节能、环保是我国今后经济建设发展的关键环节

节能、环保是我国今后经济建设发展的关键环节。由于泡沫混凝土具有质轻、高强、节能、利废、保温、隔热等性能，因而其应用领域从最初的石油工业逐步向建筑、煤炭、交通等行业发展。显然，其应用领域的扩展，离不开泡沫混凝土制备技术的提高。本文围绕泡沫混凝土的制备技术，就其原料和制备工艺进行了论述。
一、泡沫混凝土的概念及应用领域
泡沫混凝土，又称发泡水泥，是通过化学或物理的方式根据应用需要将氮气、二氧化碳气、氧气或空气引入混凝土浆体中，经过成型、合理养护，使形成含有大量孔洞并具有一定强度的混凝土制品。泡沫混凝土，按组成胶结材料，可分为水泥泡沫混凝土、菱镁泡沫混凝土、石膏泡沫混凝土、火山灰质胶结材料泡沫混凝土；按所用主要填充料的种类，可分为粉煤灰泡沫混凝土、矿渣泡沫混凝土、秸秆泡沫混凝土等；按密度，一般可分为6个等级，即300kg/m3、400kg/m3、500kg/m3、600kg/m3、700kg/m3、800kg/m3；按使用功能，可分为保温型、保温结构型、结构型；按应用领域可分为房建泡沫混凝土、园林泡沫混凝土、工程泡沫混凝土、工业泡沫混凝土；按养护方式，可分为自然养护泡沫混凝土、蒸汽养护泡沫混凝土、蒸压养护泡沫混凝土。
气泡的引入使泡沫混凝土具备了质轻、自动流平的优点，其隔热隔音性能也显著提高，并且施工输送更为方便，不但降低了制品成本，而且极大地扩展了水泥制品的应用领域。
1.石油工业。在地质勘探固体矿床钻探领域，采用低比重水泥浆堵漏，可以减少泵送压力，有利于泵送至漏失地段，起到防漏堵漏的目的。
2.煤矿开采。原煤开采完毕，为了防止地面下沉，可用泡沫混凝土回填。
3.公路、铁路、码头往往都需要修建挡土墙、隔音墙。运用泡沫水泥预制件修建隔音墙，不但可以减低成本，而且效果也会更好。用泡沫水泥对挡土墙进行回填、固土，不仅可以加固挡土墙，而且可以减轻挡土墙的负荷。
4.低温地板热供暖及内外墙的隔热、保暖隔音材料。粉煤灰水泥发泡材料不能燃烧、质轻、导热系数（0.06W?m-1?K-1）可做到接近聚苯乙烯隔热板的水平（0.06W?m-1?K-1），其强度也远远超过聚苯乙烯隔热板。
5.修建运动场和田径跑道。使用排水能力强的可渗性泡沫混凝土作为轻质基础，上面覆以人造草皮, 可作为运动场。或者在泡沫混凝土上铺一层0.05m厚的多孔沥青及塑料, 则可作为田径跑道。
6.管线回填。随着人们生活质量的提高以及出于安全性的考虑，水、油、气、电、通讯线路都将转入地下，运用泡沫水泥对施工空穴进行适当回填，将会有效地保证管线的安全。
总之，在一切承重压力允许的领域，如构建房顶边坡、防火墙加固基础等，泡沫水泥都是理想的材料。
二、泡沫混凝土的原料
2.1水泥
水泥是泡沫混凝土的主要原料之一，起粘结作用。不同标号的水泥凝结强度和凝结时间不同，即使同标号的水泥，由于生产厂家不同，其组成也有差异，因此原则上讲，对同一种发泡剂，必须在小试的基础上，才能大规模施工。
2.2骨料
骨料，根据用途需要可以是沙子、陶粒、浮石、膨胀珍珠岩等。其中粉煤灰和炼铁矿渣属废物利用，最具应用开发价值。
2.3发泡剂
