发泡混凝土综述(共9页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上发泡混凝土综述1. 简介发泡混凝土，又名泡沫混凝土或轻质混凝土，发泡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；发泡混凝土是以发泡剂、水泥、粉煤灰、石粉等搅拌成有机胶结料的双套连续结构的聚合物、内含均匀气孔；发泡混凝土是用于屋面保温找坡、地面保温垫层、上翻梁基坑填充，墙体浇注等节能材料。1.1泡沫混凝土的特点1.1.1轻质泡沫混凝土的密度小, 其干密度一般为200kg/m3700kg/m3, 相当于黏土砖的1/31/10、普通

2、水泥混凝土的1/51/10, 也低于一般轻集料混凝土。在建筑物的内外墙体、层面、楼面、立柱等建筑结构中采用该种材料, 可以减轻建筑物的自重, 从而减少建筑物对地基的压力, 实现建筑物的高层化; 还可以减少建筑物梁、柱的结构尺寸, 节约材料和成本, 具有显著的经济效益。1.1.2保温隔热性能好泡沫混凝土中含有大量封闭小孔, 所以具有良好的保温隔热性能。通常密度等级在400kg/m3700kg/m3范围的泡沫混凝土的导热系0.09W/(mK)0.17W/(mK)。因此，采用泡沫混凝土代替普通混凝土作为建筑物墙体及屋面材料，具有良好的节能效果。1.1.3隔音耐火性能好泡沫混凝土属多孔材料，因此是一种

3、良好的隔音材料， 在建筑物的楼层和高速公路的隔音板、地下建筑物的顶层等均可采用该材料作为隔音层。同时泡沫混凝土还是无机材料， 具有良好的耐火性，在建筑物中使用, 可提高防火性能。1.1.4良好的抗压性能抗压强度大于0.5Mpa，最高强度可达7.5Mpa以上。 1.1.5 抗震性好由于泡沫混凝土砌块属多孔材料，具有较低的弹性模量，从而使其对震动冲击载荷有良好的吸收和分散作用，同时泡沫混凝土砌块质量较轻，有效减低建筑物的荷载，建筑物荷载越小，抗震能力越强。 1.1.6 不开裂、使用寿命长沫混凝土砌块不会出现开裂空鼓现象，使用时无需刷涂界面剂，抗老化性能突出，使用寿命长。1.1.7 抗水性能好泡沫混

4、凝土材料吸水率低于20%，明显区别于其他墙体自保温材料。1 .1.4 其他性能泡沫混凝土还具有可泵性好、调节室内湿度、可大量利用工业废渣等优点。1.2 泡沫混凝土的分类泡沫混凝土的分类方式很多，按组成胶结材料可分为水泥泡沫混凝土、菱镁泡沫混凝土、石膏泡沫混凝土、火山灰质胶结材料泡沫混凝土；按所用主要填充料的种类可分为粉煤灰泡沫混凝土、矿渣泡沫混凝土、秸秆泡沫混凝土等；按密度一般可分为六个等级，即300kg/m3、400kg/m3、500kg/m3、600kg/m3、700kg/m3、800kg/m3；按使用功能可分为保温型、保温结构型、结构型；按应用领域可分为房建泡沫混凝土、园林泡沫混凝土、工

5、程泡沫混凝土、工业泡沫混凝土；按养护方式可分为自然养护泡沫混凝土、蒸汽养护泡沫混凝土、蒸压养护泡沫混凝土。1.3 泡沫混凝土的应用泡沫混凝土在我国起步较晚, 所以现在大多还应用在建筑物方面, 而在国外其应用相当广泛, 主要应用在下面几个方面：(1) 用作挡土墙。主要用作港口的岸墙。泡沫混凝土作为轻质回填材料用于岸墙, 可降低垂直载荷, 也可减少对岸墙的侧向载荷。因为泡沫混凝土是一种粘结性良好的刚性体, 不沿周边对岸墙施加侧向压力, 避免或减小沉降, 维修费用随之减少。泡沫混凝土也可用来增加路堤边坡的稳定性, 用它取代坡的部分土壤, 由于减轻了重量, 从而降低了影响边坡稳定性的作用力。(2) 修

