CN107572912B - 一种泡沫混凝土配方及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种泡沫混凝土配方及其制备方法与应用，包括1‑3份组份A、40‑60份组份B和3‑12份组份C；组份A：醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母菌；组份B：水泥、砂、碎石、矿粉；组份C：稀释剂。本方案中的泡沫混凝土中具有较好的憎水性，水不会存留在混凝土中体系中，避免水长期停留在混凝土体系中损坏混凝土结构；本方案中的混凝土配方中没有外加剂，可粉碎之后再次使用，即混凝土的再生使用，从而起到废物利用等优点。

Description

一种泡沫混凝土配方及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种混凝土，特别涉及一种泡沫混凝土配方及其制备方法与应用。

背景技术

混凝土是一种由填充料与胶凝材料组成的复合材料；在混凝土中，填充料起骨架作用，成为骨料，胶凝材料与水形成浆体，称为胶凝浆体；胶凝浆体包裹在骨料表面并填充在骨料之间的孔隙；在硬化之前，胶凝浆体起到润滑作用，使得拌和物具有一定的和易性，便于施工；胶凝浆体硬化后，将骨料铰接为一个坚实的整体。混凝土可分为不同种类，如石灰混凝土、石膏混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土、泡沫混凝土等。

泡沫混凝土又称发泡水泥、轻质混凝土等，是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料，泡沫混凝土是用化学或物理的方式根据应用需要将空气、氮气、二氧化碳或氧气等气体引入混凝土浆体中，经过合理养护而形成的含有大量细小的封闭气孔，并具有相当强度的混凝土制品；在工业生产中，泡沫混凝土通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，具体操作为：用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌，浇注成型。

如申请公布号为“CN105777190A”的中国专利所公开的一种泡沫混凝土，在上述专利所公开的组份中，主要包括水、水泥、抗裂纤维、抗裂剂、粉煤灰和可再生分散乳胶粉制成的中间浆料、聚苯颗粒和发泡剂等。

这是一种目前市面上常见的泡沫混凝土成分，但是经研究发现这类泡沫混凝土配方中使用到的材料大多为亲水或集水性物质；水被这些材料吸附进混凝土内部且无法及时流走，导致混凝土内部的胶凝浆体被水泡发泡软，这种浸水后的泡沫混凝土整体结构像豆腐一样，在受到较大的外加作用力之后，混凝土中部分结构脱落，混凝土结构强度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种泡沫混凝土配方，其具有较好的憎水性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种泡沫混凝土配方，包括1-3份组份A、40-60份组份B和3-12份组份C

组份A：醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母菌；

组份B：水泥、砂、碎石、矿粉；

组份C：稀释剂。

通过采用上述技术方案，醋酸乙烯酯可用作黏合剂，聚乙烯醇可用于粘合助剂，辛醇可用作溶剂，使得醋酸乙烯酯和聚乙烯醇等很好的溶解在辛醇中，十二烷基硫酸钠可改变液面张力，使溶液中气泡生成能力增加；黄原胶和蜂胶可增加组份A的粘稠性；搅拌时，在十二烷基硫酸钠的活化作用下产生多个气泡，产生的气泡停留在其中，因为组份A较为粘稠，产生的气泡壁较厚，承载能力较强且不易破裂；蜂胶为多孔透气性材料，且干燥之后会产生若干个均匀分布的微孔，但是蜂胶中大多为有机分子，这类有机分子中亲水基团较少，大多为羟基，羟基能与水分子结合生成不稳定的结合水，这类结合水在光照等情况下，会脱落恢复成水分子状态；而其他非亲水基团类似于疏水剂的作用，会产生排水作用，避免水向内渗入至混凝土体系内部，从而保护混凝土中；在光照较强的地区，经常会发生铺设后的混凝土道路受热后干裂等现象，但是在此方案中，部分水分子会以结合水的状态存在在混凝土体系中，受热之后，这部分结合水脱落蒸发，带走热量，避免混凝土受热干裂；另外，蜂胶中含有葡萄糖，葡萄糖在酵母菌的作用下分解生成两分子乙醇和两分子二氧化碳，产生的二氧化碳向外冒出，蜂胶上产生气泡，增加蜂胶的孔隙，既而增加混凝土体系中的起泡率。

作为优选，以下组份以重量计：

通过采用上述技术方案，醋酸乙烯酯和聚乙烯醇含量较多，用于保证混凝土浆料的粘性，对混凝土骨料起粘接作用；为保证以上物质全部溶解在溶剂中，辛醇的含量适中，由于酵母菌等物质会分解蜂胶，所以含量较少。

作为优选，以下组份以重量计：

通过采用上述技术方案，石子作为混凝土骨料之一，用于保证混凝土的结构强度，砂石填充在石子之间的缝隙中用于进一步加强结构强度，水泥与稀释剂混合后用作胶黏剂，用于提高混凝土中的结构强度，使混凝土在搅拌过程中，混合的更加均匀；矿粉是矿石粉碎加工后的产物，能与粉煤灰协同增加混凝土性能。

