新型土木工程材料考试作业2016

1、中国矿业大学新型土木工程材料课程考试作业学院： 专业： 班级: 13级 姓名： pp 学号： 得分： 2016年4月泡沫混凝土及发泡剂的发展现状摘要: 本文主要讲述了泡沫混凝土的组成和分类以及发泡剂的组成和分类，并深度分析比较了各类泡沫混凝土和发泡剂的优缺点以及国内外相关方面的差距，在目前泡沫混凝土和发泡剂的进展情况下，通过对比各种类的性能与特点，能够在基料及方法的选择中提供建设性的意见。关键词: 泡沫混凝土；发泡剂；对比Abstract: Both the composition and classification of foamed concrete and foaming agent

2、were introduced in this paper. Some advantages and disadvantage and the gap between domestic and international were also compared deeply. In the present foam concrete and foam by agent of progress, by comparing various types of performance and features the paper would provide constructive advice in

3、selecting the base materials and method.Key words: Foamed Concrete；Foaming Agent；Comparison前言：泡沫混凝土又叫做发泡混凝土，是采用发泡剂通过机械制出泡沫，再将泡沫加入胶凝材料浆体，制成泡沫料浆，然后成型或现浇，经自然养护、蒸汽养护所形成的微孔轻质材料1 闫振甲，何艳君 泡沫混凝土实用生产技术 2006。作为一种新型的节能环保型建筑材料，泡沫混凝土被广泛用于墙体材料中，而为了获取较高质量的泡沫，需要在泡沫混凝土的制作过程中引入发泡剂，能够有效的降低液体表面张力，产生大量并且均匀稳定的泡沫，发泡剂是用以生产

4、泡沫混凝土的外加剂，为配制高流动性、高耐久性的混凝土提供了重要保证。1.泡沫混凝土1.1泡沫混凝土成分介绍泡沫混凝土基本制作材料是由水泥基胶凝材料、 细集料、 泡沫、 水、 外加剂和纤维等组成，其中水泥占较大比重，外加剂的成分主要是高效减水剂。目前国内很多学者都在致力于泡沫混凝土各基料的配比，和新物质的添加对其性能的影响，旨在保护环境，提高泡沫混凝土的强度和性能。以粉煤灰为主要原料制备泡沫混凝土的方法，分别从水料比、减水剂品种及用量、泡沫用量、粉煤灰用量、激发剂种类及用量、养护条件六个方面探讨了其对泡沫混凝土性能的影响，通过配料比不断尝试，制作出满足一定要求的泡沫混凝土2 顾军，杨飞华，王铁柱

5、等 以粉煤灰为主要掺合料制备泡沫混凝土砌块J房建材料与绿色建筑，2009：239243。在原料中加入适当的沙漠细沙，可以制作出质轻、强度高、导热系数小的泡沫混凝土，可以在沙漠地区就近取材，合理利用沙漠资源3 宋旭辉，侯文虎，杨树新 用沙漠细砂生产泡沫混凝土的研究J混凝土，2007(12)：5558；全淤泥陶粒泡沫混凝土砌块与普通泡沫混凝土相比，在保温性、耐久性、经济性上面都体现了其优势4 陆晓燕，刘红梅 全淤泥陶粒泡沫混凝土砌块的性能及应用分析田建筑节能，加12(12)：40一43。由此可见，通过优化配料比可以逐步达到低成本、高性能的目的。1.2泡沫混凝土的优缺点泡沫混凝土是通过化学或物理的方

6、式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中，经过合理养护成型，而形成的含有大量细小的封闭气孔，并具有相当强度的混凝土制品。因此它具备以下特点：优点:1) 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

7、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。2) 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。3) 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

8、筑物上使用，可提高建筑物的防火性能。4) 整体性能好, 加工方便一次浇注无缝隙和间断,和现浇板及砂浆层能够完全结合形成一个整体，并且可现场浇注施工，与主体工程结合紧密。5) 减震防水泡沫混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量，震动波的传递速度也比普通混凝土结构慢，从而使其对冲击载荷具有良好的缓冲、吸收和分散作用5 王朝强，谭克锋，徐秀霞 我国泡沫混凝土的研究现状混凝土 2013。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。6) 环保性能好，成本低泡沫混凝土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

