CN108546048A - 一种泡沫混凝土复合墙板芯材及其制备方法 - Google Patents

一种泡沫混凝土复合墙板芯材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种泡沫混凝土复合墙板芯材及其制备方法，所述复合墙板芯材由水泥泥浆和泡沫混合后硬化得到，所述水泥泥浆包括固体原料和水，按照质量分数计所述水泥泥浆的固体原料包括：硅酸盐水泥70～95％，粉煤灰0～30％，建筑再生垃圾微粉0～30％，纤维1～4％，助剂2.5～9.5％。所述复合墙板芯材实现了固体废弃物的资源化循环利用，拓宽了建筑固废的使用途径，既降低了成本，又节约了天然资源，符合节能减排和可持续发展的战略。所述复合墙板芯材具有质轻、强度高、保温效果好、隔音和减轻震害等优异性能。

Description

一种泡沫混凝土复合墙板芯材及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，涉及一种泡沫混凝土复合墙板芯材及其制备方法。
背景技术
泡沫混凝土由于内部孔隙多，容重较低，在建筑结构中应用，可以通过减轻建筑自重来优化结构尺寸形式，从而达到节约成本和材料用量的目的；泡沫混凝土内部多孔结构，使得具有良好的保温、隔热、隔声、减轻震害等优异性能。因此，在建筑业中推行使用泡沫混凝土结构能有效提高建筑物自身的抗震以及节能环保等性能。复合墙板中以泡沫混凝土作为内芯不但在耐久性、防火性、隔音性方面性能良好，而且还有节能、环保等优点，随着材料性能不断深入研究发展，可以成为现有保温材料的优秀替代材料，应用于建筑工程外墙中。
CN 104829188 A公开了一种自保温砌块芯材或夹层专用泡沫混凝土材料及制备方法，其组成材料及质量份数是：水泥100份、快硬硫铝酸盐水泥2～15份、活性微硅粉5～20份、橡胶粉2～10份、乳胶粉2～8份、纤维0～2份、憎水剂0.2～1.5份、引气剂0.01～0.2份、减水剂0.1～2份、发泡剂1.5～3份、水24～50份。该发明制备得到的芯材的强度低，抗压强度小于1.5MPa。
CN 10624261 A公开了利用建筑垃圾细粉开发超轻泡沫混凝土的方法，所述混凝土原料由以下重量份的成分组成：建筑垃圾细粉：100份，矿渣：80～200份，纤维：0～2.0份，水玻璃：70～100份，双氧水：8～15份，稳泡剂：0.5～1份，水：15～25份。制备方法为：1)往混合机中加入由建筑垃圾细粉、矿渣、纤维、稳泡剂组成的固体粉料，均匀混合，得混合粉体；2)往搅拌机中加入水玻璃和水，均匀混合；接着加入步骤①得到的混合粉体，均匀混合；再加入双氧水，继续混合，得混合浆体；3)将混合浆体注入模具中，静置成型，模具表面覆上用以防止水分挥发的遮盖物，22～26h后脱模，养护，超轻泡沫混凝土。制备得到的泡沫混凝土的强度低，抗压强度低于2MPa，且保温性能一般，导热系数可达0.07W·m-1·k-1。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种泡沫混凝土复合墙板芯材及其制备方法，所述复合墙板芯材实现了固体废弃物的资源化循环利用，拓宽了建筑固废的使用途径，既降低了成本，又节约了天然资源，符合节能减排和可持续发展的战略。所述复合墙板芯材具有质轻、强度高、保温效果好、隔音和减轻震害等优异性能。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明目的之一在于提供一种泡沫混凝土复合墙板芯材，所述复合墙板芯材由水泥泥浆和泡沫混合后硬化得到，所述水泥泥浆的组成包括主要原料、外加剂和水，按照质量分数计所述主要原料包括：硅酸盐水泥70～95％，粉煤灰0～30％，建筑再生垃圾微粉0～3％；所述外加剂包括所述主要原料质量1～4％的纤维以及2.5～9.5％的添加剂。
