發(fā)泡劑及泡沫混凝土研究綜述

劉雪麗　焦雙健　王振超

摘要：綜述了發(fā)泡劑的分類、發(fā)泡劑在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，并概括了泡沫混凝土的研究現(xiàn)狀，同時簡要論述了泡沫混凝土在發(fā)展過程中存在問題和解決方法，最后對泡沫混凝土今后的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：發(fā)泡劑；泡沫混凝土；應(yīng)用領(lǐng)域；發(fā)展現(xiàn)狀

0引言

制備高性能的混凝土一直以來都是我們工作的重中之重。泡沫混凝土就是普通混凝土改進(jìn)的一種，傳統(tǒng)的混凝土自重較大，在混凝土中加入泡沫，可形成輕質(zhì)高強、保溫隔熱性能良好的泡沫混凝土。

1混凝土發(fā)泡劑的分類

泡沫混凝土發(fā)泡劑的種類繁多，目前，發(fā)泡劑主要有兩種，物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑。

1.1物理發(fā)泡劑

松香類、合成表面活性劑、蛋白類和復(fù)合型4類是物理發(fā)泡劑的主要種類。發(fā)泡劑是制備高性能泡沫混凝土的核心因素，故發(fā)泡劑的好壞決定了泡沫混凝土的質(zhì)量。

①松香類發(fā)泡劑。松香類發(fā)泡劑主要有兩種，松香皂和松香熱聚物類。松香皂是經(jīng)過皂化反應(yīng)制得的，它的制造成本較低，容易制得，但是發(fā)泡倍率低，發(fā)泡出來的泡沫穩(wěn)定性低。

②合成表面活性劑類發(fā)泡劑。這類發(fā)泡劑是一種優(yōu)良試劑，由于表面活性離子性質(zhì)的不同，可分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性離子型。陰離子表面活性劑，由于其發(fā)泡倍數(shù)高、發(fā)泡速率也高，故廣受青睞。

③蛋白類發(fā)泡劑。植物蛋白發(fā)泡劑和動物蛋白發(fā)泡劑是蛋白類發(fā)泡劑的兩種。目前，國內(nèi)外比較認(rèn)可的是動物蛋白發(fā)泡劑。動物蛋白類發(fā)泡劑產(chǎn)生的泡沫非常穩(wěn)定，同時具有較厚的泡壁和較高的發(fā)泡倍率，它完全消泡的時間大于24小時。但是這種蛋白類發(fā)泡劑很容易受到外界因素影響。

④復(fù)合型發(fā)泡劑。它是由多種組分復(fù)合而成，蛋白質(zhì)與表面活性劑復(fù)合而成的復(fù)合型發(fā)泡劑，解決了單一組分發(fā)泡性能不佳的問題。與前面3種起泡劑相比，復(fù)合型發(fā)泡劑具有明顯的優(yōu)勢。

1.2化學(xué)發(fā)泡劑

化學(xué)發(fā)泡劑是通過物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而釋放出新的氣體產(chǎn)生泡沫?；瘜W(xué)發(fā)泡劑與物理發(fā)泡劑相比最突出的特點是不需要借助發(fā)泡機(jī)，通過自身與材料的反應(yīng)就能達(dá)到發(fā)泡的目的。這種發(fā)泡方法方便、快捷，對與配制低密度、吸水率性能優(yōu)良的泡沫混凝土有較大的優(yōu)勢。缺點是氣泡穩(wěn)定性差，若不是借助水泥等材料的水化產(chǎn)物作為基材便不能存在。且氣泡泡徑大小也會隨各種條件不同而變化，難以控制。

2發(fā)泡劑的應(yīng)用

發(fā)泡劑以其特殊的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的性能，廣泛的應(yīng)用于塑料橡膠、驅(qū)油采礦和建材領(lǐng)域，并起著日益重要的作用。

2.1發(fā)泡劑在塑料橡膠中的應(yīng)用

目前，發(fā)泡劑在塑料橡膠行業(yè)中扮演著日益重要的角色，已成為塑料橡膠生產(chǎn)不可缺少的原料。這主要取決于發(fā)泡劑特殊的結(jié)構(gòu)，發(fā)泡劑經(jīng)過一定的發(fā)泡工藝可以產(chǎn)生大量的氣體，這些氣體在塑料和橡膠內(nèi)形成多孔結(jié)構(gòu)，滿足了橡膠制品質(zhì)量輕、隔熱性、隔音性和機(jī)械阻尼性較好的要求。

2.2發(fā)泡劑在驅(qū)油采礦領(lǐng)域中的應(yīng)用

發(fā)泡劑在驅(qū)油采礦方面也占有一席之地，在地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)，發(fā)泡劑以其低密度、高彈性的特點顯示了較大的優(yōu)勢。在石油開采方面，泡沫鉆井技術(shù)的使用不但對油氣的采取率有很大的提高，而且還有效降低了開采過程中對油氣層的污染。

