论如何提高泡沫混凝土抗压强度

摘要：对泡沫混凝土进行了介绍，提出了泡沫混凝土制备的工艺流程，进行了提高泡沫混凝土抗压强度的试验研究，得出水泥掺加量多少和水化后的抗压强度决定了泡沫混凝土的抗压强度，掺加量越高，泡沫混凝土抗压强度越高；水泥标号越高，泡沫混凝土抗压强度越高。泡沫混凝土中水在满足水泥水化、硬化的前提条件下，水料比越小，混凝土抗压强度越高，反之亦然。在泡沫混凝土中掺入矿渣微粉，能提高泡沫混凝土的抗压强度，尤其在早强剂的作用下，效果更加明显，但过多的矿渣会带进更多的惰性组分，反而会降低强度，矿渣微粉的掺入量与合理的范围，一般每立方中混凝土不宜超过100kg等结论

关键词：泡沫混凝土；抗压强度；矿碴微粉；试验

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

泡沫混凝土是用机械的方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂组成的浆体中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料。[潘志华等. 新型高性能泡沫混凝土制备技术研究[J]. 新型建筑材料,2002。]泡沫混凝土与普通混凝土在组成材料上的最大区别在于，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。因其内部含有大量封闭的细小气泡孔，与普通混凝土相比，具有体积密度小、重量轻，保温、隔热、隔音、耐火性能好等特点。正常养护条件下泡沫混凝上与普通混凝土物理力学性能比较如表1。[王少武. 提高泡沫混凝土抗压强度的研究[D].中南大学，2005年。]

表1：泡沫混凝土与普通混凝土物理力学性能比较

2 泡沫混凝土制备方法

目前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。[林兴胜. 纤维增强泡沫混凝土的研制与性能[D]. 合肥工业大学,2007年。]预制泡混合法主要分四道工序，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。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场浇筑。

日本首次采用蛋白质物添加适量的阳离子表面活性剂配成的混合发泡剂，采用现场浇注成型的工艺，研制成功现浇泡沫混凝土新工艺。其所用发泡液是在蛋白质中掺入0.1~5%的阳离子表面活性剂而配成。[杨泽华等. 泡沫混凝土在建筑工程中的应用[J]. 广东建材,2003年。]其制备方法有三种：一种是将水、蛋白质物、阳离子表面活性剂混合，经发泡剂机发泡，再注入水泥料浆中搅拌，制备泡沫水泥浆，现浇成型；一种是将水、蛋白质物、阳离子表面活性剂混合，经高速搅拌机发泡，再注入水泥料浆中，制备发泡水泥浆；一种是按第二种方法发泡，一边加入少量水泥，一边高速搅拌，制备发泡水泥浆。上述三种方法以第一种制备方法较好。上述制备方法生产的现浇混凝土不仅轻质、高强、耐火，更引人注目的是不需蒸压养护，现浇即可成型，节能效果显著。其综合性能比如表2。[王少武. 提高泡沫混凝土抗压强度的研究[D].中南大学，2005年。]

表2：综合性能对比

3实验方法

3.1泡沫的制备

采用高速搅拌机制泡。制泡技术参数:搅拌机转速为1200r/min以上，搅拌时间以泡沫达到均匀、细小、稳定为界限，容积为1m3的搅拌机制泡时间一般为3~5min。

3.2密度和抗压强度试验

试件尺寸100mm×100mm×100mm，养护环境湿度100%(雾室)、温度20士℃，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℃烘箱连续烘干3d后立即测定密度；参照BS1881part4和ASTMC495，测定抗压强度。密度和强度为3块平均值。

3.3导热系数试验

试件尺寸305 mm×305 mm×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(参照ASTM177)。

3.4 泡沫混凝土的制备工艺

泡沫混凝土的制备包括砂浆的配制、泡沫的制备和泡沫混凝土的拌合与浇筑。根据要求的泡沫混凝土的容重、抗压强度、保温性能和隔音性能等选择适宜的水泥和砂子，计算出适宜的配合比，同时确定水灰比和其他外加剂的适宜掺量，用适宜的搅拌机拌合砂浆或水泥浆；将发泡剂按规定比例稀释成水溶液，借助于发泡设备制备泡沫；根据要求的泡沫混凝土的容重按比例混合预先制备好的砂浆和刚刚制备好的泡沫，泵送或就地浇筑。其流程图如1所示。

