泡沫混凝土的應(yīng)用研究進(jìn)展

摘" 要：

介紹了泡沫混凝土的發(fā)展歷程，制備泡沫混凝土的發(fā)泡工藝，包括物理發(fā)泡法和化學(xué)發(fā)泡法，并包含不同發(fā)泡工藝的發(fā)泡機(jī)理及發(fā)泡研究進(jìn)展；分析了氣泡結(jié)構(gòu)、含量以及均勻性等泡沫的性質(zhì)對泡沫混凝土理化性能的影響，包含力學(xué)性能、保溫性能和聲學(xué)性能等；闡述了目前關(guān)于泡沫混凝土的國內(nèi)外改性研究以及應(yīng)用的進(jìn)展；提出了新型環(huán)保、多功能領(lǐng)域應(yīng)用是今后泡沫混凝土的未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：

泡沫混凝土; 發(fā)泡工藝; 氣泡結(jié)構(gòu); 理化性能; 改性應(yīng)用

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2024.04.001

中圖分類號：TU528

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-8901（2024）04-0001-06

基金項目：

壘知創(chuàng)新基金項目（LETSGrp2020042403）

作者簡介：

郭新成（1995年—），男，山西忻州人，2022年畢業(yè)于西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)，碩士，貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院博士研究生在讀，現(xiàn)主要從事功能高分子材料研究與應(yīng)用工作。

通信作者：

王彩紅（1972年—），女，貴州貴陽人，2013年畢業(yè)于貴州大學(xué)材料工程專業(yè)，高級實驗師，現(xiàn)主要從事功能高分子材料工作。

Foam Concrete Application Research Progress

GUO Xin-cheng1，DENG Lei2， LV Chang-wei2，SHEN Jian-rong2，LU Sheng-jun1， WANG Cai-hong3

（1.College of Materials and Metallurgy， Guizhou University， Guiyan Guizhou 550025， China;

2.KZJ New Materials Group Guizhou Co.，Ltd. Longli Guizhou， 551206;

3.College of Chemistry and Chemical Engineering， Guizhou University， Guiyang Guizhou 550025， China）

Abstract：

This paper introduces the development history of foam concrete as well as foaming processes for its preparation （including both physical and chemical foaming methods， foaming mechanisms of different foaming processes and foaming research progress）. The effects of foam properties are analyzed， such as bubble structure， content and uniformity on the physical and chemical performances of foam concrete， including mechanical， thermal insulation and acoustic performances. The research modification and application progress of foam concrete at home and abroad are described， and its new environment-friendly and multi-functional applications are predicted to be the future development direction.

Keywords：foam concrete; foaming process; bubble structure; physical and chemical properties; modified application

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2024.04.001

泡沫混凝土是一類具有微孔的特殊類型的建筑材料，由于其自流平、低導(dǎo)熱系數(shù)、所需原料少以及質(zhì)量輕等優(yōu)勢，以及輕質(zhì)、環(huán)保、吸音和耐火等優(yōu)良性能而備受關(guān)注，并大量應(yīng)用于住房建筑的外墻和屋頂隔熱、地下工程的隧道填充和管道填充，以及在裝飾領(lǐng)域的雕塑和裝飾元素，其靈活性和多功能性成為建筑領(lǐng)域的熱門材料選擇［1，2］。

上世紀(jì)初，泡沫混凝土的工業(yè)化體系逐漸成型，最初用于蒸汽加壓混凝土和絕緣建筑材料的生產(chǎn)應(yīng)用，并于前蘇聯(lián)奠定了泡沫混凝土的應(yīng)用基礎(chǔ)，其企業(yè)生產(chǎn)的以保溫為主的泡沫建筑材料（如墻板、墻磚砌塊等）均沿用至今［3］。同時，日美等發(fā)達(dá)國家將泡沫混凝土進(jìn)行了多領(lǐng)域的拓展應(yīng)用，滿足日常建筑節(jié)能和保溫的需求，提高泡沫混凝土的性能及應(yīng)用擴(kuò)展，逐漸成為建筑領(lǐng)域的熱點方向［4］。對于泡沫混凝土的力學(xué)性能、成分、工藝等詳細(xì)的生產(chǎn)研究，開始于上世紀(jì)五六十年代。隨著全球?qū)ㄖI(lǐng)域的關(guān)注，泡沫混凝土的商業(yè)化已是大勢所趨。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和建筑的大力發(fā)展，泡沫混凝土的研究也日漸火熱。本文將就泡沫混凝土的工藝、性能以及國內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)闡述。

