发泡剂及泡沫混凝土研究综述

刘雪丽　焦双健　王振超

摘要：综述了发泡剂的分类、发泡剂在各个领域的应用，并概括了泡沫混凝土的研究现状，同时简要论述了泡沫混凝土在发展过程中存在问题和解决方法，最后对泡沫混凝土今后的发展进行了展望。

关键词：发泡剂；泡沫混凝土；应用领域；发展现状

0引言

制备高性能的混凝土一直以来都是我们工作的重中之重。泡沫混凝土就是普通混凝土改进的一种，传统的混凝土自重较大，在混凝土中加入泡沫，可形成轻质高强、保温隔热性能良好的泡沫混凝土。

1混凝土发泡剂的分类

泡沫混凝土发泡剂的种类繁多，目前，发泡剂主要有两种，物理发泡剂和化学发泡剂。

1.1物理发泡剂

松香类、合成表面活性剂、蛋白类和复合型4类是物理发泡剂的主要种类。发泡剂是制备高性能泡沫混凝土的核心因素，故发泡剂的好坏决定了泡沫混凝土的质量。

①松香类发泡剂。松香类发泡剂主要有两种，松香皂和松香热聚物类。松香皂是经过皂化反应制得的，它的制造成本较低，容易制得，但是发泡倍率低，发泡出来的泡沫稳定性低。

②合成表面活性剂类发泡剂。这类发泡剂是一种优良试剂，由于表面活性离子性质的不同，可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性离子型。阴离子表面活性剂，由于其发泡倍数高、发泡速率也高，故广受青睐。

③蛋白类发泡剂。植物蛋白发泡剂和动物蛋白发泡剂是蛋白类发泡剂的两种。目前，国内外比较认可的是动物蛋白发泡剂。动物蛋白类发泡剂产生的泡沫非常稳定，同时具有较厚的泡壁和较高的发泡倍率，它完全消泡的时间大于24小时。但是这种蛋白类发泡剂很容易受到外界因素影响。

④复合型发泡剂。它是由多种组分复合而成，蛋白质与表面活性剂复合而成的复合型发泡剂，解决了单一组分发泡性能不佳的问题。与前面3种起泡剂相比，复合型发泡剂具有明显的优势。

1.2化学发泡剂

化学发泡剂是通过物质发生化学反应而释放出新的气体产生泡沫。化学发泡剂与物理发泡剂相比最突出的特点是不需要借助发泡机，通过自身与材料的反应就能达到发泡的目的。这种发泡方法方便、快捷，对与配制低密度、吸水率性能优良的泡沫混凝土有较大的优势。缺点是气泡稳定性差，若不是借助水泥等材料的水化产物作为基材便不能存在。且气泡泡径大小也会随各种条件不同而变化，难以控制。

2发泡剂的应用

发泡剂以其特殊的结构、优异的性能，广泛的应用于塑料橡胶、驱油采矿和建材领域，并起着日益重要的作用。

2.1发泡剂在塑料橡胶中的应用

目前，發泡剂在塑料橡胶行业中扮演着日益重要的角色，已成为塑料橡胶生产不可缺少的原料。这主要取决于发泡剂特殊的结构，发泡剂经过一定的发泡工艺可以产生大量的气体，这些气体在塑料和橡胶内形成多孔结构，满足了橡胶制品质量轻、隔热性、隔音性和机械阻尼性较好的要求。

2.2发泡剂在驱油采矿领域中的应用

发泡剂在驱油采矿方面也占有一席之地，在地质条件比较复杂的地区，发泡剂以其低密度、高弹性的特点显示了较大的优势。在石油开采方面，泡沫钻井技术的使用不但对油气的采取率有很大的提高，而且还有效降低了开采过程中对油气层的污染。

2。3发泡剂在公路轻质回填土中应用

将发泡剂加入土中之后的轻质土具有自流平特性，这种高流动性的轻质土便具有了良好的可泵性，通过泵送可以将其填进较为狭小的空间，这样便可避免常规填料不饱满的缺陷。当其用于公路桥台背路基回填时，可以很好地解决软基路段由于预压不充分造成的工后沉降、桥头跳车等问题。

