发泡水泥的分类和应用分析研究

【摘要】在钢筋混凝土成为建筑主导的今天，各种各样的新型建筑材料层出不穷。发泡水泥的兴起无疑将是人们改善各环保、节能型建筑的又一历程。但对于每一种新的物质，人们在接受应用上不得不经历一个验证和实践的过程。当然，了解这一事物将是我们实施和发展的重要一环。

【关键词】发泡混凝土；发泡水泥；发泡剂；发泡机

1. 发泡水泥简介

发泡水泥又称发泡混凝土，是多孔混凝土的一种。是将发泡剂在机械搅拌作用下，形成大量稳定的泡沫。或者较为先进的气动发泡，即在通过高压空气的作用，将一定浓度的发泡剂在发泡管内雾化，最后形成大小均一、直径适宜的泡沫。从而形成内部充满气泡的混凝土。水泥发泡分为物理法和化学法发泡两种，其中物理法发泡是把发泡剂利用空压机（即发泡机）加压后形成具有一定张力的泡沫，而后将泡沫与水泥浆同时搅拌，搅拌过程中水泥将不断膨胀，当膨胀效果达到预先设定的配比后即可形成发泡水泥。化学发泡而是指把发泡剂（液态/粉末状固态）加入水泥浆料中进行搅拌后，发生化学反应释放出气体使水泥体积不断膨胀，膨胀效果达到预先配方设定状态形成发泡水泥。在材料选择上，物理法水泥发泡技术多选择氯氧镁水泥、硫铝酸盐水泥，化学法水泥发泡技术则多选择硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥等，北京中汇联合公司新近研制的普通硅酸盐水泥发泡技术，使其最终产品造价更低，使用寿命更长。

2. 发泡剂的分类

发泡剂是发泡水泥的主要成分，是形成发泡水泥的最主要原因物质。以往的发泡剂通常采用松香泡沫剂及水解牲血泡沫剂。松香胶泡沫剂采用烧碱加水溶入松香粉，再与溶化的胶液（皮胶或骨胶）搅拌制成浓松香胶液，使用时再用温水稀释，用力搅拌形成稳定的泡沫。水解牲血采用动物血加苛性钠、盐酸、硫酸亚铁、水等制成，使用时经稀释搅拌成稳定的泡沫。这两种发泡剂在目前看来，其所产生的泡沫数量及稳定性都较差。近年来，发泡剂的制取有了长足发展。其种类主要形成了两大类：

2.1 物理发泡剂。

（1）目前市场上有动物性与植物性二种。对于保温行业来说，我们主张采用动物性。动物性发泡剂是以动物角质为主要原材料，加入一定量的烧碱、盐酸、氯化钠等化工原料，加温溶解、稀释过滤、高温脱水而生产的一种发泡剂，是一种无公害、无污染的水溶性液体，具有发泡量大、泡沫强度高、持续时间长等优点的新型发泡剂。从性能上来说，动物性发泡剂具备气孔独立、强度高等特点，做出的发泡水泥具有容重轻，气孔分布均匀、保温性好、有一定的抗渗性、并具备良好的隔音性。 植物性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。植物性发泡剂具有造价低、产泡量大、泡沫持久等优点。从PH值看，动物性发泡剂往往偏碱性，PH值约为7～8，；而植物性发泡剂往往偏酸性，PH值约为5～6。一般而言，发泡剂PH值为中性效果更好，因为这样既不影响水泥的性能，又可延长设备使用寿命。植物性发泡剂由于连续气泡的特点，相对于动物性发泡剂来说做出的发泡水泥容重偏高，保温性稍差，另在抗渗及隔音上均不及动物性发泡剂，但植物性发泡剂具有发泡量大，流动性好的优点，在地暖施工中较动物性发泡剂更易于操作。

（2）另外，发泡剂生产厂家根据施工需要生产出不同特性的发泡剂。比如针对斜屋面推荐纯动物性发泡剂，主要利用它流动性差，强度好的特点，而平屋面及地暖施工推荐使用混合性发泡剂，因为混合性发泡剂是在动物性的基础上加入了一定的植物性成分，使发泡倍数增高，流动性增强，易于找平，更适合于地暖施工。总之，物理发泡剂生产出的发泡水泥多适用于屋顶或地面保温施工，不适合于外墙保温施工。

