轻质高强泡沫混凝土的制备与增强机理研究文献综述

 2022-10-26 04:10

文献综述（或调研报告）：

当今社会，伴随着生产力的提高、科技的发展，生活水平有了质的飞跃。但是与此同时，煤和石油等不可再生资源面临着即将枯竭的危险、人类的生存环境不断恶化。要想改变这种状况，开发新的可再生清洁能源势在必行；但是更重要的是减少能源消耗、倡导节能环保的生活理念[1]。当今社会，发达国家都空前地重视节能问题，我国目前的单位建筑面积采暖用能耗相当于气候条件相近的发达国家的3倍，中国是一个能源比较贫瘠的国家，因此合理利用能源，提高能源利用率是我国社会发展的根本大计。根据有关统计显示，我国建筑材料的能源消耗占了相当大的比重，有的地区甚至高达40%。我国的建筑节能建设能力依然不足，建筑节能改造质量及效益水平仍需提高，绿色建筑发展相对缓慢。因此，节能建筑的开发刻不容缓。

单一墙体的热工性能很难满足节能要求，要想节能，建筑必须进行保温处理。目前的建筑保温材料大致分为有机保温材料、无机保温材料和复合型保温材料三大类。有机类保温材料主要包括发泡聚苯板（EPS）、挤塑聚苯板（XPS）、喷涂聚氨酯（SPU）以及聚苯颗粒等。有机类外墙保温材料占据着国内95%以上的市场，具有良好的保温隔热性能，然而此类产品易燃、不耐老化且有毒，直接危害人的生命财产安全，近些年来的外墙外保温防火问题频频发生。无机保温材料主要包括中空玻化微珠、膨胀珍珠岩、闭孔珍珠岩等。与有机保温材料相比，无机类保温材料具有十分突出的优势：不燃、永久性使用，不存在老化问题，绿色环保无毒无害。在国家建筑节能政策的推动下，泡沫混凝土作为一种优异的无机建筑保温材料，具有节能、利废、保温、轻质、隔热等特性，得到了越来越广泛的重视和应用。

  1. 泡沫混凝土概述
    1. 泡沫混凝土简介

泡沫混凝土通常是以机械方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料（粉煤灰、砂）、钙质材料（水泥、石灰）、水及各种外加剂组成的浆体中，经混合搅拌、浇筑成型、养护而成的一种轻质多孔建筑材料[2]。

图1 混凝土内部结构示意图

    1. 泡沫混凝土的性能与应用

与普通混凝土最大不同的是，泡沫混凝土中通常不含粗骨料，而是引入了大量的气孔结构。因此造成了泡沫混凝土许多特殊的性能，比如：轻质、抗震性好、保温隔热等。目前，已有许多学者对其进行了广泛的研究，许多资料都表明，泡沫混凝土主要有以下几种特质：

  1. 轻质

在泡沫混凝土的制备过程中，利用发泡剂引入了大量气泡，显著降低了混凝土的密度。普通混凝土的密度一般是2200kg/m3-2400kg/m3,而泡沫混凝土只有300 kg/m3-1200 kg/m3，低于一般的轻骨料混凝土。这一特性决定了其在高层建筑中的广泛应用。使用泡沫混凝土的建筑可使自重降低25%左右，如果使用的是密度等级较低的泡沫混凝土，建筑自重甚至可降40%，将减弱对地基的压力，大大降低建筑成本，减少建筑垃圾，增强经济效益和生态效益。另外，泡沫混凝土的弹性模量较低，能够对冲击荷载起到吸收和分散作用，加上其较小的容重，因而非常适合应用在地震多发地带，减小人力物力的损失。

  1. 保温隔热性能优异

在墙体保温材料中，空气层是良好的保温结构。泡沫混凝土的内部结构含有大量气孔结构，因此具有良好的保温隔热性能。其导热系数可低至0.06W/(m·K)，而普通混凝土的导热系数一般是1.63 W/(m·K)-1.74W/(m·K)，泡沫混凝土的导热系数仅占普通混凝土的5%~30%。由于其优异的保温隔热性能，泡沫混凝土是一种非常优异的建筑节能材料。

  1. 隔音耐火性能优异

基于内部大量孔结构良好的吸音能力，泡沫混凝土也是一种优异的隔音材料，被广泛应用于高速公路和地下建筑物的顶层。泡沫混凝土是无机材料，不会燃烧，从而具有良好的耐火性。干容重为500 kg/m3-900 kg/m3的泡沫混凝土抗压强度为2.5MPa -7.5MPa，耐火极限为2.7h,隔声性能达到20dB。

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