CN103011896B - 一种泡沫混凝土 - Google Patents

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本发明公开的一种泡沫混凝土,该泡沫混凝土包括外掺料、胶结材料以及化学辅助剂,外掺料在泡沫混凝土中的质量百分比为25~40%、胶结材料在泡沫混凝土中的质量百分比为45~70%,化学辅助剂在泡沫混凝土中的质量百分比为5~25%,所述胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶粉,且三种成份在胶结材料中的质量比为2:2:1,本发明还公开了一种制作泡沫混凝土的方法,该方法包括发泡工艺、处理浆料、处理化学辅助剂、拌合工艺以及成型养护。本发明的优点:本发明泡沫混凝土中胶结材料采用水泥熟料、氧化钙和骨胶,避免了大量使用水泥,从而减少生产水泥时所必须的煤炭资源,不仅缓解了紧张的能源利用,还可提高泡沫混凝土的抗压强度、防渗性、隔音效果。

Description

一种泡沬混凝土
技术领域
[0001] 本发明属于工程材料技术领域,尤其涉及到一种泡沫混凝土。
背景技术
[0002] 泡沫混凝土是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、 氧气等气体引入混凝土浆体中,经过合理养护成型,而形成的含有大量细小的封闭气孔,并 具有相当强度的混凝土制品,其制作方法通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫, 再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中,经混合搅拌、浇 注成型、养护而成的一种多孔材料。
[0003] 目前,我国建筑行业中一般都以水泥、沙子、石子加入外加剂和水复配成混凝土的 形式用于建筑,楼体以钢筋混凝土框架结构,墙体材料是以空心砖和粘土砖及泡沫混凝土 砌块为主。现有的泡沫混凝土材料,大多以水泥为主,把水泥直接用作胶结材料,在混凝土 中的质量百分比可占到70〜85%,粉煤灰、风积沙土、砂子为外掺料,再加以发泡剂搅拌混 合、养护形成混凝土,但此种配方中水泥的需求量大,水泥生产中要消耗大量的煤炭资源, 并释放出大量的二氧化碳温室气体,久而久之,造成资源的短缺及加剧温室效应,使环境造 成污染,而且形成的混凝土在抗压方面还有待于加强,每立方混凝土的抗压强度一般都低 于 2. OMPa。
[0004] 现在的自密实泡沫混凝土材料还有用矿渣、水泥作为原料制成的,但都需要一些 碱性激发剂和表面活性剂来提高化学活性,使之提高粘结度,提高形成后的混凝土在隔音、 抗压方面的性能,但此种混凝土易开裂、吸水,即便是在材料中增加纤维、憎水剂等,成本增 高却还是达到不到良好的抗渗性,配方中加入了大量的碱性激发剂和表面活性剂,使得形 成后的混凝土化学试剂味道重,污染环境,对环保造成了非常不利的影响。
发明内容
[0005] 为解决上述问题,本发明公开了一种泡沫混凝土,该混凝土原材料不污染环境、无 重化学试剂气味,成本低,而且采用本发明原料制成的混凝土,可提高其在抗压强度、抗渗 性、隔音等各方面的物理性能。
[0006] 为达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:一种泡沫混凝土,该泡沫混凝土包 括外掺料、胶结材料以及化学辅助剂,泡沫混凝土中包括质量百分比为25〜40%的外掺料、 质量百分比为45〜70%的胶结材料,以及质量百分比为5〜25%的化学辅助剂,所述胶结 材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶,且三种成份在胶结材料中的质量比为2 :2:1。胶结材料 采用水泥熟料、氧化钙和骨胶,避免了大量使用水泥,从而减少生产水泥时所必须的煤炭资 源,缓解了紧张的能源利用,骨胶是一种使用最为广泛的动物类黏结材料,这样和外掺料搅 拌混合均匀后黏结性能好,强度高,水分少,干燥快,黏结定型好,且价格低廉、使用方便,使 形成后的混凝土防渗性增强。除此之外,骨胶和化学辅助剂中的苯十二磺酸钠还可以用作 发泡剂,无需再另加其它的发泡剂,并且利用骨胶发泡的泡沫细腻均匀,得到的泡沫直径大 小合适,能够和外掺料楽料充分混合。