1" 泡沫混凝土制備工藝

傳統(tǒng)泡沫混凝土是指將通過高速攪拌或已成型的均勻泡沫預(yù)先加入含水泥、石料及外加劑存在的漿體中，并經(jīng)過混合泡沫、養(yǎng)護(hù)及成型來得到輕質(zhì)的泡沫混凝土。為區(qū)別于加氣混凝土，李晨等［5］學(xué)者建議將具備獨立封孔氣泡結(jié)構(gòu)且不需蒸汽加壓養(yǎng)護(hù)的混凝土稱為泡沫混凝土，并基于國內(nèi)外對泡沫混凝土的研究現(xiàn)狀，他們認(rèn)為采用物理或化學(xué)工藝的方法將氣泡均勻分散于水泥漿體中，經(jīng)過自然養(yǎng)護(hù)且具備豐富的獨立孔泡結(jié)構(gòu)的混凝土，可被稱為輕質(zhì)多孔泡沫混凝土。

1.1" 物理發(fā)泡法

物理發(fā)泡法制備泡沫混凝土作為傳統(tǒng)工藝，其制備工藝已十分成熟。但是為了節(jié)約成本，施工方或企業(yè)往往更加重視其發(fā)泡過程，而常常忽略泡沫引入后的攪拌工藝等一些特殊工藝要求，這導(dǎo)致泡沫混凝土仍沿用普通混凝土的攪拌工藝，無法滿足日益嚴(yán)格的泡沫混凝土使用性能要求。現(xiàn)階段，物理發(fā)泡工藝采用高壓泵等空氣壓縮機(jī)，將表面活性類和蛋白質(zhì)類等兩大物理發(fā)泡劑所引發(fā)的均勻泡沫打入含水泥和外加劑等的預(yù)拌漿體中，通過高速旋轉(zhuǎn)攪拌來制備泡沫混凝土［6］。李國棟等［7］以普通硅酸鹽水泥和粉煤灰為主要原料，在不同外加劑下進(jìn)行混凝土發(fā)泡實驗，以探討其對泡沫混凝土的影響研究，并在一系列配方下驗證得到了動物性發(fā)泡劑與水的配比為1∶40，可作為其研究體系下良好的物理發(fā)泡配方工藝，引入泡沫攪拌時間為10 s。Liu等［8］為探討水灰比對物理發(fā)泡的泡沫混凝土孔結(jié)構(gòu)的影響，使用普通硅酸鹽水泥（P.O.42.5 R）和植物蛋白發(fā)泡劑為原料，通過物理發(fā)泡法

（發(fā)泡劑比水按1∶15，且打發(fā)好的泡沫引入攪拌時間為120 s）調(diào)節(jié)水灰比，制備了不同干密度的泡沫混凝

土，其泡孔結(jié)構(gòu)見圖1。水灰比的不同將直接導(dǎo)致連接

氣泡孔的數(shù)量，這將直接影響泡沫混凝土的孔隙率和使用強(qiáng)度。Hu等［9］也使用發(fā)泡劑比水為1∶15的配方進(jìn)行物理發(fā)泡，其引入混凝土的攪拌時間為120 s，在制備的泡沫混凝土中考察釉面空心珠（GHB，K46）對混凝土性能的影響。目前，針對泡沫混凝土的物理發(fā)泡研究中，更多的是對其配比的調(diào)控。另外，表1中詳細(xì)地描述了不同工作下泡沫混凝土的水膠比和摻合料等配方，以及28 d的抗壓強(qiáng)度，由表中可知，泡沫混凝土試塊的干密度性能仍然是影響其強(qiáng)度性能的主要因素，而泡沫穩(wěn)定劑及改性劑的添加也會大幅度影響泡沫混凝土的力學(xué)性能。基于上述對泡沫混凝土的發(fā)泡研究，通過物理發(fā)泡工藝制備輕質(zhì)高性能泡沫混凝土是目前研究的一大難題，也是未來新型環(huán)保建筑材料的熱點方向。而在發(fā)泡工藝的影響因素中，泡沫的引入工藝調(diào)控及其攪拌設(shè)備的選擇并沒有得到更多的關(guān)注，而這也是制備高性能、多功能的泡沫混凝土面臨的重要挑戰(zhàn)之一。

1.2" 化學(xué)發(fā)泡法

化學(xué)發(fā)泡法是將化學(xué)發(fā)泡劑加入預(yù)拌的水泥漿體中，在攪拌成型過程中與水泥等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而釋放大量的二氧化碳和氮氣等氣體，以形成化學(xué)反應(yīng)物氣泡，整體混合后的水泥漿體成型后就是泡沫混凝土［13］。相較于將制備的均勻氣泡打入到水泥漿體的物理發(fā)泡法，