其中，硅酸盐水泥的质量分数可以是70％、72％、75％、80％、82％、85％、88％、90％、92％或95％等，粉煤灰的质量分数可以是1％、5％、10％、15％、20％、25％或30％等，建筑再生垃圾微粉的质量分数可以是1％、5％、10％、15％、20％、25％或30％等，纤维可以是主要原料质量的1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％或4％等，添加剂可以是主要原料质量的2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、6％、7％、8％、9％或9.5％等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述建筑垃圾再生微粉建筑垃圾再生微粉的细度、需水量比、烧失量、含水率等性能指标及放射性、碱含量、硫含量等化学指标均符合国家标准GB 1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中所规定的Ⅱ级粉煤灰的要求。
作为本发明优选的技术方案，按照质量百分比计，所述泡沫的原料包括：
其中，蛋白发泡剂的质量分数可以是10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％等，表面活性剂的质量分数可以是20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％或40％等，稳泡剂的质量分数可以是1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等，水的质量分数可以是30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述水泥泥浆中水固比为1:(0.3～0.6)，如1:0.3、1:0.35、1:0.4、1:0.45、1:0.5、1:0.55或1:0.6等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
其中，所述水固比为水泥泥浆中水的质量与主要原料和外加剂质量和的比值。
作为本发明优选的技术方案，所述纤维为稻杆纤维、棉秆纤维或碳纤维中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：稻杆纤维和棉秆纤维的组合、棉秆纤维和碳纤维的组合、碳纤维和稻杆纤维的组合或稻杆纤维、棉秆纤维和碳纤维的组合等。
优选地，稻杆纤维的长度为2～6mm，如2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5.5mm或6mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，棉杆纤维的长度为10～16mm，如10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm或16mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，碳纤维的长度小于等于10mm，如1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，将常用的合成纤维如PP纤维或玻璃纤维等替换为天然纤维，即稻杆纤维、棉秆纤维或碳纤维，不仅使得配方更加环保，且大幅提高了芯材机械强度。
作为本发明优选的技术方案，所述助剂包括减水剂、早强剂和速凝剂。
作为本发明优选的技术方案，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
优选地，所述固体原料中减水剂的质量分数为0.5～2％，如0.5％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％或2％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述早强剂为三乙醇胺和/或三异丙醇胺。
优选地，所述固体原料中早强剂的质量分数为0.5～1.5％，如0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％或1.5％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述速凝剂为氯盐、硫酸盐和萘系减水剂的组合物。
本发明中，所述速凝剂中氯盐、硫酸盐和萘系减水剂的质量比为。氯盐可以是氯化钠、氯化钾或氯化钙等，硫酸盐可以是硫酸钠、硫酸钾或硫酸铵等。
