泡沫混凝土的快速發(fā)展是一個世界性的大趨勢。十年前，泡沫混凝土大多在歐美發(fā)達國家及俄羅斯生產(chǎn)應用。如今，泡沫混凝土迅速擴展到全球各地的發(fā)展中國家，即使落后的非州國家也開始生產(chǎn)應用泡沫混凝土。在發(fā)達的歐美及日本，其用量也在迅猛增長，在韓國，泡沫混凝土幾手進入了每一個家庭，成為建筑不可缺少的材料。
泡沫混凝土已經(jīng)產(chǎn)生了80多年，歷史悠久，但始終沒有獲得廣泛的應用。這主要是歷史發(fā)展的條件不成熟，社會經(jīng)濟不能為它創(chuàng)造適宜的應用環(huán)境。如今，在經(jīng)過80多年的緩慢發(fā)展之后，泡沫混凝土終于迎來了高速發(fā)展的新時代。
1 泡沫混凝土
1.1 泡沫混凝土的定義
泡沫混凝土通常是指用機械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫，再將泡沫加入到硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料、水及各種外加劑組成的漿料中，經(jīng)混合攪拌、澆注成型、養(yǎng)護而成的一種多孔材料。
泡沫混凝土的種類很多，有多種分類方法。按其組成中的膠結(jié)材料不同可分為水泥泡沫混凝土、菱鎂泡沫混凝土、石膏泡沫混凝土、火山灰質(zhì)膠結(jié)材料泡沫混凝土；按所用主要填充料的種類可分為粉煤灰泡沫混凝土、礦渣泡沫混凝土、秸軒泡沫混凝土等；按砌塊干表現(xiàn)密度一般可分為8個等級，即B03、B04，B05、B06、B07、B08、B09、B10；按使用功能可分為保溫型、保溫結(jié)構(gòu)型、結(jié)構(gòu)型；按應用領域可分為房建泡抹混凝土、園林泡沫混凝土、工程泡沫混凝土、工業(yè)泡沫提凝土；按養(yǎng)護方式可分為自然養(yǎng)護泡沫混凝土、蒸汽養(yǎng)護泡沫混凝土、蒸壓養(yǎng)護泡沫混凝土。［ １］李福疇．泡沫混凝土的生產(chǎn)應用現(xiàn)狀［J］．廣東化工，2010（05）
1.2 泡沫混凝土的主要原材料
膠凝材料:生產(chǎn)泡沫混凝土的膠凝材料可以是硅酸鹽水泥、雙快硬水泥、菱鎂水泥、石膏、火山灰等。泡沫混凝土為了固泡的需要，要求膠凝材料凝結(jié)盡量快些，因而在生產(chǎn)中宜選用雙快硬水泥、菱鎂水泥，但其成本較高。
骨料:泡沫混凝土中常用的骨料來源廣泛，主要有工業(yè)廢料輕骨料，如粉煤灰陶粒、自燃煤矸石、膨脹礦渣珠、煤渣及輕砂:天然輕骨料，如浮石、火山渣及其輕砂;人造輕骨料，如頁巖陶粒、粘土陶粒、膨脹珍珠巖輕砂、?；罩?；增強骨料，如植物纖維、玻璃纖維等。
發(fā)泡劑:發(fā)泡劑可分為植物性、動物性、復合性三種。植物性發(fā)泡劑成本低廉，但其泡沫強度不高，泡沫不均勻；動物性發(fā)泡劑由于采用動物蛋白為主要原料，雖泡沫強度、均勻度均優(yōu)于植物性的，可是保質(zhì)期很短，特別在夏季氣候炎熱、施工高峰期，其弊端不僅影響整個工程的進度，還大大的浪費了材料，增加了輕質(zhì)混凝土在制作過程中的成本；復合發(fā)泡劑提取了植物和動物發(fā)泡劑的優(yōu)點，彌補了兩者的缺憾，在實際施工中復合發(fā)泡劑是較好的選擇。［2］高倩，王兆利，趙鐵軍．泡沫混凝土［J］．青島建筑工程學院學報，2002（03）
1.3泡沫混凝土的特性
1、輕質(zhì)
   泡沫混凝土的密度小，密度等級一般為300-1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等級為300-1200 kg/m3，近年來，密度為160 kg/m3的超輕泡沫混凝土也在建筑工程中獲得了應用。