化學(xué)發(fā)泡法采用了不同的發(fā)泡機(jī)理，大致可表示為化學(xué)發(fā)泡劑的發(fā)泡速率與水泥漿體的硬化凝結(jié)程度相一致，達(dá)到動態(tài)平衡的一種結(jié)果［14］。李陽等［13］采用物理和化學(xué)發(fā)泡法制備了泡沫混凝土，并研究了發(fā)泡后的氣孔結(jié)構(gòu)對混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的影響規(guī)律，結(jié)果表明：化學(xué)發(fā)泡的孔徑較大，且形態(tài)、大小及分布并不規(guī)則，但其混凝土內(nèi)部氣孔的連通率更高。相對于物理發(fā)泡法，化學(xué)發(fā)泡更適宜制備更低密度的泡沫混凝土，且對摻量與穩(wěn)泡劑種類的要求會更低，這在很多研究中均達(dá)成一致［6，15］。Pan等［16］選擇了常規(guī)波特蘭水泥，并引入物理和化學(xué)外加劑，在化學(xué)發(fā)泡工藝下，通過調(diào)節(jié)水泥混合料漿的流動和硬化速度，最終制得超低密度（150 kg/m3和300 kg/m3之間）泡沫混凝土，這在物理發(fā)泡下是無法實現(xiàn)的。Shi等［17］采用化學(xué)發(fā)泡混合發(fā)泡法制備了基于河床底泥-偏高嶺土摻混物的超輕質(zhì)泡沫堿活化混凝土。結(jié)果表明，干密度在100～600 kg/m3的超輕質(zhì)泡沫混凝土與傳統(tǒng)波特蘭泡沫混凝土相比，具有更好的機(jī)械和熱性能。另外，關(guān)于泡沫混凝土的成分、性能及應(yīng)用研究多集中于密度為600～1 800 kg/m3的泡沫混凝土，這嚴(yán)重阻礙了泡沫混凝土的應(yīng)用擴(kuò)展，尤其在保溫、絕緣領(lǐng)域［18］。

2" 泡沫對泡沫混凝土理化性能的影響

近年來，為緩解不可再生能源的緊缺，泡沫混凝土成為新時代建筑工程中的寵兒，由于其優(yōu)異的隔熱、隔音或空隙填充等性能而被大量應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。其中，泡沫混凝土中的氣孔結(jié)構(gòu)發(fā)揮了重要的作用，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、分布、是否規(guī)則均一、連通性等成為制備高性能泡沫混凝土的重要影響因素。

2.1" 密度

泡沫混凝土的主要特點之一是低密度。這種降低的密度使泡沫混凝土相對輕盈，非常適合用于減輕結(jié)構(gòu)負(fù)荷的應(yīng)用，如建筑屋頂和地板。呂夏婷等［19］在制備批量超輕質(zhì)硫氧鎂基泡沫混凝土的實驗中，發(fā)現(xiàn)特定泡沫混凝土的干密度和濕密度與泡沫摻量有密切的聯(lián)系。基于泡沫能在改性的硫氧鎂基水泥體系中穩(wěn)定存在的條件下，當(dāng)泡沫摻量分別為30%和200%時，硫氧鎂基泡沫混凝土的干密度分別由未加泡沫的混凝土的1 337.39 kg/m3下降至401.46 lcg/m3和99.43 kg/m3［20］。因此，要實現(xiàn)特定密度的泡沫混凝土，可以通過精確控制泡沫含量、泡沫結(jié)構(gòu)和混凝土配方來實現(xiàn)。

