廖振方 6 等离子体活化水对混凝土力学性能的影响 6 重庆大学学 报 （自然科学版 <8$9998$3;?<7"&36
场、 超声波、 光辐射及空化流等现象。这些现象使水分子结构 发生了巨大的变化： 原来呈缔合状的大分子团裂解成单分子 或较小的缔合水分子， 同时放电通道内的水分子裂解成中性 的 #$%、 #$、 %$、 #、 % 和带电的 #%&、 #’、 %$&及 ( 等。 （$ ） 空化流 （)*+,-*-,./0 1".2） 的产生使水发生剧烈运动， 破坏了水原来的力平衡。空化流产生的大量微气泡在其溃灭 ・>・
泡沫混凝土及其应用技术的研究成果国 内 外 极 大 多 数 以专利的形式体现出来， 与之相比公开发表的论文却为数甚
收稿日期： $99$&""&": 作者简介： 潘志华， 男， 工学博士， 副教授。 地址： 南京市新 ":!: 年生， 模范马路 ! 号， 电话： 9$!&=3!=@$?: 。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
问题， 结合泡沫混凝土的制备工艺过程、 水泥水化硬化过程的机理特点以及试验研究结果， 详细地分析出现上述问题 的内在原因和施工操作上的影响因素， 提出消除或改善上述问题的基本思路和制备出优质泡沫混凝土的可能途径。
关键词： 泡沫混凝土； 强度； 收缩； 开裂； 吸水 中图分类号： ABC!$=6$ 文献标识码： D 文章编号： （$99> ） "99"&@9$E 9"&999>&9>
!
!"#$%&’()*+&,泡沫混凝土的概念不仅包含硬化泡沫混凝土本身， 同时
还包括新拌泡沫混凝土浆体。表 ! 是正常养护条件下普通泡 沫混凝土与普通混凝土物理力学性能的比较。
表!
项
泡沫混凝土与普通混凝土的性能比较
目 泡沫混凝土 普通混凝土
干密度 ( 4&’ ( )*5 抗压强度 ( -./ 弯曲强度 ( -./ 弹性模量 ( 8./ 干燥收缩 ( 9!#
!"#$%& !""#$%
!
万方数据
!"#$%& ’() *+&+(, -./ 0%12)1(3
建筑石膏与胶凝材料
分析， 为此， 提出了一些观点和对策， 希望能对泡沫混凝土的 现场施工和质量管理起帮助作用。
泡沫混凝土制备时可能单独采用水泥， 也可能同时采用 除水泥以外的混合材 （如硅灰、 矿渣、 粉煤灰等） ， 还可能同时 采用细集料 （砂子） 。 第 ! 种情况相对比较简单， 所用水泥的强度 等 级 越 高 、 用量越多， 制备的泡沫混凝土强度也就越大。所以， 当希望 制备较高强度的泡沫混凝土时，需要选择高强度等 级 的 水 泥。 第 + 种情况 3 混合材的引入会导致泡沫混凝土早期强度 的显著降低， 而对后期强度的影响并不大。如果添加适当的 强度激发剂， 则早期强度的降低幅度可以得到减缓。另外， 如 果采用超细混合材时， 如硅灰、 超细磨矿渣粉， 则强度降低不 大， 有时甚至反而有所增大。 第 * 种是掺用砂子作细集料， 泡沫混凝土的强度原则上 也会发生不同程度的降低， 但是砂子的掺用对提高硬化泡沫 混凝土的体积稳定性、 减小收缩将十分有利。 实际施工中往往以同时掺用混合材和砂 子 的 情 况 为 最 多见， 因此， 泡沫混凝土的配合比存在一个适宜的范围， 需要 根据试验确定。
% &%/’ ・()!（*+/!）
式中： %—密度为 ! 的泡沫混凝土的抗压强度， ,-.；
（! ）
（对应孔隙率为 ’） 的假想泡沫混凝 %’/—密度为最大时 土的抗压强度， ,-.； +/—与所用材料和制备条件等因素有关的比例系数。 值得指出的是， 密度一定的泡沫混凝土， 当配合比、 水灰 比等其它工艺条件改变时，强度可能在一个较大范 围 内 变 动。
9
.
