CN107434383A - 一种泡沫混凝土材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泡沫混凝土材料及其制备方法，包括固体组分和发泡剂泡沫，所述的固体组分按质量分数为：深基坑粘土15份‑25份、水泥30份‑50份、熟石灰5份‑8份、石膏2份‑3份、纤维0.5份‑1份、早强剂1份‑3份，所述的发泡剂泡沫的体积量是所述固体组分体积总量的50‑70倍，所述的发泡剂泡沫为发泡剂与水按质量比为1:30～50混合的发泡剂水溶液发泡制得。与现有技术相比，本发明利用废弃的深基坑粘土泥浆制备泡沫混凝土，有利于环保，且具有优异的保温性能，可以制备出具有优异保温效果的轻质绝热材料，可直接用于屋面、地暖工程和垫层等需要保温效果的非承重结构。本发明所提供的泡沫混凝土可以现场直接浇注，无特殊的养护条件和施工工艺的要求。

Description

一种泡沬混凝土材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种建筑工程技术领域的泡沫混凝土，具体地说，涉及的是一种利用 深基坑粘土材料制备的泡沫混凝土及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着世界资源使用状况的日益严峻，建筑节能己成为现代建筑的一个新的课题与 发展方向。作为建筑的非承重部位的屋面保温层、地暖工程、垫层和楼面保温层等，人们更 倾向于采用泡沫混凝土材料。泡沫混凝土是采用水泥及其他混合材料与水拌合制成的料浆 再与以发泡剂制成的发泡剂泡沫混合后硬化而成的多孔轻质材料，具有质轻、保温调湿性 能好、制作工艺简单等众多优点。近年来，泡沫混凝土得到了快速的发展，出现了很多的专 利产品。如中国专利公开号:CN 101973779 A，发明名称:一种新型泡沫混凝土的制备工艺， 该专利采用水泥、煤灰、陶粒、增强剂和发泡剂生产制备出表观密度700-1200kg/m3而抗压 强度达到C10的泡沫混凝土，但其保温性能很难满足一般屋面或地暖工程的需求。又如中国 专利公开号：CN102153363A，专利名称:一种超低密度泡沫混凝土及其制备方法，该专利提 出采用采用化学发泡方式，将稳泡剂加到硫铝酸盐水泥料浆中搅拌均匀，然后加入化学发 泡剂充分搅拌均匀后浇筑成型，所制得泡沫混凝土表观密度为130-150kg/m3,导热系数低 于0.10W/mK，抗压强度达到O.IMPa，可以作为屋面保温工程、地暖工程、轻质垫层材料，但其 原料成本及造价相对较高。

[0003] 目前，在进行地基开挖工程中，产生了大量废弃土壤，回填剩下的土体因为量大而 难于处理，通常被施工单位堆积或倾倒在临近地区，影响了城市排水体系与交通，如何更好 地利用这些土壤成为一个技术难题。

发明内容

[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种质量轻、保温隔 热调湿性能良好、价格低廉、制备方便的，可用于建筑非承重部位的屋面、地暖工程、垫层和 楼面等部位的泡沫混凝土材料及其制备方法。

[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0006] 一种泡沫混凝土材料，其包括固体组分和发泡剂泡沫，所述的固体组分按质量分 数包含:深基坑粘土 15份-25份、水泥30份-50份、熟石灰5份-8份、石膏2份-3份、纤维0 • 5份-1份、早强剂1份-3份;所述的发泡剂泡沫的体积量是所述固体组分体积总量的50-70倍，所 述的发泡剂泡沫是由发泡剂与水按质量比为1: (30〜50)混合的发泡剂水溶液发泡制得。

[0007] 根据本发明一个可行的实施方案，所述的深基坑粘土为开挖地基土中筛选得到的 液限40〜50%且颗粒级配良好的粘土。颗粒级配又称(粒度)级配。由不同粒度组成的散状 物料中各级粒度所占的数量。由不间断的各级粒度所组成的称连续级配；只由某几级粒度 所组成的称间断级配。土从流动状态转变为可塑状态(或由可塑状态到流动状态）的界限含 水率称为液限。