[0007] 上述泡沫混凝土中外掺料包括工业废料,工业废料包括粉煤灰或自燃后的煤矸石 中的一种或两种混合。本发明采用的原料是多种工业废料的混合物,解决了多种工业废料 对环境的污染,且利用的是粉煤灰、自燃后的煤矸石,其自身化学活性使任何添加的外掺料 快速凝结固化,不需要利用其他的表面活性剂和碱性激发剂,成本显著减低,并放出大量 的热量,加速粉剂的胶凝材料的反应,以及粉剂的胶凝材料与任何外掺料之间的水化热化 学反应,满足施工需要,一般的泡沫混凝养护3〜7天后才可拆模,本发明的泡沫混凝土养 护48小时便可拆模,显著缩短了施工时间。
[0008] 上述混凝土中的外掺料还可包括风积沙土、砂子、壤土、粘土中的一种、两种或两 种以上混合。现有的混凝土原材料水泥中添加土不会增强其抗压强度,利用本发明的胶结 材料,可把工业废料和各种土壤添加到混凝土中,不受限制,可增强混凝土的抗压强度,每 立方的抗压强度提高到2. 5MPa以上。
[0009] 上述泡沫混凝土中化学辅助剂包括硫酸钠和苯十二磺酸钠,且两种成份在化学辅 助剂中的质量百分比为:硫酸钠10〜80%,苯十二磺酸钠5〜45%。
[0010] 上述化学辅助剂还包括聚乙烯醇,且其在化学辅助剂中的质量百分比为5〜45%
[0011] 所述的聚乙烯醇的分子量为110000〜200000。
[0012] 上述的化学辅助剂还可包括三乙醇胺,且其在化学辅助剂中的质量百分比为1〜 30%。所采用的化学辅助剂用量少,无重化学试剂味道,不会对环境造成污染,分子量为 110000〜200000的聚乙烯醇属于粘度较高的聚合物,吸水性强,现有泡沫混凝土在施工时 由于材料大量采用水泥,流动度小,因此必须要用高频率的振捣棒或振动板振动才能使外 掺料与水泥混合,此时振动的噪音超出80分贝。本发明的泡沫混凝土采用聚乙烯醇、三乙 醇胺这些高分子材料流动度大、且非常易于水泥熟料、骨胶、氧化钙混合,不需要用高频率 的振捣棒或振动板,节能、降噪,同时形成完整密实、弹性良好、抗渗性强的泡沫混凝土。
[0013] 本发明还公开了一种制备所述泡沫混凝土的方法,该方法包括以下步骤:(1)发 泡工艺:在高压反应釜内,温度低于70° C的条件下,分别将骨胶粉、苯十二磺酸钠溶于水 形成质量浓度为10%的溶液,再分别取骨胶溶液和苯十二磺酸钠溶液加水混合,骨胶溶液、 苯十二磺酸钠溶液与水的体积比为30:73:30,形成混合液后用压力发泡机搅拌发泡,检查 泡沫正常备用;(2)处理浆料:将质量百分比为45〜70%的胶结材料与质量百分比为25〜 40%的外掺料投入混凝土搅拌机中,搅拌均匀后备用,胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨 胶粉,且三种成份在胶结材料中的质量比为2 :2:1 ; (3)处理化学辅助剂:化学辅助剂包括 质量百分比为10〜80%的硫酸钠、质量百分比为5〜45%的聚乙烯醇、以及质量百分比为 1〜30%的三乙醇胺,在高压釜内各成份溶于水形成质量浓度为10%的溶液,再将三种溶液 在高压釜内拌成混合溶液,此时高压反应釜的温度小于65° C ; (4)拌合工艺:先将经步骤 (2)拌合好的浆料与泡沫混合,加入的料浆与泡沫体积比1:2〜5,再按照化学辅助剂在混 凝土所占的质量百分比为5〜25%的比例,将步骤(3)得到的化学辅助剂混合液通入,搅拌 均匀;(5)成型与养护:将搅拌均匀的泡沫混凝土输送到模具中,浇入模具后24〜48小时 就可拆模,湿度保持85%以上,养护3天便可使用。
[0014] 所述步骤(2)中的外掺料包括工业废料,工业废料包括粉煤灰或自燃后的煤矸石 中的一种或两种混合。
[0015] 上述步骤(2)中外掺料还可包括风积沙土、砂子、壤土、粘土中的一种、两种或两种 以上混合。
[0016] 综上所述,本发明的有益效果:本发明泡沫混凝土中胶结材料采用水泥熟料、氧化 钙和骨胶,避免了大量使用水泥,从而减少生产水泥时所必须的煤炭资源,不仅缓解了紧张 的能源利用,还使混凝土强度高,水分少,干燥快,黏结定型好,且价格低廉、使用方便。除此 之外,骨胶还可以用作发泡剂,无需再另加其它的发泡剂,利用骨胶发泡的泡沫细腻均匀, 得到的泡沫直径大小合适,能够和外掺料浆料充分混合。本发明采用的外掺料是多种工业 废料与土壤的混合物,解决了多种工业废料对环境的污染,变废为宝,成本低廉,养护24〜 48小时便可拆模,养护3天就可使用,显著缩短了施工时间,满足施工需要,且在施工时无 噪音、节能,同时形成的泡沫混凝土完整密实、弹性良好、抗压性强、隔音效果好、抗渗性强。
