CN106587702A - 一种稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂的制备方法，属于混凝土发泡剂技术领域。本发明首先利用氢氧化钠溶液溶解腐植酸中有效成分，经过滤除杂后，滴加盐酸，除去其中大分子物质，并对水溶性小分子有效成分进行改性，再利用蚯蚓粪中微生物发酵二沉池活性污泥，达到除臭效果，利用蛋白酶酶解微生物及动植物蛋白，与腐植酸改性提取物及十二烷基苯磺酸钠复配，即得稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂。本发明利用十八烷基三甲基氯化铵使腐植酸中小分子物质疏水和疏油性平衡，通过和活性污泥中蛋白质及十二烷基苯磺酸钠复配，有效解决了传统混凝土发泡剂稳定性差和发泡倍数不理想的问题，同时利用蚯蚓粪除臭功能，解决了发泡剂臭味大的问题。

Description

一种稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂的制备方法，属于混凝土发泡剂技术领域。
背景技术
泡沫混凝土是由水泥、石灰、粉煤灰、集料、外加剂和泡沫等经拌合均匀后浇注硬化而成，内部含有大量封闭气孔的新型建筑材料，它具有流动性好、自重轻、资源消耗少和保温隔热性能卓越等优点，已经得到了建筑行业越来越广泛的认知、重视和应用。
现有技术中，常用的混凝土发泡剂主要有：松香树脂类、合成类、蛋白类等，其主要成分为一种或多种表面活性剂。松香树脂类混凝土发泡剂因其泡沫稳定性和发泡倍数均不理想，只能用于密度大于600kg/m3以上的中、高密度泡沫混凝土，不能用于500kg/m3以下的低密度泡沫混凝土；合成类混凝土发泡剂虽然起泡快，发泡倍数高，但其泡沫稳定性较差，也不适合于低密度的泡沫混凝土制备；动物蛋白混凝土发泡剂虽然发泡倍数高、泡沫稳定性好，可用于低密度泡沫混凝土的制备，但其制备所需原材料如动物毛发、动物蹄角等来源有限，且动物蛋白混凝土发泡剂生产和使用过程中臭味大，应用中还存在缓凝和对环境温湿度等敏感，以及使用成本较高等缺点，限制了它的广泛应用；植物蛋白混凝土发泡剂虽然环保性好，使用成本较低，但其稳泡性差，也不适合生产低密度的泡沫混凝土。目前，市售混凝土发泡剂还存在着泡沫稳定时间短，特别是在加入拌合物中，气泡很快破裂，从而导致拌合物较早塌陷等应用缺陷，因此开发优质的低容重泡沫混凝土制备用发泡剂或其复合组分具有很大的现实意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统混凝土发泡剂在使用过程中出现的泡沫稳定性差，发泡倍数不理想，使用过程中臭味大，不适合于制备低密度泡沫混凝土的问题，提供了一种以腐植酸提取浓缩液、二沉池活性污泥经蚯蚓粪除臭后提取物浓缩液及十二烷基苯磺酸钠复配制得稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂的方法。本发明首先利用氢氧化钠溶液溶解腐植酸中有效成分，经过滤除杂后，滴加盐酸，除去其中大分子物质，再利用十八烷基三甲基氯化铵对水溶性小分子有效成分改性，使其疏水和疏油性能平衡，再利用蚯蚓粪中微生物发酵二沉池活性污泥，达到除臭和去除重金属等杂质的效果，再利用碱性蛋白酶酶解其中微生物及动植物蛋白，经离心分离后，将上清液浓缩，与腐植酸改性提取物及十二烷基苯磺酸钠复配，即得稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂。本发明利用十八烷基三甲基氯化铵使腐植酸中小分子物质疏水和疏油性能平衡，通过和活性污泥中蛋白质及十二烷基苯磺酸钠复配，有效解决了传统混凝土发泡剂稳定性差和发泡倍数不理想的问题，同时利用蚯蚓粪的除臭功能，解决了发泡剂臭味大的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取100～200g腐植酸，倒入盛有1～2L质量分数为8～10%氢氧化钠溶液的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为55～65℃，转速为350～450r/min条件下，恒温搅拌混合45～60min，过滤，去除滤渣，收集得1号滤液，再滴加质量分数为8～10%盐酸，调节1号滤液pH至2.0～2.2，静置8～12h，过滤，去除滤渣，收集得2号滤液；
（2）量取200～300mL上述所得2号滤液，加入带搅拌器的三口烧瓶中，再滴加质量分数为10～15%氢氧化钠溶液，调节pH至10.2～10.5，再加入5～8g十八烷基三甲基氯化铵，于温度为60～65℃，转速为300～400r/min条件下，恒温搅拌反应3～5h，随后将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发仪，于温度为80～85℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/5，得1号浓缩液；
