CN108975810A - 一种耐火泡沫混凝土材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐火泡沫混凝土材料及其制备方法，所述混凝土材料按重量份由以下原料组成：水泥240～300份，减水剂0.5～1份，稳泡剂1～2份，早强剂2～8份，促凝剂1.6～4份，纤维4～9份，发泡剂10～18份，粉煤灰微珠40～60份，水100～160份。其制备方法为：先将水泥、粉煤灰微珠、早强剂、促凝剂、纤维搅拌均匀，然后加入水、减水剂和稳泡剂以制备浆料，最后加入发泡剂均匀混合。本发明提供的耐火泡沫混凝土材料具有耐火性好、质量轻、强度高、保温效果好、低碳、节能环保等特点，且制备原料利用了大量的工业废弃物，对实验经济和社会的发展有着重要的意义。

Description

一种耐火泡沫混凝土材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种耐火泡沫混凝土材料及其制备方法。

背景技术

目前节能降耗是保护环境和人民生命安全的必须要求，然而建筑物的保温隔热性能普遍较差。因此，现阶段对建筑节能的要求相当急迫。众所周知，建筑节能最重要的措施是使用保温材料。发展性能优异的保温隔热材料不但是节能环保、可持续发展的要求，也是满足人们日益增长的改善生活条件的需求。随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对居住、工作和休闲环境的要求越来越高。不合理的生活环境(温度、湿度、隔声性能等)不但影响人的工作效率而且危害人的健康。因此开发研制适合我国国情的高效保温隔热材料、大力推广节能建筑，贯彻节能标准对节约采暖能耗、保护环境、满足人民日益增长生活舒适度的需求具有重要意义。

目前，从材料材质划分，保温材料大致分为有机保温隔热材料和无机保温隔热材料。有机保温材料种类繁多，包括聚苯乙烯泡沫塑料(EPS、XPS)、聚氨酯硬质泡沫体(PU)等。有机保温材料的化学组成决定了这一类保温材料具有保温隔热性能好、质量轻、可加工性强、材料的致密性好等诸多优点。但是这些有机泡沫保温材料也存在诸多严重缺点：保温层易开裂、空鼓、脱落；保温材料易老化，在建筑物服役期内需多次更换保温层，浪费大量人力、物力、财力。有机保温材料在施工过程中的难度较大、工程成本较高、生产有机保温材料所用原材料的生态环保型差、生产所需的资源有限，并难以实现循环再利用。更为严重的是其耐高温、防火安全性差，各地屡屡发生因其被引燃而导致的重大火灾事故，造成了巨大的经济损失及大量的人员伤亡。这些火灾均与建筑使用有机保温材料有关，有机材料燃烧迅速，并产生剧毒气体，是导致多人死亡的主要原因。有关部门和专家学者都建议尽快禁止使用有机保温材料，推出耐火替代品。因此，以不燃的无机多孔材料取代有机泡沫材料进行建筑保温是未来的重要发展方向之一。

无机保温材料的防火性好、阻燃性强、保温材料的变形系数极小、抗老化性能极强、性能稳定，在施工过程中可以与墙基面和抹层面很好地结合，材料在使用过程中的安全性高。无机保温材料的种类主要包括：水泥基多孔材料、蒸汽加压混凝土、泡沫玻璃、泡沫陶瓷、岩棉、矿棉及膨胀珍珠岩等。其中泡沫混凝土是将预制的泡沫通过机械搅拌的方式均匀掺入到水泥基胶凝材料净浆或砂浆中，经过泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。与上述保温材料相比，泡沫混凝土是一种典型的水泥基多孔材料，其表现出了良好的防火性、阻燃性、抗老化性能。不仅如此，与一般有机保温材料如EPS相比，水泥基多孔材料的强度及耐久性高、使用寿命长、施工加工过程简单、生产成本低，同时具有防火性、隔声性、抗震性、耐候性以及与建筑同寿命等特点，发展前景十分广阔。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种耐火泡沫混凝土材料及其制备方法，该材料具有耐火性好、质量轻、强度大、保温隔热性能好的优点，且制备原料利用了大量的工业废弃物，对实验经济和社会的发展有着重要的意义。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耐火泡沫混凝土材料，由以下原料按重量份组成：240～300份水泥，0.5～1份减水剂，1～2份稳泡剂，2～8份早强剂，1.6～4份促凝剂，4～9份纤维，10～18份发泡剂，40～60份粉煤灰微珠，100～160份水。

