CN110054451B - 一种陶粒泡沫混凝土及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶粒泡沫混凝土及其制备工艺，包含以下重量份组分：水泥、细沙、增强轻骨料、聚丙烯树脂纤维、粉煤灰、矿粉、防水剂、引气剂、发泡剂、减水剂、水；其制备工艺为：S1、称取相应分量水泥、细沙、陶粒投入搅拌机搅拌；S2、称取相应分量聚丙烯树脂纤维、粉煤灰、矿粉加入S1步骤中的搅拌机继续搅拌混合，再加入三分之二配比分量的水，继续搅拌混合成颜色均一的料浆；S3、向S2步骤中加入剩余配比分量的水、防水剂、引气剂、减水剂继续搅拌，同时启动压力发泡机，向料浆内加入相应分量发泡剂所产生的泡沫；S4、将S3步骤中的料浆与泡沫搅拌混合均匀。本发明的陶粒泡沫混凝土具有抗压强度高、抗渗性好、耐久性好的优点。

Description

一种陶粒泡沫混凝土及其制备工艺

技术领域

本发明涉及混凝土生产技术领域，特别涉及一种陶粒泡沫混凝土及其制备工艺。

背景技术

泡沫混凝土又称为发泡水泥、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(轻质混凝土)是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中，经过合理养护成型，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。由于泡沫混凝土中含有大量封闭的细小孔隙，因此具有良好的保温隔热性能，同时大量细小空隙结构也使泡沫混凝土具备较好的隔音效果。

公告号为CN105541394B的中国专利公开了一种泡沫混凝土，包括如下质量比的各组分，25-60％水泥砂浆，5-15％水，1-3％碱水剂，1-3％增塑剂，1-5％起泡剂，0.1-5％无机盐，0.5-5％防水剂，1-10％黏土，3-12％外加剂和5-25％的辅料。其中，外加剂为八甲基多面体低聚倍半硅氧烷和玻璃纤维，减水剂为聚羧酸减水剂，增塑剂为环氧大豆油。

现有技术方案中虽然利用玻璃纤维跟八甲基多面体低聚倍半硅氧烷发生嵌连反应，从而提高泡沫混凝土的抗裂性能。但该现有技术方案中主要靠水泥砂浆作为胶结材料，水泥用量大，且制备出的混凝土在抗压强度方面还有待改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶粒泡沫混凝土及其制制备工艺，利用废弃混凝土制备再生骨料，提高资源利用率，并对再生骨料进行强化，所制得的再生混凝土具有抗压强度高、抗渗性好、耐久性好的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种陶粒泡沫混凝土，包含以下重量份的组分：水泥250-350份、细沙100-140份、增强轻骨料60-80份、聚丙烯树脂纤维20-35份、粉煤灰20-50份、矿粉20-50份、防水剂5-10份、引气剂1-3份、发泡剂15-20份、减水剂8-12份、水100-150份；

所述增强轻骨料为粒径范围在18-20mm的轻质陶粒，所述轻质陶粒的密度为400-480kg/m³。

通过采用上述技术方案，细沙、轻质陶粒均为细骨料，其中轻质陶粒密度小，内部多孔，形态、成分均一，具有较好的强度和坚固性，可以在控制泡沫混凝土轻量化特性的同时进一步提高泡沫混凝土的抗压强度；另一方面，轻质陶粒的微孔结构使其具有很好的吸水性，有助于提高泡沫混凝土整体的抗渗防水性能；水泥、矿粉、粉煤灰与水搅拌混合后形成凝胶材料，将细沙、轻质陶粒等骨料粘黏固定，起到粘结成型并提高泡沫混凝土基础强度的作用；聚丙烯树脂纤维比表面积大、韧性高、强度大，其与混凝土拌合后，在水的浸润和外力作用下，会形成大量均匀分布的细小纤维，大量的细小纤维与凝胶材料黏结固定在一起，可有效阻止混凝土塑性收缩，提高混凝土的抗裂性能和抗渗性能；引气剂在与混凝土拌合料一起搅拌混合过程中，可以有效降低水的表面张力，使得混凝土拌合料中产生许多均匀且稳定的小气泡，减小了骨料之间的摩擦力，提高了混凝土拌合料的流动性和混合均匀性；减水剂配合引气剂，进一步增加混凝土拌合料中颗粒之间的分散均匀性，从而可以减少水的使用量，增加了混凝土的塑化效果，使得混凝土的坍落度损失较小；发泡剂在机械作用下产生丰富均匀的泡沫，将泡沫与浆料拌合均匀，起到制备泡沫混凝土的效果；防水剂可以进一步增加泡沫混凝土的防水性能。

