泡沫混凝土的制备工艺及研究进展.pdf
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1、2 0 1 2 年 第 1 期 (总 第 2 6 7 期 ) N u mb e r 1 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 6 7 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOL OGY d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 1 0 4 5 泡沫混凝土的制备工艺及研究进展 蒋晓曙 , ( 1 常州工学院 土木建筑工程学院,江苏 常州 2 1 3 0 0 2 ;2 李莽 2 南京工业大学 材料科学与工程学院,江苏 南京 2 1 0 0 0 9 ) 摘要
2、: 泡沫混凝 土是一 种新型的节能环保型建筑材 料 , 泡沫混凝土的主要特性有 : 轻质 、 保温隔热性 能好 、 隔音性能好 、 防水 性能强 、 环保性能好等; 研究了泡沫混凝土的制备原理以及制备工艺; 综合论述了泡沫混凝土在国内外应用的研究进展; 指出了泡沫混凝土应用 的问题 , 并对前景进行 了展望。 关键词 : 泡沫混凝土 ;节能 ;应用 ;制备工艺 中图分类号: T U5 2 8 2 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 叭一 0 1 4 2 0 3 Pr e pa r a t i on t e c hnol og y a nd
3、r e s ea r c h pr ogr e s s of f oam c on cr e t e J I ANG Xi a o s hu , L IM a n g。 ( 1 C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n dC o n s t r u c t i o n , C h a n g z h o uI n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , C h a n g z h o u 2 1 3 0 0 2 , C h i n a ; 2 C o l l e g e o f Mat e
4、 fi a l s S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g , Na n j i n g Un i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y , Na n j i n g 2 1 0 0 0 9 , C h i n a ) Ab s t r ac t : F oa m c o n c r e t e i s a n e w k i n d o f e n e r gy - s a v i n g a nd e n v i r o n me n t a l l y f r i e n d l y b u i l d i n
5、g ma t e ria l s T he ma i n f e a tur e s o f f oam c o n c r e t e a r e l i g h t we i g h t , t h e r ma l i n s u l ati o n p e r f o r m a n c e , s o u n d p r o o f pe r f o rm a n c e , wa t e r p r o o f p e r f o rm a nc e, e n v i r o n m e n t a l p e r f o r m a n c e , e t c ; S tu d
6、y t h e p rin c i p l e o ft h e p r e p ara t i o n o ff o a m c o n c r e t e a n d th e p r e p a r a t i o n p r o c e s s ; Ov e r v i e w t h e r e s e a r c h p r o g I e s s o fa p pl i c a t i o n a t h o m e a n d a b r o a d; Th e p r o bl e m s o ft h e a p p l i c a t i o n o n fo a m c
7、 o n c r e t e a n d t h e p r o s p e c t a r e s h o wn Key wor ds : foa m c o n c r e t e; e n e r gy c o n s e rva t i o n; a p p l i c a t i o n; p r e para t i o nt e c hn o l o gy 0 引言 能源问题是当今世界极为关注的问题, 而建筑能耗在社会 总能耗中占很大的比例 , 据统计, 在发达国家, 空调采暖能耗占 建筑能耗的 6 5 。 目前, 我国的采暖空调和照明用能量近期增长 速度己明显高于能量生产的增长
