泡沫是形成泡沫混凝土氣孔的基礎,要獲得符合技術要求的氣孔結構,就必須得先有符合技術要求的泡沫,二者基本是相應的。有什么質量的泡沫,也就有什么樣的氣孔。耐邦企業在大量的工程實踐中,總結出泡沫混凝土對泡沫的基本技術要求有以下5個方面,缺一不可。
(1) 泡沫穩定性越高越好,穩泡時間越長越好。
穩定性好的泡沫,其液膜堅韌、機械強度好,不易在漿體擠壓下破滅或過度變形。另外,它有自我保水性,液膜上的水分不易在重力作用及表面張力作用下流失,可長時間保持泡沫液膜的厚度和完整性,從而可使泡沫長時間存留而不破滅。
① 泡沫的穩定性對氣孔的影響有三個:可使絕大部分泡沫不消失,在漿體初凝后被固定在泡沫混凝土內,形成氣孔。泡沫穩定性不好,則大部分或少部分泡沫在澆注后破滅,形成的氣孔很少,甚至在澆注后不久就使漿體塌陷,即俗稱塌模,造成澆注完全失敗。
② 穩定性好的泡沫,漿體不易在擠壓下變形過大,有一定的抗壓力來保持自己近似球形,可最終形成孔形良好的球形氣孔;
③ 穩定性好的泡沫,液膜在漿體內不易破裂,不易形成因破裂后氣體的串通所形成的連通孔。因此,它最終形成的是理想的封閉孔。泡沫穩定性越差,封閉孔就越少,而連通孔則越多。因此,泡沫的穩定性不能以僅僅是澆注后不塌陷為標準,而應該以澆注后不塌陷、所最終形成的氣孔近似球形、互不連通這三項指標為標準。大多數人均以澆注后不塌陷為泡沫穩定性的衡量標準,這實際上是一個認識上的誤區,是泡沫穩定性最低標準。
泡沫穩定性在沒有標準檢測儀器來測定其沉陷距時,可以用穩泡時間來衡量。穩泡時間,應滿足所使用的膠凝材料初凝的需要。因為漿體初凝以后,才能固定泡沫,保留泡沫的形態,使之變為氣孔。
我們知道,包括水泥,菱鎂在內的任何膠凝材料,都有一個初凝時間,特別是應用最為廣泛的普通硅酸鹽水泥,初凝大多遲于45min。如果泡沫穩定性差,水泥等膠凝材料還沒有初凝,泡沫已經破滅,那么泡沫就無法在混凝土內形成氣孔。在一般情況下,對泡沫穩定性的最低要求,也要使其穩泡時間長于膠凝材料的初凝時間10~20min。由于各種膠凝材料的初凝時間不一致,因此,對泡沫穩定時間的要求也不同。總的來說,用于快凝膠凝材料的泡沫,穩泡時間可以短些,用于慢凝膠凝材料的泡沫,穩泡時間應盡量長些。即使同一種膠凝材料,氣溫不同,其初凝時間不同,變化也相當大。例如普硅水泥在夏季不到40min就可能初凝,而在5℃以下的寒冬,80min也不會初凝。所以,泡沫的穩定時間不可能有一個恒定的具體標準,應根據情況來確定。為了使泡沫能適應各種使用條件的需要,就應該讓其穩定時間越長越好。大致講,泡沫的穩定時間應達到如下要求;
① 當用于硅酸鹽類水泥且不加促凝劑時,穩定時間應大于60min;理想的最大于3h;
② 當用于硫鋁酸鹽水泥,高鋁水泥,鐵鋁酸鹽水泥,快凝硅酸鹽水泥等快凝水泥時,穩定時間應大于30min,最好大于60min;
③ 當用于鎂水泥時,穩泡時間應大于40min最好大于80min;
④ 當用于摻有大量填充料或粉煤灰等活性廢渣的膠凝材料時,穩泡時間還應延長。填充料或活性廢渣摻量越大,穩泡時間應越長。
具體的穩泡時間應通過小試來確定,以澆注后不塌模,氣孔形成后不連通,不過度變形為原則。大的原則,就是穩泡時間越長越好。
