CN108101498A - 一种高耐热的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高耐热的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土，它是由混合干物料、促凝剂、稳泡剂、发泡剂按照水料比0.4～0.75的配比采用预制发泡和化学自发泡的双发炮方式制成；所述混合干物料的重量百分比组成如下：磷铝酸盐基水泥50％～80％，耐高温矿物掺合料20％～50％；促凝剂为混合干物料的0.1％～5％，稳泡剂为混合干物料的0.01％～2％，发泡剂为混合干物料的3％～10％。本发明的泡沫混凝土与传统的硅酸盐水泥基泡沫混凝土相比更耐高温，可达到1450℃以上，发泡混凝土强度更为优异。

Description

一种高耐热的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料
技术领域
本发明涉及一种建筑工程领域的高耐热磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料，针对现在泡沫混凝土材料在耐超高温方面的不足和抗侵蚀能力差等方面。
背景技术
建筑节能是一个历久弥新的课题，而泡沫混凝土作为一种新型的节能环保型建筑材料，国内外更是对其做了大量的研究开发。现在泡沫混凝土更加广泛的应用于现代建筑材料中，它具有质量轻、保温隔热效果好、可以吸收声音，同时强度基本满足要求，而且可加工，是我国最早推广应用的轻质墙体材料，同时也是使用最广泛的材料之一。生产泡沫混凝土的原料可以是工业废料和尾矿，既能综合利用工业废渣、治理环境污染、又可以节约成本，是一种可以取代传统材料的理想材料。近些年来更是出现了许多混凝土方面的专利，如发明专利申请号201310233030.2，一种泡沫混凝土及其制备方法中介绍的泡沫混凝土，在防水、隔音、隔热效果比已有的泡沫混凝土好，但是其所用的水泥仍为传统的硅酸盐水泥基材料，在耐高温，耐氯离子、硫酸根离子、镁离子等方面仍未有所改变，抗侵蚀能力差；发明专利申请号201210192851.1，一种泡沫混凝土材料及其制备方法中介绍的一种泡沫混凝土，该泡沫混凝土采用废弃的泥浆制得，有利于环保，但其在抗侵蚀方面，耐超高温方面，强度方面的缺点仍然存在；发明专利申请号201410320653.8，一种利用钡渣的高性能加气混凝土建筑材料及其制备方法中的泡沫混凝土，该泡沫混凝土在提高生产效率，减短发气时间，降低环境污染等方面有所进步，且加入了钡渣改善了一些性能，但是使用的水泥仍是通用硅酸盐水泥，在耐超高温，耐侵蚀方面仍存在问题，并没有从根本上解决问题。因此研究一种高耐热磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料对社会具有很大的价值。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，特别是在高耐热方面，提供了一种高耐热磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料。该混凝土材料具有耐高温性能，耐热温度为1450℃以上。该耐高温磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土可应用于一些玻璃窑炉内衬、泡沫混凝土耐火保温砖，工业窑炉基础、高炉外壳、轻质高温防火吊顶等方面；也可应用于普通泡沫混凝土应用领域如：屋面、地暖工程和垫层等需要保温效果的非承重结构和一些承重小的结构。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高耐热的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料，它是由混合干物料、促凝剂、稳泡剂、发泡剂按照水料比0.4～0.75的配比采用预制发泡和化学自发泡的双发炮方式制成；所述混合干物料的重量百分比组成如下：磷铝酸盐基水泥50％～80％，耐高温矿物掺合料20％～50％；促凝剂为混合干物料的0.1％～5％，稳泡剂为混合干物料的0.01％～2％，发泡剂为混合干物料的3％～10％。
所述耐高温矿物掺合料是由高铝砖粉、矾土熟料粉、硅砖粉、镁砂粉按照2-3：1：1-2：1的重量比组成。
所述磷铝酸盐基水泥是强度等级不低于42.5级含铁、钡的磷铝酸盐水泥基材料，比表面积大于320m2/kg。
所述促凝剂为Na2SO4、Fe(NO3)2、CaCl2、Ca(NO3)2、Na(NO3)2、NaNO2中一种或两种以上的复合。
所述发泡剂为H2O2、铝粉膏、树脂皂类发泡剂、松香酸皂类、动物蛋白型发泡剂、植物型发泡剂中的一种或两种以上。
所采用的发泡方式为预制发泡和化学自发泡方式的双发泡方式，预制发泡，即1)制备混凝土浆体和发泡剂溶液，2)将发泡剂溶液制成泡沫，3)混合制成混凝土拌合物；化学自发泡即采用先将混凝土浆体与发泡剂混合、发泡，然后制成混凝土拌合物。
磷铝酸盐水泥本身在1300℃～1400℃时仍保持着较高的强度；而加入的高耐热的矿物掺合料含有大量的硅、铝原料，加入的硅原料可与水泥中的铝酸钙和掺合料中的铝原料反应生成钙黄长石(2CaO·Al2O3·SiO2)，钙黄长石的熔点高达1593℃，在高温下任有一定强度。并且因为有钙黄长石的存在，水泥与掺合料之间的结合更加紧密。在本身性能和加入掺合料反应两种因素共同影响下，使得该材料在高耐热方面有着突出的性能。另外矿物掺合料中的镁砂粉的加入，可以有效提高泡沫混凝土的热震性能，且在强度方面较已有的泡沫混凝土也有所提高。
本发明的有益效果是：本发明所制备的泡沫混凝土材料具有较好的耐热性能，同时强度也较高，其耐热温度达到1450℃以上。多种矿物质掺合料和磷铝酸盐基水泥协同作用达到耐高温、高强度的效果，使本发明制备的泡沫混凝土性能优于普通硅酸盐水泥和磷铝酸盐水泥制备的泡沫混凝土。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的内容做进一步的详细说明。
实施例1
一种耐高热的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料，其组成如下所示：
掺加发泡剂为干粉质量的3.5％，掺加促凝剂为干粉质量的0.2％，掺加稳泡剂为干粉质量的0.1％，水料比为0.5。制成100mm厚的砌块，测其从开始到失去完整性、稳定性、绝热性为止的时间，为该材料的耐火极限。抗压强度为在最高承受温度下煅烧20分钟，冷却至常温后，测定的试块抗压强度。
实施例2
一种耐高热的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料，其组成如下所示：
掺加发泡剂为干粉质量的3.5％，掺加促凝剂为干粉质量的0.2％，掺加稳泡剂为干粉质量的0.1％，水料比为0.5。制成100mm厚的砌块，测其从开始到失去完整性、稳定性、绝热性为止的时间，为该材料的耐火极限。抗压强度为在最高承受温度下煅烧20分钟，冷却至常温后，测定的试块抗压强度。
实施例3
一种耐高热的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料，其组成如下所示：
掺加发泡剂为干粉质量的3.5％，掺加促凝剂为干粉质量的0.2％，掺加稳泡剂为干粉质量的0.1％，水料比为0.5。制成100mm厚的砌块，测其从开始到失去完整性、稳定性、绝热性为止的时间，为该材料的耐火极限。抗压强度为在最高承受温度下煅烧20分钟，冷却至常温后，测定的试块抗压强度。
对比例1
普通硅酸盐水泥基泡沫混凝土：所掺加的组分的质量百分数：硅酸盐水泥水泥100％；掺加发泡剂为水泥质量的3.5％，掺加促凝剂为水泥质量的0.2％，掺加稳泡剂为水泥质量的0.1％，水料比为0.5。制成100mm厚的试块。
对比例2
磷铝酸盐基泡沫混凝土：所掺加的组分的质量百分数：磷铝酸盐基水泥100％；掺加发泡剂为水泥质量的3.5％，掺加促凝剂为水泥质量的0.2％，掺加稳泡剂为水泥质量的0.1％，水料比为0.5。制成100mm厚的试块。
对比例3
一种磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料，其组成如下所示：
将上述实施例1-3和对比例1-3制备的泡沫混凝土材料的性能进行测试，具体测试结果如下表1所示：
表1性能测试结果
从上述表1中的内容可以看出，本发明的泡沫混凝土耐高温性能较好，其最低耐热程度也达到1450℃，优于对比例1和对比例2中的泡沫混凝土。这是由于加入的高耐热矿物掺合料一方面其自身含有的硅原料可以与水泥中的铝酸钙和掺合料中的铝原料反应生成钙黄长石(2CaO·Al2O3·SiO2)，钙黄长石的熔点高达1593℃，在高温下任有一定强度。并且因为有钙黄长石的存在，水泥与掺合料之间的结合更加紧密，而掺合料中的镁原料可以有效提高泡沫混凝土的热震性能；另一方面磷铝酸盐水泥的成本偏高，加入掺合料可以在不影响性能甚至增强性能的前提下尽量降低成本。而普通硅酸盐水泥泡沫混凝土可承受的极限温度在800摄氏度左右，单纯的磷铝酸盐水泥泡沫混凝土可承受的极限温度在1400摄氏度左右。而加入耐高热的矿物掺合料之后可达1450摄氏度左右。证明这是水泥与掺合料的协同作用，且加入掺合料可以降低成本。此外，发明人试验证明，矿物掺合料是高铝砖粉、矾土熟料粉、硅砖粉、镁砂粉按照2-3：1：1-2：1的重量比组成情况下，所制备的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土耐高温效果最好，且抗压强度也较高，其他配合比例范围不能达到本发明耐高温的效果。

