CN111302831A - 一种具有良好导热性的低强度回填材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有28天抗压强度小于2.0MPa的低强度回填材料，该回填材料具有高可挖掘性和良好的导热性，因此适合在地下公用设施密集的地区使用。回填材料包含一种重量百分含量为1％至10％的水泥粘合剂和一种重量百分含量为40％至75％的细骨料；一种粒径为20微米至100微米的填料，以实现高流动性；一种重量百分含量为0.0001％至5％的密度控制剂，用以使固化和受控的低强度回填材料的密度介于1600kg/m3至2000kg/m3；尺寸为0.01微米至500微米、重量百分含量为0.1％至10％的导热颗粒，均匀地分散在整个回填材料中。
Description
技术领域
本发明涉及一种低强度回填材料，更具体地说，涉及一种易于挖掘并具有良好导热性的回填材料，适合在人口密集与地下公用设施高度集中的城市地区使用。
背景技术
流动性填料是一种胶结材料，其主要是作为回填材料来代替压实的土壤。流动性填料可以轻易的被放置，并且不需额外震动或加固土壤。流动性水泥浆料通常包含水、水泥、细骨料以及各种化学添加剂。根据美国混凝土协会(ACI)的定义，流动性填料为"一种自我充填的胶结材料，其在放置时处于可流动状态，并且其28天的抗压强度不超过8.3MPa"。流动性填料包含低含量的胶结材料，以减少强度发展，从而可以在将来应用于挖掘过程。流动性填料能够填补因不规则挖掘所产生的所有空隙以及难以触及到的地方(例如管道下方和周围)，并且能在几个小时内硬化而无需分层压缩。
依照不同的工程目的，有许多不同类型的流动性填料可被利用，可分为两个主要类别：(一)可挖掘填料；及(二)不可挖掘填料。挖掘能力取决于许多因素，包含粘合剂强度、粘合剂密度、骨料数量、骨料级配以及所使用的挖掘设备。目前大多数流动性填料的应用需达到等于或少于2.0MPa的28天的抗压强度，以便将来进行挖掘。
现有回填系统主要受限於以土壤为基础的回填未完成压实、强度高以及可用的流动性填料导热性差。当前应用之土壤为基础的系统的可加工性差，且由于回填材料内的空隙，易导致车道损坏。当前可用的流动性填料混合物由于其高强度而不易使用，这限制了沟槽重新挖掘的可行性。在人口稠密的城市地区，地下公用设施(例如电缆和光缆)很普遍，通常需要手工挖掘以防止损坏敏感的管道和电缆。由于地下电缆的发热特性，公用事业公司必须提高回填材料的导热性，若没有适当的散热，电缆可能会过热并损坏。当前的回填材料表现出较差的导热性。例如，泡沫混凝土的导热系数仅为0.10W/mK至0.66W/mK，密度为300kg/m3至1600kg/m3，并不符合事业设施装置的要求。
尽管已确证了泡沫混凝土材料作为回填材料的潜在用途，但是使用普通波特兰水泥的泡沫混凝土的硬化时间比普通混凝土长得多，有部分原因是由于基质中空气含量高。一般来说，硬化时间会随着密度降低而增加。因此，泡沫混凝土无法满足回填材料對於减少施工时间/保持沟渠开放所需时间的要求。此外，由于高空气含量，发泡混凝土的导热性比较差。
因此，为了满足低强度、硬化时间快速以及良好导热性的要求，在本领域中需要一种新型的回填材料。
发明内容
因此，本发明的第一方面提供一种具有28天抗压强度小于约2.0MPa的低强度回填材料，该回填材料包含一种重量百分含量为约1％至10％的水泥粘合剂和一种粒径小于约4.75mm、重量百分含量为约40％至75％的细骨料。为了增加流动性，可以包含一种粒径为约20微米至100微米的填料，该填料也可以增加回填材料的内聚性。另外还包含一种重量百分含量为约0.0001％至5％的密度控制剂，用以使固化和受控的低强度回填材料的密度等于或小于1800kg/m3。导热颗粒均匀地分散在整个回填材料中，其尺寸范围为约0.01微米至500微米，重量百分含量为约0.1％至10％。
在本发明第一方面的第一实施例中，提供了一种回填材料，其中水泥粘合剂是一种或多种普通波特兰水泥(OPC)、硫铝酸钙水泥(CSA)、氧化铝水泥(AC)、或碱活化材料。