2、保溫隔熱性能好
   由于泡沫混凝土中含有大量封閉的細小孔隙，因此具有良好的熱工性能，即良好的保溫隔熱性能，這是普通混凝土所不具備的。通常密度等級在300-1200 kg/m3范圍的泡沫混凝土，導熱系數(shù)在0.08-0.3w/(m?K)之間。采用泡沫混凝土作為建筑物墻體及屋面材料，具有良好的節(jié)能效果。
3、 隔音耐火性能好
  泡沫混凝土屬多孔材料，因此它也是一種良好的隔音材料，在建筑物的樓層和高速公路的隔音板、地下建筑物的頂層等可采用該材料作為隔音層。泡沫混凝土是無機材料，不會燃燒，從而具有良好的耐火性，在建筑物上使用，可提高建筑物的防火性能。
  4、其它性能
  泡沫混凝土還具有施工過程中可泵性好，防水能力強，沖擊能量吸收性能好，可大量利用工業(yè)廢渣，價格低廉等優(yōu)點。［3］李龍珠，夏勇濤， 劉文斌， 肖雪軍，泡沫混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀及應用前景［J］．商品混凝土，2009（07）．
 1.4泡沫混凝土的制備方法
目前泡沫混凝土的制作方法主要包括以下兩種：一種方法是先制備出泡沫，再將制備出的泡沫與砂漿拌合，這種方法又被稱為預制泡混合法。
預制泡混合法制作泡沫混凝土的主要工藝步驟包括三步：首先是水泥砂漿的制備；然后是泡沫的制備；最后是砂漿與泡沫混合、混凝上的澆筑。
另外一種方法足混凝土的拌合與發(fā)泡是同時進行的，稱為混合攪拌法。這種制備方法的主要生產(chǎn)工藝包括三個步驟：首先是發(fā)泡劑水泥砂漿的制備、然后將制備好的砂漿進行預制澆
筑、最后是將澆筑后的坯體進行靜停發(fā)泡。
比較上述制備泡沫混凝土的兩種生產(chǎn)工藝可以發(fā)現(xiàn)，兩種生產(chǎn)工藝最大的區(qū)別是：預制泡沫混合法是預先制作氣泡后再與砂漿混合，然后將混合均勻穩(wěn)定的泡沫砂漿進行現(xiàn)場澆筑或
預制泡沫混凝土；而混合攪拌法則首先是制備出含有發(fā)泡劑的砂漿、然后再進行預制澆筑、最后一步是在靜停過程中完成發(fā)泡過程。兩種制備工藝的不同決定了采用兩種不同工藝生產(chǎn)出的泡沫混凝上的性能、用途也有所不同。一般情況下，采用預制泡沫混合法制備出的泡沫砂漿具有良好的流動性，可以進行遠距離泵送；而采用混合攪拌法制備出的砂漿則一般不能用于泵送和現(xiàn)場澆筑。［4］閻振甲，何艷君．泡沫混凝土使用生產(chǎn)技術[Ｍ］．北京：化學工業(yè)出版社，２００６．
2. 泡沫混凝土的起源,歷史及發(fā)展狀況
2.1 起源
原始的泡沫混凝土可以追溯到5000年前，古埃及人使用一些天然物質(zhì)，使之混合后產(chǎn)生氣體，制作多孔材料。2000多年前，古羅馬人用石灰、砂子、礫石混合，創(chuàng)造了原始的混凝土。此后不久，他們就驚奇地發(fā)現(xiàn)，在這個原始混凝土內(nèi)加入動物血液，混合攪拌后，就產(chǎn)生了持久的氣泡，使混凝土成為一種穩(wěn)定的多孔材料。而且，他們探索出在這種多孔混凝土內(nèi)加入馬毛，來解決它的收縮開裂，就像我們今天在泡沫混凝土內(nèi)使用人造纖維?？梢哉f，古羅馬人創(chuàng)造的這種多孔材料，應是最貼近當代泡沫混凝土技術的源流。至今，動物血水解物發(fā)泡劑仍是泡沫混凝土所用動物蛋白發(fā)泡劑的一種。
真正意義的近代工業(yè)泡沫混凝土，最早的探索開始于18世紀末、19世紀初。此前的原始泡沫混凝土的特征，是沒有控制混凝土中引入空氣量的技術手段，即沒有控制材料密度的手段。瑞典極端寒冷的冬天，使他們急于找到高效保溫材料。他們在前人原始泡沫混凝土技術的基礎上，進行了泡沫混凝土的基礎性研究。1923年，歐洲人首次提出了用預制氣泡和水泥砂漿相拌合生產(chǎn)多孔混凝土的方法，世界上首次出現(xiàn)了真正近代意義上的泡沫混凝土。
