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发泡剂掺入量对泡沫混凝土性能的影响

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第36卷第2期 唐山师范学院学报 2014年3月 Vol.36 No.2 Journal of Tangshan Teachers College Mar. 2014

────────── 基金项目：唐山师范学院重点研究项目（10B04） 收稿日期：2013-12-03 第一作者：刘立华（1969-），女，河北唐山人，硕士，教授，研究方向为阻燃材料的制备、改性及应用。 -36-

发泡剂掺入量对泡沫混凝土性能的影响

刘立华1，邢 丹2

（1. 唐山师范学院 化学系，河北 唐山 063000；2. 唐山市第二中学，河北 唐山 063000）

摘 要：采用表面活性剂与矿物材料物理发泡相结合制备动物蛋白发泡剂，并采用泡浆分开混合法制备泡

沫混凝土，考察了发泡剂掺入量对泡沫混凝土干容重、抗压强度、吸水率的影响。实验结果表明，当发泡剂掺

入量为1 150 mL时，泡沫混凝土的干容重为700 kg·m-3；抗压强度为4 MPa，吸水率为23%，泡沫混凝土的干

容重相当于普通水泥混凝土的1/2-1/10。

关键词：发泡剂；泡沫混凝土；干容重；抗压强度；吸水率

中图分类号： TQ314.259 文献标识码：A 文章编号：1009-9115(2014)02-0036-03

DOI：10.3969/j.issn.1009-9115.2014.02.010

The Study on the Impact of the Blowing Agent’s Incorporation on the

Performance of Foam Concrete

LIU Li-hua1, XING Dan2

(1. Department of Chemistry, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China;

2. Tangshan No.2 High school, Tangshan 063000, China)

Abstract: Animal protein foaming agent is prepared by the combination mode of surfactant physical foaming and mineral

materials physics of foam. And foam concrete is gotten by a separate mixed slurry bubble preparation of foaming agent. The best

blowing agent incorporation is assured by investigating the effect of blowing agent incorporation on dry bulk density, compressive

strength and water absorption. The experimental result shows that the dry bulk density of the foam concrete was 700 kg·m-3, the

compressive strength is 4 MPa, the water absorption is 23% when blowing agent incorporation is 1,150 mL. The dry bulk density of

the foam concrete is almost 1/2-1/10 of common concrete.

Key Words: foaming agent; foam concrete; dry bulk density; compressive strength; water absorption

1 引言

近年来，在我国墙体材料的改革与建筑节能政策的推

动下，节能保温型材料的开发和应用受到越来越多的关注。

无机保温材料保温效果达不到国家节能标准，有机保温材

料虽然节能效果好，但存在耐火性差、与墙体之间粘结性

不好、环境污染等问题[1]。泡沫混凝土独特的结构特性赋

予其优异的物理力学性能和使用功能，是集节能、保温、

隔热、轻质、耐火等性能为一体的多功能材料，在建筑节

能领域发挥着越来越重要的作用，有望成为未来建筑保温

的主导材料[2]。 泡沫混凝土是一种多孔材料[3-4]，对发泡剂的质量要求

也很高[5-7]。泡沫混凝土特性：

（1）质量轻、密度小。泡沫混凝土的密度一般为300~

1 200 kg·m-3，比常规的建筑材料降低自重30%左右，可降

低结构和基础的造价，具有很好的抗震性能。牛宁民[8]研

制的轻质发泡剂混凝土保温隔热性良好，容重较高密度硫

铝酸盐泡沫混凝土减轻50%。刘佳奇[9]利用烃类表面活性

剂和蛋白质研制发泡剂，同样制得轻质泡沫混凝土，并且具

有较好的耐久力。Lewis[10]等研制了低密度的优质泡沫混凝

土，其泡沫剂主要成分为多种阴离子表面活性剂的复配。 刘立华，等：发泡剂掺入量对泡沫混凝土性能的影响

-37- （2）热工性能好。泡沫混凝土内含有众多独立、不贯

通的细小孔洞，热工性能良好，通常导热系数在0.08 ~ 0.3

W·m-1·K-1之间，其保温隔热隔音效果明显。

（3）隔热防火性能好。由于泡沫混凝土属于多孔轻质

材料，可用于楼层的向阳隔热层和沿公路一侧的隔音层。

同时在防火、防水性能方面也具有良好的效果，而且可充

分利用废弃材料、节省耕地和能源、降低成本。王玉宝[11]

