泡沫混凝土配合比设计研究

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比设计方法，以期对泡沫混凝士生产和质量控制具有指导作用。

１配合比设计的基本原则

导热系数和机械强度决定了泡抹混凝土自身的性能。本配合比将通过确定泡沫混凝土的干密度，达到控制泡沫混凝土导热系数和机械强度的目的。

（１）按泡沫混凝士干密度要求，确定水泥及粉煤灰用量；

（２）通过水泥及粉煤灰用量，确定泡沫｝昆凝土用水量；（３）按照胶聚材料，用水量，确定水泥净浆体积；（４）通过水泥净浆体积，确定泡沫剂体积一（５）接泡沫体积．实删泡沫密度，确定泡沫重量．

（６）根据泡沫重量、泡沫剂稀释倍数，确定泡沫荆的用量。

●＿］一

ａ）干粉料

（ｂ）泡沫剂产生的泡沫（ｃ）泡沫混凝土

图１泡沫混凝土配台比设计

在确定各物料配合比时，应注意有些材料有缓疆性．会对早期强度发展特别是料浆的初凝有重要的影响．加量较大时可能会引起浇筑稳定性降低，严重时引起塌摸。因此，耍控制它们的用量。任何一种设计，都不可能百分之百符合实际需要．与生产实际总有一定

的偏差．还需要进行反复的调整和完善．然后才能基本确定井在生产中应用。

２泡沫混凝土设计参数

设计参数的选择是抱睬混凝土配合比设计的关键环节。参数选择得当．则可经济有效地配制出满足所要求性能的抱抹混凝土。

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①干密度。泡沫混凝土的千密度是最重要的一项物理性能指标，是配合比设计的基

础，各材料的选择及用量均是围绕其干密度的技术要求展开的。干密度分为气干和绝干两

种。气干表观密度是指混凝土在空气中自燃干燥后的密度。普通混凝土一般是采用气干密度表示的，而泡沫混凝土受其泡沫剂及轻质填料的多孔性和吸水性的影响，不宜采用气干

密度表示。因为在常温下，泡沫混凝土水分蒸发慢，在很长一段时间内，气干密度是一个变数，不能确切表示其密度，所以泡沫混凝土设计时一般采用绝干密度表示，即在最高温

度１０５℃一１１０℃的条件下烘至恒重时的表观密度，简称干密度。干密度反映所设计的泡沫

混凝土在完成养护之后的理论干燥重量＂】，即包括各基本组成材料的干物料总量和制品中

非蒸发总量（其中包括化学结合水和凝胶水）。

②强度。泡沫混凝土的强度包括抗压强度、抗折强度和抗冲击强度三项。大多数承重产品主要强调抗压强度，对抗折及抗冲击强度则可以不予重点考虑，而一些板材制品则应突出抗折及抗冲击强度。每一种产品的设计注重于哪些指标，应根据产品的不同品种及技术要求而定。在强度设计时，应以干密度为基础，在保证千密度的情况下来设计符合产品技术要求的强度值。在设计强度时需要注意的是，其强度应以满足这一密度等级产品的使用性能为标准，而不能以密实混凝土为参照去追求不切实际也没有必要的高强度。为使用所配制的泡沫混凝土具有必要的强度保证率，泡沫混凝土的配制强度必须大于其强度标准值３％～１０％，使其具有富余强度。

③导热系数。泡沫混凝土大多数是作为保温材料使用，导热系数因而也是它的一项主要指标。导热系数的设计应以干密度为基准。为了保证它能达到设计的导热系数，配合比设计就应有相关的降低导热系数的考虑，特别是材料的选择和配比。一般情况下，泡沫混凝土的导热系数与其干密度有关，二者往往有对应性，低干密度的导热率一般较低。

④水泥配比。泡沫混凝土的主要原材料就是水泥，因为泡沫混凝土常温养护居多，且又大量掺入泡沫，过低的水泥用量会造成塌模，这就决定其水泥配比较高。但为了保证泡沫混凝土较低的干密度，就必须在满足产品性能的基础上来降低水泥配比。在一般情况下，水泥的用量要占干物料总量的７０％～１００％。