2.2" 抗壓強(qiáng)度

抗壓強(qiáng)度是衡量混凝土結(jié)構(gòu)承受負(fù)載能力的關(guān)鍵性能參數(shù)，然而泡沫混凝土通常具有較低的抗壓強(qiáng)度，因此，不常用于建筑中的承重及加固工程，但可以通過調(diào)整泡沫的含量和混凝土配方來控制。另外，泡沫混凝土的使用大幅度降低了建筑的載荷，以降低材料使用及運輸成本，例如，鋼筋成本的降低和生產(chǎn)時長的縮短，因此，未來泡沫混凝土可以獲得不錯的收益［21］。據(jù)相關(guān)報道，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度通常隨著其密度的降低而降低［22］。另外，由于泡沫占據(jù)了混凝土中的一部分體積，減少了固體顆粒的數(shù)量，從而降低了整體的強(qiáng)度，當(dāng)抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到25 MPa下，泡沫混凝土足以充當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)材料使用［23，24］。因此，在設(shè)計高抗壓強(qiáng)度的泡沫混凝土上，采用合適的發(fā)泡劑及發(fā)泡工藝尤重要，均勻分布的泡沫和穩(wěn)定的泡沫結(jié)構(gòu)有助于維持一致的抗壓強(qiáng)度。另外，適當(dāng)?shù)暮笃谔幚砗凸袒^程可以提高泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度，例如，減少水膠比、選擇高強(qiáng)度水泥或添加特殊的摻和材料可以提高抗壓強(qiáng)度。基于此，固化條件也成為了影響泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)鍵因素之一，一些密封固化、空氣固化、濕固化、大氣壓或高壓蒸汽固化等養(yǎng)護(hù)條件也大量在泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度中被探討，且發(fā)現(xiàn)了不同于在普通混凝土中可產(chǎn)生較高抗壓強(qiáng)度的水養(yǎng)護(hù)條件，例如，Brady對泡沫混凝土的50 oC密封固化［25-27］。

2.3" 隔熱性能

泡沫對泡沫混凝土的隔熱性能有著顯著影響，由于細(xì)小的氣泡結(jié)構(gòu)存在，其具有出色的隔熱性能，這也是泡沫混凝土廣泛應(yīng)用于節(jié)能建筑和隔熱結(jié)構(gòu)的主要原因之一。泡沫混凝土通常比傳統(tǒng)混凝土更易施工。但在泡沫混凝土的制備中，制備工藝與發(fā)泡劑的選擇至關(guān)重要，因為在水泥漿料中引發(fā)的大量氣泡結(jié)構(gòu)是隔熱性能的關(guān)鍵因素之一。這不僅由于大量氣孔導(dǎo)致的氣泡混凝土自身的低密度優(yōu)勢，而且微小的氣泡可充當(dāng)隔熱層，阻止熱量的傳導(dǎo)，因此泡沫混凝土中的泡沫應(yīng)均勻分布，并且氣泡之間應(yīng)穩(wěn)定，以確保最佳的隔熱效果。Jia等［28］設(shè)計了采用機(jī)械發(fā)泡和化學(xué)發(fā)泡來增強(qiáng)泡沫混凝土保溫性能的方案，并將通過工程驗證進(jìn)行測試。研究表明（見圖2），熱量在通過泡沫混凝土轉(zhuǎn)移過程中可分為兩種類型：第一種是避免熱流在氣泡（即漿料）中的前向轉(zhuǎn)移，第二種是熱流通過氣泡的轉(zhuǎn)移，這與泡沫混凝土的阻熱效果相對應(yīng)。目前，通過調(diào)整泡沫混凝土的配合比設(shè)計、添加外加劑以及高穩(wěn)定性發(fā)泡劑來增加泡沫混凝土的孔隙率及孔隙體積被認(rèn)為是降低導(dǎo)熱系數(shù)的最有效方法［29，30］。另外，隔熱性能與泡沫含量之間也存在密切關(guān)系。增加泡沫含量通常會提高泡沫混凝土的隔熱性能，這是因為更多的氣泡意味著更多的隔熱空氣。這使泡沫混凝土成為在冷暖氣候條件下用于建筑節(jié)能的理想選擇。

2.4" 抗凍性

抗凍性能是衡量混凝土在寒冷氣候條件下耐受凍融循環(huán)能力的關(guān)鍵因素，相對于傳統(tǒng)混凝土，泡沫混凝土在冷凍條件下通常具有較好的抗凍性。在嚴(yán)寒氣候下，水會凍結(jié)并膨脹，這可能導(dǎo)致普通混凝土中的裂縫和損害。然而，泡沫混凝土中的氣泡可以容納這種膨脹，減少了對混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響。Zhong等［31］研究了改性泡沫混凝土的抗凍能力，聚丙烯纖維的加入可以使泡沫混凝土中大量氣泡具備持續(xù)的應(yīng)力傳遞，避免局部應(yīng)力集中，延緩或防止新裂縫的發(fā)生，從而使改性泡沫混凝土具有更好的抗凍融性。與凍結(jié)相反，泡沫混凝土的隔熱性能在凍融條件下通常能夠維持，因為氣泡結(jié)構(gòu)不受凍結(jié)影響，這使得泡沫混凝土在寒冷氣候中仍然可以提供良好的保溫隔熱能力。