优选地，所述固体原料中速凝剂的质量分数为0.5～6％，如0.5％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％或6％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述蛋白发泡剂为植物蛋白发泡剂和/或动物蛋白发泡剂。
优选地，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠。
作为本发明优选的技术方案，所述稳泡剂为纤维素醚和/或硬脂酸钙。
本发明中，发泡剂采用环保的蛋白发泡剂，但是由于蛋白发泡剂的发泡速度较慢，添加了表明活性剂作为辅助发泡原料，提高了泡沫的发泡能力，降低了芯材的密度，同时提高了芯材的保温性能。
本发明目的之二在于提供一种上述泡沫混凝土复合墙板芯材的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：
将硅酸盐水泥、粉煤灰、建筑垃圾再生微粉、纤维以及助剂与水混合得到水泥泥浆；将蛋白发泡剂、表面活性剂、稳泡剂以及水混合得到泡沫；将泡沫与水泥浆混合得到泡沫混净土料浆；将泡沫混凝土料浆浇注入模具中，水化硬化脱模制成所述泡沫混凝土复合墙板芯材。
作为本发明优选的技术方案，所述泡沫的加入量为每千克水泥浆加入0.5～2L泡沫，如0.5L、0.6L、0.8L、1L、1.2L、1.5L、1.8L或2L等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供一种泡沫混凝土复合墙板芯材，所述复合墙板芯材实现了固体废弃物的资源化循环利用，拓宽了建筑固废的使用途径，既降低了成本，又节约了天然资源，符合节能减排和可持续发展的战略；
(2)本发明提供一种泡沫混凝土复合墙板芯材，所述复合墙板芯材质轻密度在300kg·m-3左右，抗压强度大于10MPa，热导率为0.030W·m-1·k-1左右，具有优异的强度和保温效果。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种泡沫混凝土复合墙板芯材的制备方法，所述制备方法为：
将95wt％硅酸盐水泥、5wt％建筑垃圾再生微粉以及主要原料质量4wt％6mm的稻杆纤维、2wt％聚羧酸类减水剂、1.5wt％早强剂三异丙醇胺、2.5％速凝剂与上述所有原料总质量0.6倍的水混合得到水泥浆；将20wt％植物蛋白发泡剂、40wt％十二烷基磺酸钠、5wt％纤维素醚以及35wt％水混合得到泡沫；将泡沫与水泥浆按照每千克水泥浆0.5L泡沫混合得到泡沫混凝土料浆；将泡沫混凝土料浆浇注入模具中，水化硬化脱模制成所述泡沫混凝土复合墙板芯材。
实施例2
本实施例提供一种泡沫混凝土复合墙板芯材的制备方法，所述制备方法为：
将70wt％硅酸盐水泥、10wt％粉煤灰、20wt％建筑垃圾再生微粉以及主要原料质量1wt％10mm棉杆纤维、2wt％聚羧酸类减水剂、1wt％早强剂三乙醇胺、6％速凝剂与上述所有原料总质量0.3倍的水混合得到水泥浆；将10wt％动物蛋白发泡剂、20wt％十二烷基磺酸钠、1wt％硬脂酸钙以及69wt％水混合得到泡沫；将泡沫与水泥浆按照每千克水泥浆2L泡沫混合得到泡沫混凝土料浆；将泡沫混凝土料浆浇注入模具中，水化硬化脱模制成所述泡沫混凝土复合墙板芯材。
实施例3
本实施例提供一种泡沫混凝土复合墙板芯材的制备方法，所述制备方法为：
将75wt％硅酸盐水泥、10wt％粉煤灰、15wt％建筑垃圾再生微粉以及主要原料质量2wt％5mm碳纤维、0.5wt％聚羧酸类减水剂、0.5wt％早强剂三异丙醇胺、2％速凝剂与上述所有原料总质量0.5倍的水混合得到水泥浆；将15wt％动物蛋白发泡剂、30wt％十二烷基磺酸钠、3wt％硬脂酸钙、2wt％纤维素醚以及50wt％水混合得到泡沫；将泡沫与水泥浆按照每千克水泥浆1.5L泡沫混合得到泡沫混凝土料浆；将泡沫混凝土料浆浇注入模具中，水化硬化脱模制成所述泡沫混凝土复合墙板芯材。
实施例4
本实施例提供一种泡沫混凝土复合墙板芯材的制备方法，所述制备方法为：
