CN109467355A - 一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法 - Google Patents

一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，属于混凝土制备技术领域，一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其组成成分包括：发泡剂、硅酸盐水泥、高强轻粗集料、高效减水剂、水、砂浆、水凝胶、普通砂和外加剂，其生产步骤包括：水泥砂浆混合，凝胶体缩聚，气凝胶定型，发泡剂生产泡沫，泡沫混凝土的制备，气凝胶混合混凝土，可以实现改变传统轻质混凝土的制备工序，引入新材料，改进轻质混凝土的浆料发泡和成形工序，减少轻质混凝土生产过程中的等待时间，提高轻质混凝土的生产效率，同时极大地简化轻质混凝土的制造过程，改善轻质混凝土的性质隔热和隔音效果。

Description

一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土制备技术领域，更具体地说，涉及一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法。
背景技术
轻质混凝土又名泡沫混凝土，是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的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。它属于气泡状绝热材料，突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化；同时也是加气混凝土中的一个特殊品种，它的孔结构和材料性能都接近于加气混凝土，他们二者的差别，只是在气孔形状和加气手段之间的差别，加气混凝土气孔一般是椭圆形的，而泡沫混凝土受毛细孔作用的影响，产生变形，形成多面体.加气混凝土是利用化学发气，通过化学反应，由内部产生气体而形成气孔，轻质混凝土则是通过机械制泡的方法，先将发泡剂制成泡沫，然后再将泡沫加入水泥、菱镁、石膏浆中、形成泡沫浆体，再经自然养护蒸气养护而成。
现有的轻质混凝土一般都是采用蒸压加气制造的方法，利用水泥、石膏、石灰、粉煤灰或砂等，加入铝粉等作为外加发泡剂，加水搅拌混合成料浆后，浇注料浆入模具，静置等待料浆发泡，水泥等中之氧化镁与铝粉中之过氧化氢相遇后，在化合反应中产生大量的气体，使料浆产生大量的气泡，成为轻质材料这种生产方法对生产设备的要求较高，需要生产设备的标准可以达到较高的高温环境和高压条件，因此限制了轻质混凝土的推广，同时由于现有技术中轻质混凝土的生产过程中需要待料浆发泡成形等工序，需要等待较长时间，制造过程复杂，影响轻质混凝土的广泛使用。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，它可以实现改变传统轻质混凝土的制备工序，引入新材料，改进轻质混凝土的浆料发泡和成形工序，减少轻质混凝土生产过程中的等待时间，提高轻质混凝土的生产效率，同时极大地简化轻质混凝土的制造过程，改善轻质混凝土的性质隔热和隔音效果。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其组成成分包括：发泡剂、硅酸盐水泥、高强轻粗集料、高效减水剂、水、砂浆、水凝胶、普通砂和外加剂，其生产步骤包括：
步骤一：水泥砂浆混合，将硅酸盐水泥、砂浆、普通砂材料依次放入搅拌机中，缓慢加水搅拌，混合制成普通水泥砂浆，放置于储料桶内备用；
步骤二：凝胶体缩聚，将水凝胶加入水解溶液，使水凝胶发生水解反应，待水解完成后，将水解后的水凝胶溶液加热，使水凝胶溶液发生缩聚反应，使水凝胶溶液内部形成不同结构的纳米团簇，团簇之间相互粘连形成凝胶体；
步骤三：气凝胶定型，待凝胶体产生后，向凝胶体上添加液态试剂，使凝胶体的固态骨架周围充满液态试剂，待试剂与凝胶体反应后，将凝胶体放置于加压设备内，使凝胶体定型生成气凝胶；
步骤四：发泡剂生产泡沫，将发泡剂与水按照1∶30的重量比混合，将混合后的溶液均匀搅拌放置于发泡机内，待其充分混合，完成泡沫的生产；
