泡沫混凝土的研究进展及应用

Ｖｏ１．３５，Ｎｏ．９　中国资源综合利用　２０１７年９月　Ｃｈｉｎａ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　０综　述　泡沫混凝土的研究进展及应用　牛振华　，刘永德　，万东锦　，马　闯２　７刘　楠　（１．河南工业大学化学化工与环境学院；２．郑州轻工业学院环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心，郑州４５０００１）　摘要：近年来，泡沫混凝土在工程上的应用范围越来越广。它是一种多孔材料，具有轻质、保温隔热、吸音、　不燃、抗震等优良特性，可较好地满足建筑节能和提高建筑安全性的要求。因此，诸多学者针对掺和料、　发泡剂、骨料、外加剂、纤维、微孔结构等因素对泡沫混凝土的影响辰开研究。目前，泡沫混凝土已广泛　应用于建筑节能、结构减荷及基础回填等方面。本文综述了泡沫混凝土的研究进展和应用现状。　关键词：泡沫混凝土；建筑节能；结构减荷；基础回填　中图分类号：ＴＵ５２８．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—９５００（２０１７）０９—００９３—０３　Ｓｔｕｄｙ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｆｏａｍｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｎｉｕ　Ｚｈｅｎｈｕａ　，Ｌｉｕ　Ｙｏｎｇｄｅ　，耽ｎ　Ｄｏ晒ｉｎ。，Ｍａ　Ｃｈｕａｎｇ２，Ｌｉｕ　Ｎａｎ　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；２．Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＬｉｇｈｔ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５０００１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｏａｍ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｗｉｄｅｌｙ．Ｉｔ　ｉｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｐｏｒｏｕｓ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ｗｉｔｈ　ｌｉｇｈｔ，ｔｈｅｒｍａｌ　ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ，ｓｏｕｎｄ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｎｏｎ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ，ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｃａｎ　ｂｅｔｔｅｒ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｅｒｇｙ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｓａｆｅｔｙ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｍａｎｙ　ｓｃｈｏｌａｒｓ　ｈａｖｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ　ａｇｅｎｔ，ｆｏａｍｉｎｇ　ａｇｅｎｔ，ａｇｇｒｅｇａｔｅ，ａｄｍｉｘｔｕｒｅ，ｆｉｂｅｒ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｎ　ｆｏａｍ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅ　ｆｏａｍ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｅｒｙｇ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｂａｓｉｃ　ｂａｃｋｆｉｌｌ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｒｅｖｉｅｗｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｆａｍ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏａｍ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｅｒｇｙ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ｂａｓｉｃ　ｂａｃｋｆｉｌｌ　泡沫混凝土是指将发泡剂产生的泡沫引入砂浆、　响。