CN106380225A - 碱激发泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种碱激发泡沫混凝土，其组分按重量百分比计，包括：碱激发胶凝材料粉料：34.9‑58.1％；水玻璃(Na2O·nSiO2)：8.42‑9.65％；粉煤灰：0‑23.2％；集料：0‑12.7％；发泡剂：0.03‑0.12％；纤维：0.29‑0.32％；水：27.9‑32.0％；其中，所述的碱激发胶凝材料粉料的组分包括(重量百分比)：硅钙渣微粉65‑70％、矿粉15‑25％和超细矿粉5‑15％。本发明的碱激发泡沫混凝土干密度等级A03‑A12，28d抗压强度为1.5‑14.0MPa，且具有脱模周期短、材料成本低、强度性能优异等优点。除此之外，本发明所用胶凝材料的主要原料为硅钙渣，有利于资源的再利用。

Description

碱激发泡沫混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种泡沫混凝土及其制备方法，特别是涉及一种碱激发泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术
硅钙渣是高铝粉煤灰烧结法提取氧化铝后的残渣，属于高钙、含碱废渣。硅钙渣的主要成分为具有一定胶凝活性的硅酸二钙，且自身含有一定量的碱，因此利用硅钙渣制备碱激发胶凝材料是其大规模资源化利用的一种有效途径。
目前，已有诸多“以硅钙渣为主要原料制备碱激发胶凝材料”的相关研究。然而，关于硅钙渣制备碱激发胶凝材料的应用技术，目前却研究甚少。因此，结合硅钙渣制备碱激发胶凝材料的性能特点，进行与其相适应的应用技术研究，开拓出新的应用技术途径，对于该种胶凝材料在工业生产中的大规模应用以及硅钙渣的资源化利用，具有重要的经济和社会效益。
另一方面，随着社会经济的不断发展，人们对于建筑材料保温、隔音、防火、抗震以及环保等性能的需求越来越高。泡沫混凝土因其密度小，保温、隔音、防火性能好等特点，一经诞生便得到了人们的青睐。
目前，在泡沫混凝土制备过程中，硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥是使用最为广泛的两种胶凝材料。以硅酸盐水泥为胶凝材料时，存在着材料强度发展缓慢、脱模周期长等不足；以硫铝酸盐水泥为胶凝材料时，存在着原料来源有限、成本偏高等不足；而将硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥复合使用时，材料又往往会产生“闪凝”、“强度倒缩”等不足。因此，寻找一种强度发展及成本适宜的新型胶凝材料，是解决现有泡沫混凝土制备技术中材料强度发展缓慢、成本偏高等不足的一条有效途径。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种新型的碱激发泡沫混凝土及其制备方法，所要解决的技术问题是使其碱激发泡沫混凝土的凝结硬化快，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种碱激发泡沫混凝土，其组分按重量百分比计，包括：
碱激发胶凝材料粉料：34.9-58.1％；
水玻璃(Na2O·nSiO2)：8.42-9.65％；
粉煤灰：0-23.2％；
集料：0-12.7％；
发泡剂：0.03-0.12％；
纤维：0.29-0.32％；
水：27.9-32.0％；
其中，所述的碱激发胶凝材料粉料的组分包括(重量百分比)：硅钙渣微粉65-70％、矿粉15-25％和超细矿粉5-15％。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的碱激发泡沫混凝土，其中所述的水玻璃的模数n为2.00-3.00。
优选的，前述的碱激发泡沫混凝土，其中所述的粉煤灰为I级粉煤灰。
优选的，前述的碱激发泡沫混凝土，其中所述的集料为河砂，细度模数为1.6-2.2。
优选的，前述的碱激发泡沫混凝土，其中所述的发泡剂为植物蛋白类发泡剂。
优选的，前述的碱激发泡沫混凝土，其中所述的纤维为聚丙烯纤维，长度为12-15mm。
优选的，前述的碱激发泡沫混凝土，其中所述的硅钙渣微粉是将原状硅钙渣粉磨至80μm筛余26.0-28.0％。
优选的，前述的碱激发泡沫混凝土，其中所述的矿粉为S95级矿渣粉，所述的超细矿粉为S105级矿渣粉。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种碱激发泡沫混凝土的制备方法，包括：
1)将硅钙渣烘干后粉磨至80μm筛余26.0-28.0％，得到硅钙渣微粉；
2)将65-70％硅钙渣微粉、15-25％矿粉和5-15％超细矿粉混合均匀，得到碱激发胶凝材料粉料；
3)将所述的碱激发胶凝材料粉料、粉煤灰、集料、纤维和水加入搅拌机中搅拌均匀，得到碱激发水泥浆体；
