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泡沫混凝土，也称为轻质多孔混凝土或低密度混凝土，是一种多孔混凝土，由材料组份含有水泥、砂、水和发泡剂的溶液，是通过将发泡剂混入水泥浆或砂浆中制成的。硬化后产生体积内的封闭孔隙(气泡)，具有多孔结构。泡沫混凝土最基本和最重要特性是低密度，也就是“轻”。它可以漂浮在水中，容重只有普通混凝土的几分之一。这给泡沫混凝土的应用带了了巨大的前景和诱惑。它有助于减少结构静载，这对设计而言是非常有利的，带给设计更多的选择和成本控制方案。它的运输成本和施工难度也都大大降低。这对施工。从材料特性上讲，除了轻质，泡沫混凝土具有很好的隔热、隔音、耐火等优点，广泛应用于建筑、岩土工程、城市工程等领域。
硅酸盐水泥是生产泡沫混凝土最常用的胶凝材料。然而，在轻质泡沫混凝土生产中，由于硅酸盐水泥的凝结时间较长，泡沫在水泥浆中的固定性能差，导致泡沫壁塌落，泡沫在混合料中迅速消散，从而降低了发泡效果，引起质量问题。这个现象在低密度或超低密度泡沫混凝土发生特别多。为此，有研究采用硫铝酸盐钙水泥(CSA)作为胶凝材料制备低密度泡沫混凝土，CSA具有凝结快、硬化快、早期强度高等优点。这样，有助于减少泡沫壁塌落和泡沫消失，使浇筑施工稳定，不易坍塌。然而，CSA通常比硅酸盐水泥更贵。相应地，在制备相同产量的泡沫混凝土时，使用CSA的成本高于普通硅酸盐水泥，且密度越高，成本差异越显著。有学者把CSA引入制备泡沫混凝土，多数内容是CSA水泥在超低密度泡沫混凝土中的应用，研究它对改善泡沫混凝土性能的效果，而对于中低密度泡沫混凝土的相关理论分析和实验研究的报道很少。
论文研究了使用CSA水泥代替部分或全部硅酸盐水泥的新型泡沫混凝土的新拌和硬化后工程性能和耐久性能。实验设计使用的硅酸盐水泥-CSA水泥质量比为5/0、4/1、3/2、2/3、1和0/5。干燥密度目标和水灰比分别设定为600kg/m3和0.55。这个密度指标是属于低密度范围，应用范围较广，可包括结构构件如墙体的制备。水灰比也是属于工程常见的范畴。
研究内容主要是以试验为主。试验类型有9个，包括新鲜泡沫混凝土流动性，3d，7d和28d抗压强度，28d拉伸强度，弹性模量，干密度，吸湿性和吸水率的等指标的试验和测试。首先执行的任务就是制备相关试件。打制试件54组，每组3个，共计162个试件。此外，根据试验测试结果，展开了硅酸盐水泥-CSA水泥质量比与泡沫混凝土若干性能之间的数值模拟与计算，以及建立一个泡沫混凝土与各项工程性能指标的评分系统用于推荐选择性应用的硅酸盐水泥-CSA水泥泡沫混凝土配合比。
试验材料是天津金轩振兴环保科技有限公司生产的正通牌硅酸盐水泥、唐山北极能源建材有限公司生产的硫铝酸盐钙水泥，水泥质量指标符合《普通硅酸盐水泥》(GB175-2007)标准。CSA水泥的化学分析方法是根据GB/T176-1996《水泥化学分析方法》进行的。试验所用发泡剂为天津永暖建材科技有限公司生产的离子型表面活性剂，其主要发泡成分为十二烷基苯磺酸钠。
