新型高性能泡沫混凝土制备技术研究

　　U.南京工业大学材料科学与工程学院，南京2100092山东铝业公司水泥厂淄博255061）时制成的泡水泥混凝土的相应密度为430~1500kg/m3，导热系数为0. 16~0. 75 W/m.°），抗压强度为1.干燥密度1500kg/m3，选择适当的配合比并且添加适量超塑化剂，泡混凝土的抗压强度可达44 1MPa.用本方法制备的泡混凝土，由于新拌浆体具有极好的流动性，混凝土浇筑时无需机械振动捣实，特别适用于大体积现场浇筑工程和地下不规则空间的混凝土填充浇筑，也可以在工厂预制成砖块、砌块、墙板等建筑构件。

　　1刖目在水泥浆或水泥砂浆（以下简称砂浆）中引入适量细小的气泡，搅拌均匀再浇筑硬化后的混凝土称为泡沫混凝土。

　　泡沫混凝土与普通混凝土在组成材料上的大区别在于泡沫混凝土中没有普通水泥混凝土中使用的粗集料，同时含有大量气泡。因此，与普通混凝土相比，无论是新拌泡沫混凝土浆体，还是硬化后的泡沫混凝土，都表现出许多与普通混凝土不同的特殊性能，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。泡沫混凝土中没有重质粗集料，而且相当部分体积由气泡占据，使其表现出显著的轻质特性，因而泡沫混凝土特别适用于高层建筑的内墙材料和其它非承重结构材料，以有效地减少高层建筑物的自重。泡沫混凝土内包含的大量气泡，赋予其低的导热系数和良好的隔音性能，从而特别适用于录音棚、播音室及影视制品厂房等对隔音要求较高的场合；而其隔热、防火、保温特性，则使其特别适用于寒冷地区或炎热地区房屋建筑的墙体或屋顶材料，以提高能量效率。泡沫混凝土中大量气泡的引入还显著改善新拌泡沫混凝土浆体的流动性，使其表现出远远优于普通混凝土。泡沫混凝土的这种高流动特性使其特别适用于大体积现场浇筑和地下采空区的填充浇筑工程。此外，硬化泡沫混凝土的多孔低强和低弹性模量特性，使其能保持与周围邻接材料间的整体接触，很好地吸收和分散外来负荷产生的应力，因而特别适宜于用作高速公路路基或大型土木构筑物之间的填充材料。所以，可以说泡沫混凝土是一种多功能多用途的符合现代建筑特点和要求的环境友善型材料。

　　将粉煤灰等混合材用于泡沫混凝土的制造，是近年发展起来的技术。无论是纯水泥和水泥砂浆泡沫混凝土还是粉煤灰泡沫混凝土，其新拌混凝土浆体的流动性和硬化混凝土的特性，在极大程度上有赖于引入的泡沫的特性，诸如泡沫的大小、泡沫的尺寸分布、泡沫的壁厚和牢度、泡沫的稳定性、泡沫在混凝土浆体或硬化体中的空间分布等因素。也就是说，发泡剂的种类和性质，在极大程度上决定了泡沫混凝土的性能。随着发泡剂由铝粉类向有机表面活性剂类、再向蛋白质类的发展，泡沫混凝土的制备技术和质量也相应得到改进和提高。

　　另外，在泡沫混凝土中引入粉煤灰和矿渣等水泥混合材，一方面可以降低水泥用量从而降低水化热，防止硬化过程构件开裂或变形，同时还可以处理工业废渣。然而，由此导致混凝土的强度降低时，采用对粉煤灰等混合材的活化可以减轻强度降低的程度。

　　本文主要探讨了泡沫混凝土的强度和导热系数与其配合比之间的关系，同时考察了粉煤灰、矿渣等水泥混合材的掺入对泡沫混凝土性能的影响。

　　2原料及试验方法2.1原料5级硅酸盐水泥；发泡剂：蛋白质类泡沫混凝土用发泡剂；减水剂：高效超塑化剂；粉煤灰、矿渣、硅灰：物理性质和化学成分列于表1.表1粉煤灰。矿渣硅灰的化学成分及物理性质原料密度/比表面积粉煤灰矿渣硅灰试验方法2.2.1密度和抗压强度试验100mmX100mm，养护环境湿度100（雾室）温度25成型后带模养护24h，到达预定养护龄期3d前取出试件置入120 q共箱连续烘干3d后立即测定导热系数试验50mm，养护方法和条件与抗压强度试样完全相同，按照恒定热流法测定泡沫混凝土的导热系数（请参照ASTMC177）23泡混凝土的制备泡沫混凝土的制备方法可以分为两种，一种是先制泡再与砂浆拌合的方法。另一种是混凝土拌合与发泡同时进行的方法。为叙述方便起见，称前一种方法为预制泡混合法，称后一种方法为混合搅拌法。预制泡混合法主要有四道分工序，即砂浆制备、泡沫制备、砂浆与泡沫混合，及混凝土浇筑；混合搅拌法主要包括三道工序，即含发泡剂水泥砂浆制备、预制浇筑、和静停发泡。可以看到，两种方法大的区别在于预制泡沫混合法是预先制作气泡后再与砂浆混合，然后用混合均匀的稳定的泡沫砂浆现场浇筑或预制泡沫混凝土；而混合搅拌法则是首先制作含发泡剂的砂浆再预制浇筑，然后在静停过程中完成发泡。所以，一般情况下预制泡沫混合法制备好的泡沫砂浆具有良好的流动性可以远距离泵送，而混合搅拌法制备的砂浆则一般不能用于泵送和现场浇筑。本试验中采用预制泡沫混合法制备泡沫混凝土试样，工艺流程见所示。

