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1.1 项目背景及意义

进入 21 世纪以来,社会生产力飞速发展,人们的生活水平得到了极大的提升。与以往相比,人们在衣、食、住、行方面发生了量变与质变。在经济快速发展的同时,也带来了一系列问题,环境污染、资源枯竭、全球气候变暖等日趋严重。近年来,人们也逐渐意识到资源不足的问题,不再盲目地追求经济的发展,开始注重人与自然协调发展,各国也出台了一系列的政策来应对环境问题和能源枯竭问题。习近平总书记强调环境保护,并提出了“绿水青山就是金山银山”的理念。各部门纷纷响应号召,促进节能减排,践行绿色发展的理念。各国投入大量的财力物力,集中科研力量,研发新材料、新技术和新工艺来取代高耗能的材料、技术和工艺,并对已有的生产工艺和技术进行改造,从根源入手做到节能减排。

据调查,能源消耗比例在各个领域各不相同,其中以建筑领域为最多,占总能源消耗的 40%以上,而在整个建筑能耗中用于冬季取暖和夏季降温的能耗占了 1/2 以上。过去,建筑物的大部分结构都采用传统的混凝土,墙体结构用红砖砌筑而成,混凝土和红砖的大量使用不仅没有良好的保温隔热效果,而且大量消耗了地球的资源。这就要求人们选择一种轻质并具有保温效果的材料充当建筑填充墙体。在这个背景下,我国大力推行节能建材和墙体的改革,在政策推动下,各种各样的保温墙体材料相继涌现,主要有聚苯乙烯板、聚苯颗粒、聚氨酯发泡保温制品、挤塑聚苯板等有机保温材料,以及膨胀珍珠岩、中空玻化微珠、岩棉、矿棉、玻璃棉等无机保温材料。但是,它们都存在很多不足,而且安全性得不到保障。例如,有机保温材料容易燃烧,而且燃烧释放有毒气体,曾造成多次火灾;无机保温材料虽具有良好的保温性能,但其成本较高,原料来源有限,并且其耐火度也不是特别高。因此,保温材料的发展受到限制,这就推动广大科研工作者将目光转向无机泡沫混凝土。

泡沫混凝土作为轻质混凝土的一种,在工程中通常通过将预制泡沫掺入搅拌好的胶凝材料浆体或含有少量细骨料的砂浆中经混合搅拌制备而成。泡沫混凝土,尤其是超轻泡沫混凝土,不仅具有轻质、保温隔热、隔音、消能减振及耐火等性能,而且原料来源广泛,制作成本低。在建筑物中,选择不同密度等级的泡沫混凝土直接或辅助用于制备不同功能需求的建筑构件,可减少混凝土的使用,降低建筑物自重,很好地解决保温隔热效果差的问题,符合绿色环保的理念。

对泡沫混凝土的研究,大多是以硅酸盐水泥为主要胶凝材料。用硅酸盐水泥制备的泡沫混凝土存在养护周期长、强度发展慢、干燥收缩大、孔结构差及导热系数偏高等问题。同时,硅酸盐水泥因凝结速度慢,掺入大量的泡沫后容易塌膜,对发泡剂的要求极高,不适合制备超轻泡沫混凝土。高贝利特硫铝酸盐水泥是用固废烧制的一种新型水泥,其性能介于硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥之间,具有快凝快硬、早强高强、微膨胀、低干缩、抗渗、抗冻及耐腐蚀等优点。使用高贝利特硫铝酸盐水泥制备超轻泡沫混凝土,可有效防止塌膜现象,提高早期强度,缩短养护周期,降低干缩,改善孔结构,提高保温性能。又因其用固废烧制且烧制过程中碳排放量较低,故高贝利特硫铝酸盐水泥基超轻泡沫混凝土(UHBFC)的研发将同时具有较大的工程意义和环保意义。

事实上,泡沫混凝土作为一种通过向水泥浆中添加预制泡沫制备的轻质多孔混凝土,以其高流动性、低水泥含量、低成本以及优异的保温与轻质性能已被广泛应用于工程结构各类非承重部位,如保温墙体、轻质屋面、地暖地坪、挡土墙填充体等。然而,随着社会经济不断发展,有待开展泡沫混凝土及制品性能调控,以更好地应用于各类工程结构非承重部位,在保障基本保温隔热基础物化性能基础上,同步实现如抗裂减缩、阻尼减振、微波吸收等功能拓展。

本书首先介绍新型泡沫混凝土的发展状况、新型泡沫混凝土组成材料的特点、不同发泡工艺及泡沫性能评价方法;然后开展固废基胶凝材料新型泡沫混凝土制备工艺,粉煤灰、纳米材料、表面防水剂等掺合料或添加剂对新型泡沫混凝土微观结构影响的分析;最后系统分析相应新型泡沫混凝土的基础物化性能、收缩性能、阻尼减振性能、保温防水性能及吸波性能。 9SZyJepVkfUTNKgMV1k/GVfoNRxFP4acOWbr5AJ2lObiVP4KzoYkFLaSp+sGKE68

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