泡沫混凝土配合比设计及性能研究

泡沫混凝土配合比设计及性能研究

王壑玮齐英伟陈驰邹良宇

吉林建筑大学吉林省长春市130118

摘要：随着经济和科技水平的显著提高，近年来，在混凝土的发展过程中，出现了一种新型混凝土，即泡沫混凝土，其主要特征是多孔，它的生产工艺与其他混凝土相比，无论是从复杂程度还是从难度上而言，都较为简单，并且制作原料广泛，同时有较高的环保价值。本文首先重点对其配合比设计进行分析，然后对泡沫混凝土的性能展开探究。现阶段，粉煤灰已经成为混凝土中的重要原料之一，在配制过程中，将其视作胶凝材料，在一定程度上，可以提高混凝土性能，并且能够起到环境保护的作用，更为重要的是，可以切实增加经济收益。

关键词：泡沫混凝土；性能；应用

引言

泡沫混凝土通常是用机械方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料（水泥、粉煤灰等）、钙质材料（石灰等）、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌、浇筑成型、养护而成的一种内部含有大量封闭气孔的混凝土。泡沫混凝土的优良特性主要得益于其多孔的特殊结构，发泡剂质量的优劣直接决定了泡沫混凝土质量的好坏，我国无论在发泡剂还是在发泡技术方面都落后于西方发达国家，更加高效稳定的发泡剂及复合外加剂的研制是进一步推广泡沫混凝土在我国应用的基础，同时也应尽可能的优化原材料配合比、工艺流程及生产设备以提高生产效率，并从微观角度进一步研究泡沫混凝土的各种性能及影响其性能的因素。最后希望在各界混凝土研究人员的通力合作下，大力提高我国的泡沫混凝土的整体性能和质量，以利于泡沫混凝土在我国的正常发展。

1泡沫混凝土的特性

泡沫混凝土是一种具有轻质、保温、隔热耐火、隔音、抗冻等优良特性的节能环保型建筑材料，料浆可以自流平、自密实，施工和易性好，强度可控，易泵送及整平，几乎与所有建材有较好的相容性。显著性能主要体现在以下几个方面。

1.1自重小

泡沫混凝土的密度一般为３００～１２００ｋｇ／ｍ３，与常规的建筑材料相比，自重至少低３０％左右，大大降低了结构和基础的造价，同时赋予建筑结构很好的抗震性能。

1.2热工性能好

泡沫混凝土内含有众多独立、不贯通的细小气孔，热工性能好，导热系数通常在０．０８～０．２５Ｗ／（ｍ?Ｋ）之间，其保温隔热隔音效果明显。

1.3隔音保温防火性能优良

泡沫混凝土的多孔轻质结构使其具有良好的隔音隔热效果，可用于沿公路一侧的隔音层和楼层的向阳隔热层。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。

1.4抗震性能强

由于泡沫混凝土自重小、弹性模量低，相较于普通的建筑结构，泡沫混凝土在地震荷载作用下所承受的地震力小，同时降低了震动波的传递速度，加上结构的自振周期长，对冲击量的吸收速率快，因而减震效果显著。泡沫混凝土的和易性好，特别适用于大体积现场浇筑和地下采空区的填充浇筑工程，可大量利用工业废渣，如粉煤灰，钢渣等，降低了生产成本，具有良好的经济性。

2原材料选取和制备

2.1细集料、石灰、水

制备泡沫混凝土，需要使用细集料，例如细砂，其目的是防止混凝土成品因为收缩导致的开裂，使用的细砂要满足相关要求。矿物掺合料的选择，最为常用的是生石灰，因为生石灰和硅料两者可以发生化学反应，产生大量的热量，能够加快混凝土的硬化，与此同时，还可以提高混凝土强度。所选用的生石灰也要符合相关要求。

2.2水泥

其一、水泥的作用是胶结，同时，水泥也直接决定着混凝土强度，所以，使用的水泥要具有两种特点，一个是高强度，另一个是凝结速度快，凝结时间短；其二、因为外加剂对泡沫稳定有不利影响，所以，在水泥中不可添加影响泡沫稳定的材料；其三、要适当掺加熟料，其作用是提高水化的速度，同时，可以提升泡沫的稳定性。