2.5" 吸水性

泡沫混凝土中大量存在的氣泡不僅有助于隔熱，還可減少吸水性。為了進(jìn)一步減少吸水性，泡沫混凝土通常需要額外的防水處理，例如涂層或密封劑。這些處理可以填充氣泡結(jié)構(gòu)中的微小孔隙，進(jìn)一步降低水的滲透。Yoon等［32］通過將具有納米孔的高絕熱和疏水氣凝膠均勻地嵌入泡沫混凝土的多孔結(jié)構(gòu)，以開發(fā)具有良好的熱傳遞阻力和防水性能的高性能泡沫混凝土。結(jié)果表明，經(jīng)氣凝膠改性后的泡沫混凝土（MTMS+TEOS）具有更大的水接觸角（見圖3），這歸因于氣凝膠前驅(qū)體的烷基有效增強(qiáng)了泡沫混凝土的耐濕性，從而在氣孔界面基材上形成疏水性。Cai等［33］在研究輕質(zhì)泡沫混凝土的滲水性能中，發(fā)現(xiàn)了低密度輕質(zhì)泡沫混凝土內(nèi)部氣孔比例大，內(nèi)部通孔較多導(dǎo)致抗凍性降低。另外，設(shè)計水灰比更大的泡沫混凝土，其多余的水分在凝固硬化過程中蒸發(fā)，會留下更多的滲漏通道，這也導(dǎo)致了外界的水很容易沿著相連的孔隙進(jìn)入。因此，在需要高度防水的應(yīng)用中，通常采取額外的措施來確保泡沫混凝土的防水性能，例如，添加防水層或采用專門設(shè)計的施工方法。這些措施可以幫助泡沫混凝土在濕潤環(huán)境中保持其性能和結(jié)構(gòu)完整性。

2.6" 聲學(xué)性能

目前，針對泡沫混凝土的聲學(xué)性能測試改性并不常見，多采用阻抗管測定混凝土的吸聲和傳輸損耗，且泡沫混凝土的聲學(xué)性能通常與頻率有關(guān)［34］。當(dāng)前研究常因氣泡結(jié)構(gòu)的大小和分布，可能導(dǎo)致泡沫混凝土在特定頻率范圍內(nèi)具有更好的吸音能力。基于此，在探究聲波屏蔽或吸收泡沫混凝土的聲學(xué)性能時，可以通過調(diào)整泡沫結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對特定頻率聲音的控制。

3" 對泡沫混凝土的應(yīng)用改性研究進(jìn)展

3.1" 改性進(jìn)展研究

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市人口的擴(kuò)大與集中，大量的工業(yè)廢物、城市生活廢物被大量排放而無法被充分回收利用。為緩解砂石的大量開采對河流和河道的破壞，以及減少制備傳統(tǒng)膠凝材料-水泥帶來的高能耗以及高二氧化碳排放量，越來越多的建筑材料行業(yè)科研工作者逐漸開始聚焦于固體廢棄物的處理回收和利用，如使用鋼鐵廠廢渣、尾礦提高材料的某些特定性能［35，36］。對于泡沫混凝土，在不裂化其本身的應(yīng)用性能時，研究人員傾向于對其進(jìn)行水泥基材料的替換、骨料更換以及外加劑的替代。廖師賢等［37］為降低泡沫混凝土中水泥的用量，采用漿體取代法將再生磚粉替代水泥制備磚粉基泡沫混凝土，在測試中還發(fā)現(xiàn)了替代后的混凝土中再生磚粉可提高泡沫混凝土的強(qiáng)度以及結(jié)構(gòu)更密實等優(yōu)良性能，

這有望減少處理廢棄磚所產(chǎn)生的能耗和污染等。同樣地，匡一成等［38］采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的低水泥摻量制備了大摻量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%礦粉和50%磷石膏泡沫混凝土，雖然部分配方下強(qiáng)度降低，但仍然滿足現(xiàn)階段路基材料對泡沫混凝土的力學(xué)性能要求。

相較于水泥摻量和骨料的大量更換，外加劑雖然添加至泡沫混凝土中的含量較少，但對混凝土的性能影響同樣不可小覷。使用熱機(jī)械和物理化學(xué)法，結(jié)合從植物廢料制備的增強(qiáng)劑，例如再生木纖維［39］、亞麻纖維［40］、劍麻纖維［41］以及從廢料中提取的紡織纖維［42］等已被用于減少干燥收縮，并改善泡沫混凝土的斷裂性能。Natali Murri等［43］將羊毛廢料引入泡沫混凝土中，通過合理的配比制備得到了1 000 kg/m3的耐火隔熱復(fù)合材料。其中，羊毛纖維在混凝土內(nèi)部形成穩(wěn)固的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了內(nèi)部氣泡的均勻分布，這有效地提高了泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗裂性以及斷裂模量。

