1.1發(fā)泡劑

1.1.1發(fā)泡劑種類及性能

應(yīng)用于桂林泡沫混凝土中的發(fā)泡劑種類很多，目前主要有： 松香酸皂類發(fā)泡劑、金屬鋁粉發(fā)泡劑、植物蛋白發(fā)泡劑、動(dòng)物蛋白發(fā)泡劑、樹脂皂類發(fā)泡劑、水解血膠發(fā)泡劑、石油磺酸鋁發(fā)泡劑、木質(zhì)素磺酸鹽、廢動(dòng)物毛發(fā)泡劑等。國(guó)外如意大利、日本研 制的發(fā)泡劑多以蛋白質(zhì)類為主，發(fā)泡數(shù)量多、 穩(wěn)定性好、產(chǎn)品強(qiáng)度高。而國(guó)內(nèi)發(fā)泡劑總體上看功能偏少、穩(wěn)定性差、制品強(qiáng)度較低。但近年來(lái)國(guó)內(nèi)已開發(fā)出一批性能較好的固體樹脂泡沫劑和蛋白質(zhì)泡沫劑，如CON-A型泡沫劑、CCW-95型固體泡沫劑、U型發(fā)泡劑、HJ-3型磺酸鹽系列微泡劑等。 發(fā)泡劑的發(fā)泡倍數(shù)、沉陷距和泌水量等性能是衡量泡沫性能的三大重要指標(biāo)。通常認(rèn)為最理想的發(fā)泡劑應(yīng)是沉陷距和泌水量最小、發(fā)泡倍數(shù)最大。一般認(rèn)為1h后泡沫的沉陷距不大于10mm，1h的泌水量不大于80mL，發(fā)泡倍數(shù)不小于20的為優(yōu)質(zhì)發(fā)泡劑[6]。

1.1.2發(fā)泡劑泡沫性質(zhì)及其穩(wěn)定性 發(fā)泡劑因其分子結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性，能聚集在氣-液界面上，降低表面張力，提高膜的機(jī)械強(qiáng)度，因而在純靜液體中加入發(fā) 泡劑后用攪拌、 混合、吹入、噴射等機(jī)械方法將氣體帶入發(fā)泡劑液體中就能制得泡沫。

目前普遍認(rèn)為泡沫中液體析出和氣體穿透液膜擴(kuò)散是導(dǎo)致泡沫衰變的主要因素。換言之，泡沫的穩(wěn)定性主要取決于液體析出的快慢和液膜的強(qiáng)度，因此可以選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑，以降低液相的表面張力，增加液膜的強(qiáng)度和彈性；同時(shí)加入穩(wěn)泡劑，提高泡沫穩(wěn)定性。2.1.3穩(wěn)泡劑 穩(wěn)泡劑一般為膠類物質(zhì)。膠類分子在水溶液中，可使其溶液在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大的內(nèi)部磨擦，使溶液有較高的黏度。尹冰等人通過(guò)試驗(yàn)對(duì)十二烷基苯磺酸鈉（LAS）、十二烷基硫酸鈉（SDS）和明膠這三種穩(wěn)泡劑進(jìn)行復(fù)配改性，并對(duì)復(fù)配發(fā)泡劑的穩(wěn)定性能進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明，這三種穩(wěn)泡劑能不同程度提高合成發(fā)泡劑的泡沫穩(wěn)定性，其中以LAS與明膠復(fù)配的改性作用最好。陽(yáng)離子表面活性劑三乙醇胺的加入有利于泡沫劑的起泡和穩(wěn)泡性能。正負(fù)表面活性劑在適當(dāng)條件下混合有可能具有比單一表面活性劑更高的表面活性[9]。

1.2其他原材料

1.2.1 水泥

水泥是泡沫混凝土產(chǎn)生強(qiáng)度的主要膠凝材料，其摻加量多少和水化后的抗壓強(qiáng)度決定了泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度，摻加量越高，泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度越高；水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，泡沫混凝 土抗壓強(qiáng)度越高[10] 。泡沫混凝土是一種大水灰比的流態(tài)混凝土，為防止產(chǎn)生沉降和泌水，彌補(bǔ)干縮大的特點(diǎn)以及提高混凝土早期強(qiáng)度，宜采用高強(qiáng)度等級(jí)早強(qiáng)硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥或鐵鋁酸鹽水泥[11]。

