CN106478131A - 一种无机矿物聚合物泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种无机矿物聚合物泡沫混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种无机矿物聚合物泡沫混凝土，以矿渣、粉煤灰和硅灰为主要原材料，以NaOH为激发剂，制备无机聚合物。进而以双氧水为发泡剂，制备无机聚合物泡沫混凝土。充分考虑了水胶比、双氧水掺量和稳泡剂等因素对无机聚合物泡沫混凝土干表观密度、抗压强度、吸水率和导热系数的影响。并通过掺加防水剂对无机聚合物泡沫混凝土进行憎水改性。本发明制得的泡沫混凝土力学性能良好，吸水率低，导热系数低，可以确保泡沫混凝土的正常施工应用且具有较高的耐久性。本发明大量利用工业废弃物，环境友好性较佳。

Description

一种无机矿物聚合物泡沫混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及工业废渣利用和轻混凝土技术领域，特别是一种无机矿物聚合物泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术
目前，工业废渣，如粉煤灰，矿渣等已经在建筑行业内有了相当的应用。其可以作为硅酸盐类水泥生产的活性混合材，混凝土生产中的矿物掺合料，或直接用于制备建筑砌块等。但现有的工业废渣利用受建筑行业兴衰的影响较大，而且也无法满足工业废渣再利用的需求。现有的泡沫混凝土制备，多是采用硅酸盐类水泥或硫铝酸盐水泥，其造价相对较高，环保性不佳，而耐久性也不够理想。已经有了一些采用碱激发原理制备泡沫混凝土的研究与应用，但其采用的原材料较为单一，且生产制备过程中存在一些问题，如在强碱性体系中的发泡与稳泡问题等。采用合理的配合比制备性能优良的无机矿物聚合物泡沫混凝土无疑是一条解决上述问题的有效技术途径。
2016年05期北京工业大学学报中田雨泽等发表的题为《铁尾矿粉对碱矿渣泡沫混凝土力学性能的影响》一文中研究了铁尾矿粉对碱矿渣泡沫混凝土力学性能的影响。该论文主要是基于碱矿渣材料对泡沫混凝土的制备问题。2015年08期广东建材中黄涛等发表的题为《偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土的制备研究》一文中以碱激发偏高岭土为胶凝材料,采用物理发泡的方法,制备了500～1400kg/m3、3d抗压强度为1.5～30.8MPa偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土。该论文中只涉及了对偏高领土一种材料进行碱激发，并没有大量利用工业废渣，且制备的泡沫混凝土容重较大。2015年08期混凝土中丁庆军等发表的题为《全矿渣碱激发制备内养护泡沫混凝土的研究》一文中研究了碱激发环境下矿渣替代水泥制备泡沫混凝土的方案。其以水玻璃为激发剂，制备泡沫混凝土容重达600kg/m3。该文只涉及一种工业废渣矿渣的利用，而且该文采用的是碱激发原理，并未证明其制备的材料为无机矿物聚合物材料。2012年01期新型建筑材料中叶俊伟等发表的题为《粉煤灰基轻质泡沫材料的制备与性能研究》一文中以粉煤灰为原料,通过造孔剂发泡法和浆料发泡法制备了新型轻质泡沫材料,确定了其最佳制备工艺条件。该文主要涉及烧结制品。2016年1月27日专利CN105272137A《一种碱激发磷渣微粉轻质泡沫混凝土保温板及其制备方法》披露了了一种碱激发磷渣微粉轻质泡沫混凝土保温板，其中不涉及本发明采用的原料组成。2016年5月11日专利CN104193274B《碱矿渣发泡混凝土》披露了采用矿渣和碱激发剂如氢氧化钠或水玻璃制备泡沫混凝土，该专利涉及原材料和本发明差别较大。2014年12月14日专利CN104230280A《一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板及其制备方法》披露了采用矿渣完全替代水泥制备泡沫混凝土，并通过掺加陶粒和聚丙烯酸钠盐SAP来降低泡沫混凝土材料的易收缩性能和导热系数，同时利用碱激发矿渣体系和陶粒来保证泡沫混凝土材料的抗压强度。其中主要涉及的是一种加气混凝土。该专利涉及的泡沫混凝土容重较大，且利用陶粒作为骨料，和本发明涉及内容差别较大。2012年10月3日专利CN102701656A《偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土及其制备方法》披露了采用偏高岭土、粉煤灰、促凝剂和碱激发剂制备泡沫混凝土的方法，该专利涉及原材料和本发明差别较大。总之，现有的研究成果和论文大多是针对碱激发材料，或采用一种矿物活性组分制备泡沫混凝土，或采用物理发泡法制备泡沫混凝土。而对于构成无机矿物聚合物的适宜原材料比例，以及本发明涉及的双氧水化学发泡制备的轻质泡沫混凝土的研究几乎没有。而且对多种工业废弃物综合利用程度也远不如本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种无机矿物聚合物泡沫混凝土及其制备方法。
本发明是这样实现的，其特征在于所含原料及重量百分比为：
粉煤灰18％～23％；
矿渣28％～35％；
硅灰3％～5％；
氢氧化钠4％～6％；
FDN减水剂0.3％～0.5％；
双氧水2％～3％；
椰子油0.15％～0.25％；
聚丙烯短纤维0.5％～0.7％；
二氧化锰0.2％～0.4％；
纤维素醚0.02％～0.04％；
硬脂酸锌0.5％～0.8％；
可分散胶粉0.5％～0.8％；
水27％～32％。
其制备方法是：按比例，先将粉煤灰、矿渣、硅灰、聚丙烯短纤维、二氧化锰、纤维素醚加入混料机中干混5-10分钟，制得均匀的固体混合物组分。按比例将水加入另一个混料机中，然后按比例加入氢氧化钠、FDN减水剂、椰子油、硬脂酸锌、可分散胶粉，搅拌3-5分钟至固体颗粒基本溶解制得液体混合物组分。将已制得的固体混合物组分加入液体混合物组分中，继续搅拌3-5分钟，制得均匀的浆体。按比例将双氧水加入浆体中，继续搅拌10-20秒，制得泡沫混凝土浆体。搅拌完成后，在10-20秒内将泡沫混凝土浆体浇筑入模具中成型。
最终制得泡沫混凝土的干容重为250-350kg/m3，28d抗压强度高于0.6MPa，质量吸水率低于10％，导热系数低于为0.075w/(m.k)。
本发明的优点以矿渣、粉煤灰和硅灰为主要原材料，以NaOH为激发剂，制备无机聚合物。进而以双氧水为发泡剂，制备无机聚合物泡沫混凝土。充分考虑了水胶比、双氧水掺量和稳泡剂等因素对无机聚合物泡沫混凝土干表观密度、抗压强度、吸水率和导热系数的影响。并通过掺加防水剂对无机聚合物泡沫混凝土进行憎水改性。本发明制得的泡沫混凝土力学性能良好，吸水率低，导热系数低，可以确保泡沫混凝土的正常施工应用且具有较高的耐久性。本发明大量利用工业废弃物，环境友好性较佳。
具体实施方式
实施例1
取粉煤灰18kg、矿渣35kg、硅灰3kg、聚丙烯短纤维0.5kg、二氧化锰2kg、纤维素醚0.4kg加入混料机中干混5-10分钟，制得均匀的固体混合物组分。将32kg水加入另一个混料机中，然后按比例加入氢氧化钠5kg、FDN减水剂0.5kg、椰子油2kg、硬脂酸锌0.04kg、可分散胶粉0.5kg，搅拌3-5分钟至固体颗粒基本溶解制得液体混合物组分。将已制得的固体混合物组分加入液体混合物组分中，继续搅拌3-5分钟，制得均匀的浆体。将2kg双氧水加入浆体中，继续搅拌10-20秒，制得泡沫混凝土浆体。搅拌完成后，在10-20秒内将泡沫混凝土浆体浇筑入模具中成型。产品干容重为334kg/m3，28d抗压强度为0.69MPa，质量吸水率为8.7％，导热系数为0.072w/(m.k)。
实施例2
取粉煤灰21kg、矿渣29kg、硅灰4kg、聚丙烯短纤维0.7kg、二氧化锰4kg、纤维素醚0.2kg加入混料机中干混5-10分钟，制得均匀的固体混合物组分。将32kg水加入另一个混料机中，然后按比例加入氢氧化钠6kg、FDN减水剂0.5kg、椰子油3kg、硬脂酸锌0.04kg、可分散胶粉0.5kg，搅拌3-5分钟至固体颗粒基本溶解制得液体混合物组分。将已制得的固体混合物组分加入液体混合物组分中，继续搅拌3-5分钟，制得均匀的浆体。将3kg双氧水加入浆体中，继续搅拌10-20秒，制得泡沫混凝土浆体。搅拌完成后，在10-20秒内将泡沫混凝土浆体浇筑入模具中成型。产品干容重为268kg/m3，28d抗压强度为0.63MPa，质量吸水率为9.3％，导热系数为0.070w/(m.k)。
实施例3
取粉煤灰20kg、矿渣32kg、硅灰3kg、聚丙烯短纤维0.5kg、二氧化锰2kg、纤维素醚0.2kg加入混料机中干混5-10分钟，制得均匀的固体混合物组分。将32kg水加入另一个混料机中，然后按比例加入氢氧化钠5kg、FDN减水剂0.5kg、椰子油3kg、硬脂酸锌0.04kg、可分散胶粉0.7kg，搅拌3-5分钟至固体颗粒基本溶解制得液体混合物组分。将已制得的固体混合物组分加入液体混合物组分中，继续搅拌3-5分钟，制得均匀的浆体。将2kg双氧水加入浆体中，继续搅拌10-20秒，制得泡沫混凝土浆体。搅拌完成后，在10-20秒内将泡沫混凝土浆体浇筑入模具中成型。产品干容重为301kg/m3，28d抗压强度为0.65MPa，质量吸水率为8.9％，导热系数为0.074w/(m.k)。

