1 泡沫混凝土的开发现状

1．1 泡沫混凝土的结构性能

其材料的结构性能同加气混凝土基本相似，是

多孔混凝土的一个品种。将发泡剂产生的泡沫混入

到含硅、钙质材料和水及外加剂组成的混合浆中拌

合，硬质颗粒附着在泡沫外壳，使其形成相互隔开的

独立的气泡，混合料中的气孔分布越是均匀、尺寸越

小、则混凝土强度越高，其材质性能更好。在常温下

(>lOOC)多孔材料凝结形成多种所需形体，在蒸汽蒸

压养护下硅质、钙质材料产生水热反应后形成胶凝材

料，冷却后即成为具有较高强度的多孔轻质材料。

泡沫混凝土具有质轻、保温、隔热、耐火、抗冻性

好的建筑节能材料，混合浆在成型时可自流平、自密

实；施工和易性好、利于泵送和整平，同其他建筑材

料都会有良好的相容性，强度可根据需要调整。其主

要性能体现在以下几个方面：

a)质轻密度小：泡沫混凝土的密度一般为

300kg／m3～1200kg／m3，在建筑材料选用中比常规建

材降低自重30％左右，可降低结构和基础的重量和

造价，对抗震有利；

b)热工性能好：泡沫混凝土内含有众多独立不

贯通细小孔洞，形成良好的热工性能，正常的导热系

数在0．08W／(m·K)～0．25W／(m·K)之间，保温

隔热隔音效果明显。在我国三北广大地区外墙厚度

采用200mm。250mm的泡沫混凝土砌块，保温性能

相当于490mm(二砖)厚的效果，用于节能墙体和屋

面保温层更好。

c)隔热防火性能好：由于泡沫混凝土属于多孔

轻质材料，可用于楼层的向阳隔热层和沿公路一侧

的隔音层使用。同时在防火、防水性能方面也具有良

好效果，充分利用废弃材料、节省耕地和能源、降低

价格。

1．2 发泡剂的性能及其应用

1．2．1 发泡剂的品种及性能：用于混凝土的发泡剂

种类较多，目前常用的发泡剂主要是各种表面活性

剂。现时国内发泡剂主要是松香胶发泡剂、废动物毛

发发泡剂、树脂皂类发泡剂、木质素磺酸盐、水解血

胶发泡剂、石油磺酸铝发泡剂、蛋白质水解物及高分

子表面活性剂等。国内发泡剂总体上看功能偏少、稳

定性差、制品强度较低。国外如意大利、日本研制的

发泡剂多以蛋白质类为主，发泡数量多、稳定性好、

产品强度高。近年来国内己开发出一批性能较好的

固体树脂泡沫剂和蛋白质泡沫剂，如CON—A型泡

沫剂、CCW一95型固体泡沫剂、U型发泡剂、HJ一3

型磺酸盐系列微泡剂等。

发泡剂形成的泡沫质量应具有坚韧性、发泡量、

泌水性等指标作为标准。泡沫的坚韧性是指泡沫在

空气中在一定的时间内不过早的被破坏；发泡量是

泡沫体积增大于发泡剂溶液体积的倍数；泌水量是

指泡沫被破坏后所产生发泡剂水溶液的体积。表1

为常用发泡剂的性能指标。

表1 常用发泡剂的性能指标

发泡剂品种十二烷基苯磺酸钠松香皂松香热聚物动物毛发

浓度

0．5 1 l 2 l 2 l 2

％

发泡倍数．27 32 28 29 25 26 20 22

lh泌水量

ml

150 140 120 110 140 120 60 40

1h沉降距

50 38 34 29 38 33 8 5__

发泡剂因其分子结构的不对称，能聚集在气一

液表面上降低表面张力，提高膜的机械强度，因此可

在纯静液体中加入发泡剂后，经搅拌、混合、喷射、吹

人等机械方法将气体带入就制得所需泡沫。

1．2．2 泡沫性质及稳定性：泡沫的稳定性是极为重

要的。不稳定的原因是由于泡沫中液体的析出和气

体穿透液膜扩散，其稳定性主要取决于液体析出的

速度和液膜的质量，增加溶液的粘度可以解决这一

问题。目前国内制泡主要是采用高速搅拌机，利用高

速旋转的叶片制作泡沫，叶片上下泡径不匀，泡沫质

量与叶片长度、角度、层数、线速度、时间有关。外界

环境压力一大则气泡分布窄均匀，泡沫也稳定；泡沫

的稳定是随着气温的升高而下降，拌合料如粉煤灰、

砂粒形状均匀、表面光洁，这样泡沫本身的特性能较

好发挥，不致产生集中，利于泡沫稳定。

1．3 原材料

a)水泥：泡沫砼是一种大流动性砼，为了能使拌

合料在较短时问内凝结，防止产生沉降和泌水，尽快

