降低泡沫混凝土吸水率的研究現(xiàn)狀及展望

褚會超，呂憲俊，張 燕，王志強

(山東科技大學化學與環(huán)境工程學院，青島 266590)

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降低泡沫混凝土吸水率的研究現(xiàn)狀及展望

褚會超，呂憲俊，張 燕，王志強

(山東科技大學化學與環(huán)境工程學院，青島 266590)

泡沫混凝土作為一種新型的無機保溫材料，在各個領域得到廣泛應用。但較高的吸水率是目前泡沫混凝土普遍存在的缺陷，嚴重影響了泡沫混凝土的耐久性和使用效果。本文結(jié)合近年來國內(nèi)外在泡沫混凝土吸水率方面的研究情況，介紹了減水劑和防水劑在泡沫混凝土中的應用研究，指出了目前的研究中存在的不足，展望了降低泡沫混凝土吸水率的研究方向。

泡沫混凝土； 吸水率； 防水劑； 減水劑

1 引 言

泡沫混凝土是一種無機保溫材料，它是以普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥為主要膠凝材料，以粉煤灰為摻合料，摻入纖維、穩(wěn)泡劑等各種功能外加劑，按一定比例加水攪拌后，經(jīng)發(fā)泡、成型、切割、包裝、養(yǎng)護而成的一種高孔隙率泡沫混凝土制品，具有質(zhì)輕、導熱系數(shù)小、吸音隔熱、使用壽命長、無毒害等優(yōu)點，泡沫混凝土廣泛應用于建筑保溫材料、輕質(zhì)墊層、防火材料等領域，積極響應了我國提出的建設資源節(jié)約型社會的要求[1-4]。但是，由于泡沫混凝土內(nèi)部存在大量泡孔以及在制備過程中水灰比較大，使泡沫混凝土具有較高的吸水率，防水性較差，嚴重影響了泡沫混凝土的使用效果，尤其使其在寒冷地區(qū)的應用受到限制。近年來，泡沫混凝土的防水性是外墻外保溫工程中的防火隔離帶和泡沫混凝土外墻保溫工程提出的新要求。

影響泡沫混凝土吸水率的因素有很多，包括泡沫混凝土的密度、孔結(jié)構(gòu)、滲透機理等[5-7]。目前，降低泡沫混凝土吸水率的方法有多種，使用最多的有兩個方法：一是在泡沫混凝土料漿中摻加防水劑或著在泡沫混凝土的表面涂覆一層防水材料；二是在泡沫混凝土料漿中摻加減水劑以降低水灰比，提高防水性。本文結(jié)合近年來國內(nèi)外在泡沫混凝土吸水率方面的研究現(xiàn)狀，介紹了降低泡沫混凝土吸水率的方法及研究進展，分析了降低泡沫混凝土吸水率的發(fā)展趨勢，以期為提高泡沫混凝土的綜合性能提供參考和借鑒。

2 利用防水劑降低吸水率

防水劑是一種能夠減少混凝土中孔隙和填塞毛細通道，從而降低混凝土吸水率及其在靜水壓力下的透水性的外加劑。防水劑能夠改善混凝土和易性，減少用水量，促進水泥的水化，生成水化凝膠，填充早期孔隙，或者與水泥反應生成細微顆粒、憎水性物質(zhì)填充孔隙，或者形成致密憎水膜[8]。它可以顯著提高泡沫混凝土的防水性能，減少吸水量，提高泡沫混凝土的耐久性，延長泡沫混凝土的使用壽命[9]。目前防水劑在泡沫混凝土中的應用方法主要有表面涂覆法和內(nèi)摻法[10-12]。