作为优选，所述组份C中稀释剂为水。

通过采用上述技术方案，组份C中的水与组份B中水泥混合后用作混凝土胶黏剂，其次组份C中的水加入之后，减小砂、碎石之间的摩擦力，有助于其搅拌均匀。

作为优选，所述组份A中还包括碳酸氢铵。

通过采用上述技术方案，混凝土内部环境为碱性环境，且混凝土的最适宜制作温度约为45-60℃，加入至其中的碳酸氢铵受热后水解生成碳酸钠、水以及少量二氧化碳，既而产生少量小气泡；碳酸钠溶液添加至混凝土体系中，可减小砂、碎石之间的摩擦力。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种混凝土制备方法，包括以下步骤：

S1：称取相应分量的组份B，均匀混合；

S2：称取相应分量的组份A，均匀混合并搅拌使其内部产生气泡；

S3：称取相应分量的组份C与S2中制备好的组份A均匀混合；

S4：将S3中混合均匀的混合物倒入至S1中的均匀混合的混合物中，持续搅拌。

通过采用上述技术方案，定量称取醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸铵、辛醇、黄原胶、蜂胶和酵母菌混合并搅拌，在搅拌的过程中，混合物内部产生气泡并留存在其中，此时气泡已经稳定存在；之后将定量称取的组份C倒入至混合物中，加以稀释；再将稀释后的物质与组份A混合后持续搅拌，让产生的气泡均匀的分散在混凝土体系中，并在搅拌过程中让酵母菌充分的与蜂胶中的葡萄反应进一步在混凝土体系中制作气泡。

上述泡沫混凝土用于海上钻井平台的建设。

通过采用上述技术方案，泡沫混凝土质地较轻，且泡沫混凝土中含有大量的孔隙、泡沫，使其具有吸能减震的作用；海上钻井作业时经常会产生高频的震动，且需要抗冲击层放置钻管、钻头、泥浆泵掉落到平台上对平台结构造成破坏，泡沫混凝土是一种较为合适的材料。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.搅拌时，在十二烷基硫酸钠的活化作用下产生多个气泡，产生的气泡停留在其中，因为组份A较为粘稠，产生的气泡壁较厚，承载能力较强且不易破裂；

2.蜂胶为多孔透气性材料，且干燥之后会产生若干个均匀分布的微孔，但是蜂胶中大多为有机分子，这类有机分子中亲水基团较少，大多为羟基，羟基能与水分子结合生成不稳定的结合水，这类结合水在光照等情况下，会脱落恢复成水分子状态；在光照较强的地区，经常会发生铺设后的混凝土道路受热后干裂等现象，但是在此方案中，部分水分子会以结合水的状态存在在混凝土体系中，受热之后，这部分结合水脱落蒸发，带走热量，避免混凝土受热干裂；

3.而其他非亲水基团类似于疏水剂的作用，会产生排水作用，避免水向内渗入至混凝土体系内部，从而保护混凝土结构；另外，蜂胶中含有葡萄糖，葡萄糖在酵母菌的作用下分解生成两分子乙醇和两分子二氧化碳，产生的二氧化碳向外冒出，蜂胶上产生气泡，增加蜂胶的孔隙，既而增加混凝土体系中的起泡率。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1：

取干净的容器，称取100份水泥、140份砂、240份碎石、18份矿粉加入至其中，并加以搅拌；再称取25份醋酸乙烯酯、10份聚乙烯醇、1.5份十二烷基硫酸钠、2.5份辛醇、7.5份黄原胶、15份蜂胶、1.5份酵母和1.5份碳酸氢纳，蜂胶可采用人工蜂胶，导入至另一干净容器，并搅拌使其内部产生均匀的气泡；称取37.5份的稀释剂，稀释剂采用清水，将其与醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母和碳酸氢纳混合搅拌之后将其倒入至水泥、砂、碎石、矿粉中持续搅拌直至浇灌。

实施例2：

取干净的容器，称取150份水泥、180份砂、260份碎石、25份矿粉加入至其中，并加以搅拌；再称取25份醋酸乙烯酯、10份聚乙烯醇1.5份十二烷基硫酸钠、2.5份辛醇、7.5份黄原胶、15份蜂胶、1.5份酵母和1.5份碳酸氢纳，蜂胶可采用人工蜂胶，导入至另一干净容器，并搅拌使其内部产生均匀的气泡；称取37.5份的稀释剂，稀释剂采用清水，将其与醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母和碳酸氢纳混合搅拌之后将其倒入至水泥、砂、碎石、矿粉中持续搅拌直至浇灌。