9、方便每台每班可以施工30004000平方米，节约施工工期，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。缺点：1) 强度低采用化学发泡法制作的泡沫混凝土存在内部泡孔粗大、孔径大小不一、形态不规则的特点，从而导致其强度降低，通过实验证明可以利用纤维提高泡沫混凝土的强度，同时需要控制好纤维用量和长度，才能达到预期的效果6 魏天伟，谭伟，陈明，刘红飞  纤维对泡沫混凝土比强度的影响 混凝土与水泥制品 PKU -2013年5期 。2) 吸水率大泡沫混凝土具有多孔的特点，往往通过连通渗透和毛细孔渗透共同作用吸水，可以掺入憎水剂，在泡沫混凝土的孔

10、表层进行吸附，形成包覆膜，将水的接触角增大，将水的湿润性降低，从而使孔隙中难以渗透水，降低泡沫混凝土的吸水率，需要注意的是在无线增大憎水剂的剂量时，其产量不会保持增加，因此要选择合适的量7 王岚  改善泡沫混凝土吸水性能的研究 江西建材 -2013年2期 。3) 开孔率偏高由于泡沫混凝土中存在Na,K,等对气泡的破坏作用，使得其中的气孔多为开孔，严重影响了泡沫混凝土的保温性能，再加上部分孔壁发生弹性变形后，部分冲击能量转变为弹性能，同时，气隙被绝热压缩并吸收部分能量；继而，孔壁发生塑性坍塌或脆性破碎8 刘海燕，李然  泡沫混凝土吸能机理试验研究 成都大学学报（自然

11、科学版） -2010年2期 。因此在制备泡沫混凝土的过程中，可以比理论计算量适当的增大泡沫量，或者在运输过程中采取一定的措施减少泡沫破灭。2.发泡剂的分类比较泡沫混凝土发泡剂就是能使其水溶液在机械作用力引入空气的情况下，产生大量泡沫的一类物质，这一类物质一般是表面活性剂或者表面活性物质。2.1蛋白发泡剂蛋白发泡剂分为植物类发泡剂和动物类发泡剂，植物蛋白主要来源是大豆，大豆蛋白，植物蛋白发泡剂具有泡沫丰富，安全无毒等特点，动物蛋白主要来源是动物的各类角质蛋白，动物蛋白发泡剂具有强度高，价格低廉，发泡倍数高，泡沫壁厚等特点9 高娟 硕士论文大豆蛋白质混凝土发泡剂的研究。蛋白发泡剂具有高稳

12、定性，高性能的优点，逐步成为发泡剂类的新宠，但蛋白质类发泡剂易受温度和酸度等外部环境影响而变性，这是影响蛋白质类发泡剂发展的重要因素10 刘阳，厦二弼，宋学君 混凝土发泡剂研究进展 2012年第9期。2.2松香胶发泡剂松香胶以松香作为主要原料制成，应用最早也最为普遍，成本低，制备工艺简单，在配制的过程中，松香和碱用量对皂化反应起着决定性的作用，在100时，松香溶解迅速，得到的泡沫质量性能较好11 竺万发，贺行洋 香胶发泡剂的合成及性能研究 。 其最大优点是与水泥相容性好，与水泥中的钙离子反应，生成不溶性盐，对泡沫稳定性有一定的增强作用，但松香皂在使用时需要加热熔解，而且其发泡倍数和泡沫稳定性都

13、很一般，所以只能在在泡沫混凝土技术要求不高时选用。2.3双氧水发泡剂双氧水发泡剂是采用无机化学发泡方法来研究的，双氧水能够被分解释放氧气，是化学发泡过程中的气源，通过实验获得有利的水灰比、反应温度，温度升高，双氧水分解越快，成型越快，水化越充分；但是随着双氧水用量的增加，泡沫混凝土的强度和表观密度都会减小；若是水灰比增加，泡沫混凝土强度也会减小12 谭伟，魏天伟，陈明，刘红飞 对以双氧水为发泡剂的泡沫混凝土的探究 2013年8月。2.4新型发泡剂考虑到发泡剂的大规模生产推广，部分学者以一些价格低廉的的阴离子表面活性剂为原料制作新型复合型发泡剂。通过实验对比分析，挑选出制备发泡剂的最佳配料离子，