提高砼的早期强度，宜采用高强度等级的早强水泥，

以硅酸盐或硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥较好。这几

种水泥由于具备了早期强度高、微膨胀、干缩性小的

优点，是泡沫砼较好的胶结材料。

b)粉煤灰：粉煤灰具有掺合料和生成胶凝材料

的双重效果，它的颗粒越小则活性越大，制成的泡沫

砼强度越高。泡沫砼的干容重取决于孔隙率，粉煤灰

的类型和掺量对孔隙率影响不大，一般掺量在30％

～60％对泡沫砼的孔隙率、抗压强度没有影响，如矿

渣细料和粉煤灰的复合使用效果更有利于砼强度的

提高，同时若配制较高强度砼时可掺入适量硅灰更

好。

c)石灰和石膏：采用生石灰在水化时能产生较

大热量。有利于掺人适量粉煤灰的泡沫砼早期强度

的提高，在配合比中随着石灰掺量的增加，泡沫砼的

强度也相应提高，其控制用量一般在10％～15％。石

膏在胶结材料中起激发剂的作用，随着石膏掺量的

加大，泡沫砼的早期强度会快速增加，当超过一个定

值后强度反而会降低，其最佳掺量在3％～4％为

宜。

d)轻集料：当需要更轻集料的泡沫砼时可掺人

一定量的轻集料，如膨胀珍珠岩、硅石粉、轻质陶粒

等；如对重量不要求时可掺一定量的炉渣、浮石、砂

等。当选用膨胀珍珠岩作为制作泡沫砼的功能调节

剂时，不仅可使砼的浇筑高度增加，保持混合料上下

均匀不沉降，而使制品具有良好的吸音效果。

1．4 外加剂

泡沫砼与加气砼基本相似，同样具有干缩性大、

吸湿性强的不足。为减少干缩弥补不足采取填加复

合外加剂的方法解决。在配制时掺人膨胀剂以减少

收缩裂缝；掺人纤维材料以提高抗拉强度；掺适量集

料以减少体积收缩；用有机物对其表面进行浸渍，提

高表面强度并降低吸水率；掺人粉煤灰可减少水泥

用量提高后期强度的增长。

1．5 加工制作工艺

泡沫砼制品的加工生产流程是先将水泥、集料、

掺合料、外加剂和水按配合比重量分别计量加入装

有泡沫溶液的容器内进行搅拌，拌合均匀后再倒人

模板内，低幅震动抹平，养护脱模即可。同时要注意

搅拌时间的控制，随着水化时间的延长，泡沫砼的强

度呈上升趋势，密度呈下降趋势，最佳时间控制在

90min为宜。

养护泡沫砼时表面的泡沫破裂是不可避免的，

在水平和垂直方向均可出现，但由于表面干燥失水

产生的微裂缝可以避免的，构件成型后用铁抹压刮

平，待初凝后覆盖塑料布或早期蒸养，防止早期失水

过快产生开裂。

2 国内泡沫砼的应用现状

2．1 轻质泡沫砼砌块

泡沫砼已用于填充墙体、屋面保温等建筑工程

中，南方地区在建筑中一般采用密度800kg／m3～

1000kg／m3的泡沫砼砌块，其使用规格趋向于轻集料

砼空心砌块，主要使用规格为390mm×190mm×

190mm；西北地区一般用密度500kg／m3～700kg／m3

的砌块，规格相当于加气砼砌块，主要规格尺寸为

600mm×300mm×300mm、600mm×300mm×200mm

等。密度等级从300级～1200级，每100级增加其密

度不同强度等级也不同，一般强度自1．5MPa～

4．OMPa之间。

不同地区的工程对泡沫砼有不同的需求，例如

对抗冻性、抗碳化性、隔音隔热效果等，内外墙有所

不同。表2为西北地区某研制所配制的免蒸复合发

泡沫砼砌块，其质量等级为600kg／m3的砌块配合

比，原材料中有：水泥、石灰、粉煤灰、复合外加剂(硅

酸盐和硫酸盐会产生超塑性)、发泡剂(自制的F一3

复合发泡剂)、减水剂、矿粉、植物纤维和水等。__

表2 体积质量等级为600kg／m3的发泡砌块材料配合比

用量

原材料规格备注

kg

水泥42．5R硅酸盐水泥180

粉煤灰烧失量5％ 330

矿渣细粉细度6000m 2／g 45

石灰140目有效CaO≥70％ 8

复合外加剂硅硫酸盐20

纤维植物纤维5 复合外加剂：水=1：5

c一3减水剂减水率25％ 0．5 纤维：水=1：5

F一3发泡剂3．5 减水剂：水=1：10

水PH=7 180 发泡剂：水=1：(23～25)