具体实施方式
[0017] 以下结合具体实施例对发明内容做进一步的说明
[0018] 实施例一:本发明的泡沫混凝土的配方,包括外掺料、胶结材料以及化学辅助剂, 每公斤泡沫混凝土中包括质量百分比为25%的外掺料、质量百分比为45%的胶结材料,以及 质量百分比为15%的化学辅助剂,所述胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶,且三种成份 在胶结材料中的质量比为2 :2:1。外掺料包括工业废料,工业废料包括粉煤灰、湿排灰或自 燃后的煤矸石中的一种或两种混合。外掺料还可包括风积沙土、砂子与粉煤灰、自燃后的 煤矸石按任意比例混合即可,把工业废料作为外掺料,实现了废料循环再利用,添加风积沙 土、砂子主要是为了填补外掺料。
[0019] 除上述成份外,所述的化学辅助剂包括硫酸钠和聚乙烯醇,且两种成份在化学辅 助剂中的质量百分比为:硫酸钠10〜80%,聚乙烯醇5〜45%。选用的聚乙烯醇的分子量在 110000 〜200000 范围内。
[0020] 本发明还公开了一种制备泡沫混凝土的方法,该方法包括以下步骤:(1)发泡工 艺:在高压反应釜内,温度低于70° C的条件下,分别将骨胶粉、苯十二磺酸钠溶于水形成 质量浓度为10%的溶液,再分别取骨胶溶液和苯十二磺酸钠溶液加水混合,骨胶溶液、苯 十二磺酸钠溶液与水的体积比为30:73:30,形成混合液后用压力发泡机搅拌发泡,检查泡 沫正常备用;(2)处理浆料:将质量百分比为45〜70%的胶结材料与质量百分比为25〜 40%的外掺料投入混凝土搅拌机中,搅拌均匀后备用,胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨 胶粉,且三种成份在胶结材料中的质量比为2 :2:1 ; (3)处理化学辅助剂:化学辅助剂包括 质量百分比为10〜80%的硫酸钠、质量百分比为5〜45%的聚乙烯醇、以及质量百分比为 1〜30%的三乙醇胺,在高压釜内各成份溶于水形成质量浓度为10%的溶液,再将三种溶液 在高压釜内拌成混合溶液,此时高压反应釜的温度小于65° C ; (4)拌合工艺:先将经步骤 (2)拌合好的浆料与泡沫混合,加入的料浆与泡沫体积比1:2〜5,再按照化学辅助剂在混 凝土所占的质量百分比为5〜25%的比例,将步骤(3)得到的化学辅助剂混合液通入,搅拌 均匀;(5)成型与养护:将搅拌均匀的泡沫混凝土输送到模具中,浇入模具后24〜48小时 就可拆模,湿度保持85%以上,养护3天便可使用。
[0021] 对本发明泡沫混凝土进行抗压强度的试验,从本发明泡沫混凝土中,取一立方米 的泡沫混凝土重复多次试验,根据《中华人民共和国建筑工业行业标准-泡沫混凝土》中 的规程,用压力试验机压混凝土,以2kN/s±0. 5kN/s的速度连续加压,直至破坏,记录破坏 压力,多次试验后,每立方泡沫混凝土平均抗压强度为5. 2MPa,而现有的泡沫混凝土一般在 2. OMPa 以下。
[0022] 对本发明泡沫混凝土做吸水性、抗渗性试验,根据《中华人民共和国建筑工业行业 标准-泡沫混凝土》中的规程,从泡沫混凝土中选取l〇〇_X l〇〇_X 100mm的试件多组,将 试件放入干燥箱,在80±5° C下干燥,干燥冷却至室温后,称量试件的重量记为凡,再将试 件放入20±5° C的恒温水槽内,然后加水至试件高度的1/3,保持24h,再加水至试件高度 的2/3,经24h后,加水高出试件30mm以上,保持24h,将试件从水中取出,用湿布抹去表面 水分,立即称取每块重量记为Mg,吸水率W K按如下公式计算:
[0023]
Figure CN103011896BD00061
[0024] 经过多次试验,泡沫混凝土的平均吸水率为8%,抗渗性良好。再从本发明泡沫混 凝土中取厚度10cmX 10cmX 10cm的试件,多次试验渗水性,30天后混凝土的另一面均无渗 水,45天时混凝土的平均透水高度0. 9cm,抗渗性良好。