2.1 表面防水處理

表面防水處理即在混凝土的表面涂覆防水材料或者將混凝土浸沒在防水劑中以達到與外界水分隔絕的目的。防水劑可以在泡沫混凝土的表面形成一層憎水膜，這層憎水膜可以將泡沫混凝土與外界水隔開[13]，從而使泡沫混凝土的防水能力增強。表面處理方式與防水效果有密切關系，傳統(tǒng)的表面處理方式無法取得理想的效果，A. Gerdes[14]等介紹了一種效果較好的表面防水處理技術(shù)，這種方法可使防水劑的滲透深度達到6 mm以上，但施工方式復雜。張偉[15]等使用改性有機硅乳液對混凝土表面進行涂層處理后，混凝土表面疏水性較好，并且提高了抗凍融能力。朱桂紅[16]等使用硅烷乳液對混凝土進行表面處理后取得了較好的防水效果，當混凝土孔隙率較大時，防水劑能獲得較大的滲透深度，從而得到較好的防水效果。周述光[17]等用高滲透性防水劑FSJ對輕質(zhì)氣泡水泥進行表面噴涂處理，能顯著提高其防水性能，保證其在潮濕狀態(tài)下的性能不變。胡璐[11]在泡沫混凝土表面刷涂乳液型有機硅和甲基硅酸鹽有機硅，結(jié)果表明，在試塊表面刷涂乳液型有機硅和甲基硅酸鹽有機硅防水劑均能降低泡沫混凝土的吸水率。

表面涂覆浸漬這種方法操作簡單，但是沒有從根本上解決泡沫混凝土防水的問題，因為泡沫混凝土的表面不平，難以全面涂刷，并且這種防水膜易老化和氧化[18,19]。

2.2 內(nèi)摻防水處理

所謂內(nèi)摻式防水處理，是將防水劑作為組分添加到泡沫混凝土的拌和物中。丁曼[10]研究了硬脂酸鋅乳液、石蠟微乳液和硅氧烷溶液三種防水劑對泡沫混凝土的影響，將這三種防水劑進行內(nèi)摻式防水處理，研究結(jié)果表明：摻入硬脂酸鋅乳液的泡沫混凝土的防水性最好，石蠟乳液次之，而硅氧烷防水劑的防水性能最差。侯星[20]等內(nèi)摻有機硅防水劑，研究其摻量對發(fā)泡保溫材料吸水率的影響，結(jié)果表明，防水劑摻量為4%時，水泥基輕質(zhì)發(fā)泡保溫材料的28 d體積吸水率可降至17.32%，與未摻加防水劑的試樣相比，其體積吸水率降低了24.17%。張磊蕾[21]等研究了內(nèi)摻憎水劑F、有機硅防水劑和表面涂覆有機硅防水劑對泡沫混凝土吸水率的影響，結(jié)果表明，摻憎水劑F的泡沫混凝土的吸水率顯著降低，內(nèi)摻有機硅防水劑的效果次之，涂覆有機硅防水劑的效果較差。

內(nèi)摻防水劑可以顯著降低混凝土的吸水率，相較于表面防水處理，在耐久時間要求較長或環(huán)境條件惡劣的情況下，采用內(nèi)摻式防水處理具有更加理想的效果，但要考慮到防水劑與發(fā)泡劑相容性的好壞，這是泡沫混凝土吸水率能否降低的關鍵。

2.3 防水劑的種類對吸水率的影響

防水劑按照主要成分分為無機質(zhì)防水劑、有機質(zhì)防水劑和復合防水劑三類。無機質(zhì)防水劑主要包括：氯鹽系，如氯化鐵、氯化鈣；硅酸鈉系，如水玻璃；鋯化合物等。有機質(zhì)防水劑主要包括：脂肪酸及其鹽類，如硬脂酸鈣、硬脂酸鋅；石蠟和瀝青系，如石蠟微乳液；樹脂及橡膠系類，如天然橡膠、合成橡膠膠乳；水溶性樹脂系，如纖維素醚、聚乙烯醇；有機硅類，如甲基硅醇鈉。復合防水劑包括無機復合防水劑、有機復合防水劑和無機-有機復合防水劑，主要是有機物和無機物通過物理或化學方式進行合成[7,22,23]。