2.4发泡剂在砌块及各种轻质板材中应用

框架结构是目前我国建筑结构中应用最多的结构形式，而填充墙主要使用砌块。加入发泡剂的填充砌块，以其轻质、保温隔热、防潮隔音的物理性能，表现出较大的优势并得到广泛的应用。在南方主要用于隔热层使用，北方主要用于墙体保温，高低温的地方均可以使用，最大特点是使用发泡剂后砌块隔热保温特长。

2.5发泡剂在泡沫混凝土中应用

将发泡剂加入混凝土中，形成轻质高强的泡沫混凝土。由于泡沫混凝土内部孔隙较多，节约了水泥用量并且降低了自身重量，从而达到了降低能耗、保护环境的目的。发泡剂在我国开始应用始于建筑节能政策的推广，并且首先用于轻质隔墙板和泡沫混凝土，并在研究使用的过程中形成了自己的技术体系。

3泡沫混凝土的研究现状

3.1泡沫混凝土在国外的研究现状

国外对泡沫混凝土的研究较早，人类第一次使用泡沫混凝土是在5000多年前的古埃及。对泡沫混凝土的研究早期在欧洲，Hofman将盐酸与碳酸钠混合使其反应生成气体加入混凝土中制作出了泡沫混凝土。Jenny L.Hitch等研究了美国地区的应用于外墙保温工程和地面保温工程的泡沫混凝土。美国的Yamads等在油田固井方面引入泡沫混凝土的使用，将泡沫混凝土的应用向其他领域扩展。英国邓M.R.Jones和A.McCarthy通过在泡沫混凝土中掺入低石灰煤灰的方法，提高了泡沫混凝土抗压强度和抵抗变形能力。目前，泡沫混凝土在全球的应用越来越广泛，在民用、工业、军事等20多个领域都有涉及。

3.2泡沫混凝土在国内的研究现状

我国对于泡沫混凝土的研究起步较晚，于20世纪50年代由前苏联开始传入并得到发展的。中南大学王少武通过试验对泡沫混凝土的抗压强度等进行了一系列的研究，并得出了强度、导热系数与其配合比三者之间的关系。中国建筑材料科学研究总院的张磊蕾通过试验研究它的组成与热力学性能和孔隙结构之间的关系，并得出了密度和导热系数、抗压强度之间的关系。吕正航从解决泡沫混凝土的低强、易裂、易塌陷、吸水性大、收缩性大等问题方面出发，研究了不同的外加剂对泡沫混凝土的影响。2008年《现浇泡沫轻质土技术规程》的颁布，将我国对于泡沫混凝土的应用推进了一大步。2011年超轻泡沫混凝土开始在我国产生，此后各种生产工艺设备在全国涌现出来。

4泡沫混凝土存在问题及对策

市场上发泡剂良莠不齐，没有统一的标准。国家应多研发质量好适于生产的发泡剂，并尽快制定泡沫混凝土发泡剂使用方面的标准规范。国内对于泡沫混凝土的研究大都集中在泡沫混凝土的抗压强度、密度等方面，还应多进行对于泡沫混凝土收缩性能、吸水性、塌陷性和耐久性的研究，使泡沫混凝土的研究走向全面成熟。市场上的生产机械、生产厂家众多，却没有统一标准。我国应尽快研发标准化自动化的生产设备，并对一些不合格的企业进行整顿。我国泡沫混凝土的研究生产与国外相比，规模较小、水平不高，所以我国还应加强泡沫混凝土及其制品的技术革新。

5结语

泡沫混凝土以其优异的环保性能和经济性在全球范围内广受欢迎。在大力倡导生态节能、资源综合利用的现阶段，泡沫混凝土以其优良性能较好的综合效益前景十分广阔，是一种值得推广的绿色材料。endprint