在本发明第一方面的第二实施例中，提供了一种回填材料，其中细骨料选自一种或多种天然砂、人造砂、石英砂、砾石、再生玻璃、或再生混凝土骨料。
在本发明的第一方面的第三实施例中，提供了一种回填材料，其中填料选自一种或多种石灰石、生石灰、粉煤灰、底灰、磨碎的高炉矿渣、云母、污水污泥、或石膏。
在本发明的第一方面的第四实施例中，提供了一种回填材料，其中密度控制剂选自一种或多种发泡剂、引气剂、或原位发泡剂。
在本发明的第一方面的第五实施例中，提供了一种回填材料，其中导热颗粒选自一种或多种片状石墨、碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、金属粉末、氧化铝、氧化镁、或再生轮胎。
在本发明的第一方面的第六实施例中，提供了一种回填材料，其进一步包含一种引气剂，引气剂选自十二烷基硫酸钠(SDS)、α-烯烃磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)或其他阴离子表面活性剂、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、季铵化合物或其他阳离子表面活性剂、烷基多糖苷(APG)或其他两性离子表面活性剂、水溶性树脂酸皂、动植物脂肪酸、或磺化的有机化合物。
在本发明的第一方面的第七实施例中，提供了一种回填材料，其进一步包含一种或多种添加剂，添加剂选自重量百分含量为约0.1％至3％的流变改性剂和/或强度促进剂(例如：木质素磺酸盐、萘系减水剂、聚羧酸盐减水剂、或其他高效减水剂等)、甲酸钙、亚硝酸钙、或硫酸钠。
在本发明的第一方面的第八实施例中，提供了一种回填材料，其中回填材料的坍落度大于约200毫米。
在本发明的第一方面的第九实施例中，提供了一种回填材料，其中回填材料的抗压强度在约0.3MPa至1.4MPa之间。
在本发明的第一方面的第十实施例中，提供了一种回填材料，其中回填材料的导热系数大于约1.1W/mK。
本发明的第二方面提供一种低强度、低密度的胶结材料，其具有28天抗压强度为小于约2.0MPa的强度，该胶结材料包含水泥、骨料、填料以及尺寸为约0.01微米至500微米、重量百分含量为约0.1％至10％的导热颗粒，导热颗粒藉由一种密度控制剂均匀地分散在整个材料中，该密度控制剂选自一种或多种重量百分含量为约0.5％至5％的发泡剂、引气剂或原位发泡剂，用以使固化后的所述材料的导热系数大于1.1W/mK。
在本发明第二方面的第一实施例中，提供了一种胶结材料，其中胶结材料的坍落度大于约200毫米。
在本发明第二方面的第二实施例中，提供了一种胶结材料，其中回填材料的抗压强度在约0.3MPa至1.4MPa之间。
在本发明第二方面的第三实施例中，提供了一种胶结材料，其进一步包含一种引气剂，引气剂选自十二烷基硫酸钠(SDS)、α-烯烃磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)或其他阴离子表面活性剂、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、季铵化合物或其他阳离子表面活性剂、烷基多糖苷(APG)或其他两性离子表面活性剂、水溶性树脂酸皂、动植物脂肪酸、或磺化的有机化合物。
在本发明第二方面的第四实施例中，提供了一种胶结材料，其进一步包含一种或多种添加剂，添加剂选自重量百分含量为约0.1％至3％的流变改性剂和/或强度促进剂(例如：木质素磺酸盐、萘系减水剂、聚羧酸盐减水剂、或其他高效减水剂)、甲酸钙、亚硝酸钙、或硫酸钠。
附图说明
以下通过参考附图中示出的示例性实施例来更详尽地描述本发明，其中：
图1示出了本发明的回填材料的制备方法；
图2A示出了不具有导电颗粒的现有技术材料；图2B示出了一种有导热颗粒分散在整个结构內的材料。
图3示出了各种组合物的导热系数与水分含量之間的关系。
定义
本文所使用术语“密度控制剂”是指具有调节所得固化材料的空气/孔隙率能力的材料，包含发泡剂、引气剂、原位发泡剂或其他材料，掺入密度控制剂可以降低固化回填材料的密度和强度(例如：抗压强度、抗张强度、剪切强度、密度)。