單星本[24]等選擇硬脂酸鹽類、硅烷基類、有機硅三種防水劑，研究防水劑對泡沫混凝土吸水率的影響，研究發(fā)現(xiàn)，摻入硬脂酸鹽防水劑的泡沫混凝土的吸水率低于摻入其它兩種防水劑的泡沫混凝土，硬脂酸鹽防水劑對不同密度的泡沫混凝土的吸水率均有改善作用。

胡君[25]研究了德國WACKER公司生產(chǎn)的不同有機硅防水劑對發(fā)泡水泥復合保溫板單位面積吸水量、質(zhì)量吸水率和體積吸水量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同有機硅憎水劑對發(fā)泡水泥復合保溫板的吸水率均有一定的降低作用。于寧[26]等研究了有機硅憎水劑、硅烷基憎水劑和膠粉基憎水劑對化學發(fā)泡法制備的干密度為250～300 kg/m3的泡沫混凝土的體積吸水率的影響，研究結(jié)果表明，憎水劑的摻量和種類對泡沫混凝土體積吸水率有較明顯的影響，硅烷基憎水劑的效果最好，膠粉基憎水劑的效果最差。

李恒志[27]等考察了有機硅防水劑、硬脂酸鈣和改性硬脂酸鹽對超低密度泡沫混凝土體積吸水率的影響，結(jié)果表明，防水劑的種類和摻量對泡沫混凝土的吸水率的影響顯著，其中，改性硬脂酸鹽降低吸水率的效果最好，有機硅防水劑憎水效果最差。

李娟[28]等使用F1型憎水劑研究泡沫混凝土的吸水率，泡沫混凝土吸水率隨著憎水劑摻量的增加而快速降低，在泡沫混凝土密度較小的情況下，憎水效果更加顯著，當摻入的憎水劑過多時，泡沫混凝土吸水率的降幅減小，而且泡沫混凝土的強度基本不受憎水劑的影響。

徐建軍[29]等通過添加了憎水劑、苯丙乳液及降低水灰比，對降低發(fā)泡水泥的吸水率進行研究，實驗表明，摻入憎水劑、苯丙乳液和降低水料比，均能使復合發(fā)泡水泥板的吸水率大幅度降低。Zheng[30]等通過研究有機硅防水劑、高脂肪酸防水劑和防水劑F對發(fā)泡水泥吸水率的影響，結(jié)果表明，高脂肪酸防水劑能顯著降低發(fā)泡水泥的吸水率，降低了68.2%，而有機硅防水劑的效果次于高脂肪酸防水劑，防水劑F的作用最差。

李靜[31]等研究了乳化硬脂酸和乳化復合防水劑對水泥基復合保溫材料吸水率的影響，結(jié)果表明，乳化復合防水劑的防水效果和增強效果均明顯優(yōu)于乳化硬脂酸，當乳化硬脂酸和乳化復合防水劑摻量分別為5%和5%時，試樣的2 h、24 h吸水率分別為20.59%、47.64%和15.53%、34.53%。

李靜[32]等通過摻加乳化硬脂酸防水劑和甲基硅醇類有機硅防水劑，研究防水劑種類對發(fā)泡保溫材料吸水率的影響，研究結(jié)果表明，有機硅防水劑的效果優(yōu)于乳化硬脂酸防水劑，當有機硅防水劑和乳化硬脂酸防水劑的摻量分別為4%和7%時，試樣的2 h、24 h質(zhì)量吸水率分別為14.45%、32.83%和18.34%、45.45%。

Du[33]等研究了有機防水劑和無機防水劑對泡沫混凝土吸水率的影響，結(jié)果表明，防水劑可以降低泡沫混凝土的吸水率，有機防水劑相比于無機防水劑有更好的效果。

