便每臺每班可以施工3000~4000平方米，節(jié)約施工工期，只需使用水泥發(fā)泡機可實現(xiàn)自動化作業(yè)，可泵送實現(xiàn)垂直高度200米的遠距離輸送。缺點：強度低采用化學發(fā)泡法制作的泡沫混凝土存在內部泡孔粗大、孔徑大小不一、形態(tài)不規(guī)則的特點，從而導致其強度降低，通過實驗證明可以利用纖維提高泡沫混凝土的強度，同時需要控制好纖維用量和長度，才能達到預期的效果[6][6]魏天偉，譚偉，陳明，劉紅飛

纖維對泡沫混凝土比強度的影響《混凝土與水泥制品》

PKU

-2013年5期吸水率大泡沫混凝土具有多孔的特點，往往通過連通滲透和毛細孔滲透共同作用吸水，可以摻入憎水劑，在泡沫混凝土的孔表層進行吸附，形成包覆膜，將水的接觸角增大，將水的濕潤性降低，從而使孔隙中難以滲透水，降低泡沫混凝土的吸水率，需要注意的是在無線增大憎水劑的劑量時，其產量不會保持增加，因此要選擇合適的量[7][7]王嵐

改善泡沫混凝土吸水性能的研究《江西建材》

-2013年2期開孔率偏高由于泡沫混凝土中存在Na,K,等對氣泡的破壞作用，使得其中的氣孔多為開孔，嚴重影響了泡沫混凝土的保溫性能，再加上部分孔壁發(fā)生彈性變形后，部分沖擊能量轉變?yōu)閺椥阅?，同時，氣隙被絕熱壓縮并吸收部分能量；繼而，孔壁發(fā)生塑性坍塌或脆性破碎[8]劉海燕，李然[8]劉海燕，李然

