泡沫混凝土的研究现状

2019-05-19 版权声明 举报文章

泡沫混凝土的研究现状

摘 要:在论述泡沫混凝土特性和制备工艺的基础上,分析总结了掺和料、外加剂及纤维对其性能影响的研究进展,提出了现阶段国内泡沫混凝土研发与应用方面存在的问题,指出可持续发展是未来泡沫混凝土进一步研究和推广应用的基本思路。

关键词:泡沫混凝土;制备工艺;性能;应用问题

0 引 言

泡沫混凝土[1]是通过一种机械的发泡方式将泡沫剂在发泡机的发泡系统中进行适当的发泡,再将其与水泥浆等物质进行充分而均匀的拌和。然后由发泡机内部的泵送系统在现场进行浇筑施工或者模具成型,在自然养护的条件下所形成的一种内含许多封闭气泡的新型建筑材料。由于泡沫混凝土具有轻质性、保温隔热性能好、隔音耐火性能好、抗震性能好、耐久性好等优异的建筑性能,因此在我国的建筑市场上具有很广阔的应用前景和研究意义。

1 泡沫混凝土的特性及制备工艺

1.1 泡沫混凝土的特性[2-8]

(1)轻质性。泡沫混凝土的密度较普通混凝土低50%-80%,通常其表观密度大都维持在300-1200K/m?。

(2)隔热保温性能好。泡沫混凝土是一种主要用于建筑物墙体及屋面位置,并具有较高节能效益的保温隔热材料。由于其内部具有较多的封闭均匀气孔,它们在很大程度上控制了空气,隔绝了冷热交换。

(3)耐火隔音性能好。泡沫混凝土主要是由水泥浆和骨料等无机材料(具有不自燃的化学特性)以及分散于其中的气孔组成,因此其耐火性能较好。同时由于有较多的封闭气孔的存在,所以泡沫混凝土具有良好的隔音性能。

(4)抗震性能好。泡沫混凝土的自身质量较轻,密度小,弹性模量较小,是一种具有较多封闭气泡的孔状结构。当承受地震波的作用时,其自身能够扩散和吸收冲击荷载。

1.2 泡沫混凝土的制备工艺

泡沫均匀的分散在水泥浆中,在自然养护的条件下水泥浆胶结成型凝固住泡沫,从而形成泡沫混凝土。因此,泡沫的自身稳定性以及起泡能力对泡沫混凝土的形成有着重要的作用[9-10]。泡沫混凝土气孔结构的形成主要经历三个阶段[11]:首先,泡沫由发泡机注入水泥浆中,由气液界面转向气液固界面;然后,水泥浆浆体逐步硬化包裹泡沫体,逐渐向气固界面过渡;最后,泡沫转变成气孔,形成稳定的气固界面。

2 泡沫混凝土研究进展

泡沫混凝土的性能主要包括物理特性、力学性能、耐久性以及功能特性等[7]。其中掺和料,外加剂和纤维等因素对泡沫混凝土的性能存在较大的影响。对此,笔者依据大量文献阐述了目前对泡沫混凝土性能影响的主要因素。

2.1 掺和料对泡沫混凝土性能影响研究

随着我国城镇化脚步的不断加快,建筑市场蓬勃发展,但由于自然资源的不可再生,人们开始寻求向泡沫混凝土中掺加掺和料以达到节约资源的目的。郑念念[12]等在低水胶比的条件下对水泥、粉煤灰等原材料进行了泡沫混凝土配合比设计,配制出了轻质高强、干缩小、保温性能良好的大掺量粉煤灰泡沫混凝土。因此,在泡沫混凝土中掺入适当的粉煤灰可以争强它的后期强度[13]。同时,张喜[14]等在泡沫混凝土中分别掺加了高碱玻璃纤维、磷渣、陶粒、建筑废弃细粉四种掺和料,并对其性能影响进行了分析。

2.2 外加剂对泡沫混凝土性能影响研究

由于泡沫混凝土的应用日益广泛,人们在不同的使用条件下对其性能也有特殊的要求。因此在泡沫混凝土中就必不可少的需要掺加不同类型的外加剂以满足其使用要求。官文[15]分析了聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂和萘系减水剂三种减水剂在泡沫混凝土中的不同应用效果。结果表明,萘系减水剂对泡沫混凝土的综合应用效果最好,它使得水泥的分散性更高;增加了泡沫混凝土的7d和28d抗压强度。

