浅谈泡沫混凝土国内外研究现状

浅谈泡沫混凝土国内外研究现状1.发泡剂的研究现状Savoly等用烷基醚硫酸盐和烷基硫酸盐合成了一种表面活性剂类发泡剂,并将其应用于石膏板等墙体材料中。Sommer等用烷基磺酸盐、聚氯乙烯、聚丙烯酸醋及藻酸盐这4种物质合成了一种有机发泡剂。在这种发泡剂中,烷基磺酸盐占的比例最大,约占发泡剂质量分数的45%,这种有机发泡剂被用于屋面装饰和地面涂层。IshiJima等将铝粉与R(OA)mPO4R1R2混合,研制出水分散性铝粉浆体,这浆体可作为发泡剂使用。Raul等对油菜籽蛋白质水解产物用烷基氯进行改性后制备出了稳定的泡沫。Horiuchi等通过对蛋白质进行酶催化修饰成功研制出一种发泡剂,并进一步研究了这种发泡剂产生的泡沫与分子结构之间的关系。Ram等和Kell等分别通过向发泡剂中加入水溶性高分子物质和阳离子表面活性剂来提高泡沫的稳定性。Martin和Winnik分别探究了蛋白质的网状结构和表面活性剂的烷基链长度对发泡剂产生的泡沫性能影响。尚红霞等先用阴离子表面活性剂A和非离子表面活性剂B合成了AB型复合发泡剂,然后用AB型复合发泡剂、防腐剂、稳泡剂及水研制成了一种用于制备泡沫混凝土砌块的发泡剂,并使用此发泡剂成功制备出了干密度为853kg/m3,抗压强度为2.5MPa和吸水率为21.8%的泡沫混凝土砌块。中国建材研究院与玉湖新材料科技开发有限公司联合研制出了一种白色粉状憎水型发泡剂,这种发泡剂发泡速度快,产生的泡沫稳定时间长,泡沫孔径较小,且有利于提高泡沫混凝土的憎水性。刘永兵等和赵晓东等都合成了阴离子型发泡剂。王容沙等用两性离子型、阴离子型和非离子型表面活性与稳泡剂复合研制出了一种性能优良的发泡剂。王翠花等通过水解牛蹄角得到了一种蛋白型发泡剂,并通过添加外加剂改善泡沫的性能。郭平等用十二烷基二甲胺氧化物、十二烷基磺酸钠和聚乙烯醇这3种物质合成了COM型发泡剂。马秋等研究发现,改性硅树脂聚醚乳液加入发泡剂中可有效提高泡沫液膜的自修复能力和弹性,从而提高液膜的承压能力。2.泡沫混凝土国内外发展历程泡沫混凝土最早起源于5000多年前的古埃及,人们将空气引入一些天然物质,制成了多孔材料。古罗马人于2000多年前发现动物血液加入混凝土中能持久产生气泡。其实,真正意义上的泡沫混凝土起源于19世纪,最早用于制备泡沫混凝土的方法是化学发泡法,人们利用NaCO3与HCl溶液反应生成CO2的原理制备泡沫混凝土。1923年,欧洲人首次提出将预制气泡与水泥浆体混合来制备多孔混凝土的新方法。1946—1958年,苏联在泡沫混凝土领域占据领先位置,并在此期间制订了一系列有关泡沫混凝土的规范。1954年,Valore详细研究了泡沫混凝土的组分和物理性能,并总结了其应用范围。1967年,Cormick等首次提出了泡沫混凝土配合比设计的方法,即通过计算固体容积确定配合比的方法。1979年,美国研究人员将泡沫混凝土应用于油田固井,拓宽了泡沫混凝土的应用范围。1996年,Pickford等开始尝试在桥梁工程中应用泡沫混凝土。1998年,韩国的研究人员Byun等尝试用聚合物作为发泡剂制备泡沫混凝土。2001年和2002年,Kearsley和Wainwright探究了分级的粉煤灰和未分级的粉煤灰对泡沫混凝土抗压强度、孔结构和渗透性的影响及区别。2004年,新加坡的研究人员Kong等开始尝试制备高强度泡沫混凝土,想尝试将其用于结构中。我国泡沫混凝土的发展开始于20世纪中叶,苏联专家把泡沫混凝土技术传入中国。1952年中国开始正式研制泡沫混凝土,并在此时成立了以黄兰谷为首的泡沫混凝土实验中心。1954年中国科学院与其他单位共同制备出蒸压泡沫混凝土板,并将其用作保温墙板。1955—1957年,原水电力部成功地将泡沫混凝土应用于高温管道中,可耐受200～500℃的温度,提高了管道的保温性能。1959年以后,我国泡沫混凝土发展缓慢,几乎停滞不前,远远地落后于其他国家。