摘　要:用粉煤灰中分離提取的比重大于1 ，堆積密度500～870kg/ m³ 厚壁高強微珠，與水泥和自制無機高分子熱聚物發泡劑預混，制成流態泡沫混凝土，在常溫常壓養護條件下，600kg 級抗壓強度可以達到5～7MPa ，700kg 級達到10MPa 以上，明顯高于同級別的鋁粉加氣混凝土的強度，800～1600kg 級達到承重材料的強度，具有節能利廢、輕質高強、隔熱保溫性好、投資少、生產成本低、適于大體積澆注等特點，是一種多功能多用途的新型材料。

關鍵詞:粉煤灰高強微珠；泡沫混凝土

前言

　　隨著建筑業的發展和人們生活水平的提高，具有輕質、保溫、隔熱功能的多孔混凝土用量越來越大。多孔混凝土常用的有三種類型，即加氣混凝土、泡沫混凝土及無砂大孔混凝土。所謂加氣混凝土是指以鈣質材料(水泥、石灰) 、硅質材料(石英砂、礦渣、粉煤灰等) 和加氣劑(鋁粉等) 為原料經磨細、配料、澆注、發氣、切割和蒸壓養護等工序而成的多孔混凝土；泡沫混凝土是指以水泥漿(也常摻入石英砂粉、粉煤灰、礦渣等硅質混合材) 與泡沫劑拌合經蒸養或壓蒸養護而成的多孔混凝土；無砂大孔混凝土則是以粗集料、水泥、水配制而成的輕質混凝土。它們分別以加氣劑產生氣泡、泡沫劑引入氣泡及無細集料的結構性氣孔而賦予混凝土以優良的性能，已得到了比較好的應用[1 ] 。但遺憾的是，它們又都分別存在著各自的不足而影響其良好的應用。如鋁粉加氣混凝土氣孔偏大(mm 級) 又不均勻、強度較低(1. 1～3. 5MPa) 、須蒸壓養護、成本較高； 泡沫混凝土初凝、終凝時間長，亦需要高溫養護，且強度更低(0. 5～2. 0MPa) ；而無砂大孔混凝土雖強度較高( 3. 5 ～ 10MPa) ， 卻表觀密度大( 1000 ～ 1500kg/ m3 ) 、保溫隔熱性較差。如何生產出滿足市場需求的輕質高強、保溫隔熱性能好、成本低的泡沫混凝土，成為人們所關注的熱點問題。本研究利用水泥、粉煤灰高強微珠、自制的無機高分子熱聚物發泡劑制備的泡沫混凝土較為理想地實現了上述目標，且具有流態混凝土的特征，便于現場大體積澆注。

1 　實驗材料與方法

1. 1 　原料

　　水泥:鄭州金龍水泥股份有限公司42. 5 級普通硅酸鹽水泥；微珠:鴨河電廠干法分離提取硅鋁質微珠。粒徑級配0. 080～0. 038mm ，密度1. 92g/ cm3 ，堆積密度780kg/ m3 ；石英砂粉:粒徑級配0. 01～0. 1mm ；礦渣、河南朝陽鋼鐵有限公司高爐水淬渣；發泡劑:自制無機高分子熱聚物發泡劑，原始濃度為20 %，稀釋配制使用濃度分別為2 % ，3 % ，4 %；塑化分散劑:市售化

學品，自行復合配制；穩泡劑:脂肪族，自制；石灰、石膏、膨脹劑。

1. 2 　試驗配比

　　考慮到泡沫混凝土的用途不同，試驗采用兩種配料方案，見表1 、表2 。

1. 3 　制備方法

　　實驗室試件制備采用泡沫制備，加入經塑化分散劑、穩泡劑水泥微珠預混均勻料中，制成均勻流態漿澆注成型。試件尺寸為100mm ×100mm ×100mm ，養護環境為室溫26 ℃±2 ℃，8h 拆模，室溫放置。每天給試塊噴霧化水一次，以防風吹表面出現裂紋，28d 將試塊放85 ℃干燥箱烘至恒重，測量密度與強度。此種方法與鋁粉發泡劑相比，有隨用隨配、隨時裝車、可以遠距離泵送、現場澆注的優點。