优选地，所述陶粒泡沫混凝土，其特征在于，包含以下重量份的组分：水泥280-320份、细沙110-130份、增强轻骨料65-75份、聚丙烯树脂纤维25-30份、粉煤灰30-45份、矿粉30-45份、防水剂6-8份、引气剂1-3份、发泡剂15-20份、减水剂8-12份、水110-140份。

进一步的，所述发泡剂包含以下重量份的组分：聚乙烯醇1-3份、十二烷基苯磺酸钠5-10份、三萜皂苷2-5份、三乙醇胺0.5-0.8份、水65-75份。

通过采用上述技术方案，十二烷基苯磺酸钠属于直链烷烃的阴离子表面活性剂，其溶于水后会解离形成阴离子基团，具有亲水基和憎水基的两亲结构，可以有效降低液体表面张力，有高效稳定的起泡、发泡性能；三萜皂苷属于非离子表面活性剂，其分子结构包含单糖基、甙元基，其中单糖基含有能与水分子形成氢键的多羟基结构，具有很强的亲水性，而甙元基具有较强的亲油憎水性，因此也有助于降低溶液表面张力并产生气泡，同时三萜皂苷分子结构较大，可以形成较厚的分子膜，使气泡的弹性、尺寸能够相对稳定；聚乙烯醇是一种水溶性高的乳化剂，具有乳化发泡、稳泡的作用；三乙醇胺具有较好的乳化性和增稠性，可以起到增加泡沫强度和稳定性的效果。

进一步的，所述发泡剂的制备工艺，包括以下步骤：

S1、常温下向反应釜内加入所需分量的水，调节反应釜的搅拌桨转速至150-220rpm，再依次将聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、三萜皂苷、三乙醇胺依次加入反应釜内，加入过程中不断搅拌混合；

S2、持续搅拌5-8min至溶液混合均匀；

S3、将混合液加入压力发泡机；

S4、启动压力发泡机发泡，待泡沫出泡均匀且气泡体积均一稳定，即制得发泡剂，备用。

通过采用上述技术方案，将聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、三萜皂苷、三乙醇胺在反应釜内搅拌混合，可以得到混合均匀的发泡剂乳液，将乳液加入压力发泡机，则可以高效稳定的产生泡沫，提高制备泡沫混凝土的效率和稳定性。

进一步的，本发明还提供了一种陶粒泡沫混凝土的制备工艺，包括以下步骤：

S1、称取相应分量水泥、细沙、轻质陶粒投入搅拌机搅拌30-40s；

S2、称取相应分量的聚丙烯树脂纤维、粉煤灰、矿粉加入S1步骤中的搅拌机继续搅拌混合20-30s，再加入三分之二配比分量的水继续搅拌20-30s混合成颜色均一的料浆；

S3、向S2步骤中加入剩余配比分量的水、防水剂、引气剂、减水剂继续搅拌，搅拌的同时启动压力发泡机，向料浆内加入相应分量发泡剂所产生的泡沫；

S4、将S3步骤中的料浆与泡沫搅拌混合均匀。

通过采用上述技术方案，将水泥与细沙、轻质陶粒预先搅拌混合，可以使细骨料与凝胶材料实现干混，有助于提高混合均匀性；在预混合后的干混料中加入聚丙烯树脂纤维、粉煤灰、矿粉等掺和料搅拌，可以使掺和料均匀的分散，再加水进行搅拌融合，从而形成均匀的浆料；在浆料搅拌过程中加入化学外加剂，并想浆料中通入泡沫，使得泡沫与浆料搅拌混合，从而形成泡沫混凝土拌合料。

进一步的，所述防水剂为水性有机硅防水剂。

通过采用上述技术方案，水性有机硅防水剂的水溶性高，能更好的与浆料混合，从而提高混凝土的防水性能。

进一步的，所述减水剂为木质素磺酸盐，所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，木质素磺酸盐有良好的扩散性，易溶于水，加入混凝土中搅拌可以改善混凝土的和易性，减少作为溶剂的水的用量，并且可以提高混凝土的强度和抗龟裂性。