[0008]优选的，在本发明一个较佳实施例中，颗粒级配良好是指满足“图丨粘土颗粒级配 曲线范围图”的颗粒分布。

[0009]根据本发明一个可行的实施方案，所述的水泥为强度等级不低于42.5级的早强型 普通硅酸盐水泥。

[0010]根据本发明一个可行的实施方案，所述的纤维为长度是6111111-19111111的聚丙烯纤维。

[0011] 根据本发明一个可行的实施方案，所述的早强剂为碳酸锂或水玻璃。

[0012] A根据本发明一个可行的实施方案，所述的石膏为二水石膏CaS04 • 2H20粉末，又称 为生石膏粉末，细度为400目〜450目。所谓发泡剂就是使对象物质成孔的物质，它可分为化 学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂类发泡剂三大类。化学发泡剂是那些经加热分解后能 释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物;物理发泡剂就是泡 沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体 的溶解而形成的。表面活性剂类发泡剂均具有较高的表面活性，能有效降低液体的表面张 力，并在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡组成泡沫。

[0013]常用的表面活性剂类发泡剂有:①十二烷基硫酸钠(K12);②脂肪醇聚氧乙烯醚硫 酸钠(AES);③松香皂类发泡剂;④动植物蛋白类发泡剂;⑤纸浆废液等。

[00M]根据本发明一个可行的实施方案，所述的发泡剂采用动物性蛋白发泡剂。动物性 蛋白发泡剂以精选的动物(牛、羊）角质蛋白为主要原材料，经一系列水解反应，加温溶解、 稀释、过滤、高温缩水而成。

[0015]动物性蛋白发泡剂产生的泡沫表面强度很高，泡沫极其稳定，用其制作的发泡水 泥其气泡呈相互独立的封闭状态，气泡与气泡之间不连通发泡水泥制品的抗渗透性很好。 在同样密度下，与用植物性发泡剂制作的发泡水泥相比其密封性和保温性较好，强度高。由 于其优异的泡沫稳定性，其一次性浇注的发泡水泥的厚度可以达到1.5米以上而不塌陷，因 而适合于发泡砖、轻质板材、轻质墙体的生产。

[0016] 本发明还提供一种泡沫混凝土材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

[0017] 制备发泡剂泡沫:将发泡剂与水按质量比为1:30〜50配制发泡剂水溶液，并将发 泡剂水溶液发成发泡剂泡沫；

[0018] 制备泡沫混凝土材料:按质量分数称取固体组分：深基坑粘土 15份-25份、水泥30 份-50份、熟石灰5份-8份、石膏2份-3份、纤维0.5份-1份、早强剂1份-3份，混合并搅拌均匀； 取用体积量为所述固体组分体积总量的50-70倍的所述发泡剂泡沫，加入到所述固体组分， 与所述固体组分充分搅拌混合得到料浆;将该料浆浇注入模具中振捣成型，养护待固化后 脱模得到泡沫混凝土材料。

[0019]根据本发明一个可行的实施方案，还包括一个切割步骤:将得到的泡沫混凝土材 料，按照需要将制得的泡沫混凝土材料切割成不同尺寸的泡沫混凝土板材或砖材。

[0020] 根据本发明一个可行的实施方案，所述模具为建筑物的顶层屋面模具、建筑物地 暖工程模具、建筑垫层模具或建筑物外墙/内墙支护的模板，养护待固化后成为泡沫混凝土 屋顶绝热板、泡沫混凝土地暖工程材料、泡沫混凝土垫层或建筑物墙体的保温层。

[0021] 本发明针对目前地基开挖过程产生的大量土体难以处理的难题，防止大量土体堆 积或倾倒在临近地区，影响了城市排水体系与交通，避免人工堆土滑坡造成的损失。

[0022] 本发明提出将一种颗粒级配良好的粘土直接用于制备泡沫混凝土，由所述粘土本 身微观孔隙结构带来的良好的保温调湿性能，所制备的泡沫混凝土具有优异的保温隔热性 能、较低的表观密度及良好的调湿性能。优选的，在本发明一个较佳实施例中，颗粒级配良 好是指满足“图1粘土颗粒级配曲线范围图”的颗粒分布。据测量，按照本发明的技术，得到 的泡沫混凝土材料轻量约为500kg/m3,强度约为1 • 5MPa，干缩值为0.15mm/m，导热系数为 0.08W/m • k。符合相关标准。其性能参数明显优于现有的泡沫混凝土材料。同时由于原料较 易得，因此，本发明的泡沫混凝土材料的造价相对很低，适宜在建筑工地就地取材，具广泛 应用性。

[0023]与现有技术相比，本发明利用深基坑粘土材料制作泡沫混凝土材料，一方面可以 有效利用大量废弃地基开挖土，有利于环境保护并节约工程造价;另一方面，由于粘土具有 良好的保温调湿轻质性能，所制备的粘土质泡沫混凝土相比于相同表观密度的传统泡沫混 凝土，其导热系数更小，保温隔热调湿性能更好。本发明是对废弃地基土进行再利用，节约 了成本同时保护了环境，更重要的是解决了目前地基开挖过程中遇到的废弃土处理的难 题。这种泡沫混凝土主要用于一些非承重结构的屋面、地暖工程、垫层和楼面等工程的保温 材料。