2.2（一）國外發(fā)展
上世紀初，北歐各國及俄國，都曾積極致力于泡沫混凝土的技術開發(fā)。自此以后，泡沫混凝土開始較快地發(fā)展。上世紀三十年代初至五十年代初的二十年，是泡沫混凝土工業(yè)化技術體系形成的時期。在這一時期，正值二戰(zhàn)爆發(fā)，生產(chǎn)加氣混凝土的鋁粉供應緊張，于是歐洲各國紛紛轉(zhuǎn)向以泡沫取代鋁粉，以泡沫混凝土取代加氣混凝土，刺激了泡沫混凝土在二戰(zhàn)前后及戰(zhàn)爭期間的研發(fā)及生產(chǎn)，形成了其發(fā)展的第一個高潮。其應用領域以建筑保溫為主。
在這一時期，技術成就最大的是前蘇聯(lián)。應該說，前蘇聯(lián)為泡沫混凝土技術成熟并走向工業(yè)化生產(chǎn)，起到了關鍵性的作用。從1926年開始研發(fā)到1930年在列寧格勒（現(xiàn)圣彼得堡）開始工業(yè)化生產(chǎn)，前蘇聯(lián)只用了四年時間。從1936年起，他們在已成功生產(chǎn)自然養(yǎng)護泡沫混凝土的基礎上，實現(xiàn)了蒸壓泡沫混凝土及蒸壓泡沫硅酸鹽的工業(yè)化生產(chǎn)，建立了以彼爾伏烏拉爾斯克、別萊茲尼克等泡沫混凝土大型企業(yè)。如今泡沫混凝土基礎技術，大多來自于前蘇聯(lián)。
自上世紀五十年代開始，泡沫混凝土技術開始從它的發(fā)源地歐洲以兩個渠道向世界各地傳播。一條渠道是前蘇聯(lián)將其技術傳播到中國及東歐的波蘭等各國，另一條渠道是德、英、瑞典、荷蘭等西歐國家將其傳播到北美及亞洲的韓國及日本等國。這一階段是泡沫混凝土技術在世界各地的傳播及發(fā)展期。在這一時期，泡沫混凝土的應用仍以建筑保溫制品為主。
1979年，美國的Yamads等人首次將泡沫混凝土在油田固井方面獲得成功，使泡沫混凝土走出了保溫的單一領域，開始向多領域發(fā)展。其后，日本將其成功用于巖土工程的回填。韓國及日本將其應用于地暖保溫層。進入新世紀之后，泡沫混凝土在吸音隔音領域，吸能吸波領域、耐火材料領域等許多新的應用方面研究活躍，并逐步形成了規(guī)范化應用?？梢哉f，自1979年至今的30年，是泡沫混凝土技術水平的提高與應用領域的高速擴展階段。
目前，它的應用領域已達20多個，并由民用擴展到軍用、航空、工業(yè)應用等高端領域，為它未來的發(fā)展開辟了寬闊的道路。目前，泡沫混凝土最為發(fā)達的三個地區(qū)是：歐洲、北美、亞洲的中日韓及東南亞.在其它地區(qū)，泡沫混凝土也有一定的應用?？偟膩砜?，泡沫混凝土基本普及應用到全世界。［5］蔣冬青．國外泡沫混凝土應用的新進展［J］．中國建材報，2002（09）．
2.2（二）國內(nèi)發(fā)展
中國泡沫混凝土的發(fā)展并不晚，僅次于歐洲。這主要是因為前蘇聯(lián)的原因。一方面，前蘇聯(lián)在泡沫混凝土技術方面及應用方面，在上世紀50年代初均走在世界前列。另一方面，當時蘇聯(lián)援建中國的熱潮正高，為他們把泡沫混凝土先進技術及時傳播到中國提供了社會歷史條件。
泡沫混凝土幾乎和新中國同時誕生和成長。1950年，前蘇聯(lián)專家就開始向中國推廣泡沫混凝土技術。1952年，中國科學院土木建筑研究所成立了以黃蘭谷為首的泡沫混凝土試驗中心，開始了中國泡沫混凝土的正式試制
1952-1959年的8年間，是我國泡沫混凝土發(fā)展的第一個高潮期，形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。但可惜的是，由于隨后的中蘇關系惡化，蘇聯(lián)專家撤走，再加上緊接其后的文化大革命，致使我國泡沫混凝土從1960年-1980年，整整20年之久，很少有人問津。假若按50年代的速度發(fā)展，我國早已成為泡沫混凝土生產(chǎn)的強國。這實在令人惋惜