Ｋｅａｒｓｌｅｙ等研究发现，泡沫混凝土中粉煤灰加人越　水泥净浆或水泥一粉煤灰净浆等水泥基材料中，经成　多，强度越低　。张鑫等采用正交试验研究了水灰比、　型及养护形成含大量封闭气孔的轻质混凝土。泡沫混　粉煤灰掺量对泡沫混凝土强度的影响，确定出泡沫混　凝土具有诸多优点，相比于普通建材，它采用了发泡　凝土的最佳配合比为：水灰比为４５％，粉煤灰渗量为　剂、水泥、沙子等轻质材料，较大程度地减少了砂石　５０％，发泡剂掺量为１．０％，砂的掺量为１５％Ｉ　３ｊ。　使用量；此外，泡沫混凝土能够满足施工质量要求，　１．２发泡剂对泡沫混凝土性能的影响　同时保证施工进度。因此，建筑业成为泡沫混凝土应　搅拌或者注入压缩空气使得发泡剂在泡沫混凝　用最多的领域。此外，泡沫混凝土还符合低碳经济、　土中形成大量气泡，经过后期的干燥养护留下大量的　低碳生活的设计理念　Ｊ。　孔洞。因此，发泡剂的种类及发泡技术直接影响最终　１泡沫混凝土的研究进展　泡沫混凝土的孔隙特性。史星祥等以鸡毛为原料制备　了蛋白质型发泡剂，结果表明发泡剂稳定性直接影响　１．１掺合料对泡沫混凝土性能的影响　泡沫混凝土空隙结构的均匀性，稳定性好的泡沫混凝　在泡沫混凝土研究中，掺和料的种类、掺加量　土其孔结构均匀性好、强度高ｌ４ｌ。牛云辉等以泌水率、　对泡沫混凝土的自重和抗压强度等性能均有较大的影　沉降距、发泡倍数、泡沫壁厚为评价指标，评价市售　收稿日期：２０１７—０７—１９　基金项目：本文系河南省协同创新中心“环境污染治理与生态修复”开放基金课题（项目编号：ＸＴＣＸ一０２２）的阶段性研究成果之一。　作者简介：牛振华（１９９１一），男，河南平顶山人，硕士研究生，从事环境Ｔ程技术及其应用Ｔ作。　一９３—　。综　述　中国资源综合利用　第９期　动物蛋白发泡剂、植物蛋白发泡剂及合成类发泡剂等　沫混凝土逐渐成为研究应用的热点。近年来，相较于　实际性能。研究其对抗压强度、吸水率及气孔结构的　国外发达国家，国内泡沫混凝土的研究和应用均略显　影响　ｌ。结果表明，植物蛋白发泡剂制成的泡沫稳定　滞后，目前，同内外的应用主要在以下几个方面。　性和发泡倍数居于其余两种之间，动物发泡剂制备的　２．１泡沫混凝土制品　泡沫　寸相对较大，封闭程度较高；合成类发泡剂制　泡沫混凝土制品包括泡沫混凝土砌块以及轻质　备的泡沫泡径小，难以在水泥浆体中分散，导致泡沫　板材。由于独特的理化特性，泡沫混凝土制成的砌块　混凝土气孔连通程度较高，气孔均匀性较差。　具有轻质、防火隔热、防冻、施Ｔ简便的优点。因而，　１．３骨料对泡沫混凝土性能的影响　其广泛用作建筑结构的填充墙体。此外，泡沫混凝土　骨料是指在混凝土中起骨架或填充作用的粒状　与薄钢板制成的复合墙体可以显著提高墙体的抗弯、　松散材料。骨料的种类、粒径、掺杂量会直接影响最　抗拉强度。　终泡沫混凝土的性能。张伟等利用废弃粘土砖为骨料　泡沫混凝土制品具有优良的保温隔热性能，其　制备泡沫混凝土，制备出了符合泡沫混凝土行业标准　在屋面保温隔热、充填式自保温砌块和地板采暖绝热　的废砖泡沫混凝土　ｌ。　层等领域应用也非常广泛。　１．４外加剂对泡沫混凝土性能的影响　２．２填充与回填　加入不同种类的外加剂可以改变泡沫混凝土的某　泡沫混凝土自重较轻，使用泡沫混凝土进行填　些特殊性能，如掺早强剂和速凝剂以加快泡沫混凝土　充和回填时，施＿Ｔ较为简便、快速，综合成本较低。　强度发展；掺憎水剂以降低泡沫混凝土吸水率；掺膨　我国已有成功应用的案例，与此类似的还有管线填充、　胀剂以减少收缩裂缝等。赵怀霞等以水泥和双氧水为　屋面边坡以及港口的岸墙等。　基本原料，研究不同掺量稳定剂、稳泡剂、减水剂和　２＿３轻质垫层　催化剂对泡沫混凝土干密度、抗压强度、吸水率的影　泡沫混凝土具有较好的压缩性，因而将其作为　响　’。结果表明，最佳掺量为．稳定剂０．６％、稳泡剂１．１％、　建筑整体的补偿地基材料，可以有效避免建筑物的不　减水剂１．１％、催化剂０．９％，此时制备的泡沫混凝土的　均匀沉降。此外，泡沫｝昆凝土具有良好的吸能作用且　ｒ密度为２７１．３　ｋｇ／ｍ　、抗压强度为０．