步骤五：泡沫混凝土的制备，向混合池内添加水泥砂浆和泡沫，按照35：1的重量比配制水泥砂浆与泡沫，先加入水泥砂浆，添加过程中不断搅拌，搅拌过程中缓慢加入泡沫，制备泡沫混凝土；
步骤六：气凝胶混合混凝土，将步骤三中制备的气凝胶添加入混合池内，由工作人员使用搅拌设备使气凝胶与泡沫混凝土混合，混合过程中不断添加高强轻粗集料，完成轻质混凝土的生产，可以实现改变传统轻质混凝土的制备工序，引入新材料，改进轻质混凝土的浆料发泡和成形工序，减少轻质混凝土生产过程中的等待时间，提高轻质混凝土的生产效率，同时极大地简化轻质混凝土的制造过程，改善轻质混凝土的性质隔热和隔音效果。
进一步的，所述步骤三气凝胶定型过程中，为防止凝胶体中微孔洞内的表面张力导致材料结构的破坏，对凝胶体进行超临界干燥工艺处理，便于减少凝胶体中微孔洞内的表面张力导致材料结构的破坏，提升气凝胶的质量和生产效率。
进一步的，所述步骤一水泥砂浆混合过程中，硅酸盐水泥的最大水泥用量小于每立方550千克，便于控制硅酸盐水泥的用量，进而提升成品水泥的质量。
进一步的，所述步骤一水泥砂浆混合过程中，当轻质混凝土采用泵送施工时，控制硅酸盐水泥最小用量大于每立方350千克，便于轻质混凝土的输送。
进一步的，所述步骤六气凝胶混合混凝土过程中，向混合池内添加高强轻粗集料，所述高强轻粗集料规格为密度等级大于700、筒压强度大于5.0兆帕、强度标号大于30兆帕的圆球型高强陶粒，便于增强成品轻质混凝土的硬度和稳定性。
进一步的，所述高强轻粗集料内的圆球型高强陶粒各项指标应满足《轻骨料》GB/T17431.1中关于高强轻集料的标准要求。
进一步的，所述步骤一水泥砂浆混合过程中，水和硅酸盐水泥的重量比根据选用的高强轻粗集料中的圆球型高强陶粒吸水率选择，且水和硅酸盐水泥的重量比值与圆球型高强陶粒吸水率成反比，便于控制成品轻质混凝土的硬度。
进一步的，所述步骤三气凝胶定型过程中，将凝胶体放置于压力容器中，缓慢加温升压，使凝胶内的液体发生相变成超临界态的流体，待凝胶体内的液体全部转换为超临界流体后，将流体从压力容器中释放，便于提高气凝胶的生产效率，同时控制气凝胶的体密度。
进一步的，所述外加剂主要成分包括硅灰、优质粉煤灰、磨细高炉矿碴、F矿粉，且硅灰占外加剂重量比小于15％，便于调节混凝土的粘结度。
进一步的，所述步骤六气凝胶混合过程中，在泡沫混凝土与气凝胶混合过程中，向混合池内添加外加剂和高效减水剂，由技术人员根据混合池内混合效果，决定高效减水剂的使用量，通过向泡沫混凝土和气凝胶混合过程中添加高效减水剂和外加剂，便于调控轻质混凝土的稀释度。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以实现改变传统轻质混凝土的制备工序，引入新材料，改进轻质混凝土的浆料发泡和成形工序，减少轻质混凝土生产过程中的等待时间，提高轻质混凝土的生产效率，同时极大地简化轻质混凝土的制造过程，改善轻质混凝土的性质隔热和隔音效果。
(2)步骤三气凝胶定型过程中，为防止凝胶体中微孔洞内的表面张力导致材料结构的破坏，对凝胶体进行超临界干燥工艺处理，便于减少凝胶体中微孔洞内的表面张力导致材料结构的破坏，提升气凝胶的质量和生产效率。
(3)步骤一水泥砂浆混合过程中，硅酸盐水泥的最大水泥用量小于每立方550千克，便于控制硅酸盐水泥的用量，进而提升成品水泥的质量。
(4)步骤一水泥砂浆混合过程中，当轻质混凝土采用泵送施工时，控制硅酸盐水泥最小用量大于每立方350千克，便于轻质混凝土的输送。
(5)步骤六气凝胶混合混凝土过程中，向混合池内添加高强轻粗集料，高强轻粗集料规格为密度等级大于700、筒压强度大于5.0兆帕、强度标号大于30兆帕的圆球型高强陶粒，高强轻粗集料内的圆球型高强陶粒各项指标应满足《轻骨料》GB/T17431.1中关于高强轻集料的标准要求，便于增强成品轻质混凝土的硬度和稳定性。
(6)步骤一水泥砂浆混合过程中，水和硅酸盐水泥的重量比根据选用的高强轻粗集料中的圆球型高强陶粒吸水率选择，且水和硅酸盐水泥的重量比值与圆球型高强陶粒吸水率成反比，便于控制成品轻质混凝土的硬度。
(7)步骤三气凝胶定型过程中，将凝胶体放置于压力容器中，缓慢加温升压，使凝胶内的液体发生相变成超临界态的流体，待凝胶体内的液体全部转换为超临界流体后，将流体从压力容器中释放，便于提高气凝胶的生产效率，同时控制气凝胶的体密度。