8、速度 , 因此, 减少建筑的冷 、 热 及照明能耗是降低建筑能耗总量的重要内容, 开发新型节能环 保型建筑材料_ 1 j可以减少建筑能耗起到节能的作用。 泡沫混凝土又名发泡混凝土 , 是一种新型的节能环保型 建筑材料, 泡沫混凝土的主要特性有 : 轻质、 保温隔热性能好 、 隔音耐火性能好、 防水性能强、 环保性能好等3 1 。 正因拥有如此 多的优异性能, 泡沫混凝土必将被广泛应用于我国的节能减排 计划 。 1 泡沫混凝土的制备 原理及 工艺流程 1 1 原 理 泡沫混凝土是由泡沫分散于水泥浆中, 然后通过胶凝作用 固泡所形成的。 因此, 泡沫是泡沫混凝土形成的主要条件和物质 基础。 没有泡
9、沫就没有泡沫混凝土。 当泡沫被水泥浆凝结固定 之后, 就形成了细密的气孔结构。 气孔的形成一般经历以下几个 过程 4 1 : ( 1 ) 气液界面向气一 液一 固界面的转变。 泡沫本来是气液两 相体系, 由液膜包围气体。 而胶凝材料是水和胶凝材料颗粒形成 的液固两相体系, 泡沫混入胶凝材料浆体, 二者就变成气一 液一 固 收稿 日期 :2 0 1 l _ 0 7 3 1 1 4 2 三相体系, 即料浆是由气泡 、 水 、 固体颗粒组成。 这一变化使气 泡的液膜随之发生重大变化。 这变化有 3个: 气泡由单纯 的液膜变成液固复合膜; 气泡受到挤压力变大; 气泡的形 状发生改变。 在这一转变过程中
10、, 泡沫的机械强度仍以液膜为主。 ( 2 ) 气一 液一 固界面向气固界面的过渡。 这一阶段从浆体成 型后到浆体初凝后结束。 在这一阶段, 也就是胶凝材料的静停阶 段 , 黏附在气泡上的胶凝物质开始逐渐产生强度 , 但强度仍然 很差, 不足以支撑泡沫体。 因此, 此时泡沫强度是一种复合强度 , 既有泡沫初始的液膜机械强度, 也有胶凝物质产生的附着层强 度, 并且液膜强度仍处于主导地位。 这一阶段是泡沫混凝土生产 的最关键的阶段 , 浇筑后的塌膜大部分在这一阶段发生, 这一 阶段的长度, 取决于胶凝材料的初凝时间和胶凝材料水化产物 的类型 。 ( 3 ) 气一 固界面的形成。 在这一阶段 , 泡
11、沫发生实质性的变 化 , 当胶凝物料初凝后 , 水化开始加快进行, 大量的水化热使泡 沫液膜的水分蒸发, 最后逐渐消失 , 原来附着在液膜上的水化 物形成一个包围气体的胶凝层, 泡沫最终转变成气一 固界面, 泡 沫变成气孔, 形成泡沫混凝土。 1 2工 艺流程 目前泡沫混凝土的制作方法主要包括以下两种: 一种方法 是先制备出泡沫 , 再将制备出的泡沫与砂浆拌和, 这种方法又 被称为预制泡混合法5 。 另外一种方法是混凝土的拌和与发泡 是同时进行的, 称为混合搅拌法。 以下着重讨论预制泡混合法的 工 艺流程 。 泡沫混凝土按工艺类型分为制品生产工艺和现浇工艺两 种。 两种工艺只是在浇筑和养护方式
12、这 2个后期工序上有些差 别 , 在发泡和泡沫料浆制备这两个核心工艺上基本相同。 图 1 是 泡沫混凝土的框式工艺过程示意图。 图 1 泡沫混凝土的框式 工艺过程示意图 2 泡沫混凝土的应用进展 泡沫混凝土在我国起步较晚, 所以现在大多数还只应用在 建筑节能方面, 而在国外泡沫混凝土的应用已相当广泛, 包括 工程、 工业和园林艺术等方面的应用。 随着技术的不断创新, 国 家政府的大力推广, 在其他方面的应用也会不断扩大。 2 1 建筑节能方面的应用 泡沫混凝土在建筑节能方面的应用主要有屋面保温隔热、 墙体保温隔热、 墙面保温隔热以及地面保温。 按其成型工艺又可 分为制品和现浇两大类。 目前在建
13、筑节能应用最广泛的产品 有: 泡沫混凝土砌块和泡沫混凝土保温层现浇。 ( 1 ) 泡沫混凝土砌块。 泡沫混凝土砌块是泡沫混凝土在墙体材 料中应用量最大的一种材料。 一般用密度等级为9 0 0 1 2 0 0 k g m 的泡沫混凝土砌块作为框架结构的填充墙甸 , 其导热系数一般 都小于 0 2 1 w ( m K) , 保温效果是黏土砖的 4 倍 , 空心砌块的 3 倍, 大大减少空调的运行时间, 节约能耗 3 0 5 0 , 是实现建 筑节能的首选墙材。 ( 2 ) 泡沫混凝土保温层现浇。 现场浇筑泡沫混凝土, 是在施 工现场将泡沫混凝土经过泵送系统进行现浇施工, 经自然养护所 形成的一种含
14、有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。 它的导热系 数为 0 0 6 0 2 8 W ( m K) , 传热阻约为普通混凝土的 1 0 2 0倍。 只需使用水泥发泡机可实现自动化作业, 可实现垂直高度 2 0 0 m 的远距离输送, 工作量为每个工作日 1 5 0 3 0 0 m3 。 2 2工 程 工 业 应 用 这是近几年发展较快的应用领域, 起步虽迟于建筑节能应 用, 但应用量上升较快, 应用范围也在不断扩大。 ( 1 ) 挡土墙 。 主要用作港 口的岩墙 。 泡 沫混凝 土在岸 墙后用 作轻质回填材料可降低垂直载荷, 也减少了对岸墙的侧向载荷。 这是因为泡沫混凝土是一种黏结性能良好的刚性体
15、, 它并不沿 周边对岸墙施加侧向压力, 沉降降低了, 维修费用随之减少 , 从 而节省很多开支。 泡沫混凝土也可用来增进路堤边坡的稳定性 , 用它取代边坡的部分土壤, 由于减轻了质量, 从而就降低了影 响边坡稳定性的作用力。 用于减少侧向压力的泡沫混凝土的密 度为 4 0 0 - 6 0 0 k g m3 。 ( 2 ) 补偿地基 。 现代建筑设计与施工越来越重视建筑物在 施工过程中的自由沉降。 由于建筑物群各部分 自重的不同, 在 施工过程中将产生 自由沉降差, 在建筑物设计过程 中要求在建 筑物自重较低的部分其基 须填软材料, 作为补偿地基使用。 泡 沫混凝土能较好地满足补偿地基材料的要求
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