将胶液和松香碱液与自制防水剂按等比例混合后制得复合

发泡剂，制备的泡沫混凝土在防水、隔热性能都有显著提

高。以谷类蛋白发泡剂制得轻质泡沫混凝土，在隔音、保

温性能上也取得良好效果[12]。

本文研究了一种新型动物蛋白发泡剂，针对免蒸养工

艺，以普通硅酸盐水泥作基材，选用表面活性剂发泡与矿

物材料发泡相结合的新型模式，采用预发泡的方法制备不

同容重的泡沫混凝土。

2 实验部分

2.1 制备原料

蛋白质发泡剂制备原料：羊蹄角（烘干、粉碎，粒径

<1 mm）、Ca(OH)2、十二烷基硫酸钠、明胶、阿拉伯树胶

粉、十六烷基三甲基溴化铵均为分析纯，购自成都科龙化

学试剂有限公司；NaOH、洗洁精为工业级。

沫混凝土制备原料：水泥（在普通硅酸盐水泥中掺入

少量的高铝水泥来调整水泥浆的凝结时间）、矿物材料、粉

煤灰。

2.2 实验仪器

天平、研钵、250 ml圆底烧瓶、漏斗、搅拌器、模具、

养护箱、干燥箱、量筒。

2.3 实验步骤

2.3.1 动物蛋白发泡剂的制备

将20 g羊蹄角粉与2.25 g Ca(OH)2 放置于250 mL圆

底烧瓶中，加入150 mL自来水。在100 ℃下反应6 h后，

过滤得澄清发泡剂母液，在其中加入0.2%明胶，使用时将

50 mL发泡剂母液与50 mL自来水混合使用。

2.3.2 泡沫混凝土的制备

采用泡浆分开混合法。（1）量取自制蛋白发泡剂100

mL于1 000 mL烧杯中，在高速搅拌器下搅拌制成泡沫；

（2）同时将水泥、高铝水泥、粉煤灰、矿物材料、外加剂

等混合原料在搅拌机内先干拌均匀，再加入水搅拌3 min；

（3）将泡沫缓慢倒入混合料内继续搅拌5 min，保证泡沫

均匀分布在混合料中；（4）最后将制得的料浆注模，放入

标准养护箱养护，12 h后脱模，再放入标准养护箱养护。

养护10 d之后，测其性质。

2.4 干容重的测试

将标准养护10 d的砌块放入干燥箱中，以60 ℃保温

12 h，再以80 ℃保温12 h、最后以105 ℃烘干至恒重G，取出量取砌块尺寸计算体积V（精确至l mL），重量与体

积之比即为各砌块的干容重。

2.5 稳定剂的作用

其它条件不变，分别在泡沫混凝土中加入不同浓度的

稳定剂，测其发泡倍率及单位时间的泌水量。

2.6 泡沫混凝土抗压强度的测试

混凝土砌块依照GB/T17671-1999（ISO679: 1989）《水

泥胶砂强度检验方法》制备、养护，到相应龄期取出砌块

测定抗压强度。

2.7 泡沫混凝土吸水率的测试

将做好的不同发泡剂掺入量的泡沫混凝土砌块（质量

为G0）烘干后放入25 ℃恒温水槽中保持24 h，用湿布抹

去水分立即称重为G1，吸水率按下式计算：

吸水率W(wt%) = (G1 -G0)/G0

3 结果与讨论

3.1 发泡剂掺入量对泡沫混凝土干容重、抗压强度、

吸收率的影响

图1 发泡剂掺入量对泡沫混凝土干容重的影响

图2 发泡剂掺入量对泡沫混凝土抗压强度的影响

图3 发泡剂掺入量对泡沫混凝土吸水率的影响

由图1、图2和图3可以看出，随着发泡剂掺入量的

增加，泡沫混凝土的干容重和抗压强度也随之下降，吸水

率呈现增大的趋势。当发泡剂掺入量增加，高速制泡产生发泡剂掺入量/mL 吸水率/% 发泡剂掺入量/mL 抗压强度/MPa

发泡剂掺入量/mL 干容重/ kg·m-3 第36卷第2期 唐山师范学院学报 2014年3月

-38- 的微气泡量越多，在水泥料浆中产生的微细闭合气泡量亦

越多，故体积增大，容重和抗压强度下降，吸水率增大。