4)将发泡剂和水混合均匀，采用发泡机制成泡沫；
5)将所述的泡沫导入搅拌机中，与所述碱激发水泥浆体混合均匀，得到碱激发泡沫混凝土；
其中，所述的碱激发泡沫混凝土的组分按重量百分比计，包括：
碱激发胶凝材料粉料：34.9-58.1％；
水玻璃(Na2O·nSiO2)：8.42-9.65％；
粉煤灰：0-23.2％；
集料：0-12.7％；
发泡剂：0.03-0.12％；
纤维：0.29-0.32％；
水：27.9-32.0％。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的碱激发泡沫混凝土的制备方法，其中所述的水玻璃的模数n为2.00-3.00；所述的粉煤灰为I级粉煤灰；所述的集料为河砂，细度模数为1.6-2.2；所述的发泡剂为植物蛋白类发泡剂；所述的纤维为聚丙烯纤维，长度为12-15mm；所述的矿粉为S95级矿渣粉，所述的超细矿粉为S105级矿渣粉。
借由上述技术方案，本发明碱激发泡沫混凝土及其制备方法至少具有下列优点：
1)本发明的碱激发泡沫混凝土具有优异的强度性能，选取碱激发胶凝材料为原料，与硅酸盐水泥泡沫混凝土相比，具有凝结硬化快的特点，因此在生产过程中可有效缩短模具周转周期，提高模具使用效率，从而有效提高产量。
2)本发明的碱激发泡沫混凝土的胶凝材料为采用硅钙渣制备的碱激发胶凝材料。这为硅钙渣制备碱激发胶凝材料在实际工业生产中的应用提供了一条新的技术途径，是对现有碱激发胶凝材料应用技术研究领域的有效拓展。
3)本发明的碱激发泡沫混凝土的胶凝材料采用硅钙渣为主要原料，硅钙渣为高铝粉煤灰提取氧化铝后的残渣，与快硬硫铝酸盐水泥泡沫混凝土相比降低了材料成本，并且有利于硅钙渣的资源化利用及高铝粉煤灰提取氧化铝产业的可持续发展。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的碱激发泡沫混凝土及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本发明的一个实施例提出的一种碱激发泡沫混凝土，其组分按重量百分比计，包括：
碱激发胶凝材料粉料：34.9-58.1％；
水玻璃(Na2O·nSiO2)：8.42-9.65％；
粉煤灰：0-23.2％；
集料：0-12.7％；
发泡剂：0.03-0.12％；
纤维：0.29-0.32％；
水：27.9-32.0％；
其中，所述的碱激发胶凝材料粉料的组分包括(重量百分比)：硅钙渣微粉65-70％、矿粉15-25％和超细矿粉5-15％，所述的硅钙渣微粉是将原状硅钙渣粉磨至80μm筛余26.0-28.0％。碱激发胶凝材料粉料为发泡混凝土强度的主要来源。
水玻璃的模数n为2.00-3.00，优选为2.40。水玻璃作为碱激发剂，可有效激发胶凝材料粉料中硅钙渣、矿渣粉等材料的活性。
粉煤灰为I级粉煤灰。粉煤灰不仅可以在一定程度上降低材料的成本，还可以优化混凝土中的孔结构，进而使材料的强度性能得到优化。
集料为河砂，细度模数为1.6-2.2，优选为1.8。采用适量的集料，可在一定程度上降低原料成本。
发泡剂为植物蛋白类发泡剂。
纤维为聚丙烯纤维，长度为12-15mm，优选为12mm。采用纤维能够显著改善泡沫混凝土的抗收缩性能。
矿粉为满足GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》要求的S95级矿渣粉，重量百分比优选为15％；所述的超细矿粉为满足GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》要求的S105级矿渣粉，重量百分比优选为15％。
本发明的一个实施例提出的一种碱激发泡沫混凝土的制备方法，包括：
1)将硅钙渣烘干后粉磨至80μm筛余26.0-28.0％，得到硅钙渣微粉；
2)将65-70％硅钙渣微粉、15-25％矿粉和5-15％超细矿粉混合均匀，得到碱激发胶凝材料粉料；
3)将所述的碱激发胶凝材料粉料、粉煤灰、集料、纤维和水加入搅拌机中搅拌均匀，得到碱激发水泥浆体；
4)将发泡剂和水混合均匀，采用发泡机制成泡沫；
5)将所述的泡沫导入搅拌机中，与所述碱激发水泥浆体混合均匀，得到碱激发泡沫混凝土。
本发明的实施例的原料如表1所示，原料的参数如表2所示。本发明的对比例选用普通硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥代替碱激发胶凝材料，其他原料及步骤均与实施例1相同。
表1碱激发泡沫混凝土的原料(重量百分比)
表2实施例1-16及对比例的原料参数
参照GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行所制备水泥浆凝结时间的测定，参照JG/T 266-2011《泡沫混凝土》进行所制得的碱激发泡沫混凝土干密度、抗压强度性能测试。测试结果如表3所示。