具体实施方式
本发明提供一种具有改善导热性的回填材料，是由一种粘合剂、填料、细骨料和密度控制剂组成的混合物，诸如发泡剂和/或引气剂、水、可选的添加剂和导热材料。其优势在于，用发泡剂或引气剂将导热材料均匀地分散在整个回填材料中，可以应用于人口密集的城市地区，因这些地区的地下管线高度集中，经常需要频繁地重新挖掘和填补包含这类地下管线的沟槽。
在有电缆和光缆的地区经常需要手工挖掘，以防止损坏昂贵的地下管线。本发明的回填材料经过精心设计，具有非常低的28天抗压强度，其約小于约2.0MPa，并允许手工重新挖掘。回填材料包含一种重量百分含量为约1％至10％的水泥粘合剂，通常选自一种或多种普通波特兰水泥(OPC)、硫铝酸钙水泥(CSA)、氧化铝水泥(AC)、或碱活化材料。粘合剂的含量基于兼顾低强度和快速固化的要求而决定。特别地，当回填材料的设定强度达到至少0.3MPa而凝固时间等于或少于8小时，该设置强度充分允许将铺路材料放置在回填材料上，而不会发生路面下沉的问题。
为了确保高可挖掘性，选择使用具有粒径小于4.75mm、重量百分含量为约40％至75％的细骨料，包含一种或多种天然砂、人造砂、石英砂、砾石、再生玻璃、或再生混凝土骨料。另外可以包含一种粒径为约20微米至100微米的填料，该填料也可以增加回填材料的流动性和可挖掘性，填料包含一种或多种石灰石、生石灰、粉煤灰、底灰、磨碎的高炉矿渣、云母、污水污泥、或石膏。
为了进一步降低回填材料的密度和强度，可以使用重量百分含量为约0.0001％至5％的密度控制剂，用以产生密度介于约1600kg/m3至2000kg/m3的固化材料。密度控制剂可包含一种或多种发泡剂、引气剂、或原位发泡剂。最重要的是，回填材料的密度大于典型发泡混凝土的密度，这样可以将所需凝固时间减少至8小时或更短，使该回填材料可实际用于城市地区，因在這些地区的作业现场通常要求在一天之内就得将路面重新铺平。
为了增加回填材料的导热性，可将导热颗粒均匀地分布在整个混合物中。取决于挖掘地点对特定导热性要求，这些颗粒的尺寸范围为约0.01微米至500微米，并且其重量百分含量为约0.1％至10％。示例性导热颗粒包含一种或多种片状石墨、碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、金属粉末、氧化铝、氧化镁、或再生轮胎。在一实施例中，使用发泡剂以确保导热颗粒均匀分布。虽然不受任何具体理论的束缚，但据信的是，导电颗粒会在空气-水交界处对齐以进行均匀分散。任选地，可以将导电颗粒与发泡剂混合。发泡剂和引气剂进一步帮助回填混合物内聚并防止材料发生离析。
还可以选择其他添加剂以促进混合物的流动性或进一步降低固化材料的密度，例如重量百分含量为约0.1％至3％的流变改性剂和/或强度促进剂、甲酸钙、亚硝酸钙、或硫酸钠。
为了确保能快速填充回填材料，含水量受到严格控制，通常介於约10％至15％的范围内。
此外，本发明的回填材料具有适度的透水性，以适应具有中度至高度降雨量的温带至亚热带气候，其透水性为约10-5m/s至10-7m/s。
表1列出了回填材料的主要成分与重量百分含量，以及每种成分的示例性材料。
表1：回填材料组成物
控制材料密度对于确保物料的可挖掘性非常重要，使该材料适合手工挖掘，其中通过在整个回填中产生空隙来控制密度。
空隙可以通过两种不同的方法产生，所述两种不同的方法为通过发泡发生器发泡或在混合物中进行原位发泡。通过添加发泡剂来制备泡沫，再将产生的泡沫与预混合物均匀混合至看不到泡沫漂浮在顶部；在干燥材料混合过程中，原位发泡会产生气泡，其密度受所选定的的引气剂的含量控制。表2总结了本发明回填材料的密度控制技术。
引气剂可以选自一种或多种十二烷基硫酸钠(SDS)、α-烯烃磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、季铵化合物、烷基多糖苷(APG)、水溶性树脂酸皂、动植物脂肪酸、或磺化的有机化合物。