（3）依次取300～400g二沉池活性污泥，20～30g蚯蚓粪，100～140mL去离子水，经人工混匀后置于避光通风处堆放5～7天，随后用去离子水淋洗3～5次，收集淋洗后的堆放物料；
（4）称取100～200g上述所得淋洗后的堆放物料，加入盛有600～800mL去离子水的三口烧瓶中，滴加质量分数为3～5%氢氧化钠溶液，调节pH至8.0～8.2，再加入0.3～0.5g碱性蛋白酶，随后将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为40～45℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应45～60min，待反应结束，加热升温至90～95℃，保温灭酶10～15min，离心分离，去除下层沉淀，收集上层清液；
（5）将上述所得上层清液转入旋转蒸发仪，于温度为70～75℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得2号浓缩液，随后按重量份数计，将60～80份1号浓缩液，60～80份2号浓缩液，3～5份十二烷基苯磺酸钠，混合均匀，即得稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂。
本发明的应用方法：按重量份数计，依次取4～6份本发明所得的稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂，40～60份普通硅酸盐水泥，18～25份1级煤灰，18～22份去离子水，0.4～0.6份聚羧酸减水剂，0.3～0.5份聚丙烯纤维，混合均匀后浇注，即可。经检测，混凝土发泡剂发泡倍数达到80～90倍，稳泡时间为12～15h，自然养护28天后，混凝土抗压强度为3.81～4.31MPa。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制备的稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂发泡效率高，发泡倍数为80倍以上，泡沫均匀稳定，泡孔细腻，稳定性好，泌水量低，与水泥砂浆相容性好；
（2）本发明制备的稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂制备工艺简单，原料成本低，工序简便，容易操作，实用性强。
具体实施方式
称取100～200g腐植酸，倒入盛有1～2L质量分数为8～10%氢氧化钠溶液的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为55～65℃，转速为350～450r/min条件下，恒温搅拌混合45～60min，过滤，去除滤渣，收集得1号滤液，再滴加质量分数为8～10%盐酸，调节1号滤液pH至2.0～2.2，静置8～12h，过滤，去除滤渣，收集得2号滤液；量取200～300mL上述所得2号滤液，加入带搅拌器的三口烧瓶中，再滴加质量分数为10～15%氢氧化钠溶液，调节pH至10.2～10.5，再加入5～8g十八烷基三甲基氯化铵，于温度为60～65℃，转速为300～400r/min条件下，恒温搅拌反应3～5h，随后将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发仪，于温度为80～85℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/5，得1号浓缩液；依次取300～400g二沉池活性污泥，20～30g蚯蚓粪，100～140mL去离子水，经人工混匀后置于避光通风处堆放5～7天，随后用去离子水淋洗3～5次，收集淋洗后的堆放物料；称取100～200g上述所得淋洗后的堆放物料，加入盛有600～800mL去离子水的三口烧瓶中，滴加质量分数为3～5%氢氧化钠溶液，调节pH至8.0～8.2，再加入0.3～0.5g碱性蛋白酶，随后将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为40～45℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应45～60min，待反应结束，加热升温至90～95℃，保温灭酶10～15min，离心分离，去除下层沉淀，收集上层清液；将上述所得上层清液转入旋转蒸发仪，于温度为70～75℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得2号浓缩液，随后按重量份数计，将60～80份1号浓缩液，60～80份2号浓缩液，3～5份十二烷基苯磺酸钠，混合均匀，即得稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂。
实例1