泡沫混凝土重新在我國興起，是從現(xiàn)澆開始興盛并發(fā)展起來的。這是與上世紀五十年代第一個高潮時期以制品為主有著根本性的不同。在1980年前后，隨著改革之風吹開國門，歐洲的泡沫混凝土現(xiàn)澆技術進入了我國的開放前沿廣東。繼泡沫混凝土屋面保溫現(xiàn)澆之后，在上世紀九十年代末期，泡沫混凝土地面保溫層現(xiàn)澆自韓國傳入我國，率先在靠近韓國的煙臺、威海、天津、大連、秦皇島等地成功地應用。進入新世紀之后，由于其適應了建筑節(jié)能的需求，獲得了迅猛的發(fā)展，并從2005年起進入發(fā)展高潮。
從技術水平來看，我國泡沫混凝土已快速拉近了與發(fā)達國家的距離，在某些方面已超過了發(fā)達國家，居世界領先水平?？傮w來講，我國泡沫混凝土的技術現(xiàn)狀是：在一般常規(guī)應用領域特別是建筑保溫領域，我國的工藝技術居世界前列，具有先進水平，但在裝備技術及尖端應用領域，我國和發(fā)達國尚有很大的差距。［6］閻振甲．泡沫混凝土發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢［J］．混凝土世界，2009（11）．
2．3泡沫混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀
（一）泡沫混凝土取得的成果
泡沫混凝土的種類很多，但最常用的是水泥泡沫混凝土。水泥泡沫混凝土根據(jù)其摻合料不同又可分為水泥-粉煤灰-石灰型、水泥-礦渣－石灰-石膏型、水泥-粉煤灰-砂-石灰型、水泥一砂一石灰型、水泥-礦渣-粉煤灰－石灰－植物纖維型、水泥-砂-玻璃纖維型等類型。［7］張磊，楊鼎宜．輕質(zhì)泡沫混凝土的研究及應用現(xiàn)狀1［J］．混凝土，2005（08）．
謝明暉陰對水泥-粉煤灰-石灰型的泡沫混凝土進行了試驗研究，獲得了密度為691kg/m3、抗壓強度為3.4MPa、導熱系數(shù)為0.210W/(m?Ｋ)、抗15次凍融循環(huán)合格、碳化系數(shù)為0.89的理想的泡沫混凝土墻體材料 ；［8］謝明輝．大摻量粉煤灰泡沫混凝土的研究［Ｄ］．吉林：吉林大學出版社，２００６．
陸愛萍、郭玉順等對水泥-礦渣-石灰-石膏型的泡沫混凝土進行了試驗研究，研究表明常壓養(yǎng)護礦渣多孔混凝土是一種較理想的隔熱保溫材料(密度為910 kg/m3， 28d抗壓強度為9.81MPa)，同時在價格上優(yōu)勢明顯，具有一定的市場競爭力；[9]劉子全，王波， 李兆海， 蔣潤乾，泡沫混凝土的研究開發(fā)進展[J]，混凝土，2009（02）.
高波對水泥-粉煤灰－砂－石灰型的泡沫混凝土進行了試驗研究，獲得最佳配合比粉煤灰60%，石灰5%，發(fā)泡液3kg，細砂15%，水泥20%所對應的性能為密度創(chuàng)6kglm3、 吸水率229%、28d抗壓強度3.4MPa ；［10］李森蘭， 王建平， 路長發(fā)，王利亞．泡沫混凝土發(fā)泡劑評論指標及測定方法探討［J］．混凝土，2009（10）．
宋旭輝等對水泥－砂－石灰型的泡沫混凝土進行了試驗研究，在得了密度為812kg/m3、抗壓強度為2.8MPa、導熱系數(shù)為0.108W/(m?K)、抗15次凍融循環(huán)合格、干燥收縮率0.43mm/m的泡沫混凝土；［11］張磊，楊鼎宜．輕質(zhì)泡沫混凝土的研究及應用現(xiàn)狀1［J］．混凝土，2005（08）．