发泡剂可以选自一种或多种市售发泡剂，诸如BASF Mastercell 30、Darex AE4、或其他市售的发泡剂。纳米颗粒稳定化发泡剂，诸如Sun等人于美国专利申请公开号US2017/0321026的专利中所公开的发泡剂，通过引用将其公开内容并入本文。图2A与图2B是SEM显微照片，分別描述了没有导电颗粒(图2A)及含有尺寸为10微米至20微米、4％导电石墨颗粒(矩阵图中标注外框线以凸显虚线灰色薄片部分)(图2B)的本发明材料结构。參照图2B，本发明的技术使导电颗粒在整个材料中均匀分布。
表2、回填材料密度控制：
测试配方的可加工性
回填材料的现场可加工性和自流平性能以流动性表示。材料的流动性是根据标准混凝土坍落度试验(ASTM D6103,该标准的公开内容通过引用并入本文)进行测试。流动性范围可以表示为：低流动性：小于150mm；正常流动性：150mm至200mm；以及高流动性：大于200mm。本发明的所有回填材料均表现出高流动性，且其坍落度大于200mm。
通过使用适当混合物比例和材料，可以实高度的流动性且不会使材料离析。例如，细填料可提供湿混合物更大的内聚力。其他材料如粉煤灰、疏水性二氧化硅粉末和污泥灰可改善回填泥浆的流动性和内聚性。
机械性能测试
经过初始凝固(8小时)后，材料的抗压强度应根据ASTM D1633进行测试。由于强度较低，因此应使用模制样品，而最后28天抗压强度根据ASTM C495方法测量。这两个标准的公开内容通过引用并入本文。
流动性填料的机械性能与强度、可挖掘性、密度有关。非封闭抗压强度是流动性填料的承载能力的量度，0.3Mpa至0.7Mpa的抗压强度相当于压实土壤的容许承载力。根据混合物中骨料的大小，可挖掘性的强度极限可能会有所不同。使用含有高含量粗骨料的混合物即使在低强度下也难以用手去除，因此粗骨料不适用于本发明。而使用挖掘机可挖掘出强度高达2.1MPa的混合物，该混合物使用细砂或粉煤灰作为骨料填料。当考虑到流动性填料的可再利用性时，胶凝材料的类型和数量至关重要，例如调节配方中火山灰的含量可获得强度等于或少于1.3MPa的28天抗压强度，以便在工作现场条件下完成填补操作后保持可挖掘性。
填补材料支撑人的体重并获得足够的强度以允许设置路面或车道材料的能力是另一个关键方面，这需要与常规填补材料竞争。可以用硬化时间表示，其中流动性填料从塑性状态变为硬化状态，这段时间明显受释出的水量和速度影响。当多余的水离开混合物时，固体颗粒会重新排列成紧密接触状态，從而使混合物变硬。同样地，硬化时间在很大程度上取决于流动性填料中胶结材料的类型和数量。影响硬化时间的主要因素有：胶结材料的类型和数量、周围土壤的渗透性和饱和度、以及填充物中的水含量。胶结材料的含量由于抗压强度较低而受限，因此通过控制浆液中的水含量，回填材料可在8小时或更短时间内达到0.3MPa的抗压强度。另外为了保持自密实回填材料的强度和流动性性能，可通过添加凝固促进剂如TEA(三乙醇胺)来辅助快速凝固特性，以增强水泥颗粒的溶解能力。另外，可以将细磨的沙粒任选地添加到混合物中。沙粒可引发水泥颗粒的水合作用，从而促进Ca(OH)2结晶。在宏观范围内，促进剂和沙粒的共同作用有助于浆液更快地固化，但由于混合物中的总火山灰含量保持不变，因此仍可保持相对较低的28天抗压强度。
热性能测试
在模拟电缆线装置中测试了开发材料的导热系数，其中回填材料用于在1.5m x1.9m x 0.35m的填补区域中覆盖导电导管。导热系数根据ASTM D5334标准进行测量。根据ASTM标准，使用了一个探针系统，该探针系统可以从大样品的不同深度和位置进行测量，从而可以随时间监视导热系数的变化。
