我國發(fā)泡水泥保溫板的研究現(xiàn)狀

侯彥葉 李冬梅

（1.寧夏石油化工建設(shè)有限公司，寧夏 銀川，750000；2.寧夏建筑材料研究院，寧夏 銀川，750001）

隨著能源危機席卷全球，環(huán)境危機日趨明顯，綠色環(huán)保、節(jié)能減排成為全球共同的議題。嚴(yán)峻的形勢對建筑保溫材料提出了更高的要求，發(fā)泡水泥保溫板作為我國最新研發(fā)的一種新型防火節(jié)能材料，具有優(yōu)異的保溫隔熱性能，質(zhì)輕、粘接力高、耐久性好，燃燒性能達(dá)到A級防火、施工簡潔、低碳環(huán)保等特點，可以產(chǎn)生各種形狀的發(fā)泡水泥制品，又可以滿足我國不同地區(qū)建筑節(jié)能要求，受到業(yè)內(nèi)人士的一致親睞。

1 發(fā)泡水泥的主要原料

發(fā)泡水泥的原料主要包括無機膠凝材料、填充料、發(fā)泡劑和外加劑。

1.1 無機膠凝材料

無機膠凝材料是水泥發(fā)泡保溫板強度的主要來源，通常選擇普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥和氯氧鎂水泥。

1.2 填充料

填充料多使用固體廢棄物，如工業(yè)廢渣（粉煤灰、礦渣粉、廢石粉等）、秸稈粉、鋸末等，其中以粉煤灰應(yīng)用最為普遍。

1.3 發(fā)泡劑

發(fā)泡劑是使無機膠凝材料內(nèi)部產(chǎn)生泡沫而形成多孔物質(zhì)，它是影響發(fā)泡水泥保溫墻性能的重要因素之一，必須具有大泡沫生成能力，同時對泡沫的穩(wěn)定性、細(xì)膩性以及和水泥等膠凝材料的適應(yīng)性等都有很高的要求。通常衡量發(fā)泡劑質(zhì)量好壞的指標(biāo)主要有起泡力、泡沫堅韌性、泌水量等。

1.4 外加劑

外加劑具有早強、穩(wěn)泡、提高表面活性等功能，有利于改善漿體的和易性和浸潤性，提高制品的強度以及泡沫的均勻穩(wěn)定性，是發(fā)泡水泥保溫板的關(guān)鍵技術(shù)。

2 水泥發(fā)泡劑種類

目前，中國市場上的發(fā)泡劑種類品牌繁多，主要分為松香樹脂類、合成表面活性劑類、蛋白質(zhì)類、復(fù)合類等。

2.1 松香樹脂類發(fā)泡劑

松香樹脂類發(fā)泡劑又名引氣劑，是我國第一代發(fā)泡劑，以松香為主要原料，它的主要品種有松香皂和松香熱聚物，生產(chǎn)工藝簡單、成本低、與水泥相容性好，但發(fā)泡倍數(shù)和泡沫穩(wěn)定性一般，至今仍有廣泛的應(yīng)用。

2.2 合成表面活性劑類發(fā)泡劑

合成表面活性劑類發(fā)泡劑是我國第二代發(fā)泡劑，可分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性離子型。陰離子型發(fā)泡快且發(fā)泡倍數(shù)大，受到普遍的歡迎；陽離子型價格高，影響水泥的強度，所以應(yīng)用不多；非離子型發(fā)泡倍數(shù)較小，沒有得到廣泛的應(yīng)用；兩性離子型發(fā)泡效果好但成本高，也應(yīng)用不多。

2.3 蛋白質(zhì)類發(fā)泡劑

蛋白質(zhì)類發(fā)泡劑是我國第三代發(fā)泡劑，可分為動物性蛋白和植物性蛋白兩種，動物性蛋白又分水解動物蹄角型、水解血膠型和水解毛發(fā)型；植物性蛋白也分為茶皂型和皂角苷類。蛋白型發(fā)泡劑屬于高檔發(fā)泡劑，雖然價格高，但性能好、泡沫穩(wěn)定、發(fā)泡倍數(shù)較好，具有較好的發(fā)展前景，在近幾年的市場中占有越來越大的份額。