发泡剂按生产规范用水按1∶30稀释。稠度和流变性是新拌泡沫混凝土的首要评价指标。本研究采用流动性试验对其进行测试，研究其混合料的性能，并按《泡沫混凝土》(JG/T 266-2011)进行设计。通过抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量对其力学性能进行了研究。所有试验均按《现浇泡沫轻质土路基设计与施工技术规范》(TJG F10 01-2011)和《蒸压加气混凝土性能试验方法》(GB/T 11969-2008)进行。弹性模量加载方法参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB50081-2002)。通过干密度、吸湿性和吸水性对材料的物理性能和耐久性能进行了研究。养护28天后，按《泡沫混凝土》(JG/T 266-2011)进行试验。
流动性试验结果表明，CSA对流动性有影响。随着CSA水泥掺量的增加，新配制的泡沫混凝土的流动性降低。以硅酸盐-CSA水泥比为1/4为例，它从最初的187mm减少到173mm。这是因为CSA水泥凝结时间短，影响了水泥浆的流动性，但仍然满足《现浇泡沫轻质土路基设计与施工技术规范》(TJG F1001-2011)中泡沫混凝土的流动值要求。
测定的28天干密度数据显示，硅酸盐-CSA水泥比五组试件结果主要分布在600kg/m3干密度目标附近。这表明制备试验的工作是达标的，而且CSA水泥掺量对干密度没有影响。
测定了泡沫混凝土养护3d、7d、28d后的抗压强度。试验表明，在硅酸盐-CSA水泥掺量为3/2～2/3时，两种配合抗压强度到达平衡最大。早期强度比仅用硅酸盐水泥的试样高，后期强度比仅用CSA水泥的试样高。
劈裂抗拉强度试验值表明其规律与抗压强度规律相似。也就是硅酸盐-CSA水泥掺量为3/2～2/3时，两种配合抗压强度到达平衡最大。试验值同时还显示泡沫混凝土抗拉强度与抗压强度之比为0.48至0.66之间(普通混凝土的抗拉强度与抗压强度之比为0.11至0.08)。
泡沫混凝土弹性模量是一个重要参数。试验值表明硅酸盐-CSA水泥比例没有明显影响，5组配合比的28天弹性模量均在1.4GPa附近。
泡沫混凝土的抗冻性、耐久性和保温性与其吸水率和吸湿率直接相关，数值越低越好。试验数据表明，在3/2和2/3范围内，硅酸盐-CSA水泥比的泡沫混凝土试件呈现最好的吸水率和吸湿率。
通过线性回归数值计算，评估了硅酸盐-CSA水泥掺量对泡沫混凝土性能的影响。对自变量(硅酸盐-CSA水泥比)与因变量(各项泡沫混凝土性能指标)之间的关联进行了分析。其结果表明硅酸盐-CSA水泥比与抗压强度之间存在很强相关性强度；硅酸盐-CSA水泥比与7d抗压强度和弹性模量呈中等相关；硅酸盐-CSA水泥比与泡沫流动性、28d抗压强度、干密度、吸湿性和吸水性呈弱相关；硅酸盐-CSA水泥比与劈裂抗拉强度的相关性最小。
另外，在本研究分析中，设置置信区间为95%，回归自由度和残差分别为1和4。考虑到F检验结果和P值，观察了各因变量Yi和X自变量之间计算的抗压强度回归的统计显著性，回归模型的相关系数(R2)为0.822，修正相关系数(Ra2)为0.774。
根据上述试验结果和回归计算，开发了一种数值评选方法，其内容是按照硅酸盐-CSA水泥比的试验值分类，根据预期工程特性去选择对应的酸盐-CSA水泥比。如工程需要优先考虑低吸水性、低吸湿性和高抗压强度性能，建议硅酸盐水泥的范围在3.03至2.53之间，CSA水泥的范围在1.97至2.47之间，对应的吸水性、吸湿性和抗压强度的变化范围在3%之内。而硅酸盐-CSA水泥比为在3.03/1.97和2.53/2.47之间。
