发泡水泥的研究现状及展望

李逸

山西中条山新型建材有限公司 山西 临汾 043700

前言

发泡水泥(Foamcement)是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡.并将泡沫与水泥浆均匀混合.然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型.经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。发泡水泥具有密度小、保温性能好、隔音耐火、抗震性能好、易于施工等优点，通常应用的领域为地面采暖保温层、屋面保温层、框架结构墙体填充层等。

1 发泡水泥的研究现状及展望

发泡水泥的主要组成材料有胶凝材料、发泡剂、稳泡剂、填充料、外加剂、纤维等。

1.1 胶凝材料

胶凝材料是影响发泡水泥物理力学性能的关键因素。发泡水泥用胶凝材料同外加剂、水等混合，搅拌制成的料浆应具备胶结和凝结固化的能力，良好的和易性，以及早强等特点。普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、高铝和高钙硫酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、火山灰质复合胶凝材料等均可作为发泡水泥的胶凝材料。目前国内生产的发泡水泥保温板，主要采用快硬硫铝酸盐水泥，或是与普通硅酸盐水泥混合使用[1]。

与普通硅酸盐水泥相比，快硬硫铝酸盐水泥凝结硬化快，有利于泡沫稳定。因而用快硬硫酸盐水泥制备的发泡水泥孔径更加细小均匀，且吸水率较低。然而快硬硫铝酸盐水泥制品在强度上存在后期倒缩现象，降低发泡水泥的后期强度。研究表明，依据不同种类水泥对发泡倍数、浆体稳定性、干密度、抗压及导热系数的影响，硅酸盐水泥效果最好，而矿渣水泥不适合用于发泡水泥的制备。

1.2 发泡剂

发泡剂又称起泡剂，是使材料内部产生泡沫而形成闭孔或联孔结构材料的物质。优良的发泡剂应具备用量少、发泡倍数高、稳定性适宜、不影响强度等特性。根据在发泡过程中产生气体的方式不同，一般分为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。

（1）物理发泡剂

国外对物理发泡剂研究较早，多为蛋白质类。研究者用Biliquid微泡沫生成纳米发泡水泥，从根本上改善了发泡水泥的微观性能，提高其强度、抗冻及抗裂等性能。目前，国内发泡剂品种主要有四类：松香皂发泡剂、动植物型发泡剂、表面活性剂发泡剂及复合型发泡剂。因发泡剂种类不同，发泡性能迥异。近些年，性能优良的发泡剂不断涌现，如：CON-A型发泡剂、U型发泡剂、CCN-95型固体发泡剂等。研究者用生石灰水解污泥制备出污泥蛋白发泡水泥发泡剂，配以黄原胶作稳泡剂，泡沫稳定时间可达4h之久，发泡倍数在50倍以上。研究者利用不同离子型的表面活性剂混合后分子间存在静电相互作用，发泡后产生的液膜韧性好的特点，制备了超稳定性发泡剂，其发泡倍数可达20倍，半消需3h，1h泌水率为0%，全部消泡需要3d。

（2）化学发泡剂

一般认为能够与水泥浆料中的物质发生化学反应，并产生气体的物质都可看作化学发泡剂。许多物质可以作为化学发泡剂使用，如：铝粉、过氧化氢、碳化钙等，其中应用最广泛、工艺最成熟的是铝粉，其次是过氧化氢。

1.3 填充料

发泡水泥中使用的填充料必须满足细度、吸水性等因素上的要求，才能保证其与泡沫的相容性。对于发泡水泥，填充料多使用固体废弃物：磨细矿渣、高等级的超细粉煤灰、硅灰、秸秆粉、锯末等。如用经活化处理的煤矸石代替水泥，制备发泡水泥，大大降低了干缩值及成本，具有良好的经济效益。研究者发现淤泥灰作为火山灰活性材料，具有多孔结构、高钙含量等特点，是制备发泡水泥的一种良好的填充料。研究者利用赤泥制备的发泡水泥，赤泥的比表面积越高，发泡水泥的抗压强度越高。研究发现掺加10%的脱硫渣，可有效控制发泡速度，气孔在浆料中均匀分布。通过掺加未经处理的低钙粉煤灰，制备出的发泡水泥，干密度为1000kg/m3、1200kg/m3、1400kg/m3时，抗压强度分别为6.4MPa、7.0MPa、10.2MPa。将玻璃微珠分散在橡胶胶乳改性水泥泥浆中，并添加了纳米黏土粒子和玻璃纤维，制备出一种新型的发泡水泥制品。在化学发泡水泥中掺加了陶瓷废料，影响了浆体的流变性。

1.4 外加剂

为满足发泡水泥和易性及某些特殊性能要求，在其中须加入不同种类外加剂，如：增稠剂可显著提高发泡水泥稳定性，随其掺量增加，孔径减小，强度先提高后降低；激发剂应用在化学发泡水泥中，可以加快发泡速度，并提高发泡水泥的抗压、抗折强度；速凝剂可保证发泡水泥有较好的早期强度并减少水分流失；减水剂可提高水泥分散性及发泡水泥强度，降低干缩值及吸水率；增水剂增加发泡水泥的强度，并显著降低吸水率；调节剂可调节水泥凝结时间，有助于浆料的稳定性。但是外加剂在发泡水泥中使用可能会使泡沫不稳定，因此，发泡水泥中发泡剂与外加剂耦合以及外加剂之间耦合是相当重要的[2]。

2 结束语

随着我国正大力推进的生态节能、资源利用的研究和开发，发泡水泥的需求量呈逐年增加的趋势。要改善发泡水泥在应用过程中存在的问题，对它的研究需要不断拓展深化，以下几个方面值得关注。①对于发泡水泥在应用中存在的问题研究，重点不能只集中在宏观上的力学性能和热工性能，要从它的微观结构及发泡机理展开进行研究；②研发密度小于100kg/m3，导热系数低，强度达到使用规格的超低密度发泡水泥产品；③针对目前发泡剂种类繁多，良莠不齐这一现象，需要依据不同的发泡方式及发泡剂品种制定详细的标准，研制发泡水泥专用的胶凝材料。