2.4 復(fù)合類發(fā)泡劑

復(fù)合類發(fā)泡劑是我國第四代發(fā)泡劑，它以一種或多種發(fā)泡劑為基本組分，加入＜20wt%的外加劑組分（增泡組分、穩(wěn)泡組分、功能組分和調(diào)節(jié)組分）。復(fù)合類發(fā)泡劑有著較好的起泡力和泡沫穩(wěn)定性，是未來發(fā)展的主流趨勢。

3 發(fā)泡水泥保溫板的制備工藝

發(fā)泡水泥，是將發(fā)泡劑與無機膠凝材料均勻混合，經(jīng)攪拌、現(xiàn)澆施工或模具成型、養(yǎng)護(hù)等工序，形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)保溫材料。發(fā)泡工藝分為物理法和化學(xué)法兩種，物理法發(fā)泡是把發(fā)泡劑利用空壓機加壓后形成具有一定張力的泡沫，而后將泡沫與水泥漿同時攪拌，攪拌過程中水泥不斷膨脹，當(dāng)膨脹效果達(dá)到預(yù)先設(shè)定的配比后即可形成發(fā)泡水泥；化學(xué)發(fā)泡而是指把發(fā)泡劑加入水泥漿料中進(jìn)行攪拌后，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出氣體使水泥體積不斷膨脹，膨脹效果達(dá)到預(yù)先配方設(shè)定狀態(tài)形成發(fā)泡水泥。從目前建筑市場的情況來看，發(fā)泡水泥保溫板向復(fù)合化方向發(fā)展，添加各種類型的填充料得到性能良好的保溫板，這對我國建筑業(yè)起到積極的促進(jìn)作用。

3.1 粉煤灰

張水、李國忠等人以水泥、粉煤灰為主要原料，摻加適量激發(fā)劑、促凝劑和膠粉，采用物理發(fā)泡工藝制備粉煤灰／水泥發(fā)泡輕質(zhì)保溫材料，產(chǎn)品質(zhì)輕、保溫、隔熱，具有優(yōu)異的防火功能，生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉［1］。

諸滌、劉波以普通硅酸鹽水泥為原料，摻入粉煤灰和外加劑，采用物理發(fā)泡技術(shù)制成高性能陶瓷級水泥發(fā)泡保溫板，具有優(yōu)良的保溫隔熱性能［2］。

3.2 無機礦物與復(fù)合纖維

王洪鎮(zhèn)以水泥為膠凝材料形成水泥石基體，加入硅灰、礦渣微粉和聚丙烯纖維增強整體柔性和抗裂性，采用物理發(fā)泡與化學(xué)發(fā)泡技術(shù)相結(jié)合，經(jīng)特殊工藝制成一種具有高效保溫和防火性的新型多功能保溫隔熱材料［3］。

3.3 聚合物

田萍、秦鴻根等人以快硬水泥、粉煤灰為主要原料，將有機聚合物、穩(wěn)泡劑和發(fā)泡劑等按一定的配合比例混合，采用物理發(fā)泡技術(shù)制成聚合物水泥發(fā)泡保溫板，保溫板性能和質(zhì)量顯著提高［4］。

何海濤、周權(quán)等人采用物理發(fā)泡技術(shù)將發(fā)泡水泥與MPD聚乙烯滌綸復(fù)合防水卷材有機的結(jié)合在一起，制備出一種防水保溫效果良好的新型復(fù)合材料［5］。

