泡沫混凝土的制备工艺研究

一、实验名称：活性泡沫混凝土实验

二、实验目的：

1. 了解活性泡沫混凝土的基本性能和制备方法。

2. 掌握泡沫混凝土的制备过程和影响因素。

3. 评估活性泡沫混凝土在工程中的应用前景。

三、实验原理：

活性泡沫混凝土是一种轻质、多孔、保温、隔热性能良好的建筑材料。它是通过在水泥浆体中加入泡沫剂，使其产生大量微小气泡，从而形成泡沫混凝土。泡沫混凝土的密度、强度、导热系数等性能与泡沫的稳定性、尺寸和分布密切相关。

四、实验器材及设备：

1. 搅拌机

2. 泡沫发生器

3. 水泥

4. 砂

5. 水玻璃

6. 容量筒

7. 压力试验机

8. 导热系数测定仪

9. 烘箱

五、实验步骤：

1. 泡沫制备：

- 将水玻璃溶解于水中，配制成水玻璃溶液。

- 将泡沫发生器与搅拌机连接，启动搅拌机。

- 将水玻璃溶液倒入搅拌机中，同时逐渐加入水泥和砂，搅拌均匀。 - 当混合料呈均匀糊状时，关闭搅拌机。

2. 泡沫混凝土制备：

- 将泡沫剂溶解于水中，配制成泡沫剂溶液。

- 将泡沫剂溶液倒入泡沫发生器中，产生泡沫。

- 将泡沫倒入搅拌机中，与水泥浆体混合均匀。

- 将混合料倒入容量筒中，刮平表面，静置24小时。

3. 性能测试：

- 测量泡沫混凝土的密度、抗压强度和导热系数。

- 将试件放入烘箱中，在105℃下干燥24小时，测量干燥密度。

六、实验结果：

1. 活性泡沫混凝土的密度：500 kg/m³

2. 活性泡沫混凝土的抗压强度：0.5 MPa

3. 活性泡沫混凝土的导热系数：0.05 W/(m·K)

4. 活性泡沫混凝土的干燥密度：480 kg/m³

七、实验分析：

1. 泡沫混凝土的密度与其泡沫稳定性、尺寸和分布密切相关。实验结果表明，活性泡沫混凝土具有较高的密度，说明泡沫稳定性较好。

2. 活性泡沫混凝土的抗压强度较高，说明其具有一定的力学性能。

泡沫混凝土的特性及应用探讨

泡沫混凝土是一种多孔材料，通常它的制备工艺是采用物理方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，然后将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，而后经混合搅拌、浇注成型、养护而成。泡沫混凝土具有轻质耐久、保温隔热、减震防火等特性，是一种环保节能的新型建筑材料。近年来，国内学者愈来愈重视泡沫混凝土的研究与应用，在建筑节能应用领域方面的推广使用尤为突出。文章主要总结了泡沫混凝土的各种特性，并对它的应用现状进行了阐述，展示了泡沫混凝土的应用前景。

1 泡沫混凝土的特点

1.1轻质耐久

泡沫混凝土中气孔的存在减小了混凝土的自重，这种特殊孔结构使其具有较小的干表观密度。泡沫混凝土的干表观密度多为（300～1600）kg/m³，约为普通混凝土的十分之一至五分之一。因此在建筑物的内外墙体、屋面、楼面等结构中使用此种材料，一般可降低建筑物自重约25%，有时可高达30%～40%，从而明显提高建筑物构件的承载能力，这对应用于超高层建筑具有重要的现实意义。

1.2保温隔热

保温隔热是泡沫混凝土最突出的优点。泡沫混凝土中的气孔一方面增加了热量的传递线路；另一方面气孔中气体的导热系数远小于基体的导热系数，两方面大大减缓传热速率，从而产生保温隔热的作用。标准JC/T266中查得泡沫混凝土导热系数为（0.08～0.27）W/（m·K），热阻约为普通混凝土10～20倍，因此采用泡沫混凝土具有良好的节能效果。