6、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, 可作为运动场。此类运动场可进行曲棍球、足球及网球活动。或者在泡沫混凝土上铺一层0.05m厚的多孔沥青及塑料, 则可作为田径跑道。(3) 用作夹芯构件。在预制钢筋混凝土构件时可采用泡沫混凝土作为内芯, 使其具有轻质高强隔热的良好性能。(4) 用作复合墙板。用泡沫混凝土制作成各种轻质板材, 在框架结构中用作隔热填充或与薄钢板制成复合墙板。(5) 管线回填。地下废弃的油柜、管线(内装粗油、化学品)、污水管及其他容易导致火灾或塌方的空穴, 采用泡沫混凝土回填可解决这些后患, 费用也少。泡沫混凝土采用的密度大小

7、取决于管子的直径及地下水位。(7) 贫混凝土填层。由于使用可弯曲的软管, 泡沫混凝土具有很大的工作度及较强的适应性, 因此可用于贫混凝土填层。如对隔热性能要求不太高, 则一般平均厚度为0.05m; 如对隔热性要求很高, 则平均厚度为0.1m0.2m。(8) 屋面边坡。泡沫混凝土用于屋面边坡, 具有重量轻、施工速度快、价格低廉等优点。坡度一般为10mm/m, 厚度为0.03m0.2m。(9) 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

8、。除此之外, 泡沫混凝土也可用于防火墙的绝缘填充、楼面隔声填充、隧道衬管回填, 以及供电、水管线的隔离等方面。2. 泡沫混凝土的制备技术2.1 工艺流程泡沫混凝土的基本原料为水泥、石灰、水、泡沫，在此基础上掺加一些填料、骨料及外加剂。常用的填料及骨料为：砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨胀聚苯乙烯、膨胀珍珠岩、莱脱克细骨料，常用的外加剂与普通混凝土一样，为减水剂、防水剂、缓凝剂、促凝剂等。制备泡沫混凝土的一般步骤为：取5g 发泡剂加水900ml，高速搅拌机搅拌10min 发泡。按设定的配合比，先将水泥、粉煤灰、钢渣等物料和水预混均匀， 再倒入泡沫进行搅拌， 制成均匀流态浆， 浇注成70.7mm70.

9、7mm70.7mm 和200mm200mm20mm 试件， 在室温下养护养护3d 后脱模，在(202)，相对湿度大于90%的养护室内养护至28d 龄期。制备泡沫混凝土的流程下图所示：2.2 发泡机的品种及技术特点发泡机是指能将一定浓度的发泡剂水溶液制成泡沫的设备。它是将空气引入发泡剂水溶液中均匀分散, 实现液气尽可能大的接触界面, 以使发泡剂中的表面活性物在液膜表面形成双电层并包围空气, 形成一个一个小气泡3。发泡机最早出现于国外, 其原始机型是采用叶轮高速旋转制泡。后来随着技术的不断发展, 新的机型不断出现。我国在20世纪50年代开始使用发泡机, 但不是专用的发泡机型, 而是采用砂浆搅拌机,

10、 即将发泡剂直接加入砂浆搅拌机或混凝土搅拌机, 让发泡剂和砂浆或混凝土一起搅拌形成泡沫。经过不断的技术升级和换代, 目前已发展为以高压充气为主体的第三代机型, 基本可满足泡沫混凝土的要求。表2为不同机型发泡机的技术特点及适应范围。2.3 搅拌工艺和混泡工艺及搅拌机的性能搅拌工艺为制备胶凝材料浆体, 混泡工艺为胶凝材料与泡沫的混合。两个工艺均在搅拌机内完成, 因此, 搅拌机是这一工艺的核心设备。但是目前专用泡沫混凝土搅拌机很少, 多采用传统搅拌机。目前所用的SB系列和SA系列等专用泡沫混凝土搅拌机都具有下面的性能:(1) 具有调速功能, 可根据不同配方、不同物料、不同泡沫加入量调节转速。(2)