将75wt％硅酸盐水泥、15wt％粉煤灰、10wt％建筑垃圾再生微粉以及主要原料质量1wt％6mm稻杆纤维、1wt％16mm棉杆纤维以及0.5wt％聚羧酸类减水剂、0.5wt％早强剂三乙醇胺、2％速凝剂与上述所有原料总质量0.4倍的水混合得到水泥浆；将20wt％动物蛋白发泡剂、23wt％十二烷基磺酸钠、1wt％硬脂酸钙、1wt％纤维素醚以及55wt％水混合得到泡沫；将泡沫与水泥浆按照每千克水泥浆1L泡沫混合得到泡沫混凝土料浆；将泡沫混凝土料浆浇注入模具中，水化硬化脱模制成所述泡沫混凝土复合墙板芯材。
对比例1
本对比例中，除了将棉杆纤维替换为等质量的PP纤维外，其他条件均与实施例2相同。
对比例2
本对比例中，除了将棉杆纤维替换为等质量的玻璃纤维外，其他条件均与实施例2相同。
对比例3
本对比例中，除了制备过程中不加入十二烷基苯磺酸钠外，其他条件均与实施例2相同。
对实施例1-4以及对比例1和2的密度、抗压强度以及热导率进行测试，结果如表1所示。
表1
从表1的结果可以看出，本发明制备得到的质轻密度在300kg·m-3左右，抗压强度大于10MPa，热导率为0.030W·m-1·k-1左右，具有优异的强度和保温效果。对比例1和对比例2分别将纤维替换为PP纤维和玻璃纤维，制备得到的芯材的抗压强度明显下降，仅为1.9MPa和1.8MPa。而对比例3在泡沫中未加入表明活性剂，发泡能力下降，导致芯材的密度上升，密度达到了950kg·m-3，且导致了热导率提高至0.072W·m-1·k-1。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种泡沫混凝土复合墙板芯材，其特征在于，所述复合墙板芯材由水泥泥浆和泡沫混合后硬化得到，所述水泥泥浆的组成包括主要原料、外加剂和水，按照质量分数计所述主要原料包括：硅酸盐水泥70～95％，粉煤灰0～30％，建筑再生垃圾微粉0～3％；所述外加剂包括所述主要原料质量1～4％的纤维以及2.5～9.5％的添加剂。
2.根据权利要求1所述的复合墙板芯材，其特征在于，按照质量百分比计，所述泡沫的原料包括：
3.根据权利要求1或2所述的复合墙板芯材，其特征在于，所述水泥泥浆中水固比为1:(0.3～0.6)。
4.根据权利要求1～3任一项所述的复合墙板芯材，其特征在于，所述纤维为稻杆纤维、棉秆纤维或碳纤维中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，稻杆纤维的长度为2～6mm；
优选地，棉杆纤维的长度为10～16mm；
优选地，碳纤维的长度小于等于10mm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的复合墙板芯材，其特征在于，所述添加剂包括减水剂、早强剂和速凝剂。
6.根据权利要求1～5任一项所述的复合墙板芯材，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸类减水剂；
优选地，所述固体原料中减水剂的质量分数为0.5～2％；
优选地，所述早强剂为三乙醇胺和/或三异丙醇胺；
优选地，所述固体原料中早强剂的质量分数为0.5～1.5％；
优选地，所述速凝剂为氯盐、硫酸盐和萘系减水剂的组合物；
优选地，所述固体原料中速凝剂的质量分数为0.5～6％。
7.根据权利要求1～6任一项所述的复合墙板芯材，其特征在于，所述蛋白发泡剂为植物蛋白发泡剂和/动物蛋白发泡剂；
优选地，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠。
8.根据权利要求1～7任一项所述的复合墙板芯材，其特征在于，所述稳泡剂为纤维素醚和/或硬脂酸钙。
9.一种权利要求1～8任一项所述的泡沫混凝土复合墙板芯材的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：
将硅酸盐水泥、粉煤灰、建筑垃圾再生微粉、纤维以及助剂与水混合得到水泥泥浆；将蛋白发泡剂、表面活性剂、稳泡剂以及水混合得到泡沫；将泡沫与水泥泥浆混合得到泡沫混凝土料浆；将泡沫混凝土料浆浇注入模具中，水化硬化脱模制成所述泡沫混凝土复合墙板芯材。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述泡沫的加入量为每千克水泥泥浆加入0.5～2L泡沫。
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