文献综述(或调研报告):
发泡水泥材料的研究进展
摘要:概述了发泡水泥的定义、原料组成、特点、应用,并对研究现状进行了总结,针对目前存在的问题,提出了发泡水泥推广应用和研究发展的方向。
关键词:发泡水泥;原料组成;特点;应用;研究现状;发展方向
- 引言
建筑保温材料是指在建筑墙体的内墙或外墙施加的一层特殊材料,既能够在冬季减少室内热量向建筑外扩散,又能够在夏季阻止外部热量过快地传导至 室内。保温材料目前主要可以分为两大类,即有机类和无机类。其中,有机类保温材料的市场占有率目前高达 90%。虽然有机类保温材料保温效果好、成本低,但其 固有的耐火性差成为其进一步发展的瓶颈。一旦建筑发生火灾,有机保温材料会迅速引发二次燃烧,还会在高温下产生有毒有害气体,严重污染环境和威胁人身健康。近年来,无机类建筑保温材料的发展越来越快,其中发泡水泥的研发越来越受到建筑行业的青睐。
- 发泡水泥的定义
发泡水泥根据气泡产生的机理不同,主要分为物理发泡法和化学发泡法两大类[1]。
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- 物理发泡法
物理发泡法是指利用机械方式通过发泡机中叶片的高速搅拌使物理发泡剂形成细小均匀泡沫,再将泡沫与水泥浆料均匀混合从而向料浆中引入微小气泡,然后再经浇注成型、养护得到制品的工艺。物理发泡法是发泡水泥的传统制备方法,也是目前最常用的方法,采用物理发泡法时,发泡水泥性能的优劣很大程度上取决于所用物理发泡剂性能的好坏。
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- 化学发泡法
化学发泡法是指将化学发泡剂直接加入到水泥浆料中经均匀混合、浇注后,利用化学发泡剂自身发生化学反应产生气体,从而向料浆中引入微小气泡,再经养护等得到制品的工艺。理论上凡是能发生化学反应放出气体的物质都可作为化学发泡剂,但实际中化学发泡剂的选择要受到反应条件、发气速度等多种因素的约束,目前使用的化学发泡剂主要有碳化钙、铵盐、铝粉及双氧水,其中以双氧水最为常用。化学发泡的关键在于如何使化学发泡剂的发泡速率与料浆凝结硬化速率相一致,达到一种动态的平衡。化学发泡过程可详细描述为:
首先,发泡剂均匀分散在料浆中,在激发剂的作用下不断产生气体,形成无数独立的气源:然后当气源处气体压力大于料浆的极限剪切应力(粘滞阻力和静水压力之和)时,气源开始加速膨胀,形成一个个独立的气泡;在气源膨胀的过程中,由于胶凝材料水化,料浆稠度不断增加,膨胀所要克服的阻力不断增大,同时因为发泡剂的逐渐消耗,膨胀的潜在动力不断变小,由此,膨胀经历了一个从加速到平缓、减慢并逐渐趋近停滞的过程;最终膨胀停止,完成发泡。
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发泡水泥主要原材料
- 胶凝材料
发泡水泥的胶凝材料有多种,如火山灰质复合胶凝材料、高铝和高钙硫酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等,应用最广的为普通硅酸 盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥。使用快硬硫铝酸盐水泥的优点是,由于其凝结硬化速度快,使得泡沫没有时间逸出或者合并长大,从而泡沫能够稳定存在于体系中,使用快硬硫铝酸盐水泥制备的发泡水泥孔径均匀且比较细小、吸水率低;其缺点是,强度上存在后期倒缩现象,使得制备的发泡水泥后期强度低。
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