泡沫混凝土的原材料属性和物理特性

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  普通混凝土的原材料通常包括水泥、细骨料、粗骨料、水,而泡沫混凝土与普通混凝土的区别在于,粗骨料被泡沫所取代,从而在很大程度上减小了混凝土的密度。下图为常规混凝土与泡沫混凝土的对比图,可以明显看出泡沫混凝土的多孔结构。

混凝土对比

  关键词一:水泥

  建筑工程中一般采用硅酸盐水泥作为胶凝性材料,型号一般包括32.5、42.5、52.5等,除了普通的硅酸盐水泥,铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和快硬硅酸盐水泥也可以作为胶凝材料,且这些水泥一般都具有凝结时间短的特点,可以提高泡沫混凝土的早期强度。油井水泥也是制作低密度水泥浆的胶凝材料,在海洋油气井钻完井过程中,通常地层完整性较差且液柱压力较低,因此在完井过程中需要采用泡沫水泥完成固井作业。碱激发材料作为胶凝材料时,可以降低能源的消耗,且在CO2减排方面比普通硅酸盐水泥效果好。为了提升泡沫混凝土的早期强度、降低泡沫混凝土的水化热,可采用具有火山灰效应和填充效应的硅灰、矿渣和粉煤灰材料取代水泥,一般取代水泥的质量在5%~75%。

  关键词二:细骨料

  泡沫混凝土的主要特点是密度低。粗骨料具有密度高、体积大的性质,在降低泡沫混凝土密度方面会产生不利的影响。而细骨料相对水泥的密度较低,为了更好地降低混凝土的密度,通常采用一些密度较低的细骨料取代河砂。例如,采石场粉尘具有较细的粒径,可以增强泡沫混凝土的粘结性,因此可在保持密度变化较小的情况下轻量化混凝土。聚乙烯废料可以替代部分泡沫混凝土中的细骨料,并且改善泡沫混凝土抗弯曲性能和抗压性能。稻壳灰是常见的农作物废料,用稻壳灰取代泡沫混凝土的细骨料具有一定的可行性,并且其火山灰效应和填充效应可以提升泡沫混凝土的强度。生物质骨料同样可以替换泡沫混凝土中的细骨料,在泡沫混凝土中起到粗骨料支撑水泥石骨架的作用。其他材料如再生混凝土骨料、玻璃粉等废弃材料,也可以取代泡沫混凝土中的细骨料,而且大量使用这些替代材料可以充分利用废弃物,起到可持续发展的效果。

泡沫混凝土

  关键词三:泡沫

  泡沫是降低泡沫混凝土密度的主要成分。按照添加的方式可以分为预发泡工艺(物理发泡法)或混合发泡工艺(化学发泡法)。预发泡是指先分别产生基础混合物和稳定的水性泡沫,然后再充分混合。混合发泡过程是指直接将发泡剂添加到基础混合物中,在基础混合物搅拌过程中产生泡沫,随着混凝土浆液的硬化而形成蜂窝状结构。据研究表明,添加剂的量越多,混凝土中生成的泡沫的量也就越多,密度降低也更快。虽然将泡沫添加剂与混凝土混合时间越长,生成的泡沫数量就越多,但是长时间的混合会导致混凝土浆液中气泡不稳定、气泡之间彼此结合并产生分离。表面活性剂和发泡剂的类型也是影响泡沫混凝土性能的两个因素。表面活性剂的浓度对泡沫的密度影响较小,天然发泡剂更容易获得,与合成发泡剂相比,含有天然发泡剂的泡沫混凝土具有更强的力学性能。

  关键词四:水

  通常将pH值接近7的饮用水作为制备泡沫混凝土的原料。根据相关规定,对于要用于泡沫混凝土的水应进行清洁,确保不含油、酸、碱、盐、有机物等。同时,泡沫水泥要求的最低水灰比为0.35,这样设置是为了防止当水灰比过小时,水泥水化的同时从泡沫中吸取水分,使得混凝土混合物在搅拌的过程中变硬,导致气泡破裂。相反,当水灰比较高时,会导致混凝土混合物中的气泡活动较弱,从而产生离析现象。因此建议泡沫混凝土的水泥比控制在0.4~1.25。




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