７３　ＭＰａ。　质量轻，强度可控，在修建运动广场和田径跑道时可　１．５纤维对泡沫混凝土性能的影响　以使用泡沫混凝土作为轻质基础。　近年来，随着对泡沫混凝土的研究不断深入，　２－４其他　人们发现在水泥基中加入纤维可促使泡沫混凝土具有　除建筑、道路建设等领域应用之外，泡沫混凝　增强、阻裂和增韧的作用。王朝强等利用聚丙烯纤维　土凭借较好的吸音功能，还应用于声屏障Ｔ程。例如，　或耐碱玻璃纤维对泡沫混凝土进行改性，研究了不同　我国武广高速使用特制陶瓷泡沫混凝土作为声屏障。　掺量的纤维对泡沫混凝土的影响，研究发现纤维的掺　军事上，泡沫混凝土可应用于射击靶场的地下　入对泡沫混凝土的吸水率、导热系数影响不大，但可　抗爆坑道。由于高耗能和受力的高形变性，泡沫混凝　较好地抑制干燥收缩性　。当干密度相同时，纤维的　土可有效缓解爆炸对下部结构的冲击，所以可应用于　掺入可明显增加泡沫混凝土的抗压强度和抗弯强度。　抗爆坑道结构建设中。国外还利用泡沫混凝土吸收钻　１．６微观结构对泡沫混凝土性能的影响　井平台钻井作业时产生的高频振动。　石川等建立了气孑Ｌ直径和孑Ｌ壁厚度的计算模型，　未来，泡沫混凝土除了应用于功能材料的制造，　研究了泡沫混凝土力学性能和微观结构，并通过ＩＰＰ软　如用于防电磁辐射、抗爆吸能等方面，还将应用于生　件分析泡沫混凝土的孑Ｌ结构　】。熊清清对泡沫混凝土墙　态覆盖，包括道路边坡防滑坡植草覆盖、沙土地防沙　体材料性能及其微观结构进行了研究　。ｌ。结果表明，　植草覆盖、垃圾场植草覆盖、岩石裸露区植草覆盖等。　粉煤灰可增加泡沫混凝土内部的孔隙，粉煤灰用量越大，　泡沫混凝土内部空隙分布越均匀，分形维数增大。　３结语　２泡沫混凝土的应用现状　目前，人们对泡沫混凝土的性能、生产设备、生　产工艺等方面的研究还不够成熟，因此泡沫混凝土的　随着社会的发展，国家大力推进建筑节能，泡　生产、应用在一定程度上受到了阻碍。但随着建筑节　——９４——　第９期　牛振华等：泡沫混凝土的研究进展及应用　凸综　述　（上接第９２页）　圾，而这些垃圾如果填埋时间较长，就会形成一种高氮　用值得研究与推广。　氨化的渗透液。这种垃圾渗透液有机物浓度比较小，会　造成碳元素与氮元素之问的比例失衡，这也导致垃圾渗　参考文献　透液是一种较难处理的高氨氯废水。　ＭＡ　ＳＥＬＬ　Ｂ．Ｌ．Ｓｉｄｅ－ｓｔｒｅａｍ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　４展望　ｄｉｇｅｓｔｅｒ　ｉｆｌｔｒａｔｅ　ｂｙ　Ａｎａｅｒｏｂｉｃ　Ａｍｍｏｎｉａ　Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ［Ｄ］．　Ｕｔａｈ：Ｔｈｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＵｔａｈ，２０１１．　厌氧氨氧化为主的工艺，如Ｓｈａｒｏｎ—Ａｎａｍｍｏｘ和　２　范洋．毛皮加工废水厌氧好氧工艺优化及参数　ＣＡＮＯＮ工艺，随着实验技术的不断成熟，其已经在　研究［Ｄ】．西安：陕西科技大学，２０１５．　市场运用中有更多的发展机会。但是，在实际的运用　３　Ｌ．Ｚｈａｎｇ，Ｊ．Ｙａｎｇ，Ｙ．Ｍａ，ｅｔａ１．Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　过程中，人们依旧需要针对出现的问题进行探究与完　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ・ｏｆ　ａｎ　ｕｐ－ｆｌｏｗ　ａｎａｍｍｏ￣ｃｏｌｕｍｎ　ｒｅａｃｔｏｒ　善。例如，反应发生环境的温度变化，特别是低温环　ｕｓｉｎｇ　ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｓｐｏｎｇｅ　ｓｔｒｉｐｓ　ａｓ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｃａｒｒｉｅｒ［Ｊ］．　境下，Ａｎａｍｍｏｘ菌活性影响因素存在；现场应用规模　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０，　Ａｎａｍｍｏｘ反应器快速启动与影响机制；实际废水中　１１０（１）：７２—７８．　有机碳源对Ａｎａｍｍｏｘ菌的抑制效应，以及Ａｎａｍｍｏｘ　４　邵和东．城市污水短程硝化一厌氧氨氧化一体　与反硝化协同脱氮除碳作用研究。除目前已应用的废　化脱氮Ｔ艺与技术【Ｄ］．北京：北京Ｔ业大学，　水水质外，更多低碳氮比Ａｎａｍｍｏｘ处理的工程化应　２０１　５．　一９５—