高波、王群力等對水泥-礦渣-粉煤灰－石灰－植物纖維型的泡沫混凝土進行了試驗研究，獲得了干密度648kg/m3、抗壓強度3.6MPa、吸水率12.0%、抗25次凍融循環(huán)合格、干燥收縮0.72mm/m、工藝簡單、價格低廉的優(yōu)異產(chǎn)品； ［12］李龍珠，夏勇濤， 劉文斌， 肖雪軍，泡沫混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀及應用前景［J］．商品混凝土，2009（07）．
詹炳根等對水泥－砂－玻璃纖維型的泡沫混凝土進行了試驗研究，結(jié)果表明玻瑞纖維增加了泡沫混凝土的抗壓和抗折強度，極大地改善了韌性，并在一定程度上抑制了早期干縮開裂。 ［13］周明杰．王娜娜，趙曉艷，趙曉輝，泡沫混凝土的研究和應用最近進展［J］．混凝土，2009（04）．
（二）泡沫混凝土的缺陷
泡沫混凝土要獲得普及應用，應重點解決以下幾個技術問題。
1， 泡沫混凝土成品抗壓、抗拉強度低。如何提高其強度，是一個長期的技術課題。特別是100～300 kg/m3的低密度產(chǎn)品，其強度最差，但需求量又最大；
2， 泡沫混凝土澆筑后初凝時間較長；
3， 如表面施工不當在嚴寒地區(qū)不易做防水面使用；
4， 泡沫混凝土代替保溫層使用需要有一定的厚度，否則效果不佳，一般厚度不應少于80mm
5， 水泥用量大，成本高問題。目前，大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)泡沫混凝土，全部采用水泥，成本較高，在與聚苯泡沫的競爭中沒有成本優(yōu)勢。［14］張磊蕾，王武祥．泡沫混凝土的研究進展及應用［J］．建筑砌塊與砌塊建筑，2010（01）．
3.泡沫混凝土的發(fā)展前景
    近年來，美國、英國、荷蘭、加拿大等歐美國家以及日本、韓國等亞洲國家，充分利用泡沫混凝土的良好特性，將它在建筑工程中的應用領域不斷擴大，加快了工程進度，提高了工程質(zhì)量。除像國內(nèi)把泡沫混凝土應用在建筑屋面保溫、室內(nèi)墊層、地暖、正負零層外，在其它領域泡沫混凝土的應用也可供國內(nèi)的設計師們借鑒。
泡沫混凝土以其良好的特性，廣泛應用于節(jié)能墻體材料中，在其他方面也獲得了應用。目前，泡沫混凝土在我國的應用主要是屋面泡沫混凝土保溫層現(xiàn)澆、泡沫混凝土面塊、泡沫混凝土輕質(zhì)墻板、泡沫混凝土補償?shù)鼗?。但是，充分利用泡沫混凝土的良好特性，可以將它在建筑工程中的應用領域不斷擴大，加快工程進度，提高工程質(zhì)量，具體如下：
(1)用作擋土墻。主要用作港口的巖墻。泡沫混凝土在岸墻后用作輕質(zhì)回填材料可降低垂直截荷，也減少了對岸墻的側(cè)向載荷。這是因為泡沫混凝土是一種粘結(jié)性能良好的剛性體，它并不沿周邊對岸墻施加側(cè)向壓力，沉降降低了，維修費用隨之減少，從而節(jié)省很多開支。泡沫混凝土也可用來增進路堤邊坡的穩(wěn)定性，用它取代邊坡的部分土壤，由于減輕了質(zhì)量，從而就降低了影響邊坡穩(wěn)定性的作用力。
(2)修建運動場和田徑跑道。使用排水能力強的可滲性泡沫混凝土作為輕質(zhì)基礎，上面覆以礫石或人造草皮，作為運動場用。泡沫混凝土的密度為800-900kg/m3此類運動場可進行曲棍球，足球及網(wǎng)球活動?；蛘咴谂菽炷辽仙w上一層0.05m厚的多孔瀝青層及塑料層，則可作田徑跑道用。
(3)作夾芯構(gòu)件。在預制鋼筋混凝土構(gòu)件中可采用泡沫混凝土作為內(nèi)芯，使其具有輕質(zhì)高強隔熱的良好性能。通常采用密度為400 - 600kg/m3的泡沫混凝土。 ［15］鄧容有．隔熱泡沫混凝土的工程應用［Ｊ］．建筑技術開發(fā)，２００１，（２）．