因此，考虑到泡沫混凝土的不同性能，发泡剂的掺入量应

有一定限制。

3.2 稳泡剂的作用测试结果与分析

表1 稳泡剂的作用分析

明胶浓度 发泡倍数 1 h泌水量/ml 1% 21 110

2% 18 90

3% 12 80

在发泡剂使用中，稳泡剂起着不容忽视的作用。发泡

剂往往和稳泡剂复配使用。稳泡剂一般为胶类物质。胶类

分子在水溶液中，可使其溶液在流动时产生较大的内部磨

擦，使溶液有较高的粘度。正因为胶使液体的粘度增加，

这便增加了泡沫的液膜粘度，可以增加液膜表面强度，延

缓了液膜破裂时间，增加了泡沫的稳定性。

另外，加入稳泡剂后溶液的起泡高度略小于不加胶时

溶液的起泡高度。这主要是因为溶液粘度增加，增大单位

表面积的功也增大，在做同样功的情况下，增大的表面积

减小，因而从表1的数据可以看出，发泡剂中加入稳定泡

剂，其发泡倍数明显降低，但稳定性却显著提高。

3.3 泡沫混凝土与普通混凝土的性能比较

表2 泡沫混凝土与普通混凝土的性能比较

性能指标 泡沫混凝土 普通混凝土

干容重/kg·m-3 400~1 600 2 200~2 400

抗压强度/MPa 0.5~10.0 30~80

弯曲强度/MPa 0.1~0.7 3.0~8.0

弹性模量/GPa 0.30~1.20 20~30

泡沫混凝土的干容重较小，在400 kg·m-3~1 600 kg·m-3

之间，相当于普通水泥混凝土的1/2~1/10，也比一般轻集

料混凝土还要低，为了减轻建筑物的自重，从而减少建筑

物对地基的压力，可在在建筑物的内外墙体屋面楼面立柱

等建筑结构中采用该种材料，实现建筑物的高层化；还可

以减少建筑物梁柱的结构尺寸，节约材料和成本，具有显

著的经济效益。 4 结论

（1）发泡剂掺入量是影响泡沫混凝土性能的主要因

素，最佳实验配方中发泡剂掺入量为1 150 mL。

（2）最佳实验配方下制得的泡沫混凝土干容重为

580-790 kg·m-3，抗压强度为3-6 MPa，吸水率为18%- 28%。

（3）在发泡剂使用中，加入稳泡剂，其发泡倍数明显

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混凝土发泡剂配方

混凝土发泡剂配方

混凝土发泡剂配方

混泥土发泡剂是一种用于生产轻质混凝土的添加剂。它在混凝土制备的过程中，能够产生大量的气泡，使混凝土的密度降低，从而达到轻质混凝土的效果。下面是一种常见的混凝土发泡剂的配方：

1.表面活性剂：表面活性剂是混凝土发泡剂中起到降低液体表面张力的作用，使气泡能够稳定存在。常见的表面活性剂有脂肪醇聚氧乙烯醚、硫酸盐类和磺酸盐类等。表面活性剂的使用量一般为总发泡剂的5%-10%。

2.起泡剂：起泡剂是混凝土发泡剂中的主要成分，可以产生稳定的气泡。常见的起泡剂有有机物、无机盐和无机气体等。有机物类的起泡剂一般是通过化学反应释放气体来起泡。起泡剂的使用量一般为混凝土重量的0.2%-1%。

3.稳定剂：稳定剂是混凝土发泡剂中用于稳定气泡的物质。常用的稳定剂有聚合物、脂肪醇聚氧乙烯醚和磺酸盐类等。稳定剂的使用量一般为总发泡剂的1%-3%。

4.增稠剂：增稠剂是用于调节混凝土发泡剂粘度的物质，使其能够均匀的分散在水中。常见的增稠剂有胶体状硅酸盐、甲基纤维素和磺酸盐类等。增稠剂的使用量一般为混凝土重量的0.1%-0.3%。

5.PH调节剂：PH调节剂是用于调节混凝土发泡剂的PH值，使其处于适宜的范围。常用的PH调节剂有过氧化物和有机酸等。PH调节剂的使用量一般为总发泡剂的0.05%-0.2%。