进一步的，引气剂为松香酸钠、三萜皂苷中的一种或两种。

通过采用上述技术方案，松香酸钠属于三苯环结构阴离子表面活性剂，其溶于水后会解离形成阴离子基团，可以有效降低液体表面张力，有高效稳定的起泡、发泡性能；三萜皂苷属于非离子表面活性剂，其分子结构包含单糖基、甙元基，其中单糖基含有能与水分子形成氢键的多羟基结构，具有很强的亲水性，而甙元基具有较强的亲油憎水性，因此也有助于降低溶液表面张力并产生气泡，同时三萜皂苷分子结构较大，可以形成较厚的分子膜，使气泡的弹性、尺寸能够相对稳定。

进一步的，所述矿粉为S95级矿粉，比表面积为400-450m²/kg,含水率为0.4％-0.6％。

通过采用上述技术方案，S95级矿粉具有良好的分散性、表面活性，与二级粉煤灰复配，可以提高混凝土的和易性和粘聚性，减少混凝土中连通孔的形成，从而达到提高混凝土密实性、抗渗性及抗碳化性的效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本方案中在泡沫混凝土中引入轻质陶粒，利用轻质陶粒的多孔结构，在控制泡沫混凝土轻量化特性的同时，达到提高泡沫混凝土的抗压强度的效果；另一方面，轻质陶粒的微孔结构也使其具有很好的吸水性，达到提高泡沫混凝土抗渗防水性能的效果；

2.本方案中在泡沫混凝土拌合料中加入比表面积大、韧性高、强度大的聚丙烯树脂纤维，达到有效阻止混凝土塑性收缩，提高混凝土的抗裂性能和抗渗性能的效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

发泡剂的制备例1-3

表1制备例1-3中发泡剂的原料配比

制备例1：按照表1中的配比，于常温下向反应釜内加入65kg的水，调节反应釜的搅拌桨转速至150rpm，再依次将1kg聚乙烯醇、5kg十二烷基苯磺酸钠、2kg三萜皂苷、0.5kg三乙醇胺加入反应釜内，加入过程中不断搅拌混合,持续搅拌5min至溶液混合均匀,将混合液加入压力发泡机,启动压力发泡机发泡，待泡沫出泡均匀且气泡体积均一稳定，即制得发泡剂溶液。

制备例2：按照表1中的配比，于常温下向反应釜内加入70kg的水，调节反应釜的搅拌桨转速至180rpm，再依次将2kg聚乙烯醇、8kg十二烷基苯磺酸钠、3kg三萜皂苷、0.6kg三乙醇胺加入反应釜内，加入过程中不断搅拌混合,持续搅拌6min至溶液混合均匀,将混合液加入压力发泡机,启动压力发泡机发泡，待泡沫出泡均匀且气泡体积均一稳定，即制得发泡剂溶液。

制备例3：按照表1中的配比，于常温下向反应釜内加入75kg的水，调节反应釜的搅拌桨转速至220rpm，再依次将3kg聚乙烯醇、10kg十二烷基苯磺酸钠、5kg三萜皂苷、0.8kg三乙醇胺加入反应釜内，加入过程中不断搅拌混合,持续搅拌8min至溶液混合均匀,将混合液加入压力发泡机,启动压力发泡机发泡，待泡沫出泡均匀且气泡体积均一稳定，即制得发泡剂溶液。

实施例

实施例1：一种陶粒泡沫混凝土的制备工艺，包括以下步骤：

S1、称取250kg水泥、100kg细沙、60kg轻质陶粒投入搅拌机搅拌30s；

S2、称取20kg聚丙烯树脂纤维、20kg粉煤灰、20kg矿粉加入S1步骤中的搅拌机继续搅拌混合20s，再加入66kg的水继续搅拌20s混合成颜色均一的料浆；

S3、向S2步骤中加入34kg的水、5kg防水剂、1kg引气剂、8kg减水剂继续搅拌，搅拌的同时启动压力发泡机，向料浆内加入制备例1中发泡剂所产生的泡沫，发泡剂用量为15kg；