在另一方面，本发明的材料具有附加的应用，如可以作为低密度建筑材料。关于此应用，可以提供一干混产品，该产品允许在工作现场进行混合并且不需要再添加发泡剂。干混产品包含一种引气剂，以确保形成低密度但导热性良好的产品。另外也可以添加促进剂至干混产品中以加速材料凝固，该促进剂可以选自任一种或全部的无机或有机促进剂。无机促进剂的实例包括：金属氯化物，例如氯化钙、氯化钾、或氯化铝；金属硫酸盐，例如硫酸钠、硫酸钾、或硫酸钙；金属硅酸盐，例如硅酸钠或硅酸钾；金属硝酸盐，例如硝酸锂或硝酸钙；金属碳酸盐，例如碳酸锂或碳酸钠。有机促进剂的实例包括有机酸盐，例如Me(RCOO)2形式的可溶性有机金属化合物，其中R为氢原子，并包含一至六个碳原子的烷基，例如甲酸钙、乙酸钠、丙酸钠、草酸钙；胺类促进剂，例如三乙醇胺、三异丙醇胺、或甲基二乙醇胺。导电粒子被包含在干混配方中，以确保其均匀分散在最终产物中。
实施例1
制备回填材料
回填材料的制备依图1所述进行制备。在混合机中将固体材料包括粘合剂、填料和细骨料均匀混合至看不见分离的材料为止。之后，将预混合干燥材料与预定含量的添加剂和水混合。
表3、示例性回填材料的配方和性能
该配方包含重量百分含量为2％的普通波特兰水泥、33％的石灰石、65％的碎石、0.30％的高效减水剂、13.14％的水以及0.5％的发泡剂。混合后可获得一种非常低强度和高可挖掘性的材料，该材料在28天后的压缩强度仅为0.40MPa，密度为1750kg/m3。
实施例2
实施例2的材料由包含表4所有成分的干混合物制备而成。在混合机中将固体材料包括粘合剂、填料和细骨料均匀混合，然后加入片状石墨粉末，鳞片状石墨可均匀地分散在基质中以提高导热性。其中引气剂可确保形成低密度的产物，其中引气剂PC-300，购自KDFN公司。
表4、干混成分
实施例3(比较示例)
实施例3描述了当不包括导电颗粒时，所形成的材料具有较低的导热系数。
表5、
实施例4
表6
实施例5
表7
图3描述了导热系数，其为不同含量的导电颗粒含水量的函数。如图3所示，系数随着水含量以及导电颗粒含量增加而升高。
实施例6
需注意的是，在以上示例中，由于不同的含水量水平，导电颗粒的作用並没有被清楚地描述。因此，以下示例示出当含水量为零的不同含量的导电颗粒的比较結果，从而可以进行直接比较。如下表所示，系数随导电颗粒的数量而增加。
在混合机中将固体材料包括粘合剂、填料、细骨料和引气剂均匀混合至看不见分离的材料为止。之后，将预混合的干燥材料与预定量的添加剂和水混合。
随着混合配方中石墨含量的增加(从重量百分含量0％至4％)，在完全干燥的状态下，导热系数从0.557W/mK提高到1.15W/mK。
表8：
AOS:α-烯烃磺酸钠用作原位空气引气剂。为了使密度低于1000kg/m3，可使用发泡剂来降低密度。将导热性颗粒分散在发泡剂中，并与泡沫一起添加到预混合浆料中。
另一种组合物描述如下：
因此，已公开了回填组合物和制备回填组合物的相关方法。然而，对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的构思的情况下，除了已经描述的内容之外，还可以对本发明进行更多修改。因此，除了本公开的精神之外，本发明的主题不受限制。此外，在解释本公开内容时，应以与上下文尽可能一致的广泛方式解释所有术语。特别地，术语“包括”和“包含”应将其解释为以非排他性方式指代元件、组件、或步骤，表示所引用的元件、组件、或步骤可能存在，或者可与未明确引用的其他元件、组件、或步骤加以组合。
Claims (21)
1.一种导热低强度回填材料包含：
一种重量百分含量为1％至10％的水泥粘合剂；
一种粒径小于4.75mm、重量百分含量为40％至75％的细骨料；
一种粒径为20微米至100微米的填料；以及
一种重量百分含量为0.0001％至5％的密度控制剂，用以使固化和受控的低强度回填材料的密度介于1600kg/m3至2000kg/m3；以及
尺寸为0.01微米至500微米的导热颗粒，其重量百分含量为0.1％至10％，用以使所述固化的回填材料的导热系数等于或大于1.1W/mK；
其中所述回填材料具有28天抗压强度为小于2.0MPa的强度,以及
所述回填材料设定强度达到至少0.3MPa时，所述回填材料的凝固时间等于或少于8小时。
2.根据权利要求1所述的回填材料，其中所述水泥粘合剂是一种或多种普通波特兰水泥(OPC)、硫铝酸钙水泥(CSA)、氧化铝水泥(AC)、或碱活化材料。