3.2" 應(yīng)用領(lǐng)域研究

隨著對泡沫混凝土研究的深入，目前已不滿足于常規(guī)用途，研究人員已針對泡沫混凝土的性能進(jìn)行了針對性的改性提升和應(yīng)用。李素珠等［44］針對西北部鹽堿地和沿海地區(qū)等多鹽地帶，將可提升混凝土力學(xué)性能的聚丙烯纖維和泡沫混凝土配合制備，驗證了聚丙烯泡沫混凝土的抗氯離子滲透效果一般，但其合理的纖維長度可改善泡沫混凝土的抗?jié)B性能。

為更好地應(yīng)用于高寒地帶，基于泡沫混凝土中豐富閉孔氣泡的存在所導(dǎo)致的獨特抗凍性能，一些針對抗凍性能的提高改性研究以及基礎(chǔ)的配比和其在凍融環(huán)境下的力學(xué)性能研究也逐漸受到關(guān)注。高志涵等［45］研究了不同密度下泡沫混凝土的循環(huán)凍融實驗，證明了泡沫混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)是決定凍融環(huán)境下力學(xué)性能的關(guān)鍵，并且具備小于500 μm孔徑分布的泡沫混凝土?xí)哂懈觾?yōu)良的抗凍融侵蝕的能力。

除了依據(jù)泡沫混凝土的常規(guī)性能所設(shè)計的功能應(yīng)用，如保溫材料、隔音板及隔熱材料等，在我國“碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)背景下，加快社會經(jīng)濟(jì)綠色轉(zhuǎn)型并研發(fā)生產(chǎn)碳捕獲、利用及固存的綠色環(huán)保型材料，也是新型泡沫混凝土的所涉領(lǐng)域之一。張源等［46］分析泡沫混凝土中由于骨架和大量氣孔的存在，可充當(dāng)優(yōu)良的固碳建筑材料，通過分析泡沫混凝土的固碳機(jī)制，在此基礎(chǔ)上估算了二氧化碳泡沫混凝土的碳封存能力，并指出了未來泡沫混凝土固碳能力提升的瓶頸挑戰(zhàn)以及需要解決的問題。另外，Wei等［47］采用水泥、固體廢棄物基材、30%雙氧水通過化學(xué)發(fā)泡制備泡沫混凝土材料，并進(jìn)行了相應(yīng)的二氧化碳封存量測試。通過改變水灰比和發(fā)泡劑的用量來調(diào)整材料的孔隙結(jié)構(gòu)，最終調(diào)整比例，在水膠比為0.7、發(fā)泡劑用量為10%時，泡沫混凝土?xí)纬筛喑叽缇鶆虻目紫叮踔猎赟EM圖中可以觀察到連通的孔隙，這有利于CO2的產(chǎn)生及在材料中的擴(kuò)散。

4" 結(jié)語

泡沫混凝土作為多功能環(huán)保型的新型建筑材料，并以其輕質(zhì)特性而聞名，密度較低，具有出色的隔熱和保溫性能，適用于建筑、道路和隧道等多種應(yīng)用領(lǐng)域。另外，與傳統(tǒng)混凝土相比，泡沫混凝土通常更環(huán)保。因此，為設(shè)計性能優(yōu)良且應(yīng)用廣泛的泡沫混凝土，應(yīng)著重于開發(fā)新型泡沫混凝土原材料，包括使用可再生資源和回收材料，以提高可持續(xù)性。另外， 泡沫混凝土的施工工藝也極為重要，在關(guān)注其本身性能的同時，也需要改進(jìn)泡沫混凝土的施工技術(shù)，包括自動化發(fā)泡、模具設(shè)計和噴涂技術(shù)，以提高生產(chǎn)效率。綜上所述，泡沫混凝土在未來將繼續(xù)受到廣泛關(guān)注和研究，以滿足不斷增長的建筑和基礎(chǔ)設(shè)施需求，并為可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ Li Hou，Jun Li，Zhongyuan Lu，et al.Influence of Foaming Agent on Cement and Foam Concrete［J］.Construction and Building Materials，2021，280：122399.

［2］ Lina Chica，Albert Alzate.Cellular Concrete Review：New Trends for Application in Construction［J］.Construction and Building Materials，2019，200：637-647.

［3］ 夏英志.泡沫混凝土的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀綜述［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020（18）：178-180.

［4］ 丁天佑，秦懷玨，吳雨晴，等.纖維對泡沫混凝土性能改善的研究進(jìn)展［J］.廣東建材，2023，39（6）：108-111.