2。3發(fā)泡劑在公路輕質(zhì)回填土中應(yīng)用

將發(fā)泡劑加入土中之后的輕質(zhì)土具有自流平特性，這種高流動性的輕質(zhì)土便具有了良好的可泵性，通過泵送可以將其填進(jìn)較為狹小的空間，這樣便可避免常規(guī)填料不飽滿的缺陷。當(dāng)其用于公路橋臺背路基回填時，可以很好地解決軟基路段由于預(yù)壓不充分造成的工后沉降、橋頭跳車等問題。

2.4發(fā)泡劑在砌塊及各種輕質(zhì)板材中應(yīng)用

框架結(jié)構(gòu)是目前我國建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最多的結(jié)構(gòu)形式，而填充墻主要使用砌塊。加入發(fā)泡劑的填充砌塊，以其輕質(zhì)、保溫隔熱、防潮隔音的物理性能，表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢并得到廣泛的應(yīng)用。在南方主要用于隔熱層使用，北方主要用于墻體保溫，高低溫的地方均可以使用，最大特點是使用發(fā)泡劑后砌塊隔熱保溫特長。

2.5發(fā)泡劑在泡沫混凝土中應(yīng)用

將發(fā)泡劑加入混凝土中，形成輕質(zhì)高強的泡沫混凝土。由于泡沫混凝土內(nèi)部孔隙較多，節(jié)約了水泥用量并且降低了自身重量，從而達(dá)到了降低能耗、保護(hù)環(huán)境的目的。發(fā)泡劑在我國開始應(yīng)用始于建筑節(jié)能政策的推廣，并且首先用于輕質(zhì)隔墻板和泡沫混凝土，并在研究使用的過程中形成了自己的技術(shù)體系。

3泡沫混凝土的研究現(xiàn)狀

3.1泡沫混凝土在國外的研究現(xiàn)狀

國外對泡沫混凝土的研究較早，人類第一次使用泡沫混凝土是在5000多年前的古埃及。對泡沫混凝土的研究早期在歐洲，Hofman將鹽酸與碳酸鈉混合使其反應(yīng)生成氣體加入混凝土中制作出了泡沫混凝土。Jenny L.Hitch等研究了美國地區(qū)的應(yīng)用于外墻保溫工程和地面保溫工程的泡沫混凝土。美國的Yamads等在油田固井方面引入泡沫混凝土的使用，將泡沫混凝土的應(yīng)用向其他領(lǐng)域擴(kuò)展。英國鄧M.R.Jones和A.McCarthy通過在泡沫混凝土中摻入低石灰煤灰的方法，提高了泡沫混凝土抗壓強度和抵抗變形能力。目前，泡沫混凝土在全球的應(yīng)用越來越廣泛，在民用、工業(yè)、軍事等20多個領(lǐng)域都有涉及。

3.2泡沫混凝土在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀

我國對于泡沫混凝土的研究起步較晚，于20世紀(jì)50年代由前蘇聯(lián)開始傳入并得到發(fā)展的。中南大學(xué)王少武通過試驗對泡沫混凝土的抗壓強度等進(jìn)行了一系列的研究，并得出了強度、導(dǎo)熱系數(shù)與其配合比三者之間的關(guān)系。中國建筑材料科學(xué)研究總院的張磊蕾通過試驗研究它的組成與熱力學(xué)性能和孔隙結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，并得出了密度和導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強度之間的關(guān)系。呂正航從解決泡沫混凝土的低強、易裂、易塌陷、吸水性大、收縮性大等問題方面出發(fā)，研究了不同的外加劑對泡沫混凝土的影響。2008年《現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土技術(shù)規(guī)程》的頒布，將我國對于泡沫混凝土的應(yīng)用推進(jìn)了一大步。2011年超輕泡沫混凝土開始在我國產(chǎn)生，此后各種生產(chǎn)工藝設(shè)備在全國涌現(xiàn)出來。

4泡沫混凝土存在問題及對策

市場上發(fā)泡劑良莠不齊，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。國家應(yīng)多研發(fā)質(zhì)量好適于生產(chǎn)的發(fā)泡劑，并盡快制定泡沫混凝土發(fā)泡劑使用方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。國內(nèi)對于泡沫混凝土的研究大都集中在泡沫混凝土的抗壓強度、密度等方面，還應(yīng)多進(jìn)行對于泡沫混凝土收縮性能、吸水性、塌陷性和耐久性的研究，使泡沫混凝土的研究走向全面成熟。市場上的生產(chǎn)機(jī)械、生產(chǎn)廠家眾多，卻沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。我國應(yīng)盡快研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化自動化的生產(chǎn)設(shè)備，并對一些不合格的企業(yè)進(jìn)行整頓。我國泡沫混凝土的研究生產(chǎn)與國外相比，規(guī)模較小、水平不高，所以我國還應(yīng)加強泡沫混凝土及其制品的技術(shù)革新。

5結(jié)語

泡沫混凝土以其優(yōu)異的環(huán)保性能和經(jīng)濟(jì)性在全球范圍內(nèi)廣受歡迎。在大力倡導(dǎo)生態(tài)節(jié)能、資源綜合利用的現(xiàn)階段，泡沫混凝土以其優(yōu)良性能較好的綜合效益前景十分廣闊，是一種值得推廣的綠色材料。endprint