杜傳偉[34]等研究了有機類和無機類防水劑對發(fā)泡水泥吸水率的影響，選取苯丙乳液和氯化鐵為防水劑，結(jié)果表明，相同摻量下，有機類防水劑對發(fā)泡水泥吸水率的降低效果明顯優(yōu)于無機類防水劑，當加入占水泥質(zhì)量的2.5%的苯丙乳液防水劑時，制備得到的發(fā)泡水泥保溫材料的吸水率為26.7%，與空白試樣相比降低了59.8%。

由以上研究得出，目前在泡沫混凝土中使用效果較好的的防水劑以有機質(zhì)防水劑居多，主要有脂肪酸金屬鹽類、石蠟乳膠類、有機硅類和可再分散聚合物類。以脂肪酸金屬鹽類為主體的防水劑，如硬脂酸鈣、硬脂酸鋅等，可以在一定程度上大幅度降低泡沫混凝土制品的吸水率，并且此類產(chǎn)品成本相對較低，但需要長時間的攪拌才能使其與漿體攪拌均勻。石蠟乳膠類防水劑在使用前必須經(jīng)過乳化處理才能應用到泡沫混凝土中，但乳化方法會給泡沫混凝土的強度帶來不利影響。有機硅類防水劑的種類很多，不僅可以內(nèi)摻，而且其表面涂覆防水效果優(yōu)異，但在泡沫混凝土防水處理中的效果并不理想?？稍俜稚⒕酆衔镱惙浪畡┠軌蚋纳婆菽炷恋恼辰Y(jié)性，但使用時摻量較大。

2.4 防水劑降低吸水率的作用機理

防水劑降低泡沫混凝土吸水率的作用機理根據(jù)處理方式的不同可分為以下兩種情況：①表面防水處理，防水劑刷涂在泡沫混凝土表面后，防水劑通過在泡沫混凝土的表面形成一層憎水膜，阻止水蒸氣的滲透，或者將防水劑刷涂在泡沫混凝土表面后，防水劑能滲入到泡沫混凝土的內(nèi)部，在孔壁形成疏水性膜，并且填補泡沫混凝土當中的微孔隙，使泡沫混凝土的微觀結(jié)構(gòu)更加致密。以有機硅防水劑為例，有機硅防水劑的分子上帶有的活性基團相互作用，構(gòu)成一道網(wǎng)狀疏水性硅氧烷膜，另外，有機硅防水劑的活性基團還可以與水泥顆粒上的-OH反應，生成帶有Si-R基的硅烷鏈[35]，填補在泡沫混凝土中的孔隙，使泡沫混凝土的微觀結(jié)構(gòu)更加致密，從而降低吸水率；②內(nèi)摻防水處理，用于內(nèi)摻防水的防水劑根據(jù)種類的不同，降低吸水率的作用機理也不同。Du[33]、杜傳偉[34]等在泡沫混凝土中摻入有機防水劑和無機防水劑，分別對防水劑的作用機理進行了探討，在摻入有機硅防水劑所得的泡沫混凝土SEM圖像中可以看出摻入有機硅防水劑的泡沫混凝土的孔壁平滑，并覆蓋有一層白色薄膜。李靜[31,32]等探討了乳化硬脂酸防水劑、乳化復合防水劑和甲基硅醇類有機硅防水劑的防水機理，認為乳化硬脂酸會在水泥水化產(chǎn)物的表面形成面積小、分布不均的保護膜，在聚乙烯醇的膠黏作用和乳化硬脂酸的填充、成膜作用的共同作用下，使摻有乳化復合防水劑材料的防水性顯著提高，而有機硅防水劑則是經(jīng)過一系列反應在材料內(nèi)部形成憎水膜。