    (4)管線回填。地下廢棄的油柜、管線(內(nèi)裝粗油、化學品)、 污水管及其他空穴容易導致火災或塌方，采用泡沫混凝土回填可解決這些后患，費用也少。泡沫混凝土采用的密度取決于管子的直徑及地下水位，一般為600-1100kg/m3。
(5)貧混凝土填層。由于使用可彎曲的軟管，泡沫混凝土具有很大的工作度及適應性，因此它經(jīng)常用于貧混凝土填層。如對隔熱性要求不很高，采用密度為1200kg/m3左右的貧混凝土填層，平均厚度為0.05m;如對隔熱性要求很高，則采用密度為500kg/m3的貧混凝土填層，平均厚度為0.1- 0.2m
(6)屋面邊坡。泡沫混凝土用于屋面邊坡，具有重量輕、 施工速度快、價格低廉等優(yōu)點。坡度一般為10mm/m.厚度為0.03-0.2m，采用密度為800 - 1200kg/m3的泡沫混凝土。
(7)儲罐底腳的支撐。將泡沫混凝土澆階在鋼儲罐(內(nèi)裝粗油、化學品)底腳的底部，必要時也可形成一凸形地基，這樣可確保整個箱底的支撐在焊接時年處于最佳應力狀態(tài)，這一連續(xù)的支撐可使儲罐采用薄板箱底。同時凸形地基也易于清潔。泡沫混凝土的使用密度為800-1000kg\m3。
(8)其他。泡沫混凝土也可用于防火墻的絕緣填充，隔聲樓面填充、隧道襯管回填;以及供電、水管線的隔離等方面。 ［16］扈士凱， 李應權，徐洛屹， 段策， 羅寧. 國外泡沫混凝土工程應用進展[J]. 混凝土世界, 2010,(04)
4.結(jié)語
泡沫混凝土是混凝土大家族中的一員，是一種新型的節(jié)能環(huán)保型建筑材料，近年來，國內(nèi)外都非常重視泡沫混凝土的研究與開發(fā)，使其在建筑領域的應用越來越廣，但其還存在一定的缺陷，如強度偏低、開裂、吸水等，因而要進一步擴大其應用領域還需在發(fā)泡劑、配合比、工藝流程、設備等方面做更進一步的研究。泡沫混凝土一定會迎來它的新時代，一個更廣闊的未來！

【摘要】泡沫混凝土是利用物理方法制備泡沫，再將泡沫加入到膠凝材料、粉煤灰、填料、水及各種外加劑組成的料漿中，經(jīng)攪拌、澆注成型、養(yǎng)護而成的多孔輕質(zhì)材料。由于泡沫混凝土中含有大量封閉孔隙，所以有輕質(zhì)、保溫、隔熱、耐火及隔音的性能?，F(xiàn)如今泡沫混凝土是混凝土大家族中的一員，近年來，國內(nèi)外都非常重視泡沫混凝土的研究與開發(fā)，使其在建筑領域的應用越來越廣。泡沫混凝土是一種內(nèi)部含有大量細小、封閉、均勻分布氣孔的多孔性材料，具有輕質(zhì)高強、隔熱保溫、防火、隔音、抗水減震等特性。普遍應用于高層建筑墻體制作、保溫和襯墊等工程中。
【關鍵詞】泡沫混凝土 多孔材料 外加劑 建筑領域
1 泡沫混凝土的微觀結(jié)構(gòu)
泡沫混凝土制品是由許許多多大小不等的氣孔和氣孔壁組成的結(jié)合體。氣孔由泡沫在料漿中形成，并在硬化過程中固定在混凝土中?？组g壁系由水化產(chǎn)物、未反應的材料顆粒和孔間壁內(nèi)的孔隙組成。孔隙的存在，既改變了制品的密度，又影響了制品的強度。同時，也提高了制品的保溫性和抗凍性。泡沫混凝土從宏觀上看是由氣孔和孔壁組成的，硅鈣質(zhì)泡沫混凝土的孔壁包含大小不等的硅質(zhì)材料微粒、參與反應后剩下的殘核和水泥粒子尚未水化完畢的部分。在這些物料固體顆粒之間，匯集大量的水化產(chǎn)物和形狀、大小不同的微孔或縫隙，并形成一個由硅質(zhì)材料顆粒組成的骨架，水化硅酸鹽膠體和結(jié)晶體黏附在其周圍，包括有各種微小孔隙等缺陷的不均質(zhì)固液氣三相堆聚的結(jié)構(gòu)。在氣孔壁的結(jié)構(gòu)中，各種材料和物料之間，不僅是物料顆粒間的直接接觸或者機械嚙合，而且還有在高壓、高濕、高熱條件下，各物料之間產(chǎn)生化學反應形成的更為堅硬水化產(chǎn)物的結(jié)合。這也是氣孔壁能承受外力作用的最主要的原因。