2.3煤灰粉

将煤灰粉用于泡沫混凝土制备中，其主要目的是增强水化，发挥活性作用，与此同时，因为煤灰粉自身性质，具有依附在颗粒表面的能力，从而具有滚珠轴承的作用，进而能够减少水作用。因为煤灰粉其自身微小，可以最大程度上与水泥颗粒接触，进入水泥颗粒之间的缝隙，借此提高泡沫混凝土的密实程度。除此以外，还具有稳定作用，能够抑制结构离析。

2.4发泡剂

发泡剂的重要性不言而喻，对泡沫混凝土的稳定性，以及抗冻性都有着重要影响。因此，必须要选用适合的发泡剂。判定其是否适合，可以从以下三方面考量，一是发泡倍数，二是泌水性，三是坚韧性。泡沫混凝土中泡沫的性质，主要影响因素有两个，第一个是泡沫剂质量，第二个是用水量，所以，在制备泡沫剂溶液时，可以控制两者的比例，从而产生具有稳定性的、符合要求的泡沫。笔者认为，蛋白质类发泡剂最为理想，例如动物毛发。

2.5稳泡剂

在完成泡沫的制备后，最为重要的便是保证泡沫稳定，避免对发泡质量产生不利影响，所以，需要添加稳泡剂，进一步保证泡沫的稳定性。实验证明，添加稳泡剂后，在一定程度上会降低发泡倍数，但同时也可以保证其稳定性。

2.6泡沫混凝土制备

现阶段，泡沫混凝土制备的方法有两种，第一种是预制泡沫混合法，第二种是混合搅拌法，从名称上可以得知，这两种方法的差别是泡沫生成方式不同，两者相比较，第一种更加适合远距离的泵送，同时，第二种方法也不适合现场浇筑，鉴于此，在实验过程中，选用第一种预制泡沫混合法。

3泡沫混凝土配合比性能研究

3.1石灰对泡沫混凝土性能的影响

随着石灰掺量的不断增加，干密度和吸水率不会发生较大的变化，但是抗压强度会呈现出先增大后减小的趋势。生石灰在遇到水时会生成Ca（OH）2，Ca（OH）2在放出促进混凝土硬化的水化热的同时还会在一定程度上激发的粉煤灰的活性。因此，在一定范围内增加生石灰的用量，会对泡沫混凝土强度的提升起到一定的促进作用。但是过量的使用则会导致浆料加快稠化，硬化速度也会降低，从而导致混凝土强度的减弱。

3.2粉煤灰与水泥两者对其性能所具有的影响

粉煤灰其自身并非是真正意义上的胶凝材料，同时，粉煤灰也没有胶凝的作用，更为重要的是，其活性较差，二次水化需要较长的时间，因此，在制备过程中添加粉煤灰，则会对泡沫混凝土强度产生影响，主要是早期强度，笔者所言的早期强度，不仅指单一的包括7d抗压强度，而且也包括28d抗压强度。

3.3发泡剂对泡沫混凝土的性能影响

影响常规混凝土抗压强度的因素众多，同时，每一种因素之间，也不是简单的比例关系，所有的因素，是相互影响的，且影响较为复杂，难以简单地进行概括和总结，但是，对抗压强度的影响，也遵守木桶效应，换言之，对于常规混凝土而言，在影响其抗压强度的众多因素中，有个别因素是主要的，有着决定性作用。对于泡沫混凝土而言，发泡剂是不可或缺的，也是必须使用的，实验证明，如果增加发泡剂掺量，则抗压强度在持续的减低，与此同时，随着掺量的不断增加，其强度下降趋势会更加严重。

结语

在实际的制备过程中，要依据泡沫混凝土的用途，严格控制各影响因素，从而提高和保障泡沫混凝土的质量和性能，促使其能够符合设计要求，能够达到建筑中对泡沫混凝土的要求，从而可以得到广泛和深入的应用，为提高建筑质量做出贡献，也能够提高混凝土企业的产品质量，增加经济效益，提升企业竞争力。

（本文章受吉林省2016年大学生创新创业项目（201610191008）资助）

参考文献

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[2]张意，俞心刚，李传勇．现浇保温泡沫混凝土技术探讨[J]．重庆建筑，2012，11（07）：32-34．

[3]洪鑫，丁铸．泡沫混凝土吸能减震的研究与应用[J]．墙材革新与建筑节能，2017（03）：62-66．

作者简介：王壑玮（1995-），男，吉林建筑大学材料科学与工程学院本科生