[0025] 实施例二:本发明的泡沫混凝土的配方,包括外掺料、胶结材料以及化学辅助剂, 每公斤泡沫混凝土中包括质量百分比为40%的外掺料、质量百分比为50%的胶结材料,以及 质量百分比为5%的化学辅助剂,所述胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶,且三种成份 在胶结材料中的质量比为2 :2:1。外掺料包括工业废料,工业废料包括粉煤灰、湿排灰或自 燃后的煤矸石中的一种或两种混合。外掺料还可包括壤土,壤土与粉煤灰、自燃后的煤矸石 按任意比例混合即可,把工业废料作为外掺料,实现了废料循环再利用,添加壤土主要是为 了填补外掺料。
[0026] 除上述成份外,所述的化学辅助剂包括硫酸钠和聚乙烯醇、苯十二磺酸钠,且成份 在化学辅助剂中的质量百分比为:硫酸钠10〜80%,聚乙烯醇5〜45%、苯十二磺酸钠1〜 15%。选用的聚乙烯醇的分子量在110000〜200000范围内。化学辅助剂还可包括三乙醇 胺,且其在化学辅助剂中的质量百分比为1〜30%。
[0027] 根据《中华人民共和国建筑工业行业标准-泡沫混凝土》中的规程,测得本发明的 泡沫混凝土的密度在260〜320kg/m3范围内,导热系数在0. 06〜0. 3w/m · k范围内,达到 行业标准,但根据实施例一中的试验,本发明泡沫混凝土的抗压强度和抗渗性均显著增强。
[0028] 实施例三:本发明公开的一种泡沫混凝土,每公斤泡沫混凝土中包括质量百分比 为25%的外掺料、质量百分比为70%的胶结材料,以及质量百分比为5%的化学辅助剂,所述 胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶,且三种成份在胶结材料中的质量比为2 :2:1。所述 外掺料包括工业废料,工业废料包括粉煤灰、湿排灰或自燃后的煤矸石中的一种或两种混 合。外掺料还可包括粘土,粘土与工业废料可按任意比例混合均匀即可。
[0029] 所述化学辅助剂包括硫酸钠和聚乙烯醇,且两种成份在化学辅助剂中的质量百分 比为:硫酸钠10〜80%,聚乙烯醇5〜45%。聚乙烯醇的分子量为110000〜200000。
[0030] 实施例四:本发明的泡沫混凝土,每公斤泡沫混凝土中包括质量百分比为25%的 外掺料、质量百分比为50%的胶结材料,以及质量百分比为25%的化学辅助剂,所述胶结材

Claims (3)

1. 一种制备泡沫混凝土的方法,其特征在于,该泡沫混凝土包括外掺料、胶结材料以及 化学辅助剂,在泡沫混凝土中,外掺料的质量百分比为25〜40%、胶结材料的质量百分比为 45〜70%,化学辅助剂的质量百分比为5〜25%,制备方法包括以下步骤:(1)发泡工艺:在 高压反应釜内,温度低于70° C的条件下,分别将骨胶粉、苯十二磺酸钠溶于水形成质量浓 度为10%的溶液,再分别取骨胶溶液和苯十二磺酸钠溶液加水混合,骨胶溶液、苯十二磺酸 钠溶液与水的体积比为30:73:30,形成混合液后用压力发泡机搅拌发泡,检查泡沫正常备 用;(2)处理浆料:将质量百分比为45〜70%的胶结材料与质量百分比为25〜40%的外掺 料投入混凝土搅拌机中,搅拌均匀后备用,胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶粉,且三 种成份在胶结材料中的质量比为2 :2:1 ; (3)处理化学辅助剂:化学辅助剂包括质量百分比 为10〜80%的硫酸钠、质量百分比为5〜45%的聚乙烯醇、质量百分比为1〜15%苯十二 磺酸钠,以及质量百分比为1〜30%的三乙醇胺,在高压釜内各成份溶于水形成质量浓度为 10%的溶液,再将三种溶液在高压釜内拌成混合溶液,此时高压反应釜的温度小于65° C ; (4)拌合工艺:先将经步骤(2)拌合好的浆料与泡沫混合,加入的料浆与泡沫体积比1:2〜 5,再按照化学辅助剂在混凝土所占的质量百分比为5〜25%的比例,将步骤(3)得到的化学 辅助剂混合液通入,搅拌均匀;(5)成型与养护:将搅拌均匀的泡沫混凝土输送到模具中, 浇入模具后24〜48小时就可拆模,湿度保持85%以上,养护3天便可使用。
2. 根据权利要求1所述的一种制备泡沫混凝土的方法,其特征在于,所述步骤(2)中的 外掺料包括工业废料,工业废料包括粉煤灰或自燃后的煤矸石中的一种或两种混合。
3. 根据权利要求2所述的一种制备泡沫混凝土的方法,其特征在于,步骤(2)中外掺料 还包括风积沙土、砂子、壤土、粘土中的一种、或两种以上混合。
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