S4、将S3步骤中的料浆与泡沫搅拌混合均匀。

实施例2：一种陶粒泡沫混凝土的制备工艺，包括以下步骤：

S1、称取280kg水泥、110kg细沙、65kg轻质陶粒投入搅拌机搅拌35s；

S2、称取25kg聚丙烯树脂纤维、30kg粉煤灰、30kg矿粉加入S1步骤中的搅拌机继续搅拌混合25s，再加入73kg的水继续搅拌25s混合成颜色均一的料浆；

S3、向S2步骤中加入37kg的水、5kg防水剂、1kg引气剂、8kg减水剂继续搅拌，搅拌的同时启动压力发泡机，向料浆内加入制备例2中发泡剂所产生的泡沫，发泡剂用量为16kg；

S4、将S3步骤中的料浆与泡沫搅拌混合均匀。

实施例3：一种陶粒泡沫混凝土的制备工艺，包括以下步骤：

S1、称取300kg水泥、120kg细沙、70kg轻质陶粒投入搅拌机搅拌40s；

S2、称取28kg聚丙烯树脂纤维、35kg粉煤灰、35kg矿粉加入S1步骤中的搅拌机继续搅拌混合30s，再加入86kg的水继续搅拌30s混合成颜色均一的料浆；

S3、向S2步骤中加入44kg的水、7kg防水剂、2kg引气剂、10kg减水剂继续搅拌，搅拌的同时启动压力发泡机，向料浆内加入制备例3中发泡剂所产生的泡沫，发泡剂用量为17kg；S4、将S3步骤中的料浆与泡沫搅拌混合均匀。

实施例4：一种陶粒泡沫混凝土的制备工艺，包括以下步骤：

S1、称取320kg水泥、130kg细沙、75kg轻质陶粒投入搅拌机搅拌40s；

S2、称取30kg聚丙烯树脂纤维、45kg粉煤灰、45kg矿粉加入S1步骤中的搅拌机继续搅拌混合30s，再加入93kg的水继续搅拌30s混合成颜色均一的料浆；

S3、向S2步骤中加入47kg的水、8kg防水剂、2.5kg引气剂、11kg减水剂继续搅拌，搅拌的同时启动压力发泡机，向料浆内加入制备例1中发泡剂所产生的泡沫，发泡剂用量为18kg；S4、将S3步骤中的料浆与泡沫搅拌混合均匀。

实施例5：一种陶粒泡沫混凝土的制备工艺，包括以下步骤：

S1、称取350kg水泥、150kg细沙、80kg轻质陶粒投入搅拌机搅拌40s；

S2、称取35kg聚丙烯树脂纤维、50kg粉煤灰、50kg矿粉加入S1步骤中的搅拌机继续搅拌混合30s，再加入100kg的水继续搅拌30s混合成颜色均一的料浆；

S3、向S2步骤中加入50kg的水、10kg防水剂、3kg引气剂、12kg减水剂继续搅拌，搅拌的同时启动压力发泡机，向料浆内加入制备例1中发泡剂所产生的泡沫，发泡剂用量为20kg；S4、将S3步骤中的料浆与泡沫搅拌混合均匀。

对比例

对比例1：与实施例1的区别在于未添加轻质陶粒；

对比例2：与实施例1的区别在于未添加聚丙烯树脂纤维；

对比例3：与实施例1的区别在于未添加引气剂；

对比例4：与实施例1的区别在于未添加减水剂；

对比例5：与实施例1的区别在于未添加防水剂。

对比例6：以公告号为CN105541394B的中国专利申请文件中的实施例1作为对照，其包括如下质量比的各组分：36％水泥砂浆，10％水，3％聚羧酸减水剂，2％环氧大豆油，2％烷基苯磺酸酯，4％甲酸钙，3％甲基硅醇钠，10％黏土，6％八甲基多面体低聚倍半硅氧烷，4％短切E-玻璃纤维，20％碳酸钙。

性能检测

按照实施例1-5、对比例1-6的方法各制备6块混凝土标准试样块，并按照以下方法检测标准试样块的各项性能，由同一实施例制得的混凝土试样块的测试结果取平均值，测试结果如表1所示：

1、干容重：GB/T 14902-2012《中华人民共和国国家标准标准预拌混凝土》中标准测试混凝土拌合料的干容重；

2、7天抗压强度：按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护7天的抗压强度；

3、导热系数：按照GB/T 10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定(热流计法)》中的方法测试标准试块的导热系数；