(8)外加剂主要成分包括硅灰、优质粉煤灰、磨细高炉矿碴、F矿粉，且硅灰占外加剂重量比小于15％，便于调节混凝土的粘结度。
(9)步骤六气凝胶混合过程中，在泡沫混凝土与气凝胶混合过程中，向混合池内添加外加剂和高效减水剂，由技术人员根据混合池内混合效果，决定高效减水剂的使用量，通过向泡沫混凝土和气凝胶混合过程中添加高效减水剂和外加剂，便于调控轻质混凝土的稀释度。
附图说明
图1为本发明的主要流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其组成成分包括：发泡剂、硅酸盐水泥、高强轻粗集料、高效减水剂、水、砂浆、水凝胶、普通砂和外加剂，其生产步骤包括：
步骤一：水泥砂浆混合，将硅酸盐水泥、砂浆、普通砂材料依次放入搅拌机中，缓慢加水搅拌，混合制成普通水泥砂浆，放置于储料桶内备用，步骤一水泥砂浆混合过程中，硅酸盐水泥的最大水泥用量小于每立方550千克，便于控制硅酸盐水泥的用量，进而提升成品水泥的质量，步骤一水泥砂浆混合过程中，当轻质混凝土采用泵送施工时，控制硅酸盐水泥最小用量大于每立方350千克，便于轻质混凝土的输送，步骤一水泥砂浆混合过程中，水和硅酸盐水泥的重量比根据选用的高强轻粗集料中的圆球型高强陶粒吸水率选择，且水和硅酸盐水泥的重量比值与圆球型高强陶粒吸水率成反比，便于控制成品轻质混凝土的硬度；
步骤二：凝胶体缩聚，将水凝胶加入水解溶液，使水凝胶发生水解反应，待水解完成后，将水解后的水凝胶溶液加热，使水凝胶溶液发生缩聚反应，使水凝胶溶液内部形成不同结构的纳米团簇，团簇之间相互粘连形成凝胶体；
步骤三：气凝胶定型，待凝胶体产生后，向凝胶体上添加液态试剂，使凝胶体的固态骨架周围充满液态试剂，待试剂与凝胶体反应后，将凝胶体放置于加压设备内，使凝胶体定型生成气凝胶，步骤三气凝胶定型过程中，为防止凝胶体中微孔洞内的表面张力导致材料结构的破坏，对凝胶体进行超临界干燥工艺处理，便于减少凝胶体中微孔洞内的表面张力导致材料结构的破坏，提升气凝胶的质量和生产效率；
步骤四：发泡剂生产泡沫，将发泡剂与水按照1∶30的重量比混合，将混合后的溶液均匀搅拌放置于发泡机内，待其充分混合，完成泡沫的生产；
步骤五：泡沫混凝土的制备，向混合池内添加水泥砂浆和泡沫，按照35：1的重量比配制水泥砂浆与泡沫，先加入水泥砂浆，添加过程中不断搅拌，搅拌过程中缓慢加入泡沫，制备泡沫混凝土；
步骤六：气凝胶混合混凝土，将步骤三中制备的气凝胶添加入混合池内，由工作人员使用搅拌设备使气凝胶与泡沫混凝土混合，混合过程中不断添加高强轻粗集料，完成轻质混凝土的生产，步骤六气凝胶混合过程中，在泡沫混凝土与气凝胶混合过程中，向混合池内添加外加剂和高效减水剂，由技术人员根据混合池内混合效果，决定高效减水剂的使用量，通过向泡沫混凝土和气凝胶混合过程中添加高效减水剂和外加剂，便于调控轻质混凝土的稀释度，可以实现改变传统轻质混凝土的制备工序，引入新材料，改进轻质混凝土的浆料发泡和成形工序，减少轻质混凝土生产过程中的等待时间，提高轻质混凝土的生产效率，同时极大地简化轻质混凝土的制造过程，改善轻质混凝土的性质隔热和隔音效果。
步骤六气凝胶混合混凝土过程中，向混合池内添加高强轻粗集料，高强轻粗集料规格为密度等级大于700、筒压强度大于5.0兆帕、强度标号大于30兆帕的圆球型高强陶粒，便于增强成品轻质混凝土的硬度和稳定性，高强轻粗集料内的圆球型高强陶粒各项指标应满足《轻骨料》GB/T17431.1中关于高强轻集料的标准要求。
步骤三气凝胶定型过程中，将凝胶体放置于压力容器中，缓慢加温升压，使凝胶内的液体发生相变成超临界态的流体，待凝胶体内的液体全部转换为超临界流体后，将流体从压力容器中释放，便于提高气凝胶的生产效率，同时控制气凝胶的体密度，外加剂主要成分包括硅灰、优质粉煤灰、磨细高炉矿碴、F矿粉，且硅灰占外加剂重量比小于15％，便于调节混凝土的粘结度。
本发明通过发泡剂、硅酸盐水泥、高强轻粗集料、高效减水剂、水、砂浆、水凝胶、普通砂和外加剂生产制备轻质混凝土，可以实现改变传统轻质混凝土的制备工序，引入新材料，改进轻质混凝土的浆料发泡和成形工序，减少轻质混凝土生产过程中的等待时间，提高轻质混凝土的生产效率，同时极大地简化轻质混凝土的制造过程，改善轻质混凝土的性质隔热和隔音效果