减水剂是水泥混凝土材料的最重要添加剂之一，对水泥混凝土性能有着巨大影响。未来的工作可以考虑研究减水剂对硅酸盐-CSA水泥泡沫混凝土性能的影响，特别是如何实现高效减水剂对制备低水灰比、高强度的泡沫混凝土。另外，了解硅酸盐-CSA水泥泡沫混凝土微观结构也是重要研究任务。利用扫描电子显微镜(SEM)可以通过高能电子束在固体试件表面产生多个信号来描述硅酸盐-CSA水泥比对泡沫混凝土微观结构的影响。
硅酸盐水泥是生产泡沫混凝土最常用的胶凝材料。然而，在轻质泡沫混凝土生产中，由于硅酸盐水泥的凝结时间较长，泡沫在水泥浆中的固定性能差，导致泡沫壁塌落，泡沫在混合料中迅速消散，从而降低了发泡效果，引起质量问题。这个现象在低密度或超低密度泡沫混凝土发生特别多。为此，有研究采用硫铝酸盐钙水泥(CSA)作为胶凝材料制备低密度泡沫混凝土，CSA具有凝结快、硬化快、早期强度高等优点。这样，有助于减少泡沫壁塌落和泡沫消失，使浇筑施工稳定，不易坍塌。然而，CSA通常比硅酸盐水泥更贵。相应地，在制备相同产量的泡沫混凝土时，使用CSA的成本高于普通硅酸盐水泥，且密度越高，成本差异越显著。有学者把CSA引入制备泡沫混凝土，多数内容是CSA水泥在超低密度泡沫混凝土中的应用，研究它对改善泡沫混凝土性能的效果，而对于中低密度泡沫混凝土的相关理论分析和实验研究的报道很少。
论文研究了使用CSA水泥代替部分或全部硅酸盐水泥的新型泡沫混凝土的新拌和硬化后工程性能和耐久性能。实验设计使用的硅酸盐水泥-CSA水泥质量比为5/0、4/1、3/2、2/3、1和0/5。干燥密度目标和水灰比分别设定为600kg/m3和0.55。这个密度指标是属于低密度范围，应用范围较广，可包括结构构件如墙体的制备。水灰比也是属于工程常见的范畴。
研究内容主要是以试验为主。试验类型有9个，包括新鲜泡沫混凝土流动性，3d，7d和28d抗压强度，28d拉伸强度，弹性模量，干密度，吸湿性和吸水率的等指标的试验和测试。首先执行的任务就是制备相关试件。打制试件54组，每组3个，共计162个试件。此外，根据试验测试结果，展开了硅酸盐水泥-CSA水泥质量比与泡沫混凝土若干性能之间的数值模拟与计算，以及建立一个泡沫混凝土与各项工程性能指标的评分系统用于推荐选择性应用的硅酸盐水泥-CSA水泥泡沫混凝土配合比。
试验材料是天津金轩振兴环保科技有限公司生产的正通牌硅酸盐水泥、唐山北极能源建材有限公司生产的硫铝酸盐钙水泥，水泥质量指标符合《普通硅酸盐水泥》(GB175-2007)标准。CSA水泥的化学分析方法是根据GB/T176-1996《水泥化学分析方法》进行的。试验所用发泡剂为天津永暖建材科技有限公司生产的离子型表面活性剂，其主要发泡成分为十二烷基苯磺酸钠。
发泡剂按生产规范用水按1∶30稀释。稠度和流变性是新拌泡沫混凝土的首要评价指标。本研究采用流动性试验对其进行测试，研究其混合料的性能，并按《泡沫混凝土》(JG/T 266-2011)进行设计。通过抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量对其力学性能进行了研究。所有试验均按《现浇泡沫轻质土路基设计与施工技术规范》(TJG F10 01-2011)和《蒸压加气混凝土性能试验方法》(GB/T 11969-2008)进行。弹性模量加载方法参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB50081-2002)。通过干密度、吸湿性和吸水性对材料的物理性能和耐久性能进行了研究。养护28天后，按《泡沫混凝土》(JG/T 266-2011)进行试验。