綜合分析以上研究，可將內(nèi)摻防水劑降低吸水率的作用機理分為以下三類。

當內(nèi)摻防水劑為無機質(zhì)防水劑時，無機質(zhì)防水劑與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應，形成膠體或不溶性物質(zhì)，填充泡沫混凝土的孔隙，提高抗?jié)B性，降低了吸水率；當內(nèi)摻防水劑為有機質(zhì)防水劑時，由于有機質(zhì)防水劑本身就是具有憎水作用的物質(zhì)，其自身或者通過與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應生成憎水性強的物質(zhì)，填充到泡沫混凝土的毛細孔及其間隙，提高泡沫混凝土的憎水性，或者有機質(zhì)防水劑在泡沫混凝土中形成高分子薄膜或憎水層，使泡沫混凝土的表面張力發(fā)生變化，阻止毛細孔對水的吸收作用，以達到降低吸水率的作用；當內(nèi)摻防水劑為混合防水劑時，通過防水劑中各組分的共同作用，優(yōu)勢互補，有效降低泡沫混凝土的吸水率。

通過以上分析可以得出，用于泡沫混凝土的防水劑應滿足以下要求：與發(fā)泡劑的相容性好，不影響泡沫的穩(wěn)定性，對泡沫混凝土的強度無不良影響，對環(huán)境友好。

3 利用減水劑降低吸水率

3.1 減水劑的種類對吸水率的影響

在泡沫混凝土的制備中，因為發(fā)泡的需要，需要料漿的稠度較低，所以制備泡沫混凝土時需要的水灰比大，而高的水灰比則會降低水泥水化物之間的結(jié)合緊密度，同時多余的水蒸發(fā)沖出尚未硬化的塑性漿體，在試樣內(nèi)部留下大量空隙和毛細通道，導致泡沫混凝土的吸水率很高，而且泡沫混凝土的含水率越高，其導熱系數(shù)越大，保溫性能變差，這些缺陷都會影響泡沫混凝土的應用性能。因此可以通過降低泡沫混凝土的水灰比，降低其吸水率。減水劑是在保持新拌混凝土和易性相同的情況下能顯著降低用水量的外加劑。對于泡沫混凝土來說，可認為減水劑是在保持流動性或一定稠度條件下，能減少拌合用水的外加劑。因為減水劑優(yōu)良的減水作用，所以加入減水劑可使泡沫混凝土體系的水灰比降低，這是降低吸水率的有效方法。

減水劑按減水能力可分為普通減水劑和高效減水劑；按成分組成可分為木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑、萘系高效減水劑、三聚氰胺系高效減水劑、氨基磺酸鹽系高效減水劑、脂肪酸系高效減水劑和聚羧酸鹽系高效減水劑[36-40]。

管文[41]通過比較聚羧酸減水劑、三聚氰胺減水劑和萘系減水劑在泡沫混凝土中應用效果，發(fā)現(xiàn)萘系減水劑的綜合效果最好，萘系減水劑不僅可以降低泡沫混凝土的吸水率，還可以其抗壓強度。

錢中秋[42]等研究了不同種類減水劑對泡沫混凝土吸水率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，摻入聚羧酸、三聚氰胺、萘系減水劑，可以降低水灰比，改善泡沫混凝土吸水率，綜合對比三種減水劑對泡沫混凝土性能的影響可得，在泡沫混凝土中加入三聚氰胺減水劑更有利于優(yōu)化泡沫混凝土性能。

李啟金[43]等研究了萘系、三聚氰胺系、聚羧酸系、氨基磺酸鹽系及脂肪族系減水劑與普硅發(fā)泡水泥的相容性，并研究了減水劑對泡沫混凝土性能的影響，結(jié)果表明，聚羧酸系減水劑最適合在普硅發(fā)泡水泥中使用，它與普硅發(fā)泡水泥體系有最好的相容性和最高的減水率，并且聚羧酸減水劑對普硅發(fā)泡水泥的力學強度、保溫隔熱性能及防水性能均具有提升作用。

趙懷霞[44]等以水泥和雙氧水為基本材料，研究了泡沫混凝土的吸水率受萘系減水劑摻量的影響，結(jié)果表明，泡沫混凝土的吸水率隨著減水劑摻量的增加，先增后減再增，減水劑加入后，水灰比減小，減少了形成連通孔的幾率。