/
少， 而泡沫混凝土在性能上的许多优点却已经诱发出巨大的 应用市场。国际上有许多既拥有完善的配套设备， 又拥有完 整的数据和经验积累的专门承揽泡沫混凝土施工工 程 的 大 公司。相比之下， 国内的一些公司还很不成熟， 既缺乏成套的 设备也没有完整的数据和经验积累，施工又缺乏理论指导， 严重地影响了泡沫混凝土工程的质量及其应用技术 的 进 一 步普及。最近， 笔者走访了一些泡沫混凝土的施工现场和硬 化泡沫混凝土的使用情况， 发现一些问题， 引发许多思考和
:7
6##$!7## #,%$!#,# #,!$#,1 #,*#$!,+# !%##$*%## #,!!$#,*# ;#$;1 @+##
++##$+6## *#$"# *,#$",# +#$*# 7##$;## $+,# ;#$;1 $!"#
导热系数 ( <= （ ・ ( ) >） பைடு நூலகம் 抗冻融性 ( 0 新拌流动性 ( ))
!"#"2
提高泡沫混凝土强度的技术途径
由上述分析不难看出， 提高泡沫混凝土的强度主要可以 考虑以下几个技术途径： （# ） 选择适宜的配合比； （! ） 使用高效减水剂并控制适宜的低水灰比； （$ ） 采用优质高效发泡剂； 加强泡沫混凝土的早期养护。 （0 ）
!"#"0
养护制度的影响
养护制度对泡沫混凝土的影响主要表现在以下 ! 方面： （# ） 养护制度不同对泡沫混凝土强度发展的速度和最终 强度均会产生影响。养护温度提高， 水泥水化速度加快， 泡沫 混凝土早期强度发展速度增大， 但对后期强度有一定的负面 影响。这一点对于预制泡沫混凝土有一定的指导意义， 而对 现浇泡沫混凝土的指导意义不大。 （! ） 早期养护制度对泡沫混凝土的强度发挥和最终强 度至关重要。泡沫混凝土成型水灰比较大， 所以， 要加强早 期养护和保水， 防止水分过早散失。这不仅对泡沫混凝土的 强度发挥具有重要意义，对防止硬化混凝土开裂也 非 常 重 要。
建筑石膏与胶凝材料 !"#$%& ’() *+&+(, -./ 0%12)1(3
现浇泡沫混凝土常见质量问题分析及对策
潘志华 "， 陈国瑞 $， 李东旭 "， 程麟 "
（"6 南京工业大学材料科学与工程学院， 江苏 南京 广东 广州 $6 广东俊瑞防水工程有限公司，
$"999: ；
!"">:! ）
摘要： 在实地调查的基础上， 指出我国目前泡沫混凝土生产和使用过程中在质量管理和产品性能上存在的一些
!,# -./。 （+ ） 开裂、 吸水： 硬化泡沫混凝土表面开裂、 吸收 大 量 外
来水分。
+
+,!
./!"#$%’(&0123456
影响泡沫混凝土强度的因素 泡沫混凝土中气孔的引入一方面是赋予 其 普 通 混 凝 土
图! 成型水灰比对泡沫混凝土强度的影响
所没有的轻质、 隔音、 保温、 高流动性等性能， 但从结构和力 学的角度看， 同时也引入了大量的缺陷， 从而导致硬化泡沫 混凝土强度的大幅度降低。由于泡沫混凝土中的孔隙率一般 高达 %#0$1#02 而且孔径主要为 !# !) 以上， 因此， 泡沫混 凝土的强度大大低于普通混凝土的强度。与普通混 凝 土 一 样， 泡沫混凝土的强度并不是一个固定的数值， 不同的胶凝 材料种类、 水泥用量、 混凝土配合比、 水灰比、 泡沫用量 （即不 同的体积质量） 、 发泡剂、 养护制度以及其它外加剂的采用与 否等都影响泡沫混凝土的强度。
*
+,!,+
水灰比的影响
如仅从硬化泡沫混凝土的内部结构变化分析， 水灰比的 增加必然导致泡沫混凝土强度的降低。但是， 大量的实验已 证明， 当水灰比在一定的范围内增加时， 泡沫混凝土的强度 不但不降低， 反而表现出提高的趋势 （见图 ! ） 。
土的抗压强度严重偏低，一般低于 +,# -./ ，有的甚至不足
泡沫混凝土的性能受许多因素的影 响 ， 而 且 在 我 国 迄 今为止还没有建立完善的泡沫混凝土施工规范， 因此， 造成 实际施工中， 由于用料、 施工方法和管理等方面的因素， 使 配制的泡沫混凝土往往不尽人意，尤其是在使用性 能 上 表 现出一些不足。笔者通过走访施工现场发现主要存 在 以 下 问题： （!） 强度偏低： 体 积 密 度 为 "##$"%# &’ ( ) 的 泡 沫 混 凝
!"!
影响泡沫混凝土硬化过程开裂与收缩的因素 泡沫混凝土的收缩、开裂和吸水是 $ 个 密 切 关 联 的 问
题。一般说来， 泡沫混凝土由于早期养护不善、 保水措施不够 或使用过程中条件比较苛刻，均会引发其内部的水分蒸发， 从而导致体积收缩、 开裂或发生显著的吸水作用。而泡沫混 凝土过多吸水又会降低保温隔热效果。从泡沫混凝土的制备 过程和对硬化体断面的观察研究发现， 泡沫混凝土内的孔绝 大多数是相对独立的封闭孔， 因此， 得到完好养护的泡沫混 凝土浸泡于水中， 其吸水主要集中于表层， 并不具有大的吸 水性。影响泡沫混凝土收缩、 开裂、 吸水的因素主要有以下几 方面：
加， 所以活化水的密度较普通水大， 因而活化水的浮力也较 普通水大。因此， 在混凝土结构形成过程中能提高固相的分 散度， 并能避免未水化的较大水泥颗粒的存在， 使得微细的 水泥颗粒均匀地分散在分散介质中， 形成均匀的水泥浆。水 泥浆充分填充骨料间的空隙，并紧紧包裹在骨料的周围， 减 少孔隙率。由于所形成的水泥石结构致密， 水化物晶体数量 增多， 一些小晶体穿插在水化硅酸钙凝胶之间或生长在凝胶 边缘， 针状或纤维状微小晶体交织在一起， 空隙减少， 增加了 混凝土的密实度。 时产生的高温和高压， 迫使水分子中的氢键断开， 形成类似 偶极子的状态， 于是原来呈中性的缔合水分子变成孤立的强 极性的水分子。 （3 ） 混凝土强度增加主要是水泥的水化程 度 提 高 、 水化 产物分布均匀、 水泥石的结构致密和合理、 晶胶比提高所致。