⑤轻集料配比。轻集料的特点是孔隙率高，因而大多数吸水率较高，而且密度低，故其加入量对产品的吸水率、密度影响最大，对热导率的影响也很大。

⑥水料比。在实际生产时，泡沫混凝土采用的可能不是水灰比，而是水料比。水料比

是水与各种干物料的比例值。即：水料比＝总用水量／基本组成材料干重量，它是泡沫混

凝土设计的一个重要技术参数。水料比不仅要满足水泥水化反应的需要，还要满足搅拌及浇筑成型的需要，即容易浇筑，又不会影响浇筑的稳定性。

１３７

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３泡沫混凝土配合比设计

１０＞至ｍＤ

以水泥一粉煤灰一泡沫一水原料体系为例介绍泡沫混凝土配合比设计如下：

泡沫混凝土设计干密度为Ｐ千，单位为ｋｇ／ｍ３，

ｎｏｚｎ乃ｍ—ｍ

基本水料比为由，视施工和易性，可作适当调整，一般情况下取０．５，水泥用量为Ｍｃ，单位为ｋｇ／ｍ３ｌ

粉煤灰用量为Ｍ，Ａ，单位为ｋｇ／ｍ３，一般情况下ＭＦＡ为干粉料的０％～３０％。

配合比设计关系式见①～⑥：Ｐ干＝ＳＡ（Ｍｃ＋ＭＦＡ）Ｍｗ＝巾（Ｍｃ＋ＭＦＡ）

①②

基本用水量为Ｍｗ，单位为ｋｇ／ｍ３ｌ

Ｎｏ—ｏ

式中：ＳＡ一泡沫混凝土水化２８天后，各基本组成材料的干物料总量和制品中非蒸发总

量（其中包括化学结合水和凝胶水）的质量系数，普通硅酸盐水泥取１．２，硫铝酸盐水泥取

１．４

Ｉ

１ｍ３泡沫混凝土中，由水泥、粉煤灰和水组成的浆体总体积为Ｖ。，泡沫添加量Ｖ：按式

④计算。即配制单位体积泡沫混凝土，由水泥、粉煤灰和水组成浆体体积不足部分由泡沫填充。

ｖＩ－（鲁＋簧＋串．ｔｏｏｏ

Ｖ２＝Ｋ（１一ＶＩ）

⑦④

式中：系数２．６为粉煤灰密度，系数３．１为水泥密度。Ｖ：一泡沫添加量，单位为ｍ３ｌ

Ｖ。一加入泡沫前，水泥、粉煤灰和水组成的浆体总体积，单位为ｍ３ｌ

Ｋ一富余系数，Ｋ通常大干ｌ，视泡沫剂质量和制泡时间而定。主要考虑泡沫加入到浆体中再混合时的损失。对于稳定性较好的泡沫剂，一般情况下取１．１～１．３。

泡沫剂的用量ＭＰ按式⑥计算：

Ｍｙ＝Ｖ２

Ｐ泡

⑤

⑥

ｔ

ＭＰ＝ＭＹ／（Ｄ＋１）

式中：ＭＹ－－形成的泡沫液质量，单位为ｋｇＰ拖一实测泡沫密度，单位为ｋｇ／ｍ３ｌｐ一泡沫剂稀释倍数，１３８

…－

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ＭＰ一泡沫剂质量，单位为ｋｇ／ｍ３。

为了方便理解泡沫混凝土配合比设计方法，特以实际数字计算的泡沫混凝土举例如

下：

（１）无粉煤灰情况下，生产一立方的干密度为３００ｋｇ／ｍ３泡沫混凝土。

普硅水泥质量＝３００／１．２＝２５０ｋｇ／ｍ３用水量＝０．５×２５０＝１２５ｋｇ／ｍ３

净浆体积＝（２５０／３．１＋１２５）／１０００＝０．２０６ｍ３

泡沫体积＝１．１×（卜０．２０６）＝Ｏ．８７３ｍ３

（假设富余系数Ｋ取１．１）

如泡沫密度实测为３４ｋｇ／ｍ３，泡沫剂使用时稀释倍数为２０倍，则：

泡沫液质量＝０．８７３×３４＝２９．６８ｋｇ

泡沫剂质量＝２９．６８／（２０＋１）＝１．４ｌｋｇ／ｍ３

从而可以计算出生产一立方干密度为３００ｋｇ／ｍ３的泡沫混凝土需要２５０ｋｇ普硅水泥，１２５ｋｇ水和１．４ｌｋｇ泡沫剂，其他干密度级别配合比设计如下表１。

表１普硅水泥泡沫混凝土配合比

泡沫混凝土干密度级

水（Ｗ／Ｃ＝Ｏ．５）

泡沫荆（按ｌ：２０加水别（ｋｇ／ｍ３）

普硅水泥（ｋｇ／ｍ３）

（ｋｇ／ｍ３）

稀释，发泡培数３０倍

计算）（ｋｇ／ｍ３）

２００１６７８３．５１．５４２５０

２０８１０４．０１．４８３００２５０１２５．０

１．４ｌ４００

３３３１６６．５

１．２９５００

４１７

２０８．５

１．１７

（２）煤灰占干粉料总量的２５％情况下，生产一立方的干密度为２５０

ｋｇ／ｍ３泡沫混凝

土。

普硅水泥与粉煤灰总质量＝２５０／１．２＝２０８ｋｇ／ｍ３

粉煤灰质量＝２５％Ｘ２０８＝５２ｋｇ／ｍ

３

普硅水泥质ｔ＝２０８—５２＝１５６ｋｇ／ｍ３用水量＝０．５

Ｘ

２０８＝１０４ｋｇ／ｍ３

１３９

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净浆体积＝（５２／２．６＋ｌ５６／３．１＋１０４）／１０００＝０．１７４ｍ３泡沫体积＝１．１×（１—０．１７４）＝０．９０９ｍ３