　　I搅拌I|泡沫|搅拌、昆合I预制I|现浇预制泡混合法制备泡混凝土工艺流程3试验结果与讨论3.水泥一砂泡混凝土的性能试验首先考察了不掺混合材的水泥砂浆泡沫混凝土体系，即单纯由水泥一砂子一泡沫构成的泡沫混凝土的性能随体系水灰比、新拌混凝土密度等参数的变化规律。试验中泡沫混凝土单位体积水泥用量保持不变，均设定为400kg/n3，主要改变水灰比，但是由于体系中各参数之间的相互牵制作用，不可能只单独改变一个参数，其他参数也有一定程度的变化。试验主要考察的性能为硬化泡沫混凝土的抗压强度和导热系数。

　　3.1.1水灰比与泡沫混凝土性能的关系泡沫混凝土试样的配合比列于表2，试样制备时控制新拌泡沫混凝土的设计密度为1000kg/m'表2水泥一砂泡混凝土试样原料配合比编号水泥砂子水泡制成的泡沫混凝土按2. 2所述条件和试验方法养护至预定龄期，测定密度、抗压强度和导热系数，结果列于表3.表3水泥一砂泡混凝土物理性能编号干燥密度导热系数/抗压强度/MPa掺入混合材以后，由于比表面积较大，浆体流动性变差，故加入适量的减水剂以保证在较低的水灰比下成型。硬化后的泡沫混凝土的导热系数随干燥密度的变化仍然基本服从何炳煌（中冶集团武汉冶金建筑研究院，湖北武汉市430081）了建筑石膏、石膏砌筑粘结剂的选择，砌筑中防水基层的处理、墙面大极限尺寸及砌筑施工质量等对墙体整体性能的影响。研究了石膏砌块受大气与潮湿环境影响、石膏砌块墙体受地震影响与火灾影响时建筑墙体的安全与稳定性。

　　近10年石膏砌块在国内得到发展，它与一般砌块不同，形似一种小规格的轻质板材。由于具有众多优良的建筑物理性能，十分适用于砌筑各类工业与民用框架建筑内隔墙、高层和超高层的框架结构建筑的内填充墙。

　　石膏砌块的厚度较薄，其中8cm与10cm厚的砌块用量大。采用薄型的石膏砌块代替传统的墙体材料，砌筑各种规格尺寸的大型和中型的内隔墙，墙体本身是否有足够的稳定性与刚度石膏砌块防水性能差，长期处在大气环境中，大气中相对湿度会随气候和季节的影响，有时较长时间保持在90甚至达到饱和湿度，石膏砌块墙体吸收大气中湿气，它的稳定性是否会因吸湿量的增加而逐年下降，特别当建筑物遭遇地震、火灾等天灾人祸时，这种墙体能否处于安全状态等这些现实技术问题关系着石膏砌块能否作为墙体材料大面积推广与应用，因此，对石膏砌块墙体的建筑稳定性能全面而客观地进行研究是必要的。

　　1石膏砌块墙体的建筑稳定性石膏砌块墙体稳定的必要条件：一是墙体自身应具备足够的抗弯刚度；二是墙体的高度与宽度的极限尺寸大小必须要合理。以下就提高墙体的抗弯刚度和设计墙体的高度和宽度时，应遵循的原则。

　　1.1施工措施及质量对墙体抗弯刚度的影响石膏砌块墙体（以下间称墙体）是以石膏砌块与石膏粘接剂砌筑成整体。在砌筑中要做到墙体与框架结构中的立柱、剪力墙、天棚、梁及地板等部位之间保持可靠的连接。墙体的砌筑质量及其与框架结构中各部牢固连接程度的好坏，将对墙体的整体刚度和稳定性产生很大影响。要提高墙体的整体抗弯刚度，必须提高墙体的砌筑施工质量。

　　（4）用预制泡沫混合法可以制备流动性极好的新拌泡沫混凝土，从而使泡沫混凝土可以远距泵送，并且用于大体积现场浇铸工程，尤其适用于地下空间的填充浇筑。

　　1.1.1石膏粘接剂的质量对墙体施工质量的影响墙体受外力冲击产生变形时，墙体的纵横砌缝的截面承受弯曲受拉应力。普通砌体砌缝截面抵抗弯曲变形的抗拉强―水泥砂浆抗压强度平均值。

　　上式表明，普通砌体的弯曲抗拉强度与砌缝中水泥砂浆的抗压强度平均值的平方根成正比。砌筑水泥砂浆的抗压强度越高，砌体抵抗弯曲变形能力越强。石膏砌块墙体与普通砌块砌体一样，都采用砌筑方法施工，所不同的是砌筑不采用水泥砂浆而采用粘接剂。但是，石膏粘接剂的作用与水泥砂浆一致，因此，上式对石膏砌块墙体同样具有作用。石膏粘接剂强度的高低直接影响墙体抵抗弯曲变形的能力。提高石膏粘接剂的强度，也就是提高了墙体的整体刚度，增加了墙体抗弯变形的稳定性。

　　石膏粘接剂是由建筑石膏粉和水溶性胶液按一定的胶灰比搅拌而成，因此，石膏粘接剂应选用物理力学性能良好的建筑石膏粉和水溶性胶液。

　　（1）建筑石膏的质量要求根据试验，建筑石膏的物理力学性能指标必须达到和优于表1所列质量要求，才能拌制出高质量的石膏粘接剂。

　　表1建筑石膏质量要求细度初凝时间终凝时间干抗折强度干抗压强度/目联系地址：南京市新模范马路5号联系电话/2533167553209E―mail