1.2.2粉煤灰 粉煤灰具有火山灰效應(yīng)，它可以使不利的Ca（OH）2轉(zhuǎn)化為有利的C-S-H組分。粉煤灰還具有形態(tài)效應(yīng)，它可以改善集料 的級(jí)配、 流動(dòng)性又可以增加混凝土的密實(shí)性。E.P.Kearsley和P.J.Wainwright[12]曾對(duì)大摻量粉煤灰代替水泥后泡沫混凝土的性能進(jìn)行大量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)粉煤灰代替水泥量質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)67%時(shí)，雖然使泡沫混凝土的早期強(qiáng)度減少，但卻能增加后期強(qiáng)度。最終的強(qiáng)度比同等級(jí)的普通混凝土強(qiáng)度要高。并建立了干密度和粉煤灰取代率為變量的強(qiáng)度公式，但是對(duì)于密度低的泡沫混凝土，滲透力隨粉煤灰的摻量增加而明顯增大，而泡沫混凝土的氣孔率和透水性與粉煤灰的類型和摻量無(wú)關(guān)。泡沫混凝土的絕干密度取決于孔隙率，對(duì)于高摻量的粉煤灰泡沫混凝土，孔隙率和齡期對(duì)抗壓強(qiáng)度影響很大，不同的密度等級(jí)有相應(yīng)的粉煤灰取代水泥的最優(yōu)比例，一些推導(dǎo)公式已經(jīng)有效預(yù)測(cè)了其強(qiáng)度發(fā)展變化]。

1.2.3石灰、石膏、砂子 石灰的主要作用是向泡沫混凝土提供SiO2，使之在水熱條件下與硅質(zhì)材料中的SiO2、Al2O3作用生成水化硅酸鈣與水化鋁酸鈣，從而提高泡沫混凝土的強(qiáng)度。石灰水化放出大量的熱量還可以促進(jìn)泡沫混凝土較快的硬化，其最佳用量一般在10%~15%[12]之間。石膏在膠凝材料組分中起激發(fā)劑作用，隨著石膏摻量的增加，泡沫混凝土的早期強(qiáng)度會(huì)快速增加，當(dāng)超過(guò)一個(gè)定值后強(qiáng)度反而會(huì)降低，其最佳用量一般3%~4%左右。砂子在泡沫混凝土中主要起填充作用，同時(shí)砂子的加入有利于提高硬化泡沫混凝土的體積穩(wěn)定性。

2.2.4輕質(zhì)集料 依據(jù)對(duì)泡沫混凝土的質(zhì)量要求，決定是否采用集料，常用 的輕質(zhì)集料有[5] ：膨脹珍珠巖、硅石粉、輕質(zhì)陶粒、浮石、爐渣、EPS顆粒等。與普通混凝土相比[15]，使用低密度的集料會(huì)明顯提高泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度，因?yàn)橐_(dá)到設(shè)計(jì)的材料密度只需在水泥基體中引入少量的氣泡，用較輕集料比用較重集料可以獲得更致密的結(jié)構(gòu)。

1.3外加劑

為了滿足泡沫混凝土的和易性及某些特殊性能的要求，泡沫混凝土中必須加入不同種類的外加劑，如摻膨脹劑以減少收縮裂縫；摻纖維材料以提高抗拉強(qiáng)度；用有機(jī)物對(duì)其進(jìn)行表面浸漬聚合以提高強(qiáng)度和降低吸水性；摻適量骨料以減小收縮；摻粉煤灰后加入一些激發(fā)劑來(lái)加快強(qiáng)度發(fā)展。趙云雁研究出無(wú)機(jī)早強(qiáng)劑CaCl2、Na2SO4與三乙醇胺對(duì)泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度有明顯的促進(jìn)，非常適合做泡沫混凝土的早強(qiáng)激發(fā)劑。Kearsley[13]等研究了合成纖維對(duì)泡沫混凝土裂紋形成和抗壓強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明纖維的加入可以提高泡沫混凝土的抗裂強(qiáng)度。