3.根据权利要求1所述的回填材料，其中所述细骨料选自一种或多种天然砂、人造砂、石英砂、砾石、再生玻璃、或再生混凝土骨料。
4.根据权利要求1所述的回填材料，其中所述填料选自一种或多种石灰石、生石灰、粉煤灰、底灰、磨碎的高炉矿渣、云母、污水污泥、或石膏。
5.根据权利要求1所述的回填材料，其中所述密度控制剂选自一种或多种发泡剂、引气剂、或原位发泡剂。
6.根据权利要求1所述的回填材料，其中所述导热颗粒选自一种或多种片状石墨、碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、金属粉末、氧化铝、氧化镁、或再生轮胎。
7.根据权利要求1所述的回填材料，其中所述回填材料进一步包含一种引气剂，所述引气剂选自一种或多种阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、或两性离子表面活性剂。
8.根据权利要求1所述的回填材料，其中所述回填材料进一步包含一种引气剂，所述引气剂选自十二烷基硫酸钠(SDS)、α-烯烃磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、季铵化合物、烷基多糖苷(APG)、水溶性树脂酸皂、动植物脂肪酸、或磺化的有机化合物。
9.根据权利要求1所述的回填材料，其中所述回填材料进一步包含一种或多种添加剂，其中所述添加剂选自重量百分含量为0.1％至3％的流变改性剂和/或强度促进剂。
10.根据权利要求1所述的回填材料，其中所述回填材料的坍落度大于200毫米。
11.根据权利要求1所述的回填材料，其中所述回填材料的抗压强度在0.3MPa至1.4MPa之间。
12.根据权利要求9所述的回填材料，其中所述强度促进剂包含一种或多种氯化钙、氯化钾、氯化铝、硫酸钠、硫酸钾、硫酸钙、硅酸钠、硅酸钾、硝酸锂、硝酸钙、碳酸锂、碳酸钠、甲酸钙、醋酸钠、丙酸钠、草酸钙、三乙醇胺、三异丙醇胺、或甲基二乙醇胺。
13.一种低强度、低密度的胶结材料包含水泥、骨料、水、填料、和尺寸为0.01微米至500微米的导热颗粒，所述导热颗粒的重量百分含量相对所述材料的重量为0.1％至10％，其中所述导热颗粒通过一种密度控制剂均匀地分散在整个所述材料中，所述密度控制剂选自一种或多种重量百分含量相对所述材料的重量为0.0001％至5％的发泡剂、引气剂或原位发泡剂，用以使固化后的所述材料的导热系数大于1.1W/mK，其中，所述材料具有28天抗压强度为小于2.0MPa的强度。
14.根据权利要求13所述的材料，其中所述材料的坍落度大于200毫米。
15.根据权利要求13所述的材料，其中所述材料的抗压强度在0.3MPa至1.4MPa之间。
16.根据权利要求13所述的材料，其中所述材料进一步包含一种引气剂，其中所述引气剂选自一种或多种阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、或两性离子表面活性剂。
17.根据权利要求13所述的材料，其中所述材料进一步包含一种引气剂，其中所述引气剂选自十二烷基硫酸钠(SDS)、α-烯烃磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、季铵化合物、烷基多糖苷(APG)、水溶性树脂酸皂、动植物脂肪酸、或磺化的有机化合物。
18.根据权利要求13所述的材料，其中所述材料进一步包含一种重量百分含量为0.1％至3％的流变改性剂或强度促进剂。
19.根据权利要求18所述的材料，其中所述流变改性剂选自一种或多种木质素磺酸盐、萘系减水剂、聚羧酸盐减水剂、或其他高效减水剂。
20.根据权利要求13所述的材料，其中所述材料进一步包含一种强度促进剂。
21.根据权利要求20所述的材料，其中所述强度促进剂包含一种或多种氯化钙、氯化钾、氯化铝、硫酸钠、硫酸钾、硫酸钙、硅酸钠、硅酸钾、硝酸锂、硝酸钙、碳酸锂、碳酸钠、甲酸钙、醋酸钠、丙酸钠、草酸钙、三乙醇胺、三异丙醇胺、或甲基二乙醇胺。
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