流动性试验结果表明，CSA对流动性有影响。随着CSA水泥掺量的增加，新配制的泡沫混凝土的流动性降低。以硅酸盐-CSA水泥比为1/4为例，它从最初的187mm减少到173mm。这是因为CSA水泥凝结时间短，影响了水泥浆的流动性，但仍然满足《现浇泡沫轻质土路基设计与施工技术规范》(TJG F1001-2011)中泡沫混凝土的流动值要求。
测定的28天干密度数据显示，硅酸盐-CSA水泥比五组试件结果主要分布在600kg/m3干密度目标附近。这表明制备试验的工作是达标的，而且CSA水泥掺量对干密度没有影响。
测定了泡沫混凝土养护3d、7d、28d后的抗压强度。试验表明，在硅酸盐-CSA水泥掺量为3/2～2/3时，两种配合抗压强度到达平衡最大。早期强度比仅用硅酸盐水泥的试样高，后期强度比仅用CSA水泥的试样高。
劈裂抗拉强度试验值表明其规律与抗压强度规律相似。也就是硅酸盐-CSA水泥掺量为3/2～2/3时，两种配合抗压强度到达平衡最大。试验值同时还显示泡沫混凝土抗拉强度与抗压强度之比为0.48至0.66之间(普通混凝土的抗拉强度与抗压强度之比为0.11至0.08)。
泡沫混凝土弹性模量是一个重要参数。试验值表明硅酸盐-CSA水泥比例没有明显影响，5组配合比的28天弹性模量均在1.4GPa附近。
泡沫混凝土的抗冻性、耐久性和保温性与其吸水率和吸湿率直接相关，数值越低越好。试验数据表明，在3/2和2/3范围内，硅酸盐-CSA水泥比的泡沫混凝土试件呈现最好的吸水率和吸湿率。
通过线性回归数值计算，评估了硅酸盐-CSA水泥掺量对泡沫混凝土性能的影响。对自变量(硅酸盐-CSA水泥比)与因变量(各项泡沫混凝土性能指标)之间的关联进行了分析。其结果表明硅酸盐-CSA水泥比与抗压强度之间存在很强相关性强度；硅酸盐-CSA水泥比与7d抗压强度和弹性模量呈中等相关；硅酸盐-CSA水泥比与泡沫流动性、28d抗压强度、干密度、吸湿性和吸水性呈弱相关；硅酸盐-CSA水泥比与劈裂抗拉强度的相关性最小。
另外，在本研究分析中，设置置信区间为95%，回归自由度和残差分别为1和4。考虑到F检验结果和P值，观察了各因变量Yi和X自变量之间计算的抗压强度回归的统计显著性，回归模型的相关系数(R2)为0.822，修正相关系数(Ra2)为0.774。
根据上述试验结果和回归计算，开发了一种数值评选方法，其内容是按照硅酸盐-CSA水泥比的试验值分类，根据预期工程特性去选择对应的酸盐-CSA水泥比。如工程需要优先考虑低吸水性、低吸湿性和高抗压强度性能，建议硅酸盐水泥的范围在3.03至2.53之间，CSA水泥的范围在1.97至2.47之间，对应的吸水性、吸湿性和抗压强度的变化范围在3%之内。而硅酸盐-CSA水泥比为在3.03/1.97和2.53/2.47之间。
减水剂是水泥混凝土材料的最重要添加剂之一，对水泥混凝土性能有着巨大影响。未来的工作可以考虑研究减水剂对硅酸盐-CSA水泥泡沫混凝土性能的影响，特别是如何实现高效减水剂对制备低水灰比、高强度的泡沫混凝土。另外，了解硅酸盐-CSA水泥泡沫混凝土微观结构也是重要研究任务。利用扫描电子显微镜(SEM)可以通过高能电子束在固体试件表面产生多个信号来描述硅酸盐-CSA水泥比对泡沫混凝土微观结构的影响。