泡沫混凝土保温材料的研制

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摘 要：泡沫混凝土已经受到广泛的关注。本文以双氧水为发泡剂，明胶、硬脂酸钙按一定比例复配，作为发泡剂，然后按一定比例与粉煤灰、石膏、水泥混合制备保温材料，并对发泡剂的发泡效果及所制材料的性能进行研究。结果表明，该发泡剂的稳定性好、发泡均匀、所制材料强度高、耐高温、质量轻、保温性能优良、能进行大规模生产、适合作建筑材料和墙体保温材料。

关键词：泡沫 混凝土 保温材料

一、引言

随着建筑物向高层、大跨度方向发展，建筑物的自重也越来越受到人们的关注。由于具备质轻、隔热、耐火、抗冻性好等特点，发泡混凝土及其制品具有广阔的应用前景，发泡混凝土砌块、发泡混凝土轻质墙板等已经应用于建筑节能墙体材料中。

泡沫混凝土是由发泡剂，稳定剂与水泥、粉煤灰、石膏等主要材料混合均匀后浇注，发泡、硬化而成的，内部有大量封闭气泡的“密孔”轻质建筑材料。发泡剂是生产泡沫混凝土的一个关键因素，它的性能直接觉定着泡沫混凝土的性能。能产生泡沫的物质很多，但并非所有能产生泡沫的物质都能作为发泡剂用于泡沫混凝土的生产。只有在泡沫浆料混合时，薄膜不致破坏，具有足够稳定性，对凝胶材料的凝结和硬化没有害影响的发泡剂，才能用来生产泡沫混凝土。目前我国的泡沫混凝土发泡剂的功能少、产量低，所产生的气泡稳定性、均匀性、分散性都不理想，与水泥结合性也不好。通常产生气泡而制成泡沫制品的过程有两种，即物理发泡和化学发泡。物理发泡只由发泡剂在机械搅拌下产生大量气泡活用压缩空气的方法形成气泡分散于浆料中；而化学发泡是发泡剂在浆料中发生化学反应，放出气体而形成细小气泡。化学发泡中的发泡剂又可分为金属和非金属两大类，金属发泡剂有锌粉，铝粉等，非金属发泡剂有碳酸钙、碳酸氢铵等。有些无机发泡剂产生气泡的速率较快，泡沫稳定、均匀且分散性好，非常适和作为发泡剂。

本文采用双氧水（27.5%）与硬脂酸钙，分别作为发泡混凝土的发泡剂和稳定剂，制备了一种发泡混凝土材料。

二、实验材料、药品及仪器

2.1 材料

水泥、粉煤灰、石膏、抗裂纤维、自来水

2.2 药品

30%H2O2溶液、明胶、硬质酸钙（稳定剂）、十二烷基苯磺酸钠（减水剂）、氯化钠（促凝剂）

2.3 仪器

电子天平、烘箱、搅拌器、量筒、模具。

2.4 原材料的作用

（1）用粉煤灰取代部分快硬硫铝酸盐水泥，对发泡混凝土的后期强度和耐久性都有所帮助；

（2）硬脂酸钙可以增大浆体的黏度，使泡沫致密、稳定；

（3）促凝剂可以使水泥水化诱导期消失，水泥加水后直接进入水化加速期，从而与双氧水的发泡时间相一致；

（4）减水剂可降低水灰比，提高材料强度，降低吸水率。

三、实验内容

3.1 浆料的制备

按一定比例称取一定量的粉煤灰、石膏、水泥并混合均匀，然后加水搅拌至混合物成浆状。

3.2 发泡剂的制备

将稀释好的H2O2溶液与明胶水，十二烷基苯磺酸钠、硬质酸钙按一定比例进行复配，然后加入适量氯化钠。

3.3 泡沫混凝土的制备

将上述发泡剂溶液适量加入到浆料中，搅拌均匀，然后注入模具中待其在50℃环境下养护6h后脱模。

四、结果与讨论

泡沫混凝土与普通混凝土在组成材料上的最大据别在于：泡沫混凝土中没有普通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，都表现出许多特殊性能。同时泡沫混凝土作为保温材料与普通材料相比也有许多特殊性能。

4.1 环保、无毒无害

发泡混凝土所需原材料主要为水泥和发泡剂

4.2 轻质

泡沫混凝土的密度较小，密度等级一般为300-1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等级为300-1200 kg/m3，，密度为 160 kg/m3的超轻泡沫混凝土也在建筑工程中获得了应用。由于泡沫混凝土的密度小，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，一般可使建筑物自重降低25%左右，有些可达结构物总重的30%-40%。而且，对结构构件而言，如采用泡沫混凝土代替普通混凝土，可提高构件的承截能力。因此，在建筑工程中采用泡沫混凝土具有显著的经济效益。

4.3 保温隔热

由于泡沫混凝土中含有大量封闭的细小孔隙，因此具有良好的热工性能，即良好的保温隔热性能，这是普通混凝土所不具备的。通常密度等级在300-1200 kg/m3范围的泡沫混凝土，导热系数在0.08-0.3w/（m・K）之间，热阻约为普通混凝土的10-20倍。采用泡沫混凝土作为建筑物墙体及屋面材料，具有良好的节能效果。

4.4 隔音耐火

泡沫混凝土属多孔材料，因此它也是一种良好的隔音材料，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可采用该材料作为隔音层。泡沫混凝土是无机材料，不会燃烧，从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。整体性能好可现场浇注施工，与主体工程结合紧密。

4.5 低弹减震

泡沫混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。

4.6 防水性能强

现浇泡沫混凝土吸水率较低，相对独立的封闭气泡

及良好的整体性，使其具有一定的防水性能。耐久性能好与主体工程寿命相同。

五、结语

我国正在大力推行节能政策，泡沫混凝土以其良好的性能，具有广阔的应用前景。从现阶段的生产和应用来看，研制高效发泡剂寻求替代原料、利用工业废料、优化工艺流程是急需解决的问题，进一步在理论实践中解决好这些问题，对泡沫混凝土的发展及应用具有重要意义。

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