泡沫混凝土吸能機理試驗研究《成都大學學報（自然科學版）》

-2010年2期2.發(fā)泡劑的分類比較泡沫混凝土發(fā)泡劑就是能使其水溶液在機械作用力引入空氣的情況下，產生大量泡沫的一類物質，這一類物質一般是表面活性劑或者表面活性物質。2.1蛋白發(fā)泡劑蛋白發(fā)泡劑分為植物類發(fā)泡劑和動物類發(fā)泡劑，植物蛋白主要來源是大豆，大豆蛋白，植物蛋白發(fā)泡劑具有泡沫豐富，安全無毒等特點，動物蛋白主要來源是動物的各類角質蛋白，動物蛋白發(fā)泡劑具有強度高，價格低廉，發(fā)泡倍數高，泡沫壁厚等特點[9]高娟碩士論文大豆蛋白質混凝土發(fā)泡劑的研究。蛋白發(fā)泡劑具有高穩(wěn)定性，高性能的優(yōu)點，逐步成為發(fā)泡劑類的新寵，[9]高娟碩士論文大豆蛋白質混凝土發(fā)泡劑的研究[10]劉陽，廈二弼，宋學君混凝土發(fā)泡劑研究進展2012年第9期2.2松香膠發(fā)泡劑松香膠以松香作為主要原料制成，應用最早也最為普遍，成本低，制備工藝簡單，在配制的過程中，松香和堿用量對皂化反應起著決定性的作用，在100℃時，松香溶解迅速，得到的泡沫質量性能較好[11]竺萬發(fā)，賀行洋[11]竺萬發(fā)，賀行洋香膠發(fā)泡劑的合成及性能研究2.3雙氧水發(fā)泡劑雙氧水發(fā)泡劑是采用無機化學發(fā)泡方法來研究的，雙氧水能夠被分解釋放氧氣，是化學發(fā)泡過程中的氣源，通過實驗獲得有利的水灰比、反應溫度，溫度升高，雙氧水分解越快，成型越快，水化越充分；但是隨著雙氧水用量的增加，泡沫混凝土的強度和表觀密度都會減??；若是水灰比增加，泡沫混凝土強度也會減小[12][12]譚偉，魏天偉，陳明，劉紅飛對以雙氧水為發(fā)泡劑的泡沫混凝土的探究2013年8月2.4新型發(fā)泡劑考慮到發(fā)泡劑的大規(guī)模生產推廣，部分學者以一些價格低廉的的陰離子表面活性劑為原料制作新型復合型發(fā)泡劑。通過實驗對比分析，挑選出制備發(fā)泡劑的最佳配料離子，將新型發(fā)泡劑應用于300~500級較低密度泡沫混凝土的制備，產品能夠表現(xiàn)出較好的力學性能和熱工性能[13][13]雷團結，李浩然，耿飛，錢元弟，謝隆安，王孝平新型泡沫混凝土發(fā)泡劑的制備與性能研究新型建筑材料3.前景展望3.1泡沫混凝土的應用及性能的提高目前泡沫混凝土主要應用于混凝土砌塊作為墻體的保溫層或者填充墻，充分利用了混凝土砌塊隔熱性能好、超輕、高強的特點；另外泡沫混凝土應用在建筑物自重較低的部分填充作為補償地基使用，改善沉降；基于其保溫的特點還可以利用泡沫混凝土作為墻面、地面保溫的材料[14]任先艷，張玉榮，劉才林，楊海君，楊軍校泡沫混凝土的研究現(xiàn)狀與展望（西南科技大學材料科學與工程學院，四川綿陽621010）2011年第2期。但泡沫混凝土研究與應用中還存在一些問題，影響其產品設計、質量控制與市場拓展。主要問題有，針對給定混凝土的密度和強度要求，雖然有很多配料方法和準則，但是沒有一個配合比標準適用于泡沫混凝土的配制[15][14]任先艷，張玉榮，劉才林，楊海君，楊軍校泡沫混凝土的研究現(xiàn)狀與展望（西南科技大學材料科學與工程學院，四川綿陽621010）2011年第2期[15]RAMAMURTHYK，KUNHANANDANNAMBIAREK，INDUSIVARANJANIG.Aclassificationofstudiesonpropertiesoffoamconcrete[J].CementandConcreteComposites，2009（31）：388-396[16]LAUKAITISAF.Acousticalpropertiesofaeratedautoclavedconcrete[J].AppliedAcoustics，2006（67）：284-296.3.2發(fā)泡劑技術的完善隨著泡沫混凝土的快速發(fā)展，發(fā)泡技術作為其關鍵技術越來越受到各界的重視，發(fā)泡效果及穩(wěn)泡能力直接決定混凝土的質量，能夠有效的改善混凝土的物理力學性質，提高混凝土的流動性、耐久性、節(jié)約水泥、降低容重，從而起到節(jié)約能耗，改善環(huán)境的目的。各種性能優(yōu)異的發(fā)泡劑不斷地被配制出來投入到泡沫混凝土的生產中，從松香類發(fā)泡劑到合成類發(fā)泡劑到蛋白類發(fā)泡劑再到復合型發(fā)泡劑，發(fā)泡速度、泡沫尺寸均勻性、泡沫穩(wěn)定性、持續(xù)時間都得到了很大的提高。某研究結果表明，采用物理發(fā)泡和化學發(fā)泡復合可以提高復合發(fā)泡劑的發(fā)泡倍數，同時引入穩(wěn)泡劑可以降低泡沫lh沉降距和泌水量，延緩泡沫劑的消泡時間，可以顯著降低泡沫混凝土的干表觀密度。三元復合混凝土發(fā)泡劑的最佳配比為：m(自制濃縮泡沫劑)：m(雙氧水)：m(自制穩(wěn)泡劑)=7：3：5[17][17]李子成，張愛菊，劉良軍，邱樹恒泡沫混凝土復合發(fā)泡劑的合成研究新型建筑材料3.3國內外發(fā)展現(xiàn)狀對比我國的泡沫混凝土與國外相比最大的特點就是技術水平不高，整體規(guī)模偏小、基于泡沫混凝土優(yōu)良的物理力學的性能，發(fā)達國家不斷擴大泡沫混凝土在建構筑物建設領域的應用，主要應用于空洞填充、路橋工程、房建工程、軍事方面包括射擊靶場和地下抗爆坑道建設用料(主要是利用了泡沫混凝土耗能消震性能)[18]扈士凱，李應權，徐洛屹，段策，羅寧國外泡沫混凝土工程應用進展《混凝土世界》

-[18]扈士凱，李應權，徐洛屹，段策，羅寧國外泡沫混凝土工程應用進展《混凝土世界》

-2010年4期[19]周明杰，王娜娜，趙曉艷，趙曉輝泡沫混凝土的研究和應用最新進展《混凝土》

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-2009年4期總結：泡沫混凝土作為一種新型環(huán)保節(jié)能材料逐漸受到更多的關注，隨著我國大力推行節(jié)能政策，泡沫混凝土以其良好的性能，具有廣闊的應用前景。機能優(yōu)良的發(fā)泡劑可為泡沫混凝土的質量提供可靠的保證，比較各種發(fā)泡技術來看，采用化學發(fā)泡與物理發(fā)泡結合法復合型的發(fā)泡劑，可充分發(fā)揮物理發(fā)泡法和化學發(fā)泡法的各自優(yōu)點，彌補其各自不足，制作出的混凝土具有凝結時間短，泡沫大小均勻，吸水率低，強度高的特點，其中物理泡沫的最佳摻量為800ml/kg，此時試樣的脫模時間為260min，吸水率為28.0%，3d抗壓強度為0.53MPa[20]李啟金，HYPERLINK