2.3 纤维对泡沫混凝土性能影响研究

随着泡沫混凝土的应用越来越广泛,人们对它的研究也逐步深入,并开始在其中掺加适量纤维来提高泡沫混凝土的抗拉强度、抗裂性能以及抗变形能力等性能。Kearsley[16]等通过掺加适量合成纤维的方式使得泡沫混凝土的抗裂强度得到提高。Zollo[17]研究了聚丙烯纤维对混凝土收缩性能的影响。研究结果表明聚丙烯纤维的掺入可以大大降低混凝土的塑性收缩性能。而M.R.Jones[18]等研究发现聚丙烯纤维同时也可以增强泡沫混凝土的抗拉强度。此外,玄武岩纤维、聚乙烯醇纤维和玻璃纤维均能在合适的掺量下提高泡沫混凝土的早期抗压、抗折强度,改善泡沫混凝土性能。[19]

3 我国泡沫混凝土在研究和应用方面存在的问题

我国泡沫混凝土的应用虽然非常广泛,但是国内学者对它的研究仍然处于一个初级水平,缺少对其微观的全面的性能研究。对于泡沫混凝土性能的系统研究,将会进一步推动泡沫混凝土的应用前景。同时,泡沫混凝土在实际的生产应用过程中也存在着一些问题[2],比如:我国的发泡技术不够成熟,使得拌制的泡沫水泥浆体稳定性较差。

4 结语

可持续发展是一个永恒不变的话题,我们应当在充分利用各种工业废渣建筑材料生产泡沫混凝土的同时,对泡沫混凝土的各项性能进行全面细致的研究,以期高效合理的应用其优异性能。我国泡沫混凝土发展方向明确,政策环境具备,应用市场广阔,未来定会取得突破性进展,使之更好地为建筑行业服务。

参考文献(References):

[1] 齐云同.泡沫混凝[M].武汉:武汉文化教育出版社,2014.

[2] 王朝强,谭克锋,徐秀霞.我国泡沫混凝土的研究现状[J].混凝土.2013(12):57-62

[3] 蒋冬青.泡沫混凝土应用新进展[J].中国水泥.2003(3):47-48

[4] 安鸿平.浅谈泡沫混凝土的国内应用[C].土木建筑学术文库. 2009

[5] 潘志华.现浇泡沫混凝土常见质量问题分析及对策[J].新型建筑材料.2004(1):4-7

[6] 魏文慧. 泡沫混凝土的分析与应用[J].混凝土.2013(2):136-138,142

[7] 任先艳,张玉荣等.泡沫混凝土的研究现状与展望[J].混凝土,2011,(2):139-144

[8] 周明杰,王娜娜等.泡沫混凝土的研究和应用最新进展[J].混凝土.2009(4):104-107

[9] 刘佳奇,霍冀川等.发泡剂及泡沫混凝土的研究进展[J].化学工业与工程.2010(1):73-78

[10] 林辉.发泡剂及泡沫混凝土的研究与应用进展[J].新型建筑材料.2013(5):49-51

[11] 刘阳,王晴,许峰.泡沫混凝土的制备及多功能性[J].混凝土. 2012(12):120-124

[12] 郑念念,何真.大掺量粉煤灰泡沫混凝土的性能研究[J].武汉理工大学学报.2009(7):96-99

[13] 郭元强.掺和料与外加剂对泡沫混凝土的性能影响研究[J].商品混凝土.2014(4):34-36

[14] 张喜,吴勇生等.泡沫混凝土的掺和料研究[J].混凝土. 2011(2):131-133

[15] 管文.减水剂对泡沫混凝土性能的影响[J].新型建筑材料. 2011(5):46-49.

[16] KEARSLEYEP,WAINWRIGHT P J.The effect of high fly ash contenton the compressive strength of foamed concrete[J].Cement and Concrete Research,2001,31(1):105-112.

[17] 张勇.纤维增强轻集料混凝土的研究及其工程应用[J].公路, 2002,11,110-112.

[18] M.Jones and A.McCarthy. Preliminary views on the poten-tial of foamed concrete as a structural material [J]. Magazine of concrete research,2005,57(1):21-32.

[19] 赵星,霍冀川等.玄武岩纤维增强泡沫混凝土性能的研究[J]. 混凝土与水泥制品,2012(12):54-57.

作者简介:秦新(1991-),男,重庆人,研究生,主要从事建筑材料研究。

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