2 　試驗結果與分析

2. 1 　試驗與孔結構觀察結果

　　試驗與孔結構觀察結果見表3 、表4 、圖3 。

2. 2 　結果分析

　　由表4 、表5 可見，無機熱聚物發泡劑所產生的氣泡有很好的穩定性，可使泡沫混凝土的實際密度基本保持在設計的范圍內。與鋁粉加氣混凝土相比，氣孔明顯細膩均勻，氣泡小于0. 2mm、氣孔間隔系數小(0. 2mm 以下) ，塑化分散性較好。這既有利于強度的提高，又有利于保溫隔熱性能的提高。泡沫劑的濃度在低密度下對泡沫混凝土的密度有一定影響。

　　粉煤灰高強微珠的引入，使泡沫混凝土在600kg 級下抗壓強度可以達到5～7MPa ， 700kg 級下達到10MPa 以上，明顯高于同級別下的鋁粉加氣混凝土的強度，800～1600kg 級下達到承重材料的強度。這主要得益于粉煤灰微珠的優良性能。粉煤灰高強微球是由火電廠粉煤灰顆粒群體中分離提取的密度大于1 、堆積密度500～870kg/ m³ 、厚壁輕質空心球形顆粒的一種新材料[ 2～3 ] ，其強度很高(可承受700MPa 的靜水壓力) ，具有很好的填充性；同時，其主要成分是SiO₂ 和Al₂O₃ ，呈玻璃態，有較高的潛活性， 又可與水泥及石灰水化產生的Ca (OH) ₂ 二次水化反應生成C₂S₂H 凝膠，即強化了其與水泥漿體的結合又增加了凝膠產物的含量，所以可以有效的提高泡沫混凝土的強度，即是在常溫常壓下養護也可達到設計強度。

　　此外，由于粉煤灰微珠的球形特征，滑動性很好， 又賦予混凝土較高的流動性，具有流態混凝土的成型特征。

2. 3 　成本分析

    粉煤灰高強微珠泡沫混凝土成本分析見表5 。

3 　粉煤灰高強微珠泡沫混凝土的優勢和特點

　　與傳統加氣、泡沫混凝土相比，粉煤灰高強微珠泡沫混凝土生產技術及成套設備具有以下優勢和特點:

　　(1) 無蒸壓養護設備，投資最小(以年產4 萬立方米計算，僅為傳統工藝鋁粉發氣混凝土砌塊設備投資的1/ 2～1/ 3) 。

　　(2) 常溫常壓養護，可大大節約電能、燃煤和蒸汽， 生產成本低，又有利環保；

　　(3) 可自制或購買發氣劑，不受鋁粉市場影響，且自制高分子熱聚物發氣劑可自行任意控制發氣量、非蒸壓無鋁粉發氣粉煤灰混凝土砌塊可達300kg/ m³ ；

　　(4) 無機高分子高性能熱聚物發氣劑，形成氣泡小、均勻、在砌塊中產生獨立封閉的微孔，可大大降低砌塊吸水率從而提高抗凍融性能，既降低了生產成本又提高了產品技術性能；

　　(5) 此項技術工藝簡單，操作方便，徹底改變了采用“鋁粉發氣”工藝，將傳統化學發氣方法改進為物理方法發氣泡，使砌塊內部氣孔形狀及孔隙率難以控制的問題得到了很好的解決，確保了產品質量，減少了產品的損耗，改善和提高了產品物理性能指標；

　　(6) 粉煤灰高強微珠泡沫混凝土生產過程還可同時利用其他廢棄物，如廢泡沫、火電廠化學廢液、氧化鋁廠廢赤泥、化工化肥廠廢液、廢渣等；

　　(7) 用預混法制備的泡沫混凝土流動性極好，可以從事遠距離輸送、罐車運輸、泵送，而可用于大體積現場澆注工程。

參考文獻

[1 ]吳科如，建筑材料，同濟大學出版社，1995 ，127 ；

[2 ]楊久俊，黃明等，粉煤灰微珠分離提取與深加工的初步研究，新型建筑材料，2003. 3 ，3 ；

[3 ]仝北平，徐宏等，粉煤灰空心微珠的研究與應用。上海市顆粒學會年會論文集，2002. 196 ；

[4 ]沈旦申，張蔭濟，粉煤灰效應的探討，硅酸鹽學報，1981. 9 (3) :86 ；

[5 ]蔣永惠，閆春霞。粉煤灰顆粒分布對水泥性能的影響。建筑材料學報，1998. 1 (3) 245 ；