4、抗渗性能：按照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的逐级加压法测试标准试块的抗渗性能。

表1以上各实施例制得的标准混凝土试块的性能测试结果

由表1可以看出，实施例1-5试样的干容重在715-735Kg/m³之间，对比例1试样的干容重为650Kg/m³，说明轻质陶粒的加入可以提高混凝土的干容重，有助于提高混凝土抗压强度；对比例2的干容重为710Kg/m³，略有下降，抗压强度也有所降低，说明聚丙烯树脂纤维的添加可以增加混凝土内部骨料与凝胶之间的连接强度，进而进一步增加混凝土的抗压强度；对比例6中干容重、抗压强度较实施例1-5检测结果略低，还有进一步提升空间。

抗渗性能检测结果显示，对比例3中未添加引气剂，对比例4中未添加减水剂，对比例5中未添加防水剂，其抗渗性能均低于实施例1-5、对比例1、对比例2、对比例6中试样的抗渗等级，说明混凝土中添加引气剂、减水剂及防水剂均有助于提高混凝土的抗渗性能。

导热性能方面，实施列1-5，对比例1-6的检测结果基本处于同一水准。

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。

Claims (3)

1.一种陶粒泡沫混凝土，其特征在于：包含以下重量份的组分：水泥250-350份、细沙100-140份、增强轻骨料60-80份、聚丙烯树脂纤维20-35份、粉煤灰20-50份、矿粉20-50份、防水剂5-10份、引气剂1-3份、发泡剂15-20份、减水剂8-12份、水100-150份；所述防水剂为水性有机硅防水剂；所述减水剂为木质素磺酸盐，所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁中的一种或几种；所述增强轻骨料为粒径范围为18-20mm的轻质陶粒，所述轻质陶粒的密度为400-480kg/m³；所述引气剂为三萜皂苷；

所述矿粉为S95级矿粉，比表面积为400-450m²/kg，含水率为0.4％-0.6％；

所述发泡剂由以下重量份的组分组成：聚乙烯醇1-3份、十二烷基苯磺酸钠5-10份、三萜皂苷2-5份、三乙醇胺0.5-0.8份、水65-75份；

所述发泡剂的制备工艺如下：S1、常温下向反应釜内加入所需份量 的水，调节反应釜搅拌桨转速至150-220rpm，再依次将聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、三萜皂苷、三乙醇胺加入反应釜内，加入过程中不断搅拌混合；S2、持续搅拌5-8min至溶液混合均匀；S3、将混合液加入压力发泡机；S4、启动压力发泡机发泡，待泡沫出泡均匀且气泡体积均一稳定，即制得发泡剂，备用；

所述的一种陶粒泡沫混凝土的制备工艺，包括以下步骤：

S1、称取相应份量 水泥、细沙、陶粒投入搅拌机搅拌30-40s；

S2、称取相应份量 的聚丙烯树脂纤维、粉煤灰、矿粉加入S1步骤中的搅拌机继续搅拌混合20-30s，再加入三分之二配比份量 的水继续搅拌20-30s混合成颜色均一的料浆；

S3、向S2步骤中加入剩余配比份量 的水、防水剂、引气剂、减水剂继续搅拌，搅拌的同时启动压力发泡机，向料浆内加入相应份量 发泡剂所产生的泡沫；

S4、将S3步骤中的料浆与泡沫搅拌混合均匀。

2.根据权利要求1所述的一种陶粒泡沫混凝土，其特征在于：包含以下重量份的组分：水泥280-320份、细沙110-130份、增强轻骨料65-75份、聚丙烯树脂纤维25-30份、粉煤灰30-45份、矿粉30-45份、防水剂6-8份、引气剂1-3份、发泡剂15-20份、减水剂8-12份、水110-140份。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种陶粒泡沫混凝土的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、称取相应份量 水泥、细沙、陶粒投入搅拌机搅拌30-40s；

S2、称取相应份量 的聚丙烯树脂纤维、粉煤灰、矿粉加入S1步骤中的搅拌机继续搅拌混合20-30s，再加入三分之二配比份量 的水继续搅拌20-30s混合成颜色均一的料浆；

S3、向S2步骤中加入剩余配比份量 的水、防水剂、引气剂、减水剂继续搅拌，搅拌的同时启动压力发泡机，向料浆内加入相应份量 发泡剂所产生的泡沫；

S4、将S3步骤中的料浆与泡沫搅拌混合均匀。