以上是一种常见的混凝土发泡剂的配方，具体使用时需根据实际情况进行调整。在使用混凝土发泡剂时，还需注意以下几点： 1.发泡剂的配方比例需要准确掌握，以保证混凝土的质量。

2.在使用过程中，需要充分搅拌混合物，以确保发泡剂能够均匀分散在混凝土中。

3.发泡剂的使用量要根据实际需要进行调整，过量使用或不足使用都会影响混凝土的质量。

4.发泡剂的使用要注意安全，避免直接接触皮肤和眼睛，如若不慎接触，请及时用清水冲洗。

总之，混凝土发泡剂的配方是一项关键的工作，它能够直接影响到混凝土的质量。在使用发泡剂时，需要认真掌握其成分和比例，并严格按要求进行搅拌和使用，以确保生产出高质量的轻质混凝土。

SiO2气凝胶对泡沫混凝土性能的影响

SiO2气凝胶对泡沫混凝土性能的影响

SiO2气凝胶对泡沫混凝土性能的影响

赵同义;张启志

【摘 要】研究了SiO2气凝胶掺量对泡沫混凝土性能的影响.结果表明:泡沫混凝土的体积密度随着SiO2气凝胶掺量的增加逐渐降低;SiO2气凝胶的掺入能够降低泡沫混凝土的导热系数,显著改善泡沫混凝土的热工性能;泡沫混凝土的抗压强度随着气凝胶掺量的增加总体呈下降趋势,但是当气凝胶掺量较小时,抗压强度略有提高;泡沫混凝土吸水率随气凝胶掺量的增加先减小后增大,软化系数与吸水率有很好的线性相关性.

【期刊名称】《新型建筑材料》

【年(卷),期】2018(045)009

【总页数】5页(P144-147,154)

【关键词】SiO2气凝胶;泡沫混凝土;抗压强度;导热系数;吸水率

【作 者】赵同义;张启志

【作者单位】黄淮学院 建筑工程学院,河南 驻马店 463000;黄淮学院 建筑工程学院,河南 驻马店 463000

【正文语种】中 文

【中图分类】TU528.2

随着经济的快速发展，人们对生活要求的不断提高，对节能环保型材料的使用呼吁越来越高，泡沫混凝土作为一种新型节能环保材料受到越来越多的关注。泡沫混凝土是将水泥、矿物掺合料、外加剂、发泡剂和稳泡剂按一定的配合比，经一定的工艺制备而成的一种多孔轻质混凝土[1]，具有燃烧等级为A级、质轻、保温隔热性能好、隔声、吸波性能优异、抗震性能好等优点[2-3]，已经被广泛应用于建筑保温材料、屋面保温材料、路基处理等方面[4-9]。然而现阶段泡沫混凝土仍然存在一些问题，如导热系数大、抗压强度低、整体性差等。气凝胶是一种分散介质为气体的凝胶材料，固体相和孔隙结构均为纳米量级，由于其结构上的独特性，气凝胶表现出很多独特的性质，如高孔隙率、高比表面积、低密度、低热导率等，在隔热、吸附、航空航天、新能源、环保等领域有广阔的应用前景[10-11]。SiO2气凝胶是目前研究最多、最成熟的气凝胶材料，已经有学者将其应用于制备保温隔热材料或改善保温材料的热工性能[12]。本文利用SiO2气凝胶取代部分水泥制备泡沫混凝土，并探究SiO2气凝胶对泡沫混凝土性能的影响，以期为改善泡沫混凝土的性能提供参考。

