粉煤灰―水泥基发泡保温材料研究及应用

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1、粉煤灰―水泥基发泡保温材料研究及应用摘要：介绍了水泥基�l泡保温材料制备过程中水泥品种的选择，评述了粉煤灰对水泥基发泡保温材料性能的影响，讨论了粉煤灰-水泥基发泡材料在建筑保温方面的应用。分析了目前研究和应用中存在的主要问题，并探究了这种保温材料在装配式建筑过程中的应用前景。中国7/vie　　关键词：保温材料；粉煤灰；发泡；研究　　中图分类号：TU521　　文献标识码：A：1674-9944（2017）6-0164-05　　1引言　　20世纪80年代中国就曾经制定了积极的建筑节能政策，但到2010年仍然未能达到社会要求[1]。“十二五”规划再次指出：促

2、进环境友好型建筑材料的使用，降低建筑能耗，发展节能型建筑。调查显示，加上建筑材料生产过程的能耗，我国建筑能耗约占社会总能耗的46.7%。其中，采暖和空调能耗比例高达20%[2]。由此可见，提高建筑的保温性能，减少建筑的热散失，是降低建筑能耗最直接、有效的途径。　　保温材料按照材料类型可分为3类：有机材质类、无机材质类和复合材质类。目前，有机材质类保温材料市场应用最广。但近几年因使用有机保温材料引发的火灾给人类造成了较大损失。因此，推动了学者对不燃型无机保温材料的研究[3～5]。2013年12月相继立项公示的《保温装饰复合板外墙保温构造》、《水泥发泡无机

3、保温板应用技术规程》等政策，以及四川省住房和城乡建设厅于2016年发布最新政策文件均指出，全面禁止保温砂浆类保温材料的使用，取而代之的将是水泥基发泡保温板。　　国家“十二五”规划指出“加强煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、磷石膏、化工废渣、冶炼废渣等大宗工业固体废物的综合利用”。日前，“十三五”规划再次强调：“大力发展以尾矿、工业固体废弃物为原料生产各种混凝土及制品”。粉煤渣是火力发电过程中煤燃烧后排出的固体废弃物，若排入江河湖海，将会造成水体污染，大量堆放则会造成大气、土壤的污染。近几十年来，我国的电力工业得到了迅速发展，导致粉煤灰渣的堆积量不断增加。据不完

4、全统计，我国1995年因燃煤产生的粉煤灰总量达1.25亿t，2011年约5.4亿t，2015年约5.6亿t[6]。可见，粉煤灰渣亟待处理。　　粉煤灰渣可作为良好的辅助性胶凝材料部分替代水泥，用以制备水泥基发泡保温材料，既促进了水泥基发泡保温材料的发展，又解决了粉煤灰渣堆积的难题。国内外学者已对此进行了广泛研究，本文对粉煤灰-水泥基发泡保温材料的制备、应用及研究现状进行了总结，对热点问题进行了分析，并提出了其未来可能的发展方向。　　2水泥品种的选择　　水泥基发泡保温材料有着质量轻、强度高、耐燃性好、保温性优、可现浇可预制等优势。它是由水泥、发泡剂、掺和料

5、、增强纤维及外加剂，经发泡制成的轻质多孔材料[7]。其性能优劣受原材料、施工工艺、养护措施的影响较大。水泥是发泡无机保温材料的主要胶凝材料，种类有普通硅酸盐水泥、铁铝酸水泥、镁水泥和硫铝酸盐水泥等。　　镁水泥具有防火性能好、弹性、硬化快、强度高的优点，可制备防火性能较好的泡沫材料，但其后期容易出现泛白霜、变形等不良现象。铁铝酸盐和硫铝酸盐水泥具有早强特点，可较好地稳定湿泡沫，减少浆体塌模的概率。目前国内应用较多，但这两种水泥产量小、产地少、价格贵，限制了其应用[8]。朱蓉[9]通过对比实验发现，快硬硫铝酸盐水泥凝结硬化速度与湿泡沫稳定性匹配性较好，制备

6、的泡沫水泥材料在表观密度为343kg/m3时抗压强度达0.89MPa，满足制备轻质高强泡沫材料的要求，但是成本较高。杜传伟等人[10]对快硬硫铝酸盐泡沫水泥材料的耐水性进行了研究，发现这种水泥与有机防水剂的相容性更好。　　普通硅酸盐水泥制备泡沫材料时因凝结时间较长，需要严格控制浆体凝结硬化时间与湿泡沫稳定时间，使得两者充分匹配。否则，将导致泡沫浆体注模后塌陷，制备出不均匀的泡沫水泥材料，也得不到较好的保温性能。但是可以通过添加早强剂，调整水泥细度和优化配比等方式改善[7]。张文[11]通过对比硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥发泡保温板的性能，发现与硫铝酸盐水泥

7、相比，硅酸盐水泥发泡保温板的强度更高、吸水率更低、碳化系数更高。并且，碳化对硫铝酸盐水泥发泡保温板的强度劣化影响程度更高。　　可见，综合成本、性能考虑，普通硅酸盐水泥是制备水泥发泡无机保温材料的首选胶凝材料。下文均以普通硅酸盐水泥体系为对象，探究粉煤灰（普通硅酸盐）水泥发泡无机保温材料的相关研究和应用。　　3粉煤灰对水泥基发泡保温材料性能的影响　　水泥基发泡保温材料多以固体废弃物为掺和料，如工业废渣（矿渣粉、废石粉、粉煤灰渣等）、秸秆粉、锯末等。其中，粉煤灰渣因性能优异、堆积量大被广泛应用[12]。粉煤灰因具有孔洞结构、密度低、表面活性高、比表面积大等

8、优点，适用于保温材料[13]。　　3.1粉煤灰对水泥基发泡保温材料强度的影响　　水泥基泡沫混凝