制備發泡混凝土所需的原材料主要包括:水泥、水、發泡劑,除此之外,還可以在發泡混凝土的制備過程中摻加一定量的填料、骨料和外加劑,這樣一方面可以降低成本,另一方面有效改善了發泡混凝土的制品性能。但作為一種特殊的混凝土,發泡混凝土除了符合普通混凝土的一般規律之外,還具有一些自身的特點,其組成材料應達到以下技術要求。
水泥
水泥作為發泡混凝土的膠凝材料在發泡混凝土中起著至關重要的作用,水泥是發泡混凝土強度的重要來源,發泡混凝土品質的好壞其很大一部分因素決定于膠凝材料即水泥。原材料體系不同,水泥用量對發泡混凝土強度的影響規律并不一致。在非凈漿體系中,發泡混凝土強度先隨水泥用量增加而提高,當超過最佳水泥用量后,強度則隨水泥用量繼續增加而降低。在凈漿體系中,水泥用量則相對固定,只有水泥強度等級仍對發泡混凝土強度產生影響。
各種種類的水泥都能用來制備發泡混凝土,由于發泡混凝土中生成了大量的泡沫,延緩了水泥水化過程的進行,適宜使用凝結時間較快的硫鋁酸鹽水泥、高鋁水泥、早強型硅酸鹽水泥、菱鎂水泥、石膏等,但是基于耐久性考慮,制備高性能發泡混凝土的水泥還是應該選用普通硅酸鹽水泥,尤其是應用于墻體等重要部位時。而且硅酸鹽系列水泥來源廣泛、質量穩定、經濟、耐久性好,因而被發泡混凝土行業廣泛使用。硫(鐵)鋁酸鹽第三系列水泥在發泡混凝土漿體形成、結構穩定性、早期強度發展等方面具有特色,應用逐年增加,在一些特殊重點工程中的應用相繼取得成功。
發泡劑
眾所周知發泡混凝土中的泡沫對于發泡混凝土的各項品質起著至關重要的作用,而泡沫是由單個的氣泡所構成,故泡沫的性能也是由每個氣泡性質集體的一種表現。發泡混凝土中所采用的不同性質的泡沫直接決定著發泡混凝土的具體使用范圍,所以發泡劑是影響發泡混凝土性能的一個關鍵因素。評價泡沫劑優良的
決定要素不是泡沫穩定性,而是泡沫料漿的穩定性及其硬化后的性能。發泡劑的質量對發泡混凝土產品的性能影響巨大,選擇發泡劑用量少,發泡倍數高,泡沫穩定性好,閉空率高,吸水率低,不影響強度的發泡劑可得到孔徑均勻,性能良好的發泡混凝土[4]。
高性能摻合料
不同于普通混凝土,在引入摻合料時必須要考慮其與泡沫的相容性,一般生產發泡混凝土使用的摻合料應具有:一是細度越細越好,這樣對泡沫的包裹性越好;二是摻合料的吸水性不宜過大,否則會吸收泡沫中的水分,造成破泡。因此,磨細礦渣、高等級的超細粉煤灰、硅灰等都適合用來制備發泡混凝土,而諸如鋼渣等活性較低、顆粒形貌粗糙、密度較大、有一定吸水性的摻合料可能不適合摻入到發泡混凝土中。摻入粉煤灰等摻合料,還可以改善漿料的和易性,降低成本,降低發泡混凝土的收縮開裂性,提高發泡混凝土的后期強度,改善成型效果,但摻量不宜過大,同時需要保證一定的養護齡期。
骨料
制備發泡混凝土的骨料通常分為普通集料、輕骨料和超輕骨料三類。根據發泡混凝土密度和強度要求,決定是否采用骨料和采用哪類骨料。骨料品種和表觀密度對發泡混凝土強度影響明顯。為保證發泡混凝土密度,用輕骨料比用普通骨料可使水泥漿體形成的結構更致密。發泡混凝土抗壓強度通常較低,抗壓破壞通常發生在含有大量氣孔的水泥基基體中。與普通混凝土相比,使用密度較低的骨料將明顯提高發泡混凝土的抗壓強度。發泡混凝土一般不會使用諸如石子之類的粗集料,考慮到對泡沫的包裹性,其使用的集料一般是粒徑較小的細砂,一般發泡混凝土干密度在500~700kg/m3以上時就需要摻入細砂。有時會使用如陶粒、沸石、微珠等輕集料,摻入時要考慮選擇合適堆積密度的集料,使其與要制備的料漿密度接近,可有效防止集料的沉降。
纖維
發泡混凝土屬于多孔混凝土的一種,其收縮較大,尤其是不加集料的較低干密度級別的發泡混凝土,收縮性就更值得重視。因此,加入一定量的纖維可以起到控制收縮的目的。纖維的種類很多,可以根據發泡混凝土的不同干密度級別以及應用領域而定。大量試驗表明,聚丙烯纖維能顯著提高發泡混凝土的抗壓強度和劈裂抗拉強度。聚丙烯纖維對發泡混凝土抗壓強度提高幅度隨發泡劑摻量的不同而有較大差異,隨著發泡劑摻量的增大,聚丙烯纖維對發泡混凝土抗壓強度提高幅度增大。因此,對于低抗壓強度的發泡混凝土,采用摻加聚丙烯纖維是一個有效的增強途徑;同時,聚丙烯纖維可顯著改善發泡混凝土的收縮性能。
外加劑
為了滿足發泡混凝土的加工性和特殊性能,需要加入一些外加劑。高效減水劑等各種外加劑是制備高性能發泡混凝土的必要組分加入減水劑在較低水灰比下也可將泡沫與漿料混合均勻,在實驗室使用新型的聚羧酸鹽減水劑時,水膠比可以降低到0.2左右,可以極大提高基材的強度。
除了減水劑、穩泡劑之外,高性能混凝土中使用的其他常用外加劑(如速凝劑、早強劑、分散劑、防水劑等)也都是生產發泡混凝土的必要組分。
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