泡沫混凝土在大泡沫量的情況下，雖孔隙率非常高，但仍有比較理想的使用強度，可滿足各種需要。它的強度主要來自膠凝材料自身產(chǎn)生的膠凝作用。它所用的膠凝材料一般要求膠凝作用強，特別是高孔隙率產(chǎn)品，所以一般以大摻量的高標號水泥、含量80％～85％的鎂水泥為膠凝材料，在低泡沫摻量時也可使用高強石膏。如果膠凝材料的胺凝作用不強，泡沫混凝土的強度就無法保證。對膠凝材料的技術要求有三個：一是膠凝材料的大摻量，一般要大于50％；二是高膠凝力；三是早強性好，凝結(jié)快。
水泥作為主要的鈣質(zhì)材料在泡沫混凝土中使用時，它是泡沫混凝土料漿中Ca(OH)2的主要來源。水泥的凝結(jié)硬化作用使泡沫混凝土料漿逐漸稠化并最終凝結(jié)硬化形成坯體，水泥施放出來的 Ca(OH)2與硅質(zhì)材料中的SiO2和Al2O3，反應生成水化硅酸鈣和水化硅酸鋁，水泥在泡沫混凝土獲得強度方面起著重要的作用。砂子作為細集料，它是泡沫混凝土中SiO2的主要來源，在與水泥水化過程中的Ca(OH)2與細砂中的SiO2和Al2O3反應生成水化硅酸鈣和水化硅酸鋁，形成泡沫混凝土的“骨架”，在泡沫混凝土起著重要的作用。利用細砂生產(chǎn)的泡沫混凝土用水量小，所以泡沫混凝土的強度比較高，干燥收縮比較小，泡沫混凝土不易開裂等特點。
2 泡沫混凝土的氣孔結(jié)構(gòu)
泡沫是形成泡沫混凝土的基礎，所以發(fā)泡劑的質(zhì)量會直接影響泡沫混凝土的質(zhì)量。泡沫的穩(wěn)定性好，泡沫液膜堅韌，機械強度好，不易在漿體擠壓下破壞或過度變形。另外，它有良好的自我保水性，液膜上的水分不易在重力作用及表面張力作用下流失，可長時間保持泡沫液膜的厚度和完整性，從而可使泡沫長時間不破滅。泡沫的均勻性好，泡沫的泡徑基本相近，泡徑范圍小。泡沫的泌水率小，泡沫自制成后，向外逐漸泌水量少，很好的保證泡沫中的氣泡數(shù)量和泡沫混凝土的氣孔率。羥丙基纖維素和化工原料甲酸鈣，主要是控制泡沫混凝土的粘度、水化速度和保水性能，由于細砂的比重比較大，不易在泡沫混凝土形成均勻體，容易離析沉降，通過加入該材料，可以保證泡沫混凝土在短時間內(nèi)水化，混凝土不離析，不塌模。
在原材料中除膠凝材料外，泡沫的質(zhì)量對泡沫混凝土的影響也是至關重要的。泡沫是一個個氣泡組成的聚集體。氣泡不等于泡沫，但可組成泡沫。泡沫的形成是先形成單個氣泡，再由穩(wěn)定的單個氣泡組成泡沫。這些獨立的封閉的氣泡對泡沫混凝土的保溫性、隔音性、抗震性等方面有顯著的體現(xiàn)。混凝土對氣孔的主要技術要求有六個方面：
(1)氣孔必須是封閉性的，而不是連通性的泡沫混凝土目前的主要用途是保溫隔熱，具有良好的保溫性和隔熱性，失去這個性能其應用價值會大大降低，這就要求它的熱導率和傳熱系數(shù)均很低，且越低越好。封閉性氣孔由于空氣不流通，熱量不會以空氣為載體流失，因而熱導率就非常低，保溫隔熱性優(yōu)異。而連通孔可使空氣透過，形成空氣的流動而帶走熱量，降低了保溫性和隔熱性，也就不保溫、不隔熱。因此，為保持泡沫混凝土保溫隔熱的技術特點，它的氣孔形態(tài)必是封閉的、不連通的。
(2)氣孔的形狀應接近于球形，變形不能太大 泡沫在料漿中受到物料的擠壓產(chǎn)生一定的變形，不會再保持非常規(guī)矩的正圓球形。但由于泡沫質(zhì)量的不同，這一變形會有很大的差別，機械強度較好的優(yōu)質(zhì)泡沫，由于可抵抗較大的擠壓力，變形很小，基本上仍保持宏觀的近似球形。那些機械強度較差的劣質(zhì)泡沫，抵抗不了物料的擠壓力，就會變形很大而不能形成近似的球形。物體的形狀越圓滑，受力就越均勻，抗壓力就越大。若氣孔不是近似的球形，那它的抗壓力就很低，整個混凝土的抗壓強度也隨之降低。因此，要盡量提高泡沫的機械強度，使用穩(wěn)定性好的優(yōu)質(zhì)泡沫，使之形成圓球形的氣孔，以提高泡沫混凝土的強度。