杜傳偉[45]等研究了聚羧酸系高效減水劑對發(fā)泡水泥吸水率的影響，結(jié)果表明，摻加減水劑能夠改善泡孔結(jié)構(gòu)，降低吸水率，當減水劑用量為0.3%時，發(fā)泡水泥的吸水率達到45.60%，與基準試樣相比降低了32.40%。

曹鵬妮[46]等研究了萘系減水劑摻量對陶粒增強水泥基自保溫砌塊的吸水率的影響，并對萘系減水劑的作用機制進行了探討，結(jié)果表明，當萘系減水劑摻量為0.8%時，試樣的吸水率相對最小為34.64%。

裴閃閃[47]等研究了硅酸鈉、甲基纖維素和高效減水劑對以脫硫石膏-礦渣粉-水泥復合膠凝材料體系為膠凝材料的泡沫混凝土性能的影響。結(jié)果表明，水玻璃對泡沫混凝土性能有不利影響，甲基纖維素對改善泡沫混凝土的性能是有利的，而高效減水劑利于泡沫混凝土的起泡性和穩(wěn)泡性的提高，有利于泡沫混凝土性能的改善。

楊錢榮[48]等研究了減水劑和甲基纖維素對泡沫混凝土的孔結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明，適量的減水劑和甲基纖維素，有助于改善泡沫混凝土的孔結(jié)構(gòu)。

閱讀并分析大量文獻可得出，減水劑能夠降低泡沫混凝土的水灰比，降低吸水率，還能起到穩(wěn)泡作用，改善泡沫混凝土的性能。而且同一減水劑在不同體系的泡沫混凝土中的效果也不盡相同，這主要與泡沫混凝土的組分(膠凝材料的種類、摻合料的種類以及外加劑的種類)有關。應用于泡沫混凝土中的減水劑，與普通減水劑相比，高效減水劑更受青睞，使用較多的減水劑有萘系高效減水劑、三聚氰胺系高效減水劑和聚羧酸系高效減水劑。萘系高效減水劑不僅具有高效的減水率，而且還能提高泡沫混凝土的強度，但萘系減水劑與水泥存在適應性問題，當萘系減水劑摻量少時，坍落度損失會較快，當摻量稍高于飽和點時，又會出現(xiàn)嚴重的離析與泌水[49-51]。三聚氰胺系高效減水劑和萘系減水劑一樣，具有高效減水率和顯著的增強效果，不同的是三聚氰胺系減水劑對水泥品種適應性強，和其他外加劑的相容性好，對蒸汽養(yǎng)護的混凝土制品的適應性強。聚羧酸減水劑則是近年來發(fā)展最快的減水劑，它具有廣泛的適應性和極高的減水率，并且在摻量較低時就有較好的減水效果。

3.2 減水劑降低吸水率的作用機理

減水劑加入泡沫混凝土漿體后，通過物理吸附和化學吸附，減水劑分子吸附在水泥顆粒表面，對水泥產(chǎn)生強烈的分散作用，降低了水泥顆粒間的吸引力，從而破壞水泥顆粒的絮凝結(jié)構(gòu)，使絮凝體中的水釋放出來，從而減少混凝土用水量，增大料漿的流動性，并且能使硬化后孔分布和孔結(jié)構(gòu)得以改善，使泡沫混凝土的吸水率降低。減水劑在泡沫混凝土中的作用主要包括吸附分散作用、濕潤作用和潤滑作用，作用機理包括五個方面：①降低水泥顆粒固液界面能；②靜電斥力作用；③空間位阻斥力作用；④水化膜潤滑作用；⑤引氣隔離“滾珠”作用[52]。

