發(fā)泡水泥的研究現(xiàn)狀及展望

李逸

山西中條山新型建材有限公司 山西 臨汾 043700

前言

發(fā)泡水泥(Foamcement)是通過發(fā)泡機的發(fā)泡系統(tǒng)將發(fā)泡劑用機械方式充分發(fā)泡.并將泡沫與水泥漿均勻混合.然后經(jīng)過發(fā)泡機的泵送系統(tǒng)進行現(xiàn)澆施工或模具成型.經(jīng)自然養(yǎng)護所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)保溫材料。發(fā)泡水泥具有密度小、保溫性能好、隔音耐火、抗震性能好、易于施工等優(yōu)點，通常應用的領(lǐng)域為地面采暖保溫層、屋面保溫層、框架結(jié)構(gòu)墻體填充層等。

1 發(fā)泡水泥的研究現(xiàn)狀及展望

發(fā)泡水泥的主要組成材料有膠凝材料、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、填充料、外加劑、纖維等。

1.1 膠凝材料

膠凝材料是影響發(fā)泡水泥物理力學性能的關(guān)鍵因素。發(fā)泡水泥用膠凝材料同外加劑、水等混合，攪拌制成的料漿應具備膠結(jié)和凝結(jié)固化的能力，良好的和易性，以及早強等特點。普通硅酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、高鋁和高鈣硫酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥、火山灰質(zhì)復合膠凝材料等均可作為發(fā)泡水泥的膠凝材料。目前國內(nèi)生產(chǎn)的發(fā)泡水泥保溫板，主要采用快硬硫鋁酸鹽水泥，或是與普通硅酸鹽水泥混合使用[1]。

與普通硅酸鹽水泥相比，快硬硫鋁酸鹽水泥凝結(jié)硬化快，有利于泡沫穩(wěn)定。因而用快硬硫酸鹽水泥制備的發(fā)泡水泥孔徑更加細小均勻，且吸水率較低。然而快硬硫鋁酸鹽水泥制品在強度上存在后期倒縮現(xiàn)象，降低發(fā)泡水泥的后期強度。研究表明，依據(jù)不同種類水泥對發(fā)泡倍數(shù)、漿體穩(wěn)定性、干密度、抗壓及導熱系數(shù)的影響，硅酸鹽水泥效果最好，而礦渣水泥不適合用于發(fā)泡水泥的制備。

1.2 發(fā)泡劑

發(fā)泡劑又稱起泡劑，是使材料內(nèi)部產(chǎn)生泡沫而形成閉孔或聯(lián)孔結(jié)構(gòu)材料的物質(zhì)。優(yōu)良的發(fā)泡劑應具備用量少、發(fā)泡倍數(shù)高、穩(wěn)定性適宜、不影響強度等特性。根據(jù)在發(fā)泡過程中產(chǎn)生氣體的方式不同，一般分為物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類。

（1）物理發(fā)泡劑

國外對物理發(fā)泡劑研究較早，多為蛋白質(zhì)類。研究者用Biliquid微泡沫生成納米發(fā)泡水泥，從根本上改善了發(fā)泡水泥的微觀性能，提高其強度、抗凍及抗裂等性能。目前，國內(nèi)發(fā)泡劑品種主要有四類：松香皂發(fā)泡劑、動植物型發(fā)泡劑、表面活性劑發(fā)泡劑及復合型發(fā)泡劑。因發(fā)泡劑種類不同，發(fā)泡性能迥異。近些年，性能優(yōu)良的發(fā)泡劑不斷涌現(xiàn)，如：CON-A型發(fā)泡劑、U型發(fā)泡劑、CCN-95型固體發(fā)泡劑等。研究者用生石灰水解污泥制備出污泥蛋白發(fā)泡水泥發(fā)泡劑，配以黃原膠作穩(wěn)泡劑，泡沫穩(wěn)定時間可達4h之久，發(fā)泡倍數(shù)在50倍以上。研究者利用不同離子型的表面活性劑混合后分子間存在靜電相互作用，發(fā)泡后產(chǎn)生的液膜韌性好的特點，制備了超穩(wěn)定性發(fā)泡劑，其發(fā)泡倍數(shù)可達20倍，半消需3h，1h泌水率為0%，全部消泡需要3d。

