无机化学发泡水泥技术

吴文英

摘要

随着科学技术的深化发展，在化工领域涌现出了一系列的新技术，而其中无机化学发泡水泥技术是其中的代表。该项技术具有较为突出的性质，但目前对其的研究整体来讲并不深入。本文主要对无机化学发泡水泥技术的特点以及研究现状进行一定的阐述，并对国内外当前对该项技术的整体研究进行阐述，以期为该项技术的发展提供一定的参考。

关键词：无机化学；发泡水泥；研究

发泡水泥是一种质轻的保温隔热材料，由水泥浆充气而形成的。发泡水泥隶属于一种低密度水泥，其整体而言强度较高，成本偏低，而且具有十分突出的防火性能，广泛运用于墙体保温、防火乃至石油固井保温等方面。然而，因为化学外加剂对发泡水泥的孔结构以及总体性能可能会带来较为复杂的影响，因此现阶段泡沫水泥依然还存在着性能不稳定、孔结构难以控制的难题，必须相关人员开展深入的科学分析。

一、发泡水泥原料研究现状

（一）凝胶材料

发泡水泥主要是依托水泥为关键凝胶材料，其用量达到所有固体原料的六成，这无疑是其强度的由来。发泡水泥对凝胶材料的性能要求是凝固速率尽量快，为此一般来讲硫、铁铝硅酸盐水泥相对而言比较合适，然而要关注高铝水泥后期的强度问题，可能存在强度下降的现象。通过一系列的试验可以了解到，硫铝酸盐-普通水泥的复合体系整体来讲比普通水泥后期的强度大，是现阶段极具研发潜力的凝胶材料。

（二）发泡剂

发泡剂在水泥浆体中持续发生化学反应，而后生成气态物质在水泥浆体中形成气泡。现阶段常见的发泡剂大体上有碳化钙、铵盐、过氧化氢等，能够相互配合必需的激发剂来提升发泡剂的性能。过氧化氢是最广泛使用的发泡剂，俗称双氧水，碳化钙与水反应强烈，发泡速率便更加难以控制，但铵盐发泡剂的发泡效率低，而生成的氨气有一定毒副作用，会对人的皮肤和眼睛带来一定的腐蚀和刺激。另外，过氧化氢其在PH为3-5之间较为稳定，而在碱性溶液或者是高温环境中，则会发生分解，其产物是水和二氧化碳，不容易造成污染，所以是一种理想环保的发泡剂。

（三）稳泡剂

泡沫的质量决定了水泥的品质。该怎样控制泡沫的形态，得到匀称稳定的气孔是现阶段发泡水泥研发过程中的重点内容。泡沫自身非常容易破裂，泡沫的可靠性与气液的张力和压力差相关。为了能使整个气泡整体趋于稳定，必须在水泥中添加大分子物质、硅树脂聚醚乳液等物质，以调节液模黏度，保障其整体的可靠性过关。

泡沫具有一定的表面自由能，非常容易破裂。不少学者研究后发现，影响泡沫稳定性的关键因素是其表面的张力，为了能够使气泡结构整体的稳定性加强， 还可以使用表面活性剂，这也是当前较为普遍运用的方式，其可以降低界面张力，维持泡沫的热学可靠性。

（四）掺合料

在泡沫水泥中运用掺合料的首要目的是压缩整个生产的成本投入，控制发泡水泥水化热，防止裂开。普遍的掺合料大体有粉煤灰、工程建筑废渣细粉和煤矸石粉等。而粉煤灰用途广泛。粉煤灰是煤粉通过充分燃烧反应之后，其内部部分不燃物以高温熔融状态随烟气流向炉尾的整个过程中受冷而产生的，成分以SiO2、Al2O3为主，其玻璃体物质含量较高，是潜在活性的主要来源。掺合料在发泡水泥里的运用能够改进泡沫水泥的特性，不过也有一定的概率造成凝结时间的增加和总体强度的降低。

（五）工程纤维

    当有机融入工程纤维以后，不但可以实现发泡水泥的裂纹倾向得到有效控制，而且可以实现裂缝产生和扩展的有效约束，使得混凝土内部的裂缝应力更为集中好。同时，像是乙烯醇纤维以及聚丙烯纤维等是经常需要添加进去的。从詹炳根的研究可以得知，当泡沫混凝土中加入玻璃纤维以后，发泡水泥会拥有更高的抗压强度；从郑念念的研究可以得知，当泡沫混凝土中聚丙烯纤维以后，发泡水泥的干缩将会得到控制；从李启金的研究可以得知，如果纤维产量超过了0.7%，那么试样抗折抗压强度的将会大不如前，这意味着即使工程纤维可以实现发泡水泥强度的增强，但是增强的效果还是在一定范围之内的。

    近几年来，我国学者深入研究了玻璃纤维对于泡沫混凝土性能有着怎样的实际影响。他们发现，当掺加玻璃纤维以后，不管是无机化学发泡水泥的抗压强度，还是无机化学发泡水泥的抗折强度，都要比以往改观很多，一方面早期干缩开裂现象很少出现，另一方面不会对导热系数产生过大的影响。另外，也有学者全面分析了聚丙烯纤维，发现当掺加聚丙烯纤维以后，无机化学发泡水泥的干缩将不会那么明显和剧烈，但是需要控制掺加的实际数量。另外，通过实验发现纤维掺加量大于0.7%以后，试样抗折抗压强度的将会大不如前，而这主要的症结在于掺加了数量过多的纤维，并且纤维因为分散性变得较差而成团，以至于试样强度每况愈下。

二、无机化学发泡水泥研究进展

（一）国内研究

    从我国研究发泡水泥角度来看，聚丙乙烯泡沫材料填充水泥是主要的研究方向。这一材料不仅具有较轻的质量，而且是一种不连续的泡沫材料。同时，尽管密度比较低，但是强度比较高。此外，当时实际应用发泡水泥时，有很大概率会在拌制过程中出现离析问题，并且因为这一材料疏水，所以不太好粘合无机凝胶材料，这时就需要使用界面添加剂，无形中会让发泡水泥的制造成本增加。

    相关专家学者重点研究了废弃发泡聚苯乙烯。通过对其表面预处理，使得材料表面具有更好的亲水性，妥善解决了聚苯乙烯不润湿等问题。并在此基础上将结构聚苯乙烯泡沫材料作为研究中心，通过使用类似裹沙工艺的处理方法处理，一方面形成了新型发泡水泥材料，另一方面拥有了更好的抗干缩性能。

（二）国外研究

    俄罗斯、立陶宛的一些工作人员使用了碳纳米管填充波特兰水泥材料，不但水泥材料的机械性能更优，而且发泡水泥的保温性能和力学性能也变得更好。美国的一些研究人员通过在水泥材料中分散泡沫，形成了三明治形式的复合结构。这一结构使得发泡水泥具有更为良好的耐水性，并且质量更轻、能量吸收的更好。

参考文献

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