減水劑為表面活性劑，通過吸附分散作用，減水劑的疏水基團定向吸附在水泥顆粒表面，親水基團指向水溶液，形成吸附膜，降低了水泥顆粒界面的固液界面能，提高了水泥的分散性，親水基團發(fā)生電離使水泥顆粒表面帶上電性相同的電荷，使水泥顆粒間產(chǎn)生靜電斥力，可增加水泥的分散性，增大了漿體的流動性，使泡沫混凝土漿體更加均勻，有利于膠凝材料的水化[53]，還可以減少泡沫的合并，形成穩(wěn)定的氣泡[54]，也可以減少多余水分蒸發(fā)在孔壁中形成的毛細孔隙，使泡沫混凝土微觀結(jié)構(gòu)更加致密，降低連通孔率，從而降低了泡沫混凝土的吸水率。對于聚羧酸系高效減水劑[55,56]來說，該類減水劑呈梳狀吸附在水泥顆粒表面，側(cè)鏈伸入液相，使水泥顆粒間具有較強的空間位阻斥力，而靜電斥力則相對較小。由于減水劑分子中含有大量的磺酸基(-SO3-)、羥基(-OH)、醚基(-O-)和羧基(-COO-)等親水性較強的基團，可在水泥顆粒表面形成一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，能夠起到潤滑作用，另一方面，這些極性基團可以使減水劑分子吸附在氣泡液膜表面，降低其表而張力，增強氣泡液膜彈性和柔韌性，提高其機械強度，從而提高氣泡的穩(wěn)定性。杜傳偉[45]等對聚羧酸系減水劑的作用機理進行了探討，一方面減水劑分子吸附于水泥顆粒表面，在靜電斥力的作用下改善料漿的和易性，另一方面減水劑分子中帶有的官能團可以降低氣泡液膜表面的表面能，起到提高泡沫穩(wěn)定性的作用。曹鵬妮[46]等認為萘系減水劑使水泥顆粒產(chǎn)生靜電斥力促進其均勻分散，影響試樣孔結(jié)構(gòu)和水化產(chǎn)物，使試樣具有較好的性能。同時，減水劑也會給泡沫混凝土帶來不利影響。減水劑在泡沫混凝土中會產(chǎn)生消泡的現(xiàn)象，李啟金[43]等對減水劑的消泡機理進行了探討，認為減水劑的消泡作用主要由以下兩點造成：①減水劑的加入降低了漿體的粘度，加劇了氣泡的破裂；②減水劑分子會使氣泡液膜的組成、結(jié)構(gòu)等發(fā)生改變。

因此，對于泡沫混凝土中減水劑的選擇應綜合考慮各方面的因素，要有較高的減水率，與泡沫混凝土體系相容性好，沒有消泡現(xiàn)象或者消泡現(xiàn)象較輕，不會對泡沫混凝土的性能帶來不利影響，價格便宜，對環(huán)境友好。

4 降低吸水率的其他方法

泡沫混凝土的吸水率除了通過加入防水劑和減水劑加以控制外，還可以通過其他方法達到降低吸水率的目的。張水[57]等向粉煤灰和水泥的混合料漿中摻入不同用量的泡沫，研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)泡水泥的吸水率與泡沫摻量有關，當摻量小于2250 mL/kg時，發(fā)泡水泥的吸水率低并具有較高的抗壓強度。另外英國的研究人員[58]向普通硅酸鹽泡沫水泥中加入陶瓷微珠，制備出了耐水性能尤為突出發(fā)泡水泥保溫材料。美國研究人員[59]將泡沫分散于天然乳膠中，在水泥料漿中形成一種復合多相三明治材料結(jié)構(gòu)，該種新型發(fā)泡水泥材料具有優(yōu)良的密閉泡孔結(jié)構(gòu)，使其具有較高的耐水性能。

5 目前研究存在的問題及研究展望

隨著泡沫混凝土廣泛的應用，其良好的保溫隔熱性能和輕質(zhì)的特點受到關注的同時，如何降低泡沫混凝土吸水率，進一步提高泡沫混凝土性能，成為了急需解決的問題。目前國內(nèi)外學者在提高泡沫混凝土防水性能方面做了大量的研究工作，也取得了豐富的研究成果，但泡沫混凝土不同于普通混凝土，它是一個復雜的體系，還存在很多尚未解決的問題。結(jié)合目前的研究現(xiàn)狀，建議集中研究于以下三點問題，并對其發(fā)展做出展望。

