CN104250071A - 一种化学发泡混凝土及其制备方法 - Google Patents

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柳长庆
周素琴
胡君一
潘常升
孙志敏
李冰
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Abstract

本发明公开了一种化学发泡混凝土及其制备方法,该混凝土制品以胶凝材料、发泡剂、复配外加剂和水为原料,采用化学发泡原理制成,加入的复配外加剂使得发泡速度稳定,泡径均一,具有可控性。同时,化学发泡法制备方法简单,生产投资成本低、施工方便。制得的发泡混凝土制品具有防火、防水、隔音、隔热、质轻、抗压强度高和绿色环保等优点。所得产品体密度小于400kg/m3、抗压强度大于3.5MPa、导热系数小于等于0.07W/(m·K)。本发明的配方采用碱性灰、渣包括碱性炉灰、碱性矿渣和碱性炉渣等废弃物为原料,实现了资源的综合利用,变废为宝,符合国家循环经济可持续发展的需求。

Description

一种化学发泡混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域,具体涉及一种化学发泡混凝土及其制备方法,所制备的化学发泡混凝土用于制造建筑非承重墙体、外保温板、轻质隔墙板等建材产品。
背景技术
近年来,在央视新址、中国科技馆、济南奥体中心等发生因有机保温材料燃烧而引发的火灾,对人民生命和财产造成了严重的损失,有机保温材料已经成为一类新的火灾隐患。但目前市面上的诸多无机保温材料大多具有结构单一、不稳定、泡径不均匀、孔隙率低、导热系数高、抗压强度小和保温隔音差等缺点,还不能完全替代有机保温材料。无机保温材料的研究已经成为我国建筑节能技术的主导方向,开发适合中国国情的建筑外墙保温材料是迫在眉睫的国家大事,符合社会可持续发展的要求。
工业废弃物是指工业生产、加工过程中生产的废料、废渣、粉尘等,如燃煤废弃物粉煤灰、煤矸石,选矿废弃物矿渣等,这些废弃物对环境造成的危害主要是占用土地、破坏山地环境、排放有毒气体、污染地下水等,严重影响人类生存环境和健康。因此,开发和研究工业废弃物的综合利用对环境保护和资源二次利用有着重要的经济和社会意义。本发明主以工业废弃物为原料,生产一种发泡混凝土。
目前,主要的发泡混凝土技术主要分为两大类,一类是物理发泡,即采用机械方式将产生的气泡打入料浆中,经搅拌、浇注、养护成为保温材料,如中国专利(公开号:CN101565289A,发明名称:尾矿泡沫混凝土)公开的一种尾矿粉高压发泡工艺,以及中国专利(公开号:CN102731048A,发明名称:碱矿渣发泡水泥制品及其制备方法)公开的一种碱矿渣发泡水泥的生产方法;其公开内容所提供的发泡技术都属于物理发泡,存在发泡慢、成型速度时间长、泡径不均匀,保温效果差、机械强度低等缺点;另一类是化学发泡,在浆料中加入化学发泡剂,如铝粉、双氧水等,利用浆料中发生的化学反应所产生的气体发泡,其存在的缺点是发泡速度快,难控制。
发明内容
为了解决现有技术存在的缺点,本发明的目的是提出一种具有防火、防水、隔音、隔热、质轻、抗压强度和高绿色环保等优点的一种化学发泡混凝土及其制备方法。
本发明的技术方案是:
一种化学发泡混凝土,该混凝土是由胶凝材料、发泡剂、复配外加剂和水组成;所述混凝土的体密度<400kg/m3,抗压强度>3.5MPa,导热系数≤0.07W/(m·K);按重量份数计,各组分组成如下:
所述胶凝材料包括水泥和碱性材料,其中:碱性材料质量为所述胶凝材料质量的5~35%。
所述碱性材料为粉煤灰、煤矸石、高炉灰、铁尾矿粉、铝土尾矿、镁尾矿、铜尾矿、高炉渣、转炉渣和电炉渣中的一种或几种,优选为铁尾矿粉;所述碱性材料其粒度≥60目。
所述发泡剂为双氧水溶液,双氧水溶液的浓度大于27wt%。
所述复配外加剂包括稳泡剂、润滑剂、增强剂、早强剂、减水剂、速凝剂和抗裂剂,质量配比如下:
所述稳泡剂为聚丙烯酰胺、硬质酸钙、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉和纤维素中的一种或多种,优选为聚丙烯酰胺;所述润滑剂为滑石粉;所述增强剂为硅灰、天然沸石、石灰、熟石灰和碳酸氢钠中的一种或多种,优选为硅灰;所述早强剂为三乙醇胺、元明粉、硫酸钾、碳酸锂、硝酸盐和亚硝酸盐中的一种或多种,优选为三乙醇胺;所述减水剂为木质素系、萘系、三聚氰胺和聚羧酸中的一种或多种,优选为三聚氰胺;所述速凝剂为石膏、元明粉、铝酸钠、碳酸钠和硫铝酸盐中的一种或多种,优选为石膏;所述抗裂剂为聚丙烯短纤维。
上述化学发泡混凝土的制备方法步骤如下:
(1)将胶凝材料、复配外加剂按所述比例混合均匀成混合干料;
(2)将混合干料倒入所述比例的水中搅拌均匀成水泥浆料,水泥浆料的温度控制在30~50℃,优选为35~45℃;
(3)向水泥浆料中加入所述比例的发泡剂,搅拌均匀,得到发泡混凝土浆;可根据所需发泡混凝土制品的体密度要求,调整加入发泡剂的量。
(4)将发泡混凝土浆浇注成型,得到发泡混凝土制品。
本发明的发泡混凝土的制备方法与现有技术相比有益效果如下:
1、本发明原料中采用化学发泡剂,加入的复配外加剂使得发泡速度稳定,泡径均一,具有可控性,大大降低了化学发泡法的破泡率和塌模率,同时,化学发泡法制备方法简单,生产投资成本低、施工方便。
2、本发明制备的发泡混凝土具有体密度小、保温隔热性能好、抗压强度大、隔音隔热性好等特性。
3、本发明制备的发泡混凝土具有良好的阻燃耐火性,防火级别达到A1级,耐火极限达到4小时,同时具有寿命长的优点。
4、本发明中采用大量的工业废弃物替代水泥,解决了大量工业废弃物炉灰、矿渣和炉渣的堆放及污染环境的问题,实现了废弃物资源的综合利用。在大大降低发泡混凝土的生产成本的同时,还有利于节能环保,符合可持续发展的要求。水泥所提供的碱性环境能够激发炉灰、矿渣和炉渣的活性,使其在浆料中均匀分散,提高矿渣的水化速度和早期强度。润滑剂、速凝剂、增强剂和早强剂可提高浆料的均匀性,使其抗压强度、导热系数和凝结时间均符合国家标准。减水剂的添加可减少拌合水量,提高制品的最终强度。
5、本发明制备的发泡混凝土,所使用的原材料均为环保材料,来源广泛,生产过程无污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1(两个实施例中水泥和尾矿粉的量不在权利要求的范围内,需修改)
提供一种发泡混凝土材料,包括胶凝材料、发泡剂、复配外加剂和水,所述组分的质量分数为:
其工艺步骤如下:
将胶凝材料、复配外加剂混合均匀形成混合干料;
将混合干料与水在40℃下搅拌均匀,形成水泥浆料;
向水泥浆料中加入双氧水溶液(30wt%),快速搅拌60s后置于模具中,常温发泡,硬化成型后脱模,即得发泡混凝土制品。
测试数据如下:
28d抗压强度3.61MPa,容重387kg/m3,导热系数0.06W/(m·k)。
实施例2
提供一种发泡混凝土材料,包括胶凝材料、发泡剂、复配外加剂和水,所述组分的质量分数为:
其工艺步骤如下:
将胶凝材料、复配外加剂混合均匀形成混合干料;
将混合干料与水在35℃下搅拌均匀,形成水泥浆料;
向水泥浆料中加入双氧水溶液(30wt%),快速搅拌60s后置于模具中,常温发泡,硬化成型后脱模,即得发泡混凝土制品。
测试数据如下:
28d抗压强度3.59MPa,容重390kg/m3,导热系数0.069W/(m·k)。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方案和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于上述实施例,任何根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变的方法,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种化学发泡混凝土,其特征在于:该混凝土是由胶凝材料、发泡剂、复配外加剂和水组成;所述混凝土的体密度<400kg/m3,抗压强度>3.5MPa,导热系数≤0.07W/(m·K);按重量份数计,各组分组成如下: 
2.如权利要求1所述的化学发泡混凝土,其特征在于:所述胶凝材料包括水泥和碱性材料,其中:碱性材料质量为所述胶凝材料质量的5~35%。 
3.如权利要求1所述的化学发泡混凝土,其特征在于:所述碱性材料为粉煤灰、煤矸石、高炉灰、铁尾矿粉、铝土尾矿、镁尾矿、铜尾矿、高炉渣、转炉渣和电炉渣中的一种或几种,所述碱性材料其粒度≥60目,优选为铁尾矿粉。 
4.如权利要求1所述的化学发泡混凝土,其特征在于:所述发泡剂为双氧水溶液,双氧水溶液的浓度大于27wt%。 
5.如权利要求1所述的化学发泡混凝土,其特征在于:所述复配外加剂包括稳泡剂、润滑剂、增强剂、早强剂、减水剂、速凝剂和抗裂剂,质量配比如下: 
6.如权利要求5所述的化学发泡混凝土,其特征在于:所述稳泡剂为聚丙烯酰胺、硬质酸钙、聚乙烯醇、蛋白、多肽、淀粉和纤维素中的一种或多种;所述润滑剂为滑石粉;所述增强剂为硅灰、天然沸石、石灰、熟石灰和碳酸氢钠中的一种或多种;所述早强剂为三乙醇胺、元明粉、硫酸钾、碳酸锂、硝酸盐和亚硝 酸盐中的一种或多种;所述减水剂为木质素系、萘系、三聚氰胺和聚羧酸中的一种或多种;所述速凝剂为石膏、元明粉、铝酸钠、碳酸钠和硫铝酸盐中的一种或多种;所述抗裂剂为聚丙烯短纤维。 
7.如权利要求5所述的化学发泡混凝土,其特征在于:所述稳泡剂为聚丙烯酰胺;所述润滑剂为滑石粉;所述增强剂为硅灰;所述早强剂为三乙醇胺;所述减水剂为三聚氰胺;所述速凝剂为石膏;所述抗裂剂为聚丙烯短纤维。 
8.如权利要求1所述的化学发泡混凝土的制备方法,其特征在于:该方法步骤如下: 
(1)将胶凝材料、复配外加剂按所述比例混合均匀成混合干料; 
(2)将混合干料倒入所述比例的水中搅拌均匀成水泥浆料,水泥浆料的温度控制在30~50℃; 
(3)向水泥浆料中加入所述比例的发泡剂,搅拌均匀,得到发泡混凝土浆; 
(4)将发泡混凝土浆浇注成型,得到发泡混凝土制品。 
9.如权利要求8所述的化学发泡混凝土的制备方法,其特征在于:根据所需发泡混凝土制品的体密度要求,调整加入发泡剂的量。 
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