11、机筒内无搅拌死角或死角积存的不均匀物料少。(3) 对泡沫有强制下压功能, 强迫泡沫进入下部浆体内, 同时对下部稠浆有良好的上翻功能, 强迫浆体与上部泡沫快速混合。(4) 不伤泡沫, 对泡沫有保护和稳定的功能, 搅拌后泡沫的损失率低, 绝大多数泡沫在搅拌过程中不会破裂。(5) 泡沫混合率高, 可在1min或几十秒内将泡沫混匀。(6) 制浆质量高, 浆体在浇注后不分层、不下沉、不塌模, 稳定性良好。2.4 发泡剂泡沫混凝土是利用机械方式将发泡剂水溶液制成泡沫，再将泡沫混入到各种水泥混合料中，经均匀搅拌、浇筑成型后，养护而成的含有大量封闭气孔的轻质混凝土及其构件，其材料具有轻质高强、节能利废、保温隔

12、热等优良性能。泡沫混凝土的质量好坏与发泡剂性能密不可分， 良好的发泡剂是制备优质泡沫混凝土的核心要素。2.4.1发泡剂的种类和用途发泡剂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。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

13、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。2.4.2 应用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。混凝土发泡剂通过机械设备充分发泡，制备出的所需泡沫应该具备以下几个特征：第一，必须与水泥等胶凝材料相适应，也就是所谓的不消泡；第二，必须高稳定，能承载一定的重力和压力，即所谓的不塌模；第三，必须细腻，泡径一般控制在0.1m

14、m以下。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,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,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。金属铝粉发泡剂双氧水发泡剂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

15、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

16、国的一些研究人员也对蛋白质发泡剂进行了研究,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。2.4.3 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。2.4.4 测试方法泡沫的沉降距和泌水量可用泡沫质量测定仪器测定。该仪器由

17、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, 玻璃管直径为14mm,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: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。3 发泡混凝土砌块技术参数表3.1发泡混凝土砌块规格性能规格长度（mm）宽度（mm）厚度

18、（mm）抗压强度干体积密度导热系数干体积收缩参数480、600240150、175、2000.5-10.5Mpa300-1200Kg/m20.07-0.38w/m.k0.9mm/m规格耐火极限隔音抗冻参数4h 200mm厚度以上8h40db 200mm厚度以上44db合格3.2 加气混凝土碳化试验所需仪器及药品1） 混凝土碳化试验箱：下部设有进气孔，上部设有排气孔，且有湿度观察装置，盖（门）必须严密；2） 二氧化碳钢瓶；3） 转子流量计；4） 气体分析仪5） 电热鼓风干燥箱；6） 托盘天平；7） 干湿球温度计：最高温度100；8） 二氧化碳气体：浓度大于80%（m/m）9） 钠石灰，工业用硝酸

19、镁（保湿剂）等药品3.3加气混凝土体积密度、含水率和吸水率试验所需仪器1）电热鼓风干燥箱：最高温度200；2）托盘天平或磅秤，称量2000g，感量1g；3）钢板直尺：规格为300mm，分度值为0.5mm；4）恒温水槽：水温15-25。3.4加气混凝土力学性能试验所需仪器1）材料试验机：精度（示值的相对误差）不应低于2%，其量程的选择应能使试件的预期最大破坏荷载处在全量程的20%80%范围内。2）托盘天平或磅秤：称量2000g，感量1g。3）电热鼓风干燥箱：最高温度200。4）钢板直尺：规格为300mm，分度值为0.5mm。5） 劈裂抗拉钢垫条的直径为75mm，如图1所示。钢垫条与试件之间应垫以木质三合板垫层，垫层宽度应为1520mm，厚34mm，长度不应短于试件边长，垫层不得重复使用。 6） 变形测量仪表：精度不应低于0.001mm，当使用镜式引伸仪时，允许精度不低于0.002mm。3.5加气混凝土干燥收缩试验所需仪器1）立式收缩仪：精度为0.01mm；2）收缩头：采用黄铜或不锈钢制成，如图1所示；3）调温调湿箱：最高工作温度150，最高相对湿度（933）%；4）干湿球温度计，最高温度1003.6加气混凝土抗冻性试验所需仪器1）低温箱或冷冻箱：箱（室）内温度可调至-25或-25以下；2）恒温水槽；3）电热鼓风干燥箱。专心-专注-专业