（2）化學發(fā)泡劑

一般認為能夠與水泥漿料中的物質(zhì)發(fā)生化學反應，并產(chǎn)生氣體的物質(zhì)都可看作化學發(fā)泡劑。許多物質(zhì)可以作為化學發(fā)泡劑使用，如：鋁粉、過氧化氫、碳化鈣等，其中應用最廣泛、工藝最成熟的是鋁粉，其次是過氧化氫。

1.3 填充料

發(fā)泡水泥中使用的填充料必須滿足細度、吸水性等因素上的要求，才能保證其與泡沫的相容性。對于發(fā)泡水泥，填充料多使用固體廢棄物：磨細礦渣、高等級的超細粉煤灰、硅灰、秸稈粉、鋸末等。如用經(jīng)活化處理的煤矸石代替水泥，制備發(fā)泡水泥，大大降低了干縮值及成本，具有良好的經(jīng)濟效益。研究者發(fā)現(xiàn)淤泥灰作為火山灰活性材料，具有多孔結(jié)構(gòu)、高鈣含量等特點，是制備發(fā)泡水泥的一種良好的填充料。研究者利用赤泥制備的發(fā)泡水泥，赤泥的比表面積越高，發(fā)泡水泥的抗壓強度越高。研究發(fā)現(xiàn)摻加10%的脫硫渣，可有效控制發(fā)泡速度，氣孔在漿料中均勻分布。通過摻加未經(jīng)處理的低鈣粉煤灰，制備出的發(fā)泡水泥，干密度為1000kg/m3、1200kg/m3、1400kg/m3時，抗壓強度分別為6.4MPa、7.0MPa、10.2MPa。將玻璃微珠分散在橡膠膠乳改性水泥泥漿中，并添加了納米黏土粒子和玻璃纖維，制備出一種新型的發(fā)泡水泥制品。在化學發(fā)泡水泥中摻加了陶瓷廢料，影響了漿體的流變性。

1.4 外加劑

為滿足發(fā)泡水泥和易性及某些特殊性能要求，在其中須加入不同種類外加劑，如：增稠劑可顯著提高發(fā)泡水泥穩(wěn)定性，隨其摻量增加，孔徑減小，強度先提高后降低；激發(fā)劑應用在化學發(fā)泡水泥中，可以加快發(fā)泡速度，并提高發(fā)泡水泥的抗壓、抗折強度；速凝劑可保證發(fā)泡水泥有較好的早期強度并減少水分流失；減水劑可提高水泥分散性及發(fā)泡水泥強度，降低干縮值及吸水率；增水劑增加發(fā)泡水泥的強度，并顯著降低吸水率；調(diào)節(jié)劑可調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時間，有助于漿料的穩(wěn)定性。但是外加劑在發(fā)泡水泥中使用可能會使泡沫不穩(wěn)定，因此，發(fā)泡水泥中發(fā)泡劑與外加劑耦合以及外加劑之間耦合是相當重要的[2]。

2 結(jié)束語

隨著我國正大力推進的生態(tài)節(jié)能、資源利用的研究和開發(fā)，發(fā)泡水泥的需求量呈逐年增加的趨勢。要改善發(fā)泡水泥在應用過程中存在的問題，對它的研究需要不斷拓展深化，以下幾個方面值得關(guān)注。①對于發(fā)泡水泥在應用中存在的問題研究，重點不能只集中在宏觀上的力學性能和熱工性能，要從它的微觀結(jié)構(gòu)及發(fā)泡機理展開進行研究；②研發(fā)密度小于100kg/m3，導熱系數(shù)低，強度達到使用規(guī)格的超低密度發(fā)泡水泥產(chǎn)品；③針對目前發(fā)泡劑種類繁多，良莠不齊這一現(xiàn)象，需要依據(jù)不同的發(fā)泡方式及發(fā)泡劑品種制定詳細的標準，研制發(fā)泡水泥專用的膠凝材料。