称取100g腐植酸，倒入盛有1L质量分数为8%氢氧化钠溶液的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为55℃，转速为350r/min条件下，恒温搅拌混合45min，过滤，去除滤渣，收集得1号滤液，再滴加质量分数为8%盐酸，调节1号滤液pH至2.0，静置8h，过滤，去除滤渣，收集得2号滤液；量取200mL上述所得2号滤液，加入带搅拌器的三口烧瓶中，再滴加质量分数为10%氢氧化钠溶液，调节pH至10.2，再加入5g十八烷基三甲基氯化铵，于温度为60℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌反应3h，随后将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发仪，于温度为80℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/5，得1号浓缩液；依次取300g二沉池活性污泥，20g蚯蚓粪，100mL去离子水，经人工混匀后置于避光通风处堆放5天，随后用去离子水淋洗3次，收集淋洗后的堆放物料；称取100g上述所得淋洗后的堆放物料，加入盛有600mL去离子水的三口烧瓶中，滴加质量分数为3%氢氧化钠溶液，调节pH至8.0，再加入0.3g碱性蛋白酶，随后将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为40℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌反应45min，待反应结束，加热升温至90℃，保温灭酶10min，离心分离，去除下层沉淀，收集上层清液；将上述所得上层清液转入旋转蒸发仪，于温度为70℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得2号浓缩液，随后按重量份数计，将60份1号浓缩液，60份2号浓缩液，3份十二烷基苯磺酸钠，混合均匀，即得稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂。
按重量份数计，依次取4份本发明所得的稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂，40份普通硅酸盐水泥，18份1级煤灰，18份去离子水，0.4份聚羧酸减水剂，0.3份聚丙烯纤维，0.5份早强剂，混合均匀后浇注，即可。经检测，混凝土发泡剂发泡倍数达到80倍，稳泡时间为12h，自然养护28天后，混凝土抗压强度为3.81MPa。
实例2
称取200g腐植酸，倒入盛有2L质量分数为10%氢氧化钠溶液的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为65℃，转速为450r/min条件下，恒温搅拌混合60min，过滤，去除滤渣，收集得1号滤液，再滴加质量分数为10%盐酸，调节1号滤液pH至2.2，静置12h，过滤，去除滤渣，收集得2号滤液；量取300mL上述所得2号滤液，加入带搅拌器的三口烧瓶中，再滴加质量分数为15%氢氧化钠溶液，调节pH至10.5，再加入8g十八烷基三甲基氯化铵，于温度为65℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌反应5h，随后将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发仪，于温度为85℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/5，得1号浓缩液；依次取400g二沉池活性污泥，30g蚯蚓粪，140mL去离子水，经人工混匀后置于避光通风处堆放7天，随后用去离子水淋洗5次，收集淋洗后的堆放物料；称取200g上述所得淋洗后的堆放物料，加入盛有800mL去离子水的三口烧瓶中，滴加质量分数为5%氢氧化钠溶液，调节pH至8.2，再加入0.5g碱性蛋白酶，随后将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为45℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应60min，待反应结束，加热升温至95℃，保温灭酶15min，离心分离，去除下层沉淀，收集上层清液；将上述所得上层清液转入旋转蒸发仪，于温度为75℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得2号浓缩液，随后按重量份数计，将80份1号浓缩液，80份2号浓缩液，5份十二烷基苯磺酸钠，混合均匀，即得稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂。
按重量份数计，依次取6份本发明所得的稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂，60份普通硅酸盐水泥，25份1级煤灰，22份去离子水，0.6份聚羧酸减水剂，0.5份聚丙烯纤维，0.8份早强剂，混合均匀后浇注，即可。经检测，混凝土发泡剂发泡倍数达到90倍，稳泡时间为15h，自然养护28天后，其抗压强度为4.31MPa。