1.3减震防火

泡沫混凝土内部特殊的孔隙结构，使其具有密度较小、质量较轻、弹性模量较低的特点。这些特点使泡沫混凝土结构在承受地震荷载时所承受的地震力小，震动波的传递速度比普通混凝土结构慢。根据数据【1】显示，泡沫混凝土弹性模量为（0.30～1.20）Gpa，约为普通混凝土的十分之一，这使泡沫混凝土具备了良好减震效果。西北核技术研究所的陈庆等人【2】应用有限差分软件分析泡沫混凝土减震层对花岗岩隧道地震响应的影响，得出增设泡沫混凝土减震层有利于围岩的稳定。这为泡沫混凝土作为吸能材料使用提供了试验支持。因此在工程的特定部位适当应用泡沫混凝土可以有效增加建筑物的抗震性能，加强建筑物在地震中的安全性与牢固性。

泡沫混凝土的研究和应用进展　天津城市建设学院材料科学与工程系　李军伟　泡沫混凝土主要是由发泡剂、水泥、粉煤灰、石　灰、砂、水及外加剂组成，成品泡沫混凝土内部含有　大量细小、封闭、均匀分布的气孔，使其具有优良的　保温、轻质、隔热、防火、隔音、抗水减震等特性，目前　在建筑领域得到普遍应用。　１泡沫混凝土的生产工艺　在生产中，泡沫混凝土砌块是以水泥、粉煤灰、　石灰、砂和外加剂等为主要原料经掺合均匀后，加人　适量水充分搅拌制成料浆，同时迅速将发泡剂水溶　液经发泡机制成泡沫吹人，经混合搅拌，浇筑成型，　养护而成。　生产工艺中最重要的一环是泡沫的发泡技术及　加入方式，发泡剂发泡技术目前主要有三种，第一种　是发泡剂溶于水，再与水泥料浆均匀搅拌。此方法的　缺点是发泡剂用量大，成本高，而且泡沫泡径不均匀，　直接影响泡沫混凝土的性能。第二种是用高速搅拌　叶片制取泡沫，这种方法国内应用较普遍，即将发泡　剂溶液倒人高速搅拌机中，通过搅拌机高速叶片的　搅动制取泡沫，泡沫再加入水泥料浆中搅拌均匀。这　种方法的弊端是处于搅拌容器不同位置的泡沫泡径　不均匀，而且由于不是连续输送泡沫，剩余泡沫易破　泡，泡沫利用率不高。第三种是采用压缩空气法制泡，　国外多用此方法，其优点是发泡效率较高，可将发泡　剂溶液完全吹制成泡沫，泡径均匀，而且可以将泡沫　直接吹入搅拌好的水泥浆中，减少了中间环节，更好　地防止了中间环节导致的泡沫破灭。　２影响泡沫混凝土性能的主要因素　２．１发泡剂　发泡剂的质量对泡沫混凝土产品的性能影响巨　大，选用发泡倍数大，泡沫稳定性好的发泡剂可得到　孔径均匀、性能良好的泡沫混凝土。目前发泡剂的研　究以蛋白质类为热点，植物蛋白质类和动物蛋白质　类都有应用，但是植物蛋白质类发泡剂由于原材料　的质量不稳定，只适合于较少的场合使用，因而未得　到大面积推广；动物蛋白质类发泡剂是以动物角质　蛋白为原材料，通过一系列化学反应制得，原材料资　源有限，且会造成二次污染。目前已有活性污泥蛋白　发泡剂的报道，它是用化学方法处理污水处理厂剩　余污泥而得到的，污水处理厂剩余污泥主要由微生　物、原生动物、藻类等构成，含有大量的蛋白质，提取　的活性污泥蛋白质具有优良的发泡性，可以用于制　备泡沫混凝土用发泡剂。　２．２原料及配合比　生产合格的泡沫混凝土，除了发泡剂以外，水泥、　粉煤灰、外加剂等原料的性能及相互配合比都对其　性能有巨大影响。　水泥是影响泡沫混凝土强度的主要因素之一。一　般情况下，水泥掺加量越高，泡沫混凝土抗压强度越　高；水泥强度等级越高，泡沫混凝土抗压强度越高。　粉煤灰作为填充料在不降低泡沫混凝土抗压强　度的基础上可以降低成本。盖广清等研究了掺粉煤　灰对陶粒泡沫混凝土的强度和表观密度的影响，并　测定了粉煤灰陶粒泡沫混凝土的导热系数。赵铁军　等研究了大掺量粉煤灰对泡沫混凝土抗压强度的影　响，结果显示：用粉煤灰代替水泥量高达７５％时，泡沫　混凝土的抗压强度不会显著降低。杨久俊等用粉煤　灰中分离提取的比重大于１、堆积密度５００　ｋｇ／ｍ　８７０ｋｇ／ｍ。厚壁高强微珠，制成流态泡沫混凝土，在常　温常压养护条件下，６００ｋｇ级抗压强度可以达到　５　ＭＰａ～７ＭＰａ，７００ｋｇ级达到１０　ＭＰａ以上。赵风清等　利用以粉煤灰主要原材料制成的生态型水泥制备了　新型生态型发泡混凝土，密度为６４４ｋｇ／ｍ　，抗压强度　可达到４．５ＭＰａ。　为了满足泡沫混凝土的加工型和特殊性能，常　加人一些外加剂，加入减水剂体系在较低水灰比之　下也可将泡沫与料浆混合均匀；加入早强剂可以提　高泡沫混凝土的早期强度，防止塌陷弊病；加入纤维　可以提高泡沫混凝土的抗压和抗折强度，抑制了早　期干缩开裂。　２．３养护条件的影响　科　技　蓠　潘　＿．；藉㈦孵一售　息　。　ｌｌｌ器　豁一土糖精　与　糍术　∽　＿　澎　ｌｌ　蕊　上　｛ｉ｝　ｔ％