实施例3：

取干净的容器，称取135份水泥、160份砂、250份碎石、22份矿粉加入至其中，并加以搅拌；再称取25份醋酸乙烯酯、10份聚乙烯醇1.5份十二烷基硫酸钠、2.5份辛醇、7.5份黄原胶、15份蜂胶、1.5份酵母和1.5份碳酸氢纳，蜂胶可采用人工蜂胶，导入至另一干净容器，并搅拌使其内部产生均匀的气泡；称取37.5份的稀释剂，稀释剂采用清水，将其与醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母和碳酸氢纳混合搅拌之后将其倒入至水泥、砂、碎石、矿粉中持续搅拌直至浇灌。

实施例4：

取干净的容器，称取135份水泥、160份砂、250份碎石、22份矿粉加入至其中，并加以搅拌；再称取25份醋酸乙烯酯、10份聚乙烯醇1.5份十二烷基硫酸钠、2.5份辛醇、7.5份黄原胶、15份蜂胶、1.5份酵母和1.5份碳酸氢纳，蜂胶可采用人工蜂胶，导入至另一干净容器，并搅拌使其内部产生均匀的气泡；称取37.5份的稀释剂，稀释剂采用清水，将其与醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母和碳酸氢纳混合搅拌之后将其倒入至水泥、砂、碎石、矿粉中持续搅拌直至浇灌。

实施例5：

取干净的容器，称取100份水泥、168份砂、251份碎石、20份矿粉加入至其中，并加以搅拌；再称取20.8份醋酸乙烯酯、8.3份聚乙烯醇1.25份十二烷基硫酸钠、2.08份辛醇、6.25份黄原胶、7.5份蜂胶、1.25份酵母和1.25份碳酸氢纳，蜂胶可采用人工蜂胶，导入至另一干净容器，并搅拌使其内部产生均匀的气泡；称取40份的稀释剂，稀释剂采用清水，将其与醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母和碳酸氢纳混合搅拌之后将其倒入至水泥、砂、碎石、矿粉中持续搅拌直至浇灌。

实施例6：

取干净的容器，称取100份水泥、168份砂、251份碎石、20份矿粉加入至其中，并加以搅拌；再称取21.8份醋酸乙烯酯、8.8份聚乙烯醇、1.32份十二烷基硫酸钠、2.25份辛醇、6.75份黄原胶、7.8份蜂胶、1.32份酵母和1.32份碳酸氢纳，蜂胶可采用人工蜂胶，导入至另一干净容器，并搅拌使其内部产生均匀的气泡；称取40份的稀释剂，稀释剂采用清水，将其与醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母和碳酸氢纳混合搅拌之后将其倒入至水泥、砂、碎石、矿粉中持续搅拌直至浇灌。

实施例7：

取干净的容器，称取100份水泥、168份砂、251份碎石、20份矿粉加入至其中，并加以搅拌；再称取23.2份醋酸乙烯酯、9.1份聚乙烯醇、1.41份十二烷基硫酸钠、2.24份辛醇、7.12份黄原胶、7.85份蜂胶、1.29份酵母和1.31份碳酸氢纳，蜂胶可采用人工蜂胶，导入至另一干净容器，并搅拌使其内部产生均匀的气泡；称取40份的稀释剂，稀释剂采用清水，将其与醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母和碳酸氢纳混合搅拌之后将其倒入至水泥、砂、碎石、矿粉中持续搅拌直至浇灌。

实施例8：

取干净的容器，称取100份水泥、168份砂、251份碎石、20份矿粉加入至其中，并加以搅拌；再称取20.8份醋酸乙烯酯、8.3份聚乙烯醇、2.08份辛醇、6.25份黄原胶、7.5份蜂胶、1.25份酵母和1.25份碳酸氢纳，蜂胶可采用人工蜂胶，导入至另一干净容器，并搅拌使其内部产生均匀的气泡；称取40份的稀释剂，稀释剂采用清水，将其与醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母和碳酸氢纳混合搅拌之后将其倒入至水泥、砂、碎石、矿粉中持续搅拌直至浇灌。

实施例9：

取干净的容器，称取100份水泥、168份砂、251份碎石、20份矿粉加入至其中，并加以搅拌；再称取20.8份醋酸乙烯酯、8.3份聚乙烯醇1.25份十二烷基硫酸钠、2.08份辛醇、3.0份黄原胶、7.5份蜂胶、1.25份酵母和1.25份碳酸氢纳，蜂胶可采用人工蜂胶，导入至另一干净容器，并搅拌使其内部产生均匀的气泡；称取40份的稀释剂，稀释剂采用清水，将其与醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母和碳酸氢纳混合搅拌之后将其倒入至水泥、砂、碎石、矿粉中持续搅拌直至浇灌。