经应用抽样复查测试，600级的实际技术性能

为：干容重648kg／m3；抗压强度3．8MPa；吸水率为

12．o％；抗冻性经25次冻融循环合格；干燥收缩量

0．72mm／m，产品各项经济技术指标与传统的加气砼

砌块对比显著。

2．2 大掺量泡沫砼砌块

以700级粉煤灰泡沫砼砌块为例，试件采用比

表面积400m2／kg的细粉煤灰为主要原材料，发泡剂

为XY一型(聚合物改性松脂皂液)。使用的配合比

为：水泥：粉煤灰：熟石灰：石膏：减水剂(UNF)：早强

剂(硫酸盐)：膨胀剂：发泡剂=1：1～1．6：0．05～

0．25：0．05～0．20：0．005～0．01：0．005～0．02：

0．005—0．09：适量。实际检测抗压强度达3．5MPa、

干燥收缩量0．72mm／m、碳化系数0．21W／(in·K)、

15次冻融循环合格。

大掺量泡沫砼试配表明，随着粉煤灰量的增加，

则对容重和强度影响极小，在掺量40％～60％范围

内，砼的容重减小吸水率增加，28天的抗压强度偏

低，加强后期养护强度会逐渐上升。在常温下制作养

护，其导热系数小、质轻、抗冻性可满足需要，粉煤灰

越细其产品抗压强度越高。粉煤灰泡沫剂掺量增大，

其砼的容重减小、吸水率增加、28天抗压强度降低，

对三者的影响明显。

2．3 屋面泡沫砼保温层现浇

泡沫砼属于节能型保温材料在屋面采用强度等

级为200kg／m3～1000kg／m3，复合施工是将保温层、

找坡和找平层三道工序一次施工，简化屋面构造层

数，施工简便整体性热工性好，优于膨胀珍珠岩保温

层。常用的施工配合比为：

普通硅酸盐水泥250kg／m3～270kg／m3；轻质集

料190kg／m3—200kg／m3；发泡剂6kg／m3；石灰(石膏)

10kg／m3—15kg／m3；夕l力Ⅱ剂9．5kg／m3～10kg／m3；水

200kg／m3；防水透气液1．0kg／m3～1．6kg／m3。

屋面保温层采用泡沫砼根据需要厚度一次浇筑

成型，实际检验发泡气体充分，孔壁厚度均匀、密度

小、不龟裂、隔热吸音好，既可减轻建筑物重量，叉可

达到防渗防水、保温隔热效果。

2．4陶粒泡沫砼

轻质陶粒砼是将多孔泡沫料浆注入预先放有陶

粒的模内成型，强度是随着陶粒强度的增长而增

加。陶粒泡沫砼在配制时要经有资质的试验室进行

试配，选择陶粒用量、泡沫掺量、砂率的最佳掺量，而

增加水泥用量并不能明显提高砼的强度，掺人适量

粉煤灰代替水泥其效果更好。陶粒泡沫砼的抗冻性

优于其他填充集料，经50次冻融循环后强度和重量

损失小于10％。

2．5 粉煤灰泡沫砼墙板

粉煤灰泡沫轻质墙板的通常做法是：砼中掺人

粉煤灰30％～45％、水泥45％～60％、膨胀珍珠岩

10％～15％；外形尺寸2700mm x600ram×60ram、表

面密度小于40kg／m2、抗折力大于1400N、导热系数

小于0．20W／(m·K)、空心率28％、防火性能好。

2．6 其他材料泡沫轻质砼

凝结快收缩量小的泡沫砼，这种砼采用由铝酸钙

和硫酸钙组成的硅酸钙水泥作为快凝胶结材料、用缓

凝剂及按工程需要所选择的集料所组成。采用蛋白质

发泡剂、表面活性剂及发气剂及水等，同集料一同搅

拌。其制品具有凝结快、干缩性小、强度早强增长快的

特性。在工程中需要重量较低的泡沫砼，如用硅石作

为主要材料做为地坪、防静电、防火等工程。

3 轻质泡沫砼应用中注意的问题

泡沫砼应用中容易产生的问题有：强度偏低达

不到所需要求，尤其是密度小于800kg／m3的泡沫砼

抗压强度小于2．0MPa，表面干缩微裂缝、吸水率大

等。为避免上述问题的存在，在提高以强度为主的设

计时重视到：选择经过优化的配合比、使用高效减水

剂、采用优质发泡剂、加强成品的早期保湿防止水分

过早蒸发、减小干缩过快开裂、适量掺人膨胀剂等。

我国正在推广生态节能和资源利用的建筑材

料，轻质泡剂砼的推广应用前景是十分看好。但要保

证泡沫砼的强度质量，研制高效发泡剂、复合外加剂

及(集料)原材料配合比、对砼性能在设备、工艺流程

的影响，在实践应用中总结提高处理好具体技术问

题，使泡沫砼的应用更广泛。__