图1：预制泡混合法制备泡沫混凝土工艺流程

4实验结果与分析

4.1水泥和发泡剂对水泥一砂浆泡沫混凝土抗压强度的影响

水泥是泡沫混凝土的主要材料之一，它在水中硬化反应,把砂和其他材料牢固的胶结在一起，从而使泡沫混凝土产生强度。一般水泥砂浆的强度与水泥用量和水泥标号的关系为：

Rm=(K·Rc·C)/1000

式中Rm——水泥砂浆的强度，MPa；

Rc——水泥标号，MPa；

C——砂浆中水泥用量，kg/m3

K——系数一般在0.70~0.99之间。

系数一般在0.70~0.99之间。即水泥砂浆混凝土的抗压强度与水泥标号和砂浆中水泥用量成正比关系。在建筑施工中，PO32.5R和PO42.5R普通硅酸盐水泥使用最为普遍，因此在本次实验中用这两种标号水泥。泡沫混凝土所用的发泡剂主要有三种，即铝粉类、表面活性剂类和蛋白质类，铝粉类发泡剂在制备泡沫混凝土过程中产生的气泡不稳定，易上浮而破裂，表面活性剂类和蛋白质类形成的气泡较大，本试验采用两种进行试验，即A：松香发泡液，B：蛋白质发泡液，从发泡效果看，蛋白质发泡液发泡速度快，泡沫小，尺寸均匀，稳定性好，持续时间长。

4.2 试验配比及数据

试验泡沫混凝土试配容重为800kg/m3，水料比：0.38，配比及数据见表3。

4.3 数据分析

上表可以看出，用P.O32.5R水泥配制的泡沫混凝土3天抗压强度仅为P.O42.5R水泥的1/3.说明虽然气泡的引入降低了混凝土强度，但他对二者的影响是一致的，水泥做为泡沫混凝土的主要胶凝材料，其水化硬化后的强度就决定了泡沫混凝土的强度，水泥标号越高,其水化硬化后的强度也就越高，泡沫混凝土强度也就越高。

从表中也可以看出在相同配比的情况下，使用蛋白质发泡液的泡沫混凝土抗压强度高于使用松香发泡液的泡沫混凝土抗压强度。这主要是蛋白质发泡液形成的气泡细小、均匀分布于混凝土中，因而对混凝土强度影响小。气泡稳定的主要条件是气泡周围形成的液膜有一定的机械强度，使气泡在受到外力作用下能很快恢复原样而不被压迫，这要求发泡剂的分子有一定的链长，在分子内部，分子量大的分子的范德华力愈大，膜的机械强度愈大。松香发泡液主要是松香皂，其分子量就要比蛋白质要小，因此松香发泡液比蛋白质发泡液易破，从而影响了泡沫混凝土的抗压强度。[于志忠等.泡沫混凝土的性能及应用[J]. 黑龙江科技信息,2012。]

4.4 增加泡沫混凝土的途径选择

4.4.1泡沫混凝土发泡剂材料种类较多，但从发泡效果上看，蛋白质发泡剂发泡速度快，泡沫细小、均匀，稳定性好，是泡沫混凝土生产的首选发泡剂；水泥是泡沫混凝土产生强度的主要胶凝材料，其掺加量多少和水化后的抗压强度决定了泡沫混凝土的抗压强度，掺加量越高，泡沫混凝土抗压强度越高；水泥标号越高，泡沫混凝土抗压强度越高。泡沫混凝上宜采用42.5以上标号的水泥。[何茂勤等. 泡沫混凝土的应用[J]. 广东建材,2009年。]

4.4.2泡沫混凝土中水的用途有两个，一是达到水泥水化、硬化的目的；二是保证混合砂浆有一定的流动性，满足混合搅拌、泵送、浇注等施工的需要。泡沫混凝土中水在满足水泥水化、硬化的前提条件下，水料比越小，混凝土抗压强度越高，反之亦然。适宜的水料比，应综合考虑混凝土物料配比、和易性、容重、强度等因素，通过实验确定。

4.4.3无机早强剂CaC12、Na2SO4与三乙醇胺对水泥一砂浆泡沫混凝土的抗压强

度有明显的促进作用，非常适合做泡沫混凝土的早强激发剂

4.4.4在水泥一砂浆泡沫混凝土中掺入矿渣微粉，能提高泡沫混凝土的抗压强度，

尤其在早强剂的作用下，效果更加明显，但过多的矿渣会带进更多的惰性组分，

反而会降低强度，因此，矿渣微粉的掺入量与合理的范围，一般每立方中混凝土不宜超过100kg。

4.5.5泡沫混凝土的导热系数与其干燥密度有密切的关系，干燥密度减小泡沫,混凝土的导热系数随之减小。

4.5.6水泥一混合材泡沫混凝土的抗压强度受其密度、配合比、成型水灰比等因素的影响。不加超塑化剂而且水灰比在一定范围内变动时，泡沫混凝土的抗压强度随水灰比的增大而提高，随干燥密度的减小而降低；添加超塑化剂时，泡沫混凝土的抗压强度更多地受控于混凝土的配合比。

4.5.7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,混凝土可以远距离泵送，并且用于大体积现场浇筑工程，尤其适用于地下空间的填充浇筑