优选的，所述水泥为P II 52.5型硅酸盐水泥。

优选的，所述减水剂为高效聚羧酸减水剂。

优选的，所述稳泡剂为硬脂酸钠、阿拉伯胶中的一种或两种。

优选的，所述早强剂为三乙醇胺、三异丙醇胺、甲酸钠、硝酸钠中的一种。

优选的，所述促凝剂为铝酸钠或硫酸钠。

优选的，所述纤维为二氧化锆的含量高于16.0％，长度为6～12mm的耐火耐碱无机玻璃纤维。

优选的，所述发泡剂为过氧化氢。

优选的，所述粉煤灰微珠为超细、实心、全球状、连续粒径分布的粉煤灰硅铝酸盐精细微珠，其粒径分布范围为d10≤0.5μm、d50≤3μm、d95≤10μm。

一种耐火泡沫混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)按重量份将水泥、粉煤灰微珠、早强剂、促凝剂、纤维搅拌均匀；

步骤2)按重量份加入水、减水剂和稳泡剂以制备浆料；

步骤3)向步骤2)所述浆料中加入发泡剂均匀混合。

本发明的有益效果如下：

1、本发明提供的泡沫混凝土，耐火性好，质量轻，强度大，保温性能好，可减少墙体厚度，具有节能环保的作用。

2、与现有技术相比，本发明采用稳泡剂增加了气泡的粘度和强度，阻碍气泡的融合、迁移，实现泡沫混凝土孔结构的均匀化和高强化。采用大量的工业废渣——粉煤灰微珠，粉煤灰微珠具有“微集料效应”、“形态效应”、“活性效应”，能明显的改善和增强混凝土及制品的结构强度，提高匀质性和致密性。能够起到减水作用，改变拌和物的流变性质，能起到良好的润滑作用。与Ca(OH)₂等碱性物质发生化学反应，对粉煤灰制品及混凝土能起到增强作用和堵塞混凝土中的毛细组织，提高混凝土的抗腐蚀能力。

3、本发明采用的纤维是耐碱玻璃纤维，与有机纤维相比，可以进一步提高泡沫混凝土的耐火性能，减少火灾的损失。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步阐述。

以下实施例中用到的所有原料和溶剂均来自市售，具体如下：

水泥由南京小野田水泥厂提供，其出厂标准为P II 52.5型硅酸盐水泥，水泥的各项物理标准和化学组成均符合国家标准。

粉煤灰微珠由西卡公司提供，为超细、实心、全球状、连续粒径分布的粉煤灰硅铝酸盐精细微珠，其粒径分布范围为d10≤0.5μm、d50≤3μm、d95≤10μm。

纤维由深圳纤谷科技有限公司提供，为二氧化锆的含量高于16.0％，长度为6～12mm的耐火耐碱无机玻璃纤维。

高效聚羧酸减水剂、硬脂酸钠、阿拉伯胶、三乙醇胺、三异丙醇胺、甲酸钠、硝酸钠、铝酸钠、硫酸钠、过氧化氢均由江苏苏博特新材料有限公司提供。

水采用自来水。

实施例1

一种耐火泡沫混凝土材料，由以下原料按重量份组成：

240份水泥，

1份高效聚羧酸减水剂，

1份稳泡剂(硬脂酸钠)，

8份早强剂(三乙醇胺)，

4份促凝剂(铝酸钠)，

9份纤维，

10份发泡剂(过氧化氢)，

60份粉煤灰微珠，

160份水。

其制备方法为：

在砂浆搅拌锅中加入水泥240份、粉煤灰微珠60份、三乙醇胺8份、铝酸钠4份、纤维9份搅拌，再加入高效聚羧酸减水剂1份、硬脂酸钠1份、水160份制备浆料，最后加入过氧化氢10份搅拌均匀，即得到所述耐火泡沫混凝土材料。

实施例2

一种耐火泡沫混凝土材料，由以下原料按重量份组成：

300份水泥，

0.5份高效聚羧酸减水剂，

1份稳泡剂(阿拉伯胶)，

2份早强剂(三异丙醇胺)，

1.6份促凝剂(硫酸钠)，

4份纤维，

18份发泡剂(过氧化氢)，

40份粉煤灰微珠，

100份水。

其制备方法为：

在砂浆搅拌锅中加入水泥300份、粉煤灰微珠40份、三异丙醇胺2份、硫酸钠1.6份、纤维4份搅拌，再加入高效聚羧酸减水剂0.5份、阿拉伯胶1份、水100份制备浆料，最后加入过氧化氢18份搅拌均匀，即得到所述耐火泡沫混凝土材料。