改革开放以后,我国泡沫混凝土重新得到重视,掀起了又一股发展热潮。我国于2007年制订了一系列有关泡沫混凝土的图集,泡沫混凝土开始朝着规范化发展。2010年,我国开始制备超轻泡沫混凝土,再次拓宽了泡沫混凝土的应用。3.泡沫混凝土国内外研究现状Falliano等探究了固定水灰比下,两种蛋白型发泡剂和一种合成型发泡剂对泡沫混凝土抗压强度的影响,研究发现水灰比与发泡剂的性质有很强的相关性和依存性。当水灰比为0.3时,由蛋白型发泡剂制备的泡沫混凝土的抗压强度高于合成型发泡剂制备的泡沫混凝土。Panesar分别用一种合成型发泡剂和两种蛋白型发泡剂制备了泡沫混凝土,他发现蛋白型发泡剂制备的泡沫混凝土的孤立球形气孔更小,连通孔更少。Davraz等利用蛋白发泡剂制备了泡沫混凝土,并探索了超声脉冲速度泡沫混凝土导热系数的关系,发现用超声脉冲速度法可近似估计出导热系数值。Tian等用动物蛋白发泡剂制备了磷石膏基泡沫混凝土,发现磷石膏基泡沫混凝土的容重和抗压强度与泡沫含量呈线性关系。Chen等利用一种有机发泡剂探索了粉煤灰在制备泡沫混凝土中的作用,发现粉煤灰含量对密度影响不大,但会延长凝结时间。Sun等研究了合成表面活性剂、植物表面活性剂和动物血胶基表面活性剂对泡沫混凝土性能的影响,发现合成表面活性剂制备的泡沫混凝土具有较高的抗压强度和较小的干燥收缩。大连理工大学的李文博对比了植物型、动物型和复合型3种发泡剂产生的泡沫性能及其制备的泡沫混凝土的物理性能,经过成本和性能综合分析后,认为复合型发泡剂最适合制备泡沫混凝土。南京航空航天大学的李浩然制备出GL-1型和GL-2型两种性能优越的发泡剂,研究表明GL-1型发泡剂虽具有较好的稳定性,但容易受温度影响,而GL-2型发泡剂即使在40℃温度下仍具有较高的稳定性,适合用来制备道路基层用泡沫混凝土。牛云辉等研究了动物蛋白、植物蛋白和合成型发泡剂对泡沫混凝土性能的影响,发现合成型发泡剂发出的泡沫与水泥浆的相容性较差,导致泡沫混凝土有较多的连通孔,动物蛋白型发泡剂制备的泡沫稳定性最好,制备的泡沫混凝土性能最优。乔欢欢和李军在传统发泡剂的基础上引入一种矿物发泡剂,并探究了对泡沫混凝土的影响,研究发现矿物发泡剂的引入有助于促进早期水化产物的形成。Abdullah等对地聚合物体系制备泡沫混凝土做了可行性研究,他们将粉煤灰与由水玻璃和氢氧化钠溶液配制成混合物,在这混合物中引入泡沫制备成泡沫混凝土,并对比了不同养护温度下的泡沫混凝土的性能,研究发现高温60℃下养护可促进地聚合物固化速率,从而使泡沫混凝土结构更致密。Xu等采用化学发泡法制备了新型粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土,并研究了发泡剂、稳泡剂和发泡温度对地聚合物泡沫混凝土干密度、流动性、抗压强度、导热系数及毛细吸水率的影响,研究发现这种泡沫混凝土疏松多孔,而且其干密度、抗压强度和导热系数与孔隙结构参数有较好的相关性。Yue和Chen制备了低密度的新型轻质磷酸镁水泥基泡沫混凝土,发现这种轻质泡沫混凝土具有较高的比强度和较低的导热系数。Boke等以南非F级粉煤灰、氢氧化钠(NaOH)和新型发泡剂次氯酸钠(NaOCl)为原料,在略高于90℃的温度下合成了泡沫地聚合物,该合成方法具有控制发泡的优点,可使含NaOCl的混合胶凝浆料在室温下稳定至少1h,从而避免了成型前浆料过早起泡的问题。Sugama等用磷铝酸钙(CaP)水泥和化学发泡剂制备了一种具有高抗压强度和低孔隙率的地热井用空气泡沫水泥。青岛理工大学的杨保先用水玻璃作为激发剂,以碱矿渣为胶凝材料制备了碱矿渣泡沫混凝土,并用正交试验探究了碱当量、溶胶比和矿渣掺量系数对碱矿渣泡沫混凝土性能的影响,研究发现这3个因素对性能影响的主次顺序为碱当量＞溶胶比＞矿渣掺量系数。黄政宇等用硅酸盐-硫铝酸盐水泥混合水泥体系制备了超轻泡沫混凝土,并与纯硅酸盐水泥基泡沫混凝土和纯硫铝酸盐水泥基泡沫混凝土性能进行了比较,发现混合水泥体系制备的泡沫混