2.2 化学发泡剂。目前市场上常见的有液态发泡剂，但缺乏固态发泡剂，北京中汇联合公司新近研制出粉末状固态发泡剂填补空白。对于生产外保温产品来说，液态发泡剂具有造价低，发泡量大，发泡率高等优势，生产出的产品有良好的隔热、隔音性能；而固态粉末状发泡剂却适用于工地现场施工，将粉料配比好，在工地现场加水搅拌后即会发泡。总之，化学发泡剂生产出的发泡水泥适用面较广，建筑外墙、屋面及地下室顶等部位的保温均可适用，还可用于防火隔离带。

3. 发泡机的发泡原理

（1）螺杆泵送式发泡机。螺杆泵送式发泡机的工作方式是将水与发泡剂按比例混合成发泡液，然后由发泡机中的气动部分打成泡沫输出到混合器中，同时按比例将水与水泥输入搅拌机搅拌成浆料送至混合器中，与泡沫利用混合器的叶片结构形成发泡水泥并由螺杆泵推进至施工浇注位置。另外一种方式是将水与发泡剂混合成发泡液后由气动部分制成泡沫后直接打进搅拌机内，而搅拌机内也同步进行浆料搅拌，这样在搅拌过程中形成发泡水泥。然后进行泵送或现场浇注。这里的一点区别就是去掉了在混合器中形成发泡水泥的环节。但总的形成发泡水泥的原理则没有改变。

（2）液压式水泥发泡机。 “液压”式水泥发泡机的工作流程：将发泡剂按比例加水，然后加气发泡定量后输送到混合器中，同时按比例将水与水泥输入搅拌机搅拌成浆料送至混合器中，与已形成的泡沫利用混合器的叶片结构形成发泡水泥，并由液压传动系统带动柱塞泵输送至施工浇注位置。

4. 发泡水泥特点

（1）保温隔热性能优异 由于发泡水泥中含有大量封闭的气孔，因此具有良好的热工性能，即良好的保温隔热性能，密度等级在150～200Kg/m3范围的发泡水泥，导热系数可控制在0.04～0.065w/(m.K)之间。

（2）密度小，重量轻 发泡水泥的密度小，一般为200～400Kg/m3，常用发泡水泥的密度等级为200～300 Kg/m3。近年来，密度为 150 ～180Kg/m3的超轻发泡水泥也在建筑工程中获得了应用。

（3）隔音、耐火 发泡水泥属多孔材料，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。发泡水泥是无机材料，遇火根本不会燃烧，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。

（4）耐水抗冻 板材闭孔率高，使水分无法侵入，达到耐水抗冻的功效。

（5）使用寿命长 用于墙体外保温，采用普通硅酸盐水泥发泡板，与基层墙体同质同材，工程寿命等同于建筑物寿命。

（6）环保绿色 发泡水泥所需原料为水泥和发泡剂，发泡剂大都接近中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。

（7）施工方便 只需使用水泥发泡机可实现自动化作业，可泵送实现垂直高度200米的远距离输送，工作量为150～300 m3/工作日。

（8）生产加工方便 发泡水泥不但能在厂内生产成各种各样的制品，而且还能现场施工，直接现浇成屋面、地面和墙体。

5. 发泡水泥的发展前景

（1）发泡水泥在低温地板辐射采暖中作为保温层已得到了广泛的应用，但从整个建筑市场来看，它所占得比例很小，它应该在建筑节能方面发挥更大的作用。发泡水泥用作屋面保温层，目前应用最广的就是楼层间保温，不远的将来，其应用领域将扩展到地面、屋面以及外墙的外保温，还可直接用于浇注隔墙，形成一体式混凝土建筑。

（2）发泡水泥类RPC材料直接浇筑现代居民楼。发泡水泥不是普通的混凝土，传统意义上它的出现也不是为了承重，而是作为一种新型的保温材料在使用。但是在我们现在的使用要求上看，发泡混凝土也将在很多方面起一定范围内的承重。在使用条件要求下我们也可以把发泡水泥配置为高强度类RPC混凝土，直接浇筑为一体式低层工民建筑，形成防震、保温、隔热、隔音的一体式全板块花样房。

总之，作为一种具备质量轻、强度高、保温隔音、防水抗渗等优良性能的节能产品，发泡水泥将会被越来越多的人们所认可。可以预见，发泡水泥在向高强轻质、复合和节能方向发展的同时，其应用领域将会得以不断拓宽。