附图说明

[0024]图1为本发明较佳实施例所使用的深基坑粘土的颗粒级配曲线范围图。

具体实施方式

[0025]下面对本发明的实施例作详细说明：本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式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。

[0026]下述实施例采用的原材料中：

[0027] 所述的深基坑粘土为一般开挖地基土中筛选得到的液限40〜50%且颗粒级配良 好的粘土。在本发明一个较佳实施例中，颗粒级配良好是指满足“图1粘土颗粒级配曲线范 围图”的颗粒分布。可以理解的是，采用其他级配或相近级配的深基坑粘土也可满足本发明 的要求;并且所用的深基坑粘土与图1的所示级配曲线范围图越接近，制作得到的泡沫混凝 土材料的性能越符合本发明的方案要求。

[0028] 所述的水泥为强度等级不低于42.5级早强型通用硅酸盐水泥。

[0029] 所述的纤维为长度是的聚丙烯纤维。

[0030] 所述的早强剂为碳酸锂或水玻璃。

[0031] 所述的石膏为二水石膏CaS04 • 2H20粉末，细度为400目〜450目。

[0032] 所述的发泡剂采用动物性蛋白发泡剂。

[0033]以下实施例将按照不同的配比制备泡沫混凝土材料，并说明其性能或应用。

[0034] 实施例1

[0035] 固体组分制备:按质量比称深基坑粘土 15份，水泥50份，熟石灰5份，石膏3份，聚丙 烯纤维0.5份，碳酸锂1 • 5份作为早强剂，放入搅拌机中充分搅拌均匀；

[0036] 发泡剂泡沫制备:将发泡剂与水按1:30比例配成发泡剂水溶液，将发泡剂水溶液 在发泡机中发成发泡剂泡沫；

[0037] 泡沫混凝土材料制备:将所制备的发泡剂泡沫以固体组分体积总量的50倍加入到 固体组分中，并搅拌均匀得到料浆，将搅拌均匀的料浆浇注入模具中成型，1天固化后脱模 并切割成所需的尺寸。然后置于室温下，继续养护28天即制成轻质多孔混凝土砌块。该轻质 混凝土砌块，按照GB/T11968-1997《蒸压加气混凝土砌块》标准进行测量，轻量约为500kg/ m3,强度约为1.5MPa，干缩值为〇• 15mm/m，导热系数为0.08W/m • k。符合相关标准。

[0038] 实施例2

[0039]固体组分制备:按质量比称深基坑粘土 25份，水泥30份，熟石灰8份，石膏2份，聚丙 烯纤维1份，水玻璃3份作为早强剂，放入搅拌机中充分搅拌均匀。

[0040] 发泡剂泡沫制备:将发泡剂与水按1:50比例配成发泡剂水溶液，将发泡剂水溶液 在发泡机中发泡成发泡剂泡沫。

[0041] 泡沫混凝土材料制备:将所制备的发泡剂泡沫以固体组分体积总量的70倍加入到 固体组分中，并搅拌均匀，将搅拌均匀的料浆直接浇注入建筑物的屋顶层楼面，固化后成为 泡沫混凝土屋顶绝热板。经测试，符合业内标准轻量及强度和传热系数要求。

[0042] 实施例3

[0043]固体组分制备:按质量比称深基坑粘土20份，水泥40份，熟石灰6份，石膏1 • 5份，聚 丙烯纤维0.5份，水玻璃2份作为早强剂，放入搅拌机中充分搅拌均匀。

[0044] 发泡剂泡沫制备:将发泡剂与水按1:40比例配成发泡剂水溶液，在发泡机中将发 泡剂水溶液发泡成发泡剂泡沫。

[0045] 泡沫混凝土材料制备:将所制备的发泡剂泡沫以固体组分体积总量的60倍加入到 固体组分，并搅拌均匀，将搅拌均匀的料浆直接浇注入建筑物地暖工程，固化后成为泡沫混 凝土地暖保温层。经测试，符合业内标准轻量及强度和传热系数要求。

[0046] 实施例4

[0047] 固体组分制备：按质量比称深基坑粘土 22份，水泥30份，熟石灰5份，石膏2 • 25份， 聚丙烯纤维0.75份，碳酸钾2份作为早强剂，放入搅拌机中充分搅拌均匀。