实施例3

一种耐火泡沫混凝土材料，由以下原料按重量份组成：

270份水泥，

0.7份高效聚羧酸减水剂，

1.5份稳泡剂(硬脂酸钠1份、阿拉伯胶0.5份)，

5份早强剂(甲酸钠)，

3份促凝剂(铝酸钠)，

7份纤维，

14份发泡剂(过氧化氢)，

50份粉煤灰微珠，

130份水。

其制备方法为：

在砂浆搅拌锅中加入水泥270份、粉煤灰微珠50份、甲酸钠5份、铝酸钠3份、纤维7份搅拌，再加入高效聚羧酸减水剂0.7份、硬脂酸钠1份、阿拉伯胶0.5份，水130份制备浆料，最后加入过氧化氢14份搅拌均匀，即得到所述耐火泡沫混凝土材料。

实施例4

一种耐火泡沫混凝土材料，由以下原料按重量份组成：

240份水泥，

0.8份高效聚羧酸减水剂，

2份稳泡剂(硬脂酸钠1份、阿拉伯胶1份)，

6份早强剂(硝酸钠)，

2份促凝剂(硫酸钠)，

5份纤维，

15份发泡剂(过氧化氢)，

50份粉煤灰微珠，

120份水。

其制备方法为：

在砂浆搅拌锅中加入水泥240份、粉煤灰微珠50份、硝酸钠6份、硫酸钠2份、纤维5份搅拌，再加入高效聚羧酸减水剂0.8份、硬脂酸钠1份、阿拉伯胶1份、水120份制备浆料，最后加入过氧化氢15份搅拌均匀，即得到所述耐火泡沫混凝土材料。

对照例1

在砂浆搅拌锅中按重量份加入水泥300份、三乙醇胺6份、铝酸钠3份、纤维8份搅拌，再加入高效聚羧酸减水剂1份、水154份制备浆料，最后加入过氧化氢10份搅拌均匀，得到样品。

测试例1

对实施例1～4及对照例1制备的混凝土材料进行性能测试，测试结果如下表1所示。

表1性能测试结果

与对照例1相比，实施例1～4通过加入适量稳泡剂和粉煤灰微珠，改善了孔结构，泡沫混凝土抗压强度显著提高，导热系数显著降低。粉煤灰微珠的加入不仅发挥了火山灰效应，而且有效改善了水泥浆体的和易性。通过分析，可以明确：无机纤维明显提高了泡沫混凝土的耐火性以及在火灾中的稳定性。

Claims (10)

1.一种耐火泡沫混凝土材料，其特征在于，所述混凝土材料由以下原料按重量份组成：240～300份水泥，0.5～1份减水剂，1～2份稳泡剂，2～8份早强剂，1.6～4份促凝剂，4～9份纤维，10～18份发泡剂，40～60份粉煤灰微珠，100～160份水。

2.根据权利要求1所述的一种耐火泡沫混凝土材料，其特征在于，所述水泥为P II52.5型硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的一种耐火泡沫混凝土材料，其特征在于，所述减水剂为高效聚羧酸减水剂。

4.根据权利要求1所述的一种耐火泡沫混凝土材料，其特征在于，所述稳泡剂为硬脂酸钠、阿拉伯胶中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的一种耐火泡沫混凝土材料，其特征在于，所述早强剂为三乙醇胺、三异丙醇胺、甲酸钠、硝酸钠中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种耐火泡沫混凝土材料，其特征在于，所述促凝剂为铝酸钠或硫酸钠。

7.根据权利要求1所述的一种耐火泡沫混凝土材料，其特征在于，所述纤维为二氧化锆的含量高于16.0％，长度为6～12mm的耐火耐碱无机玻璃纤维。

8.根据权利要求1所述的一种耐火泡沫混凝土材料，其特征在于，所述发泡剂为过氧化氢。

9.根据权利要求1所述的一种耐火泡沫混凝土材料，其特征在于，所述粉煤灰微珠为超细、实心、全球状、连续粒径分布的粉煤灰硅铝酸盐精细微珠，其粒径分布范围为d10≤0.5μm、d50≤3μm、d95≤10μm。

10.权利要求1所述的一种耐火泡沫混凝土材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)按重量份将水泥、粉煤灰微珠、早强剂、促凝剂、纤维搅拌均匀；

步骤2)按重量份加入水、减水剂和稳泡剂以制备浆料；

步骤3)向步骤2)所述浆料中加入发泡剂均匀混合。