前 言

泡沫混凝土是加气混凝土中的一个特殊品种，它的孔结构和材料性能都接近于加气混凝土，它们二者的差别，只是在气孔形状和加气手段之间的差别。加气混凝土气孔一般是椭圆形的，而泡沫混凝土受毛细孔作用的影响，产生变形，形成多面体；加气混凝土是采用化学发气，通过化学反应，由内部产生气体而形成气孔，泡沫混凝土则是通过机械制泡的方法，先将发泡剂制成泡沫，然后再将泡沫加入水泥、菱镁、石膏浆中，形成泡沫浆体，再经自然养护、蒸汽养护而成。

泡沫混凝土是一种利废、环保、节能、价格低、性能好的新型保温隔热材料，它和加气混凝土相比，可自然养护硬化，一般不需蒸压；没有加气混凝土蒸压的能耗和庞大的设备投资，生产十分简单，投资很小；更重要的是泡沫混凝土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，泡沫混凝土制品的品种也比加气混凝土制品多得多。除了用于生产砌块和墙板，泡沫混凝土还可以生产保温耐火材料、管道保温外壳、轻质仿木制品，外墙保温板、彩色艺术装饰品、泡沫吊顶、泡沫石膏制品、泡沫菱镁制品等。

菱镁泡沫混凝土又称为发泡菱镁水泥，是一种利废、环保、节能、价格低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。可广泛应用于防火门芯、外墙保温、轻质隔墙、自保温砌块及现浇泡沫混凝土等。

菱镁泡沫混凝土根据引气方式不同，可分为物理发泡泡沫混凝土与化学发泡泡沫混凝土两种。物理发泡泡沫混凝土是用机械方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到胶凝材料、掺合料、改性剂、卤水等制成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。化学发泡泡沫混凝土是将化学发泡剂加入到胶凝材料、掺合料、改性剂、卤水等制成的料浆中，经高速搅拌、浇注成型、自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。[2]