14、将新型发泡剂应用于300500级较低密度泡沫混凝土的制备，产品能够表现出较好的力学性能和热工性能13 雷团结，李浩然，耿飞，钱元弟，谢隆安，王孝平 新型泡沫混凝土发泡剂的制备与性能研究 新型建筑材料 。3.前景展望3.1泡沫混凝土的应用及性能的提高目前泡沫混凝土主要应用于混凝土砌块作为墙体的保温层或者填充墙，充分利用了混凝土砌块隔热性能好、超轻、高强的特点；另外泡沫混凝土应用在建筑物自重较低的部分填充作为补偿地基使用，改善沉降；基于其保温的特点还可以利用泡沫混凝土作为墙面、地面保温的材料14 任先艳，张玉荣，刘才林，杨海君，杨军校 泡沫混凝土的研究现状与展望（西南科技大学 材料科学与工程学院，

15、四川 绵阳 621010 ）2011 年 第 2 期。但泡沫混凝土研究与应用中还存在一些问题，影响其产品设计、 质量控制与市场拓展。主要问题有，针对给定混凝土的密度和强度要求，虽然有很多配料方法和准则，但是没有一个配合比标准适用于泡沫混凝土的配制15 RAMAMURTHY K， KUNHANANDAN NAMBIAR E K， INDU SIVA RANJANI G.A classification of studies on properties of foam concreteJ.Cement and Concrete Composites， 2009 （31）： 388-396；泡沫混凝

16、土的料浆稳定性差、气泡容易出现不均匀易破的现象、凝固后易开裂、易吸水以及韧性差，需采取各种措施来解决；还有就是泡沫混凝土的闭孔结构会影响吸音性，在低频区域的吸声性能较低16 LAUKAITIS A F.Acoustical properties of aerated autoclaved concreteJ.Applied Acoustics， 2006 （67）： 284-296.，需要专业的学者研究人员在未来的研究中加大对泡沫混凝土的微观研究，剖析泡沫混凝土的微观性质，找到改善的方法。3.2发泡剂技术的完善随着泡沫混凝土的快速发展，发泡技术作为其关键技术越来越受到各界的重视，发泡效果及稳泡

17、能力直接决定混凝土的质量，能够有效的改善混凝土的物理力学性质，提高混凝土的流动性、耐久性、节约水泥、降低容重，从而起到节约能耗，改善环境的目的。各种性能优异的发泡剂不断地被配制出来投入到泡沫混凝土的生产中，从松香类发泡剂到合成类发泡剂到蛋白类发泡剂再到复合型发泡剂，发泡速度、泡沫尺寸均匀性、泡沫稳定性、持续时间都得到了很大的提高。某研究结果表明，采用物理发泡和化学发泡复合可以提高复合发泡剂的发泡倍数，同时引入稳泡剂可以降低泡沫l h沉降距和泌水量，延缓泡沫剂的消泡时间，可以显著降低泡沫混凝土的干表观密度。三元复合混凝土发泡剂的最佳配比为：m(自制浓缩泡沫剂)：m(双氧水)：m(自制稳泡剂)=7

18、：3：517 李子成，张爱菊，刘良军，邱树恒 泡沫混凝土复合发泡剂的合成研究 新型建筑材料 。3.3国内外发展现状对比我国的泡沫混凝土与国外相比最大的特点就是技术水平不高，整体规模偏小、以及缺少大规模的应用。基于泡沫混凝土优良的物理力学的性能，发达国家不断扩大泡沫混凝土在建构筑物建设领域的应用，主要应用于空洞填充、路桥工程、房建工程、军事方面包括射击靶场和地下抗爆坑道建设用料(主要是利用了泡沫混凝土耗能消震性能)18 扈士凯，李应权，徐洛屹，段策，罗宁 国外泡沫混凝土工程应用进展混凝土世界 -2010年4期 。另外国外已经出台了相当多的有关泡沫混凝土标准规范，包括KS F40391999现场铸型用泡沫混凝土标准 ，JIS A1 1621973泡津混凝土长度变化的试验方法，JIS A11611994泡沫混凝土的体积比重、含水率、吸水率及抗压强度试验方法等，而中国有关方面的规范很少，近几年才开始陆续地制定泡沫混凝土行业规范，但是仍然不够细致和完善，使得泡沫混凝土的使用中缺乏理论的指导；另外在施工建设中我国的泡沫混凝土从质量方面来讲存在