［5］ 李晨，趙利軍，李雅潔，等.泡沫混凝土的制備工藝與設(shè)備的研究［J］.中國設(shè)備工程，2018（21）：177-179.

［6］ 宋國林，王在杭，于詠妍.泡沫混凝土材料的研究與應(yīng)用［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2019，15（5）：56-58.

［7］ 李國棟，畢萬利，孫曉婷，等.物理發(fā)泡泡沫混凝土的制備與性能研究［J］.硅酸鹽通報，2017，36（2）：733-737.

［8］ Zhongwei Liu，Kang Zhao，Chi Hu，et al.Effect of Water-Cement Ratio on Pore Structure and Strength of Foam Concrete［J］.Advances in Materials Science and Engineering，2016，2016：9520294.

［9］" Chi Hu，Hui Li，Zhongwei Liu，et al.Research on Properties of Foamed Concrete Reinforced with Small Sized Glazed Hollow Beads［J］.Advances in Building Technologies and Construction Materials，2016，2016：5820870.

［10］ 金長慧，蔣寧山，李輝，等.基于微粉粉煤灰不同摻配比下泡沫混凝土孔隙特性分析［J］.水利水電技術(shù)（中英文），2024： 1-20.

［11］" 張文良，詹炳根，卞朋飛，等.納米SiO2穩(wěn)泡效應(yīng)及其對泡沫混凝土性能的影響［J］.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2023，46（12）：1694-1698.

［12］" 汪海洋.泡沫輕質(zhì)土配合比設(shè)計要點及在橋頭路基填筑中的應(yīng)用研究［J］.交通科技與管理，2023，4（23）：78-81.

［13］ 李陽，李若一，黃曉慧，等.不同發(fā)泡方式對泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的影響［J］.中國建材科技，2022，31（3）：70-73.

［14］ 谷亞新，王延釗，王小萌.不同工藝泡沫混凝土的研究進(jìn)展［J］.混凝土，2013（12）：148-152.

［15］ 孫勇.基于泡沫混凝土的泡沫性能研究綜述［J］.決策探索（中），2020（9）：44-45.

［16］ Zhihua Pan，Hengzhi Li，Weiqing Liu.Preparation and Characterization of Super Low Density Foamed Concrete from Portland Cement and Admixture［J］.Construction and Building Materials，2014，72：256-261.

［17］ J.Shi，B.Liu，Z.He，et al.A Green Ultra-lightweight Chemically Foamed Concrete for Building Exterior：A Feasibility Study［J］.Journal of Cleaner Production，2021，288：125085.

［18］ Eva Kuzielová，Ladislav Pach，Martin Palou.Effect of Activated Foaming Agent on the Foam Concrete Properties［J］.Construction and Building Materials，2016，125：998-1004.

［19］ 呂夏婷，譚洪波，張世軒，等.泡沫摻量對超輕質(zhì)硫氧鎂基泡沫混凝土性能的影響［J］.硅酸鹽通報，2023，42（12）：4262-4270.

［20］ 秦玲.硫氧鎂水泥基輕質(zhì)材料的制備與基本性能［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2017.

［21］ Jones，M.R.，McCarthy，A.Preliminary Views on the Potential of Foamed Concrete as a Structural Material［J］.Magazine of Concrete Research，2005，57：21-31.

［22］ Nambiar，E.K.；Ramamurthy，K.Models Relating Mixture Composition to the Density and Strength of Foam Concrete using Response Surface Methodology［J］.Cement and Concrete Composites，2006，28：752-760.

［23］ O.Gencel，T.Bilir，Z.Bademler，et al.A Detailed Review on Foam Concrete Composites：Ingredients，Properties，and Microstructure［J］.Applied Sciences，2022，12：5752.

［24］ Shannag，M.J.Characteristics of Lightweight Concrete Containing Mineral Admixtures［J］.Construction and Building Materials，2011，25：658-662.

［25］ Wang，R.，Gao，P.，Tian，M.，et al.Experimental Study on Mechanical and Waterproof Performance of Lightweight Foamed Concrete Mixed with Crumb Rubber［J］.Construction and Building Materials，2019，209：655-664.

［26］ Munir，A.Utilization of Palm Oil Fuel Ash（POFA） in Producing Lightweight Foamed Concrete for Non-structural Building Material［J］.Procedia Engineering，2015，125：739-746.

［27］ Jamil，N.H.，Abdullah，M.M.A.B.etal.Phase Transformation of Kaolin-Ground Granulated Blast Furnace Slag from Geopolymerization to Sintering Process［J］.Magnetochemistry，2021，7：32.