（假设富余系数Ｋ取１．１）

ｏｎｏＺｎ刃

广ｎ

如泡沫密度实测为３４ｋｇ／ｍ３，泡沫剂使用时稀释倍数为２０倍，则：泡沫液质量＝０．９０９×３４＝３０．９ｌ

ｋｇ

泡沫剂质量＝３０．９１／（２０＋１）＝１．４７ｋｇ／ｍ３

从而可以计算出生产一立方干密度为２５０ｋｇ／ｍ３的泡沫混凝土需要５２ｋｇ粉煤灰，

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Ｎ

１５６ｋｇ普硅水泥，１０４ｋｇ水和１．４７ｋｇ泡沫剂，其他干密度级别配合比设计如下表２。

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表２粉煤灰、普硅水泥泡沫混凝土配合比

泡沫混凝土干密度级

别（ｋｇ／ｍ３）

２００２５０３００

４００

粉煤灰（ｋｇ／ｍ３）

４２

５２

普硅水泥（ｋｇ／ｍ３）

１２５１５６

ｌ８８

水（Ｗ／Ｃ－Ｏ．５）（ｋｇ／ｍ３）

８３．５１０４．０１２５．０１６６．５２０８．５

泡沫剂（按１：２０加水稀释，发泡培数３０倍计算）

（ｋｇ／ｍ３）

１．５３

１．４７１．４ｌ１．２８１．１６

６２

８３１０５

２５０３１２

５００

（３）硫铝酸盐水泥情况下，生产一立方的干密度为２００

硫铝酸盐水泥质ｔ＝２００／１．４＝１４３ｋｇ／ｍ３用水量＝０．５

Ｘ

ｋｇ／ｍ３泡沫混凝土。

１４３＝７１．５ｋｇ／ｍ３

０００＝０．１ｌ８ｍ３

净浆体积＝（１４３／３．１＋７１．５）／ｌ

泡沫体积＝１．１Ｘ（１—０．１１８）＝Ｏ．９７ｍ３（假设富余系数Ｋ取１．１）

如泡沫密度实测为３４ｋｇ／ｍ３，泡沫剂使用时稀释倍数为２０倍，则：泡沫液质量＝０．９７×３４＝３２．９８ｋｇ

泡沫剂质１：＝３２．９８／（２０＋１）＝１．５７ｋｇ／ｍ３

从而可以计算出生产一立方干密度为２００ｋｇ／ｍ３的泡沫混凝土需要１４３ｋｇ硫铝酸盐水

泥，７１．５ｋｇ水和１．５７ｋｇ泡沫剂，其他干密度级别配合比设计如下表３。

１４０

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表３硫铝酸盐水泥泡沫混凝土配合比

泡沫混凝土干密度级别

硫铝酸盐水泥水（Ｗ／Ｃ＝Ｏ．５）

泡沫剂（按ｌ：２０力１］水稀

（ｋｇ／ｍ３）

（ｋｇ／ｍ３）

（ｋｇ／ｍ３）

释，发泡培数３０倍计算）

（ｋｇ／ｍ３）

２００１４３

７１．５１．５７２５０１７９

８９．５１．５２３００

２１４１０７．０１．４７４００２８６１４３．０１．３６５００

３５７

１７８．５

１．２６

４结论

（１）为了控制泡沫混凝土导热系数和机械强度，从而确定泡沫混凝土的干密度，设计泡

沫混凝土原材料配合比。

（２）通过此泡沫混凝土配合比设计，可以有效控制水泥、细集料、泡沫剂的掺入量，优

化各原材料组分之间的比例，进而达到控制泡沫混凝土质量的稳定性。

（３）此配合比设计应用于生产厂商后，将会减少原材料的浪费，有效降低泡沫混凝土的生产成本。

参考文献：

・

【１】李应权，徐洛屹，扈士凯等．聚合物水泥泡沫保温材料的研究【Ｊ】．新型建筑材

料，２０

１０，５

７（２）：２

９－３５．

【２】Ｐａｎ

Ｚｈｉｈｕａ，Ｆｕｊｉｗａｒａ

Ｈｉｒｏｍｉ，ＷｅｅＴｌｏｎｇｈｕａｎ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ

ｏｆ

ＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＦｏａｍｅｄ

Ｃｏｎｃｒｅｔｅ

ｆｒｏｍＣｅｍｅｎｔ，Ｓａｎｄ

ａｎｄ

Ｍｉｎｅｒａｌ

Ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ［Ｊ】．Ｊｏｕｒｎａｌ

ｏｆ

Ｗｕｈａｎ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

ｏｆ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ

Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００７，２２（２）：２

９５—２９８．

【５】扈士凯，李应权，罗宁，段策．泡沫自身参数对泡沫混凝土性能影响的研究【Ｊ】．墙材革新与建筑节能，２０

１

０（５）：２８—５

１．

【４】王武祥．泡沫混凝土绝干密度与抗压强度的相关性研究【Ｊ】．混凝土世

界，２０１０（０６）：５０—５５．

【５】龚洛书，柳春圃．轻集料混凝土【Ｍ】．１

９９６：１－２．

【作者简介ｌ朱立德，男，１

９８

５．１．安徽安庆人，硕士研究生。主要研究方向：干

混砂浆。地址：北京市朝阳区管庄东里北楼５２８，电话：１

５０１０９４５２６５，Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｕｔｏｒ１Ｉ４

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