(2) 泡沫越均勻越好,泡徑應大小一致。
氣孔的理想孔徑分布越窄越好,也就是要求氣孔的孔徑盡量一致,差別不要太大。這相應的要求泡沫應均勻,不能大小不一。泡沫的泡徑不可能完全相同,但應基本相近,泡徑范圍盡可能小,最大泡徑和最小泡徑之間相差不要太大。前面已經講過,要求泡沫所形成的氣孔均勻,可以避免壓應力在大泡孔處集中而降低抗壓強度。若泡沫大小不勻,應力在大泡集中,非常容易引起這里成為薄弱環節,在承壓時最先開裂。
(3) 泡徑越小越好,應以0.1~1mm為主。
氣孔對孔徑的要求如此,對泡徑的要求也應如此。不少生產者為了照顧泡沫混凝土使用者的認知習慣,追求泡沫的大泡徑,即喜歡用3~5mm大泡,認為生產出來的泡沫混凝土氣泡清晰,直觀效果好。這是十分錯誤的,是以犧牲泡沫混凝土的強度為代價的。相同的原料和配方,相同的設備和工藝,僅僅是改變泡徑,1mm泡徑的泡沫混凝土的抗壓強度,要比3mm泡徑的泡沫混凝土,至少高20%。因此,追求1mm以上的大泡徑是錯誤的,是泡沫混凝土生產上的誤區,應于糾正。
(4) 泡沫泌水率越低越好,避免使用乳狀泡沫。
泡沫按含水量的大小,分為水多泡少的乳狀泡沫和泡多水少的海綿狀泡沫,其中,乳狀泡沫是不合格的劣質泡沫,不能使用。
泡沫自制出之后,就逐漸向外泌水。其泌水包括兩個部分:
① 泡沫液膜的泌水。這部分水是從液膜上分泌出來的,是液膜在重力排水、表面張力排水、液膜破壞排水共同作用下所泌出的水。泡沫的液膜越厚、則泌水越大;泡沫破滅越快越多,則泌水越大。
② 泡沫之間的泡間水。這部分是沒有形成氣泡液膜的水。發泡劑和發泡機的發泡性能越差,形不成泡沫液膜的泡間水就越多。它們實際就是變不成氣泡的水。
當泡沫的泌水率很高時,就會象乳汁那樣稀,亂淌亂流,堆不起來,泡沫里的水量很大。當這種泡沫加入水泥漿時,水泥漿變得很稀,而泡沫則很少,漿體的體積小,制出的泡沫混凝土密度很高,不合技術要求。
所以,乳狀泡沫是不能使用的。合乎技術要求的泡沫外觀應該是海綿狀細密小泡,堆起來象白云、象彈過的棉花,不會亂流亂淌。這種泡沫的含水量很小。這表明它的泡沫液膜泌水小,泡沫不易破裂,泡間水很少,而氣泡量很大,占大部分體積的均是氣泡。這里需要強調一下的是,海綿狀泡沫必須是泡徑在1mm 以下的小泡,而不能是幾毫米,甚至是幾十毫米的大泡。大泡很容易堆起,也象白云,但因泡徑過大,也是不合格的。
要求泡沫的低泌水性,主要是保證泡沫中的氣泡數量和泡沫混凝土的氣孔率,也就是保證泡沫混凝土的密度。
(5) 泡沫對膠凝材料沒有負作用。
膠凝材料是泡沫混凝土強度的主要來源,泡沫的加入不能影響其膠凝性,也就是不產生膠凝負作用。這一點,不是各種泡沫都能達到的。
在長期的試驗中,耐邦企業發現不少泡沫對水泥、菱鎂、石膏的膠凝有妨礙,可降低泡沫混凝土的強度,有時甚至始終硬化后的混凝土基本喪失強度,象一盤散砂。這些泡沫的穩定性都非常好,幾個小時都不消,外觀象海綿,泌水很低,密細均勻,各方面都合乎技術要求,但就是和膠凝材料不相適應,因而不能用于生產。這說明,其它方面都合格的泡沫,如影響強度,也是最終不合技術要求的。