Claims (2)

1.一种无机矿物聚合物泡沫混凝土，其特征在于所含原料及重量百分比为：
粉煤灰18％～23％；
矿渣28％～35％；
硅灰3％～5％；
氢氧化钠4％～6％；
FDN减水剂0.3％～0.5％；
双氧水2％～3％；
椰子油0.15％～0.25％；
聚丙烯短纤维0.5％～0.7％；
二氧化锰0.2％～0.4％；
纤维素醚0.02％～0.04％；
硬脂酸锌0.5％～0.8％；
可分散胶粉0.5％～0.8％；
水27％～32％。
2.一种如权利要求1所述的无机矿物聚合物泡沫混凝土的制备方法，其特征在于：
按比例，先将粉煤灰、矿渣、硅灰、聚丙烯短纤维、二氧化锰、纤维素醚加入混料机中干混5-10分钟，制得均匀的固体混合物组分；
按比例将水加入另一个混料机中，然后按比例加入氢氧化钠、FDN减水剂、椰子油、硬脂酸锌、可分散胶粉，搅拌3-5分钟至固体颗粒基本溶解制得液体混合物组分；
将已制得的固体混合物组分加入液体混合物组分中，继续搅拌3-5分钟，制得均匀的浆体；
按比例将双氧水加入浆体中，继续搅拌10-20秒，制得泡沫混凝土浆体。
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