实例3
称取150g腐植酸，倒入盛有2L质量分数为9%氢氧化钠溶液的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌混合53min，过滤，去除滤渣，收集得1号滤液，再滴加质量分数为9%盐酸，调节1号滤液pH至2.1，静置10h，过滤，去除滤渣，收集得2号滤液；量取250mL上述所得2号滤液，加入带搅拌器的三口烧瓶中，再滴加质量分数为13%氢氧化钠溶液，调节pH至10.4，再加入7g十八烷基三甲基氯化铵，于温度为63℃，转速为350r/min条件下，恒温搅拌反应4h，随后将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发仪，于温度为83℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/5，得1号浓缩液；依次取350g二沉池活性污泥，25g蚯蚓粪，120mL去离子水，经人工混匀后置于避光通风处堆放6天，随后用去离子水淋洗4次，收集淋洗后的堆放物料；称取150g上述所得淋洗后的堆放物料，加入盛有700mL去离子水的三口烧瓶中，滴加质量分数为4%氢氧化钠溶液，调节pH至8.1，再加入0.4g碱性蛋白酶，随后将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为43℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌反应53min，待反应结束，加热升温至93℃，保温灭酶13min，离心分离，去除下层沉淀，收集上层清液；将上述所得上层清液转入旋转蒸发仪，于温度为73℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得2号浓缩液，随后按重量份数计，将70份1号浓缩液，70份2号浓缩液，4份十二烷基苯磺酸钠，混合均匀，即得稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂。
按重量份数计，依次取5份本发明所得的稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂，50份普通硅酸盐水泥，23份1级煤灰，20份去离子水，0.5份聚羧酸减水剂，0.4份聚丙烯纤维，0.7份早强剂，混合均匀后浇注，即可。经检测，混凝土发泡剂发泡倍数达到85倍，稳泡时间为14h，自然养护28天后，混凝土抗压强度为4.06MPa。

Claims (1)

1.一种稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取100～200g腐植酸，倒入盛有1～2L质量分数为8～10%氢氧化钠溶液的烧杯中，随后将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为55～65℃，转速为350～450r/min条件下，恒温搅拌混合45～60min，过滤，去除滤渣，收集得1号滤液，再滴加质量分数为8～10%盐酸，调节1号滤液pH至2.0～2.2，静置8～12h，过滤，去除滤渣，收集得2号滤液；
（2）量取200～300mL上述所得2号滤液，加入带搅拌器的三口烧瓶中，再滴加质量分数为10～15%氢氧化钠溶液，调节pH至10.2～10.5，再加入5～8g十八烷基三甲基氯化铵，于温度为60～65℃，转速为300～400r/min条件下，恒温搅拌反应3～5h，随后将三口烧瓶中物料转入旋转蒸发仪，于温度为80～85℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/5，得1号浓缩液；
（3）依次取300～400g二沉池活性污泥，20～30g蚯蚓粪，100～140mL去离子水，经人工混匀后置于避光通风处堆放5～7天，随后用去离子水淋洗3～5次，收集淋洗后的堆放物料；
（4）称取100～200g上述所得淋洗后的堆放物料，加入盛有600～800mL去离子水的三口烧瓶中，滴加质量分数为3～5%氢氧化钠溶液，调节pH至8.0～8.2，再加入0.3～0.5g碱性蛋白酶，随后将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为40～45℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应45～60min，待反应结束，加热升温至90～95℃，保温灭酶10～15min，离心分离，去除下层沉淀，收集上层清液；
（5）将上述所得上层清液转入旋转蒸发仪，于温度为70～75℃条件下，旋蒸浓缩至原体积的1/3，得2号浓缩液，随后按重量份数计，将60～80份1号浓缩液，60～80份2号浓缩液，3～5份十二烷基苯磺酸钠，混合均匀，即得稳定型无臭低密度泡沫混凝土发泡剂。
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