[0048] 发泡剂泡沫制备:将发泡剂与水按1:30比例配成发泡剂水溶液，在发泡机中将发 泡剂水溶液进行发泡形成发泡剂泡沫。

[0049] 泡沫混凝土材料制备:将所制备的发泡剂泡沫，以固体组分体积总量的60倍加入 到固体组分，并搅拌均匀，将搅拌均匀的料浆直接浇注入建筑物基础垫层，固化后成为泡沫 混凝土绝热保温垫层。经测试，符合业内标准轻量及强度和传热系数要求。

[0050] 实施例5

[0051]固体组分制备:按质量比称深基坑粘土 18份，水泥50份，熟石灰5份，石膏2份，聚丙 烯纤维1份，碳酸钾1份作为早强剂，放入搅拌机中充分搅拌均匀。

[0052] 发泡剂泡沫制备:将发泡剂与水按1:40比例配成发泡剂水溶液，在发泡机中将发 泡剂水溶液进行发泡形成发泡剂泡沫。

[0053] 泡沫混凝土材料制备:将所制备的发泡剂泡沫以固体组分体积总量的60倍加入到 固体组分中，并搅拌均匀，将搅拌均匀的料浆直接浇注入建筑物外墙外侧支护的模板内，固 化后脱模成为该建筑物外墙保温系统的保温层。经测试，符合业内标准轻量及强度和传热 系数要求。

Claims (10)

1. 一种泡沬混凝土材料，其特征在于，包括固体组分和发泡剂泡沫，所述的固体组分按 质量分数为:深基坑粘土 15份-25份、水泥30份-50份、熟石灰5份-8份、石膏2份_3份、纤维 0.5份-1份、早强剂1份-3份，所述的发泡剂泡沫的体积量是所述固体组分体积总量的50-70 倍，所述的发泡剂泡沫为发泡剂与水按质量比为1:3〇〜50混合的发泡剂水溶液发泡制得。

2. 根据权利要求1所述的一种泡沫混凝土材料，其特征在于，所述的深基坑粘土为开挖 地基土中筛选得到的液限4〇〜50%且颗粒级配良好的粘土，所述颗粒级配良好是指满足 “图1粘土颗粒级配曲线范围图”的颗粒分布。

3. 根据权利要求1所述的一种泡沫混凝土材料，其特征在于，所述的水泥为强度等级不 低于42.5级的早强型普通硅酸盐水泥。

4. 根据权利要求1所述的一种泡沫混凝土材料，其特征在于，所述的纤维为长度是6mm-19mm的聚丙稀纤维。

5. 根据权利要求1所述的一种空调型泡沫混凝土材料，其特征在于，所述的早强剂为碳 酸锂或水玻璃。

6. 根据权利要求1所述的一种泡沫混凝土材料，其特征在于，所述的石膏为二水石膏 CaS04 • 2H20粉末，细度为400目〜450目。

7. 根据权利要求1所述的一种泡沫混凝土材料，其特征在于，所述的发泡剂采用动物性 蛋白发泡剂。

8. —种获得如权利要求1-7所述的泡沫混凝土材料的制备方法，其特征在于，该方法包 括以下步骤： 制备发泡剂泡沫:将发泡剂与水按质量比为1:30〜50配制发泡剂水溶液，并将发泡剂 水溶液发成发泡剂泡沫； 制备泡沫混凝土材料:按质量分数称取固体组分:深基坑粘土 15份-25份、水泥30份-50 份、熟石灰5份-8份、石膏2份-3份、纤维0.5份-1份、早强剂1份-3份，混合并搅拌均匀;取用 体积量为所述固体组分体积总量的50-70倍的所述发泡剂泡沫，加入到所述固体组分，与所 述固体组分充分搅拌混合得到料浆;将该料浆浇注入模具中振捣成型，养护待固化后脱模 得到泡沫混凝土材料。

9. 根据权利要求8所述的泡沫混凝土材料的制备方法，其特征在于，还包括一个切割步 骤:将得到的泡沫混凝土材料，按照需要将制得的泡沫混凝土材料切割成不同尺寸的泡沫 混凝土板材或砖材。

10. 根据权利要求8所述的一种泡沫混凝土材料的制备方法，其特征在于，所述模具为 建筑物的顶层屋面模具、建筑物地暖工程模具、建筑垫层模具或建筑物外墙/内墙支护的模 板，养护待固化后成为泡沫混凝土屋顶绝热板、泡沫混凝土地暖工程材料、泡沫混凝土垫层 或建筑物墙体的保温层。