發泡水泥的研究現狀及展望

李逸

山西中條山新型建材有限公司 山西 臨汾 043700

前言

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

1 發泡水泥的研究現狀及展望

發泡水泥的主要組成材料有膠凝材料、發泡劑、穩泡劑、填充料、外加劑、纖維等。

1.1 膠凝材料

膠凝材料是影響發泡水泥物理力學性能的關鍵因素。發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和凝結固化的能力，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、火山灰質復合膠凝材料等均可作為發泡水泥的膠凝材料。目前國內生產的發泡水泥保溫板，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硬化快，有利于泡沫穩定。因而用快硬硫酸鹽水泥制備的發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象，降低發泡水泥的后期強度。研究表明，依據不同種類水泥對發泡倍數、漿體穩定性、干密度、抗壓及導熱系數的影響，硅酸鹽水泥效果最好，而礦渣水泥不適合用于發泡水泥的制備。

1.2 發泡劑

發泡劑又稱起泡劑，是使材料內部產生泡沫而形成閉孔或聯孔結構材料的物質。優良的發泡劑應具備用量少、發泡倍數高、穩定性適宜、不影響強度等特性。根據在發泡過程中產生氣體的方式不同，一般分為物理發泡劑和化學發泡劑兩大類。

（1）物理發泡劑

國外對物理發泡劑研究較早，多為蛋白質類。研究者用Biliquid微泡沫生成納米發泡水泥，從根本上改善了發泡水泥的微觀性能，提高其強度、抗凍及抗裂等性能。目前，國內發泡劑品種主要有四類：松香皂發泡劑、動植物型發泡劑、表面活性劑發泡劑及復合型發泡劑。因發泡劑種類不同，發泡性能迥異。近些年，性能優良的發泡劑不斷涌現，如：CON-A型發泡劑、U型發泡劑、CCN-95型固體發泡劑等。研究者用生石灰水解污泥制備出污泥蛋白發泡水泥發泡劑，配以黃原膠作穩泡劑，泡沫穩定時間可達4h之久，發泡倍數在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，發泡后產生的液膜韌性好的特點，制備了超穩定性發泡劑，其發泡倍數可達20倍，半消需3h，1h泌水率為0%，全部消泡需要3d。

（2）化學發泡劑

一般認為能夠與水泥漿料中的物質發生化學反應，并產生氣體的物質都可看作化學發泡劑。許多物質可以作為化學發泡劑使用，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。如用經活化處理的煤矸石代替水泥，制備發泡水泥，大大降低了干縮值及成本，具有良好的經濟效益。研究者發現淤泥灰作為火山灰活性材料，具有多孔結構、高鈣含量等特點，是制備發泡水泥的一種良好的填充料。研究者利用赤泥制備的發泡水泥，赤泥的比表面積越高，發泡水泥的抗壓強度越高。研究發現摻加10%的脫硫渣，可有效控制發泡速度，氣孔在漿料中均勻分布。通過摻加未經處理的低鈣粉煤灰，制備出的發泡水泥，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泡水泥制品。在化學發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泡水泥穩定性，隨其摻量增加，孔徑減小，強度先提高后降低；激發劑應用在化學發泡水泥中，可以加快發泡速度，并提高發泡水泥的抗壓、抗折強度；速凝劑可保證發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泡水泥強度，降低干縮值及吸水率；增水劑增加發泡水泥的強度，并顯著降低吸水率；調節劑可調節水泥凝結時間，有助于漿料的穩定性。但是外加劑在發泡水泥中使用可能會使泡沫不穩定，因此，發泡水泥中發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 結束語

隨著我國正大力推進的生態節能、資源利用的研究和開發，發泡水泥的需求量呈逐年增加的趨勢。要改善發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注。①對于發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，要從它的微觀結構及發泡機理展開進行研究；②研發密度小于100kg/m3，導熱系數低，強度達到使用規格的超低密度發泡水泥產品；③針對目前發泡劑種類繁多，良莠不齊這一現象，需要依據不同的發泡方式及發泡劑品種制定詳細的標準，研制發泡水泥專用的膠凝材料。