［28］ H.Jia，Q.Zou，B.Cui，J.Zeng.Thermal Insulation Properties and Simulation Analysis of Foam Concrete Regulated by Mechanical and Chemical Foaming［J］.ACS Omega，2023，8（50）：48091-48103.

［29］ T.H.Wee，S.B.Daneti，T.Tamilselvan.Effect of w/c Ratio on Air-void System of Foamed Concrete and Their Influence on Mechanical Properties［J］.Magazine of Concrete Research，2011，63（8）：583-595.

［30］ J.Jiang，Z.Y.Lu，Y.H.Niu，et al .Investigation of the Properties of High-porosity Cement Foams Containing Epoxy Resin［J］.Construction and Building Materials，2017，154：115-122.

［31］ D.Zhong，S.Wang，Y.Gao，L.et al.Experimental Study on Freeze-thaw Resistance of Modified Magnesium Oxychloride Cement Foam Concrete［J］.Journal of Physics：Conference Series，2001，1885（3）：032009.

［32］ H.-S.Yoon，T.-K.Lim，S.-M.Jeong，et al.Thermal Transfer and Moisture Resistances of Nano-aerogel-embedded Foam Concrete［J］.Construction and Building Materials，2020，236：117575.

［33］ D.-G.Cai，S.-W.Wei，Y.-S.Ye，et al.Li.Mechanical Properties of Lightweight Foam Concrete Filler for Roadbed of High-speed Railway［J］.Arabian Journal of Geosciences，2021，14（10）：902.

［34］ X.Shang，N.Qu，J.Li.Development and Functional Characteristics of Novel Foam Concrete［J］.Construction and Building Materials，2022，324：126666.

［35］ Wujuan Zhai，Jiyong Ding，Xiaowei An，et al.An Optimization Model of Sand and Gravel Mining Quantity Considering Healthy Ecosystem in Yangtze River，China［J］.Journal of Cleaner Production，2020，242：118385.

［36］ Francesco Pietro Campo，Camilla Tua，Laura Biganzoli，et al.Natural and Enhanced Carbonation of Lime in its Different Applications：a Review［J］.Environmental Technology Reviews，2021，10：224-237.

［37］ 廖師賢，黃蕾.基于漿體取代法再生磚粉泡沫混凝土試驗研究［J］.中外公路，2023，43（4）：256-2260.

［38］ 匡一成，李進(jìn)輝，丁慶軍，等.水泥對大摻量磷石膏泡沫混凝土的影響［J］.新型建筑材料，2023，50（8）：145-149.

［39］ Rongsheng Xu，Tingshu He，Yongqi Da，et al.Utilizing Wood Fiber Produced with Wood Waste to Reinforce Autoclaved Aerated Concrete［J］.Construction and Building Materials，2019，208：242-249.

［40］ Nassim Sebaibi，F(xiàn)ouzia Khadraoui-Mehir，Salim Kourtaa，et al.Optimization of Non-autoclaved Aerated Insulating Foam using Bio-based Materials［J］.Construction and Building Materials，2020，262：120822.

［41］ Jun Huang，Shichun Qiu，Denis Rodrigue.Parameters Estimation and Fatigue Life Prediction of Sisal Fibre Reinforced Foam Concrete［J］.Journal of Materials Research and Technology，2022，20：381-396.

［42］ Yangyang Liu，Yihe Zhang，Yuxi Guo，et al.Porous Materials Composed of Flue Gas Desulfurization Gypsum and Textile Fiber Wastes［J］.Waste and Biomass Valorization，2016，8（1）：203-207.

［43］ Annalisa Natali Murri，Valentina Medri，Elena Landi.Production and Thermomechanical Characterization of Wool-geopolymer Composites［J］.Journal of the American Ceramic Society，2017，100：2822-2831.

［44］ 李素珠，莫定聰，鄭智敏，等.聚丙烯泡沫混凝土抗鹽侵蝕性能［J］.建材世界，2023，44（4）：38-41.

［45］ 高志涵，陳波，陳家林，等.凍融環(huán)境下泡沫混凝土的孔結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能［J］.復(fù)合材料學(xué)報，2024，41（2）：827-838.

［46］ 張源，他旭鵬，覃述兵，等.CO2泡沫混凝土碳封存潛力分析［J］.環(huán)境科學(xué)，2023，44（9）：5308-5315.

［47］ Y.Wei，X.Cao，G.Wang，et al.Study on Carbon Fixation Ratio and Properties of Foamed Concrete［J］.Materials，2023，16（9）：3441.

修改稿日期：

2024-07-30