泡沫混凝土的配比与强度

泡沫混凝土的配比与强度

泡沫混凝土的配比与强度

泡沫混凝土的配比和强度主要取决于以下因素：

1. 水灰比：水灰比是指水与水泥的重量比例。较低的水灰比通常可以提高泡沫混凝土的强度。

2. 水泥用量：水泥的用量也会影响泡沫混凝土的强度。一般来说，较高的水泥用量可以提高强度，但也会增加成本。

3. 泡沫剂用量：泡沫剂是产生泡沫的关键因素。适当的泡沫剂用量可以提供合适的孔隙结构，从而提高强度。

4. 砂子用量：砂子是泡沫混凝土中的填料。适当的砂子用量可以提高强度。

5. 其他添加剂：如添加膨胀剂、增稠剂、抗裂剂等，可以根据具体需求进行添加。

泡沫混凝土的强度一般可以分为轻度、中度和重度三个等级。常见的泡沫混凝土强度范围如下：

1. 轻度：强度通常在0.7-1.5 MPa之间。

2. 中度：强度通常在1.5-4.0 MPa之间。

3. 重度：强度通常在4.0-10.0 MPa之间。

需要注意的是，泡沫混凝土的强度还受到材料的密度、固化时间、固化条件等因素的影响。因此，在具体工程中，需要根据实际情况选择合适的配比和保证充分的固化时间和条件，以达到所需的强度。

泡沫混凝土的制备及施工技术研究

泡沫混凝土的制备及施工技术研究

毛丁丁林利平　

泡沫混凝土是在水泥浆中引入适量微小气泡，搅拌均匀　后硬化成内部含有密闭气孔的混凝土。由于泡沫混凝土内部　含有大量气泡，因此泡沫混凝土适用于～些性能要求特殊的　场合。与普通混凝土相比，硬化泡沫混凝土具有轻质、保　温、隔热、隔音等特殊优越性能，满足现代建筑工程的要　求。因为具有低的弹性模量，所以具有良好的应力分散和吸　震性能。目前泡沫混凝土已应用于生产砌块、轻质板材，在　地沟填埋和屋顶隔热等方面也有所应用。　泡沫混凝土的性能受很多因素的影响，发泡剂的性能好　坏对泡沫混凝土的性能有着很大的限制作用，它们影响混凝　土最终容重和强度。发泡剂种类很多，但并非都能用于泡沫　混凝土生产。只有在泡沫和料浆混合时，才能用来生产泡沫　混凝土。表面活性剂类发泡剂的优点是发泡倍数大，但需加　入大量稳泡剂，泡沫稳定性不理想，制品的强度也不高。因　此，研究适当的发泡剂，制备优质泡沫混凝土及施工技术对　进一步推广泡沫混凝土十分必要。　

１．试验材料　（１）细骨料的细砂：表观密度为３　１２ｇ／ｃｍ。，堆积密度为　１．８ｇ／ｃｍ。。　（２）水泥：海螺水泥厂生产的４２．５级普通硅酸盐水泥。　ｆ３）发泡剂：本试验采用的发泡剂为表面活性剂类发泡　剂，主要经科学配比而成，降低溶液的表面张力，产生封　闭，气泡数量多，气泡间距小，稳泡时间长。　

２．试验结果与讨论　泡沫混凝土的容重一般为３００—１　６００ｋｇ／ｍ。。低容重泡沫　混凝土由于轻质，很大程度上降低了墙体材料的自重。但其　抗压强度性能相应有所减弱。本试验控制泡沫混凝土干容重　为３００ｋｇ／ｍ。，在流动性较好的范围内改变水灰比，考察变化　规律。所用原料配合比如表１所示，性能测定结果如表２所　

表１泡沫混凝土原料配比　设　湿窑重　水泥／ｋｇ　水／ｋｇ　泡沫　编号　净永荻比　总水灰比　／ｋｇ／ｍ　／ｍ３　／ｍ３　／Ｌ／ｍ　ｌ　５００　４３０　２ｌ０　７００　０　５　０　６１　２　５００　４２０　２２０　６５０　０　５３　０　６５　３　５００　４１０　２３０　６００　０　６　０　６９　表２泡沫混凝土物理性能　抗压强度／Ｍｐａ　Ｉ　３ｄ　７ｄ　Ｉ　２８ｄ　２９５　Ｏ　３３　０　６　３００　０　４１　１　３２０　０　３９　１　２　根据表１—２可以知道，干容￣３００ｋｇ／ｍ。的泡沫混凝土　随着引入泡沫增加，强度降低。因为泡沫引入过多，在浆体内　部易上浮而聚集导致泡沫合并而使孔径变大，所以大孔增加，　不利于提高强度。泡沫混凝土干容重为３Ｏ０ｋｇ／ｍ。，净浆水灰比　为０．５６ｆｌ￣，２８ｄ抗压强度为１．２ＭＰａ，总体综合性能较好。