关于发泡剂的概念，严格而言，发泡剂应是起泡剂、稳泡剂、缚水剂等助剂的总称。起泡剂是能够发生化学反应并产生气体的物质。稳泡剂是指具有稳泡作用的表面活性剂，如十二烷基苯磺酸钠、水解蛋白质等。缚水剂等助剂是指那些能够与表面活性剂亲水端通过氢键相互作用，并强烈吸附水分子与气泡表面的物质，如聚丙烯酰胺、阿拉白胶等。
2.3.1物理发泡与化学发泡
一般而言，单纯的由一种物质组成的发泡剂，难以制得高性能、低密度的泡沫混凝土。就引入气体的方式来讲，发泡方式可分为两类：物理发泡和化学发泡。物理发泡即是用机械的方法把空气、氮气、氢气、二氧化碳气或氧气引入到由水泥、骨料、稳泡剂和水形成的浆体中使之形成一个亚稳体系。该亚稳体系的稳定时间应大于水泥的初凝时间。化学发泡则是将能够发生化学反应并产生目标气体的物质（起泡剂）与水泥、骨料、稳泡剂、缚水剂和水一起混合均匀，而后浇注成型，控制温度使起泡剂反应产生气泡，其最佳的反应状态是在混合成型期间几乎不反应，而在成型后并在水泥初凝之前逐步反应完毕。由以上分析可见，物理发泡对稳泡剂（生产中也常笼统称为发泡剂）的要求比化学发泡要求高。也就是说，用同样的稳泡剂，采用化学发泡比物理发泡制得的泡沫混凝土的质量要好些。但是，化学发泡对温度、时间的掌握却比较苛刻。
2.3.2发泡剂研究进展
早期使用的水泥发泡剂比较单一，如松香皂、十二烷基本磺酸钠等（实属稳泡剂）。在用机械引入气体的情况下，它们的发泡倍数虽然高，但稳泡性差，难以制得1g/cm3以下的泡沫混凝土。后期使用蛋白质型发泡剂（由动物踢角、血、毛发水解而得），虽然发泡倍数不如前者，但由于其兼有稳泡、缚水功能，因而使泡沫在水泥浆中的稳定时间较长，制得泡沫混凝土也较好。当今人们使用的水泥发泡剂，大都是依据物理化学原理经复配而成的产品，如CON- A型泡沫剂、CCW- 95型固体泡沫剂、U型发泡剂、HJ- 3型磺酸盐系列微泡剂、日本产蛋白质型发泡剂Escort K和青海3%型发泡剂等。
三、泡沫混凝土的制备工艺
3.1 化学发泡工艺
化学发泡工艺如图1所示
由图1不难看出，化学发泡工艺所用机械比较简单。由于水泥浆在浇注后、初凝前起泡剂继续产生气泡，因而具有膨胀作用，故化学发泡工艺多用于充填、堵漏、加固等场合，也可用于预制板领域。
3.2物理发泡工艺
物理发泡工艺如图2所示。
物理发泡技术在地暖、地平、屋顶边坡、预制板等领域应用较多。其关键技术除需要良好的稳泡剂外，那就是泡沫发生器的结构设计了。在稳泡剂的配方设计上，不需考虑与起泡剂的相互作用，因而选择自由度较大。在设备方面，比化学发泡工艺还多使用了一台空压机和泡沫发生器。
据文献[22]介绍，泡沫发生器有以下几种：①涡轮式泡沫发生器；②螺旋式泡沫发生器；③空隙式泡沫发生器；④同心管式泡沫发生器；⑤挡板式泡沫发生器。其中，①、②结构比较复杂，制造成本较高；⑤结构简单、阻力小，但泡沫直径分布范围较宽；③、④结构简单，制造成本低，泡沫直径分布范围窄，应用也比较广泛。
四、展望
预期随着人们环保意识的提高，以及我国科学发展观的贯彻落实，泡沫混凝土开发和应用将会得到进一步的发展。其中，稳泡剂研究和泡沫发生器研制是制约泡沫混凝土技术发展的两个瓶颈。针对这两个问题，本文作者已经进行了一些有益的探讨，并取得了一些可喜的实验室成果，正待进行逐级放大实验。
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