Claims (5)

1.一种高耐热的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料，其特征在于，它是由混合干物料、促凝剂、稳泡剂、发泡剂按照水料比0.4～0.75的配比采用预制发泡和化学自发泡的双发炮方式制成；所述混合干物料的重量百分比组成如下：磷铝酸盐基水泥50％～80％，耐高温矿物掺合料20％～50％；促凝剂为混合干物料的0.1％～5％，稳泡剂为混合干物料的0.01％～2％，发泡剂为混合干物料的3％～10％。
2.根据权利要求1所述的高耐热的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料，其特征在于，所述耐高温矿物掺合料是由高铝砖粉、矾土熟料粉、硅砖粉、镁砂粉按照2-3：1：1-2：1的重量比组成。
3.根据权利要求1所述的高耐热的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料，其特征在于，所述磷铝酸盐基水泥是强度等级不低于42.5级含铁、钡的磷铝酸盐水泥基材料，比表面积大于320m2/kg。
4.根据权利要求1所述的高耐热的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料，其特征在于，所述促凝剂为Na2SO4、Fe(NO3)2、CaCl2、Ca(NO3)2、Na(NO3)2、NaNO2中一种或两种以上的复合。
5.根据权利要求1所述的高耐热的磷铝酸盐水泥基泡沫混凝土材料，其特征在于，所述发泡剂为H2O2、铝粉膏、树脂皂类发泡剂、松香酸皂类、动物蛋白型发泡剂、植物型发泡剂中的一种或两种以上。
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