3.4 玻璃微珠

石丹以硅酸鹽無機膠凝材料為基體，摻入水玻璃與偶氮二甲酰胺（ADC）反應(yīng)后的發(fā)泡漿液，采用化學(xué)發(fā)泡技術(shù)制備出了一種質(zhì)輕質(zhì)、高強、保溫、防火、無污染且成本低、工藝簡單、使用方便的無機發(fā)泡保溫隔熱材料［6］。

3.5 EPS顆粒與膨脹蛭石

王武祥、劉超等人以水泥為主要膠凝材料，EPS顆粒、膨脹?；⒅椤⑴蛎涷问葹楸刂黧w，加入混合材、玻璃纖維網(wǎng)格布和添加劑，采用物理發(fā)泡技術(shù)制成復(fù)合保溫板，具有良好的的表面強度、防火性能、收縮性能和耐久性［7］。

3.6 防水劑

杜傳偉、李國忠以快硬硫鋁酸鹽水泥為原料，分別摻入防水劑聚合物乳液類和氯化鐵，采用化學(xué)發(fā)泡的方法制成發(fā)泡水泥保溫材料，具有良好的保溫防水性能［8］。

3.7 植物纖維

王立久、穆木蘭以磷酸鎂水泥和堿礦渣水泥為原料，加入大量用明膠乳液處理后的農(nóng)作物秸稈纖維，采用物理發(fā)泡技術(shù)制成一種新型的輕質(zhì)保溫復(fù)合材料，植物纖維的摻入起到穩(wěn)泡增韌作用，為建筑節(jié)能提供基礎(chǔ)條件，開辟了新的研究道路［9］。

4 結(jié)語

我國發(fā)泡水泥保溫板已經(jīng)得到很好的發(fā)展，繼續(xù)開發(fā)環(huán)保、節(jié)能、價格低廉、性能更加優(yōu)良的發(fā)泡水泥保溫材料也是建筑行業(yè)發(fā)展的需要，對此筆者有以下建議：

（1）選擇新型填充料，使發(fā)泡水泥材料的應(yīng)用多功能化，如吸波、吸聲、調(diào)濕等。

（2）利用新型納米材料填充發(fā)泡水泥，改善材料的綜合性能，如碳納米管、納米陶瓷、納米碳纖維等。

（3）消除有機泡沫對人體的毒害，研究新型的無機泡沫水泥材料，同時開發(fā)出無毒副產(chǎn)品的生產(chǎn)藝流程，以滿足綠色工藝的要求。

［1］張水，李國忠，姜蔥蔥，等.粉煤灰在水泥發(fā)泡輕質(zhì)保溫材料中的應(yīng)用研究［J］.粉煤灰，2011，23（6）：3－5.

［2］諸滌，劉波.高性能陶瓷級水泥發(fā)泡保溫板［J］.新型材料，2013（4）：14－16.

［3］王洪鎮(zhèn).高性能微孔水泥保溫板的研制與應(yīng)用［J］.建筑節(jié)能，2012，40（7）：43－47.

［4］田萍，鴻根，田野，等.聚合物水泥發(fā)泡保溫材料生產(chǎn)技術(shù)與性能研究［J］.建筑砌塊與砌塊建筑，2011（5）：50－53.

［5］何海濤，周權(quán)，馮參軍.屋面發(fā)泡水泥保溫防水成套施工工法研究［J］.新視角，2011（9）：118－120.

［6］石丹.硅酸鹽無機發(fā)泡保溫隔熱材料的制備及其改性研究［D］.北京化工大學(xué)，2012.

［7］王武祥，劉超，等.水泥基復(fù)合材料保溫板的生產(chǎn)與應(yīng)用［J］.墻體革新建筑節(jié)能，2013（2）：43－46.

［8］杜傳偉，李國忠.發(fā)泡水泥保溫材料的耐水性能研究［J］.磚瓦，2013（3）：56－58.

［9］王立久，穆木蘭.植物纖維生產(chǎn)水泥基泡沫保溫墻體材料的研究［J］.混凝土，2010（3）：61－66.