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其特征在于：其组成成分包括：发泡剂、硅酸盐水泥、高强轻粗集料、高效减水剂、水、砂浆、水凝胶、普通砂和外加剂，其生产步骤包括：
步骤一：水泥砂浆混合，将硅酸盐水泥、砂浆、普通砂材料依次放入搅拌机中，缓慢加水搅拌，混合制成普通水泥砂浆，放置于储料桶内备用；
步骤二：凝胶体缩聚，将水凝胶加入水解溶液，使水凝胶发生水解反应，待水解完成后，将水解后的水凝胶溶液加热，使水凝胶溶液发生缩聚反应，使水凝胶溶液内部形成不同结构的纳米团簇，团簇之间相互粘连形成凝胶体；
步骤三：气凝胶定型，待凝胶体产生后，向凝胶体上添加液态试剂，使凝胶体的固态骨架周围充满液态试剂，待试剂与凝胶体反应后，将凝胶体放置于加压设备内，使凝胶体定型生成气凝胶；
步骤四：发泡剂生产泡沫，将发泡剂与水按照1∶30的重量比混合，将混合后的溶液均匀搅拌放置于发泡机内，待其充分混合，完成泡沫的生产；
步骤五：泡沫混凝土的制备，向混合池内添加水泥砂浆和泡沫，按照35：1的重量比配制水泥砂浆与泡沫，先加入水泥砂浆，添加过程中不断搅拌，搅拌过程中缓慢加入泡沫，制备泡沫混凝土；
步骤六：气凝胶混合混凝土，将步骤三中制备的气凝胶添加入混合池内，由工作人员使用搅拌设备使气凝胶与泡沫混凝土混合，混合过程中不断添加高强轻粗集料，完成轻质混凝土的生产。
2.根据权利要求1所述的一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤三气凝胶定型过程中，为防止凝胶体中微孔洞内的表面张力导致材料结构的破坏，对凝胶体进行超临界干燥工艺处理。
3.根据权利要求1所述的一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤一水泥砂浆混合过程中，硅酸盐水泥的最大水泥用量小于每立方550千克。
4.根据权利要求1所述的一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤一水泥砂浆混合过程中，当轻质混凝土采用泵送施工时，控制硅酸盐水泥最小用量大于每立方350千克。
5.根据权利要求1所述的一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤六气凝胶混合混凝土过程中，向混合池内添加高强轻粗集料，所述高强轻粗集料规格为密度等级大于700、筒压强度大于5.0兆帕、强度标号大于30兆帕的圆球型高强陶粒。
6.根据权利要求5所述的一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其特征在于：所述高强轻粗集料内的圆球型高强陶粒各项指标应满足《轻骨料》GB/T17431.1中关于高强轻集料的标准要求。
7.根据权利要求6所述的一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤一水泥砂浆混合过程中，水和硅酸盐水泥的重量比根据选用的高强轻粗集料中的圆球型高强陶粒吸水率选择，且水和硅酸盐水泥的重量比值与圆球型高强陶粒吸水率成反比。
8.根据权利要求2所述的一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤三气凝胶定型过程中，将凝胶体放置于压力容器中，缓慢加温升压，使凝胶内的液体发生相变成超临界态的流体，待凝胶体内的液体全部转换为超临界流体后，将流体从压力容器中释放。
9.根据权利要求1所述的一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其特征在于：所述外加剂主要成分包括硅灰、优质粉煤灰、磨细高炉矿碴、F矿粉，且硅灰占外加剂重量比小于15％。
10.根据权利要求1所述的一种含有气凝胶的轻质混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤六气凝胶混合过程中，在泡沫混凝土与气凝胶混合过程中，向混合池内添加外加剂和高效减水剂，由技术人员根据混合池内混合效果，决定高效减水剂的使用量。
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