表3实施例1-16及对比例的水泥浆凝结时间、泡沫混凝土干密度和抗压强度
由表3可知，在配比相同的条件下，由于所用胶凝材料不同，实施例1和对比例1-2所制备的水泥浆体的凝结硬化速度也有显著不同：碱激发胶凝材料的凝结硬化速度最快，初凝、终凝时间均最短；普通硅酸盐水泥的凝结硬化最慢，需120-240min浆体才能凝结硬化。
通过对实施例1和对比例1-2所制备试样的28d强度进行对比可知，以硅钙渣制备碱激发胶凝材料为主要原料时，所制备泡沫混凝土试样的抗压强度最高，以普通硅酸盐水泥为主要原料时，所制备泡沫混凝土试样的抗压强度最低。但整体上，不同胶凝材料制备的泡沫混凝土试样，其28d抗压强度相差并不明显，且均达到了3.0MPa以上。
通过对比实施例1和实施例4-7所制备试样的性能可知，在设计密度等级相同的情况下，掺入适量的粉煤灰,可有效降低材料的生产成本。除此之外,由于粉煤灰中的玻璃微珠对试样中的孔结构具有一定的改善作用,因此试样的强度性能也得到了一定程度的优化。
通过对比实施例8-10所制备试样的性能可知，在设计密度相同的情况下，掺入适量的集料，可在保证试样性能的前提下，起到降低材料成本的作用。
通过对比实施例11-16所制备试样的性能可知，以碱激发胶凝材料为主要原料，可成功制备出密度等级A03-A12的泡沫混凝土，所制备泡沫混凝土试样的强度为1.5-14.0MPa。
综上所述，与普通硅酸盐水泥相比，以碱激发胶凝材料为原料制备泡沫混凝土时，可大大缩短试样的脱模周期，从而提高模具的周转效率。与快硬硫铝酸盐水泥相比，以碱激发胶凝材料为原料制备泡沫混凝土时，除在提高模具周转效率方面具有一定优势外，由于主要原料为高铝粉煤灰提取氧化铝后的工业残渣硅钙渣，因此在原料成本方面也具有显著的优势。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种碱激发泡沫混凝土，其特征在于，其组分按重量百分比计，包括：
碱激发胶凝材料粉料：34.9-58.1％；
水玻璃(Na2O·nSiO2)：8.42-9.65％；
粉煤灰：0-23.2％；
集料：0-12.7％；
发泡剂：0.03-0.12％；
纤维：0.29-0.32％；
水：27.9-32.0％；
其中，所述的碱激发胶凝材料粉料的组分包括(重量百分比)：硅钙渣微粉65-70％、矿粉15-25％和超细矿粉5-15％。
2.根据权利要求1所述的碱激发泡沫混凝土，其特征在于，所述的水玻璃的模数n为2.00-3.00。
3.根据权利要求1所述的碱激发泡沫混凝土，其特征在于，所述的粉煤灰为I级粉煤灰。
4.根据权利要求1所述的碱激发泡沫混凝土，其特征在于，所述的集料为河砂，细度模数为1.6-2.2。
5.根据权利要求1所述的碱激发泡沫混凝土，其特征在于，所述的发泡剂为植物蛋白类发泡剂。
6.根据权利要求1所述的碱激发泡沫混凝土，其特征在于，所述的纤维为聚丙烯纤维，长度为12-15mm。
7.根据权利要求1所述的碱激发泡沫混凝土，其特征在于，所述的硅钙渣微粉是将原状硅钙渣粉磨至80μm筛余26.0-28.0％。
8.根据权利要求1所述的碱激发泡沫混凝土，其特征在于，所述的矿粉为S95级矿渣粉，所述的超细矿粉为S105级矿渣粉。
9.一种碱激发泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括：
1)将硅钙渣烘干后粉磨至80μm筛余26.0-28.0％，得到硅钙渣微粉；
2)将65-70％硅钙渣微粉、15-25％矿粉和5-15％超细矿粉混合均匀，得到碱激发胶凝材料粉料；
3)将所述的碱激发胶凝材料粉料、粉煤灰、集料、纤维和水加入搅拌机中搅拌均匀，得到碱激发水泥浆体；
4)将发泡剂和水混合均匀，采用发泡机制成泡沫；
5)将所述的泡沫导入搅拌机中，与所述的碱激发水泥浆体混合均匀，得到碱激发泡沫混凝土；
其中，所述的碱激发泡沫混凝土的组分按重量百分比计，包括：
碱激发胶凝材料粉料：34.9-58.1％；
水玻璃(Na2O·nSiO2)：8.42-9.65％；
粉煤灰：0-23.2％；
集料：0-12.7％；
发泡剂：0.03-0.12％；
纤维：0.29-0.32％；
水：27.9-32.0％。
10.根据权利要求9所述的碱激发泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，所述的水玻璃的模数n为2.00-3.00；所述的粉煤灰为I级粉煤灰；所述的集料为河砂，细度模数为1.6-2.2；所述的发泡剂为植物蛋白类发泡剂；所述的纤维为聚丙烯纤维，长度为12-15mm；所述的矿粉为S95级矿渣粉，所述的超细矿粉为S105级矿渣粉。
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