(1)在目前的研究中，很多都是直接使用適用于普通混凝土的減水劑和防水劑以降低吸水率，雖然可以達到降低吸水率的目的，但是一些防水劑和減水劑會出現(xiàn)消泡現(xiàn)象，會嚴重影響泡沫混凝土的其它性能。缺乏關于適用于泡沫混凝土體系的減水劑和防水劑的合成、使用方法以及對泡沫混凝土性能影響規(guī)律的系統(tǒng)研究，尤其缺乏關于減水劑和防水劑降低泡沫混凝土吸水率的作用機理的研究。因此在選擇防水劑和減水劑時，要研究其與泡沫混凝土體系的相容性，并且研發(fā)適用于泡沫混凝土體系的防水劑和減水劑是值得深入研究的方向。

(2)泡沫混凝土的吸水率的高低與其抗凍融性密切相關，目前關于研究泡沫混凝土吸水率的文獻較多，但大部分研究中僅用體積吸水率、質(zhì)量吸水率及軟化系數(shù)等參數(shù)來表征泡沫混凝土的吸水率，關于與吸水率相關的抗凍融性、抗?jié)B性等多項性能系統(tǒng)性研究尚較為缺乏。因此在以后的研究中，可以將泡沫混凝土的抗凍融性、抗?jié)B性等性能與吸水率的研究相結(jié)合，充分考慮實際應用條件，深度揭示泡沫混凝土吸水率與耐久性的關系，更全面的優(yōu)化泡沫混凝土的性能。

(3)泡沫混凝土的防水性能與其孔結(jié)構(gòu)密切相關，目前的文獻中一般通過調(diào)節(jié)物料的配比、外加劑的種類和摻量、分析孔結(jié)構(gòu)等方式對泡沫混凝土的吸水率進行研究，但極少有人研究泡沫混凝土的微觀結(jié)構(gòu)和水化產(chǎn)物對其防水性能有著什么樣的影響，尤其是泡沫混凝土中水化產(chǎn)物的種類及含量的變化對其吸水率的影響，關于這方面的研究目前很少報道。今后應加強對泡沫混凝土微觀結(jié)構(gòu)和其水化產(chǎn)物的認識，結(jié)合XRD、SEM、DSC等技術(shù)，采用合理的方法對泡沫混凝土微觀層面進行表征，探明泡沫混凝土微觀結(jié)構(gòu)和水化產(chǎn)物對防水性能的影響機制，以期形成一套較為完善的降低吸水率的理論體系。

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Status and Prospects of Research on Reducing the Water Absorption of Foamed Concrete

CHUHui-chao,LYUXian-jun,ZHANGYan,WANGZhi-qiang

(College of Chemical and Environmental Engineering,Shandong University of Science and Technology,Qingdao 266590,China)

Foamed concrete is widely applied in various fields as a new type of inorganic heat preservation material. But the foamed concrete has higher bibulous rate, which seriously affect the durability performance of foamed concrete. According to the research of domestic and external, this paper introduced the application performance of waterproofing agent and water reducing agent on foamed concrete，and the insufficient in the current study were pointed out. The paper also proposed the research direction and development proposals to reduce water absorption.

foamed concrete;water absorption;waterproofing agent;water reducing agent

國家自然科學基金項目(50974082)；高等學校博士學科點專項科研基金資助課題(20133718110005)；黃島區(qū)科技項目(2014-1-37)；山東科技大學科研創(chuàng)新團隊支持計劃項目(2012KYTD102).

褚會超(1992-)，女，碩士研究生.主要從事礦物資源綜合利用方面的研究.

TU528

A

1001-1625(2016)09-2852-08