（3）氣孔應大小均勻 氣孔的均勻性對泡沫混凝土的強度影響也非常大。氣孔越均勻，泡沫混凝土的強度就越好。這是因為，當泡沫混凝土受壓時，壓應力最容易向大孔集中，導致大孔破裂。一個個破裂的大孔貫穿，就形成了泡沫混凝土的裂縫。當氣孔大小一致時，各個氣孔可以均勻受力，壓力分散于各個氣孔而不會集中。而當氣孔大小不均時，大孔受力就大，而小孔受力就小，這樣，應力就會集中到大孔上，所以，大孔往往比小孔先破裂。
提高泡沫混凝土的強度，保持氣孔的均勻性是重要的技術措施。
（4）氣孔尺寸不能太大 在泡沫混凝土的孔隙率相同時，孔徑小的泡沫混凝土的強度明顯高于孔徑大的。因此，泡沫混凝土的強度與孔徑成反比。在一般情況下，孔徑每增大1mm，泡沫混凝土的強度就下降15％～20％;所以，泡沫混凝土的孔徑不宜超過1mm，大多應在0.1～1mm之間。歷來的研究都有相同的結(jié)論：泡沫混凝土大于1mm的氣孔已屬于有害孔，這種大孔越多，泡沫混凝土的力學性能就越差。泡沫混凝土應嚴格控制孔徑，不要使它大于1mm。即使必須使用大孔泡沫混凝土時，孔徑也應小于3mm。有些讀者認為氣孔越大，泡沫棍凝土的密度越小，這是不對的。密度與氣孔的大小無關，小孔數(shù)量多，也同樣可實現(xiàn)低密度，而強度卻能保持較高的水平。
(5)孔隙率應與強度相適應 孔隙率與密度及強度都有直接的關系，并產(chǎn)生雙重影響?？紫堵试礁?，密度越小，但強度也越低。強度與密度成正比，二者基本是一致的，強度隨密度而下降，密度隨孔蹤率而下降。在低密度的情況下就不可能會有高強度?？紫堵屎兔芏葢撆c強度相適應，二者應統(tǒng)一考慮。為了保證一定的強度要求，就不能一味的為降低密度而提高氣孔率。
（6）孔間壁應薄而密實，機械強度高 泡沫混凝土完全依靠孔間壁的支撐作用產(chǎn)生強度，它們是強度的主要來源。同時，孔間壁又影響密度，它越厚則密度越大。孔間壁薄則泡沫混凝土密度低，孔間壁高強則泡沫混凝土的強度也高。要實現(xiàn)這一點，孔間壁應該密實度高些，壁內(nèi)孔隙要少，最好沒有?？组g壁應以膠凝材料的水化產(chǎn)物為主體，水化產(chǎn)物越多越好，沒有反應完全的顆粒越少越好，選用優(yōu)質(zhì)高標號膠凝材料，并使用增強劑，濕熱養(yǎng)護，并少加填充料。
由這些氣泡形成的泡沫具有其液膜堅韌、機械強度好，不易在漿體擠壓下破滅或過度變形。另外，它有自我保水性，液膜上的水分不易在重力作用及表面張力作用下流失，可長時間保持泡辣液膜的厚度和完整性，從而可使泡沫長時間存留而不破滅。在漿體初凝后被固定在泡沫混凝土內(nèi)，形成氣孔。假如泡沫穩(wěn)定性不好，則大部分或少部分泡沫在澆注后破滅，形成的氣孔很少，甚至在澆注后不久就使?jié){體塌陷，即俗稱塌模，造成澆注完全失敗。液膜在漿體內(nèi)不易破裂，不易形成因破裂后氣體的串通所形成的連通孔。因此，它最終形成的是理想的封閉孔。泡沫穩(wěn)定性越差，封閉孔就越少，而連通孔則越多。因此，泡沫的穩(wěn)定性不能僅僅以澆注后不塌陷為標準，而應該以澆注后不塌陷、最終形成的氣孔近似球形、互不連通。
3 泡沫混凝土的基本工藝
泡沫混凝土生產(chǎn)的基本工藝流程是將水泥、砂子、外加劑和水分別計量，攪拌混合，然后加入制成的泡沫通過混合室攪拌均勻，注模、預養(yǎng)護、脫模、養(yǎng)護得到成品。自然養(yǎng)護的砌塊，拆模后應堆放起來繼續(xù)硬化，并灑水養(yǎng)護28d為至。泡沫混凝土制作的技術關鍵主要是掌握好發(fā)泡劑、水泥、外加劑、水的用量，泡沫混凝土單位體積質(zhì)量，泡沫劑和外加劑的選用及其與其它材料的相互關系。