实施例10：

取干净的容器，称取100份水泥、168份砂、251份碎石、20份矿粉加入至其中，并加以搅拌；再称取20.8份醋酸乙烯酯、8.3份聚乙烯醇1.25份十二烷基硫酸钠、2.08份辛醇、6.25份黄原胶、3.5份蜂胶、1.25份酵母和1.25份碳酸氢纳，蜂胶可采用人工蜂胶，导入至另一干净容器，并搅拌使其内部产生均匀的气泡；称取40份的稀释剂，稀释剂采用清水，将其与醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母和碳酸氢纳混合搅拌之后将其倒入至水泥、砂、碎石、矿粉中持续搅拌直至浇灌。

实施例11：

取干净的容器，称取100份水泥、168份砂、251份碎石、20份矿粉加入至其中，并加以搅拌；再称取20.8份醋酸乙烯酯、8.3份聚乙烯醇1.25份十二烷基硫酸钠、2.08份辛醇、6.25份黄原胶、7.5份蜂胶1.25份碳酸氢纳，蜂胶可采用人工蜂胶，导入至另一干净容器，并搅拌使其内部产生均匀的气泡；称取40份的稀释剂，稀释剂采用清水，将其与醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母和碳酸氢纳混合搅拌之后将其倒入至水泥、砂、碎石、矿粉中持续搅拌直至浇灌。

实施例12：

取干净的容器，称取100份水泥、168份砂、251份碎石、20份矿粉加入至其中，并加以搅拌；称取40份的稀释剂，稀释剂采用清水，将多者混合之后进行搅拌。

将实施1-11中制备得到的混凝土制成2m×2m×0.25m的混凝土饼，并对其性能进行测定后记录在表1；

表1：

从表1可得结论：实施例1-实施例12中制备得到的混凝土块各物理参数近乎相同，保证基础参数相同，之后进行下一步的测量；向混凝土块中冲水十分钟，并在冲水过程中同时测量混凝土块的质量，并在停止冲水5min之后，再次测量混凝土块的重量，并记录在表2；测量混凝土块的抗压强度(MPa)和劈裂强度(MPa)记录在表2(抗压强度和劈裂强度均通过压力试验机进行，本实验中采用SYE-2000型压力试验机)；

表2：

	抗压强度(MPa)	劈裂强度(MPa)	质量改变(kg)
				实施例1	29.15	3.78	0.062
实施例2	28.75	3.65	0.064
				实施例3	28.65	3.89	0.063
实施例4	28.65	3.77	0.064
				实施例5	29.12	3.90	0.064
实施例6	30.32	4.51	0.062
				实施例7	30.12	4.52	0.061
实施例8	28.87	4.22	0.063
				实施例9	29.25	4.31	0.063
实施例10	29.25	4.32	0.071
				实施例11	28.70	4.50	0.067
实施例12	26.40	3.14	0.08

根据表2可得结论：分别向其中加入蜂胶、黄原胶等的混凝土比未向其中加入蜂胶、黄原胶等的混凝土强度有明显上升；加入蜂胶、酵母菌等物质后制成的混凝土中孔隙率有所提升，透水率同样有所提升；且向上浇有同样分量的水之后，残存在其中的水分比未加入蜂胶、黄原胶等混凝土的水量少；且掺和有蜂胶、酵母菌和黄原胶的混凝土块透水性能更好，透水时间更短。

Claims (7)

1.一种泡沫混凝土配方，其特征在于：包括1-3份组份A、40-60份组份B和3-12份组份C；

组份A：醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、辛醇、黄原胶、蜂胶、酵母菌；

组份B：水泥、砂、碎石、矿粉；

组份C：稀释剂。

2.根据权利要求1所述的一种泡沫混凝土配方，其特征在于，以下A组份以重量计：

醋酸乙烯酯 50-70份

聚乙烯醇 20-35份

十二烷基硫酸钠 3-5份

辛醇 5-12份

黄原胶 15-20份

蜂胶 30-50份

酵母菌 3-5份。

3.根据权利要求1所述的一种泡沫混凝土配方，其特征在于，以下B组份以重量计：

水泥 100-150份

砂 140-180份

碎石 240-260份

矿粉 18-25份。

4.根据权利要求1所述的一种泡沫混凝土配方，其特征在于：所述组份C中稀释剂为水。

5.根据权利要求1所述的一种泡沫混凝土配方，其特征在于：所述组份A中还包括碳酸氢铵。

6.一种制备权利要求1-5任一项所述泡沫混凝土的方法，其特征在于：

S1：称取相应分量的组份B，均匀混合；

S2：称取相应分量的组份A，均匀混合并搅拌使其内部产生气泡；

S3：称取相应分量的组份C与S2中制备好的组份A均匀混合；

S4：将S3中混合均匀的混合物倒入至S1中的均匀混合的混合物中，持续搅拌。

7.一种由权利要求6所述的泡沫混凝土用于海上钻井平台的建设的应用。