CN110317017B - 一种轻质高强泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种轻质高强泡沫混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体公开了一种轻质高强泡沫混凝土及其制备方法，由超细水泥基浆体湿磨后与稳泡剂、泡沫、轻质骨料按质量比（250‑800）：（0.05‑5）：（15‑30）：（2‑6）混合均匀，成型养护即可，得到的轻质高强泡沫混凝土的表观密度为180‑600kg/m3，抗压强度为0.8MPa‑8.5MPa，导热系数为0.055‑0.12W/m•K，属于A级不燃烧材料，可以作为轻质高强的复合墙板。

Description

一种轻质高强泡沫混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种轻质高强泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术
我国建筑材料领域正在倡导绿色经济、低碳经济，所以废弃物资源化利用、保温节能和保温材料耐燃烧成为当今建筑材料的重要发展方向；水泥泡沫混凝土具有轻质、保温、隔热、隔音、防火和吸振性能，常用水泥泡沫混凝土的表观密度为300kg/m3~1200kg/m3，抗压强度为0.5MPa~15.0MPa，导热系数大于0.085W/(m•K)，可用于生产砌块、轻质板材等领域，水泥泡沫混凝土的性能与密度之间有着密切的关联，一般地，随着密度的减小，水泥泡沫混凝土的导热系数降低，保温和隔音效果改善，但是抗压强度降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种轻质高强泡沫混凝土及其制备方法，制备的产品具有导热系数低、不燃、轻质高强，且原材料来源广泛、价格低廉。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种轻质高强泡沫混凝土，由超细水泥基浆体湿磨后与稳泡剂、泡沫、轻质骨料按质量比（250-800）：（0.05-5）：（15-30）：（2-6）混合均匀，成型养护即可，得到的轻质高强泡沫混凝土的表观密度为180-600kg/m3，抗压强度为0.8MPa-8.5MPa，导热系数为0.055-0.12W/m•K。
进一步的，所述超细水泥基浆体由水泥、超细矿物掺和料和水按质量比（150-270）：（25-200）：（90-350）混合，所述超细水泥基浆体的粒度为不高于60µm，所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种；所述超细矿物掺和料是粉煤灰和石灰石粉中的一种，且粉煤灰和石灰石粉的粒度均不高于30µm。
进一步的，所述稳泡剂为硅酸镁铝、钠基膨润土、纤维素醚、聚乙烯醇中的一种；所述泡沫是由表面活性剂类发泡剂与水按质量比1：（30-50）的比例混合；所述轻质骨料为粒径1mm-5mm、表观密度5-20kg/m3的膨胀聚苯乙烯颗粒。
一种轻质高强泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备超细水泥基浆体：将水泥、矿物掺和料和水按预先设定好的质量比混合均匀后，用球磨机、胶体磨和搅拌磨中的一种湿磨10min-60min，粒度为不高于60µm；
（2）制备泡沫：将表面活性剂类发泡剂与水按质量比1：（30-50）的比例混合，并由空气压缩机预制；
（3）制备均匀泡体：按照设定的质量比先将水泥基浆体与稳泡剂混合均匀，再加入泡沫混合均匀，最后加入轻骨料混合均匀，得到均匀泡体；
（4）浇注成型并养护：将得到的均匀泡体浇注到板型模具里，静置8h，再将带有模具的板材在50-75℃的温度下养护1d后脱模，将脱模后的板材在自然条件下再养护7-14d或在50-75℃的温度下养护3-7d即可。
本发明具有的优点是：
1.水泥基浆体通过湿磨，可以增加水灰比，本发明的水泥基浆体的水灰比可以增加到0.75，而常用水泥基浆体的水灰比为0.4-0.5，与常用水泥泡沫混凝土的制备工艺相比，本发明在制备相同体积的水泥基浆体时所用固体原材料减少，从而降低密度；
2.本发明的轻质骨料（EPS颗粒）进一步降低泡沫混凝土的密度，同时由于EPS颗粒在产品中起骨架作用，使产品体积更稳定，不易开裂；
3.本发明将水泥基浆体进行湿磨，使水泥与水在发生化学反应的过程中受到球磨的作用，一边生产水化产物一边被剥离，从而加速水泥的水化；
4.本发明将水泥、矿物掺和料和水进行湿磨，使矿物掺和料表明受到机械活化作用，导致矿物掺和料（粉煤灰或石灰石粉）的表面产生晶格缺陷，例如粉煤灰的表面会产生活性的二氧化硅，与水泥水化产物氢氧化钙反应生成水化硅酸钙凝胶，未反应的粉煤灰内核起微集料作用；石灰石粉经过球磨，表面产生不饱和的碳酸根键，成为水泥水化产物的钙离子的沉积中心，从而在石灰石表面形成水泥的水化产物（如水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙等），内核的石灰石起微集料作用，结果水泥水化产物与微集料形成一个整体，导致硬化水泥基浆体强度提高；
5.本发明在制备泡沫时，表面活性剂类发泡剂由憎水基团和亲水基团组成、掺入表面活性剂类发泡剂的水在气体搅动下就产生气泡、气泡的表面是一层含发泡剂亲水基团的水膜、发泡剂的憎水基团在气泡内的气体里。将空气通过压缩机产生的压缩气体与含发泡剂的水混合并通过装满钢丝球的发泡枪而产生小气泡，该气泡与超细水泥基浆体混合后被固定为独立的气孔，制品中气孔更均匀；
6.常用泡沫混凝土的表观密度为300kg/m3~1200kg/m3，抗压强度为0.5MPa~15.0MPa，导热系数大于0.085W/(m•K)，本发明的泡沫混凝土的表观密度180-600kg/m3，抗压强度为0.8MPa-8.5MPa，导热系数为0.055-0.12W/m•K，与常用技术相比，对于相同抗压强度的泡沫混凝土，本发明的泡沫混凝土可以降低质量约50%（即可以节约约50%的原材料），可以降低导热系数35%（即保温效果提高约35%）；对于密度相同的泡沫混凝土，本发明的泡沫混凝土可以提高抗压强度2-3倍，水泥基浆体湿磨，不仅高效利用原材料，而且环境效果好（与水泥超细干磨相比，不产生粉尘）。
具体实施方式
实施例1
由水泥、矿物掺和料和水按质量比150：25：90 混合均匀并湿磨10min得到A料；再由A料、稳泡剂、由表面活性剂类发泡剂产生的泡沫和EPS颗粒按质量比745:2:20:6混合均匀（先将水泥基浆体与稳泡剂混合均匀，再加入泡沫混合均匀，最后加入轻骨料混合均匀）、浇注到板型模具里，静置8h，再将带有模具的板材在50-75℃的温度下养护1d后脱模、将脱模后的板材在自然条件下再养护7-14d，测定产品的干表观密度为600kg/m3，抗压强度为3.8MPa，导热系数为0.12W/m•K，所述水泥湿磨过程所用的设备是球磨机、胶体磨和搅拌磨中的一种；所述水泥为六种（硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥）通用硅酸盐水泥中的一种；所述的矿物掺和料是粉煤灰和石灰石粉中的一种，其中粉煤灰和石灰石粉的粒度均不高于30µm；所述水为城市自来水；所述轻质骨料为粒径1mm-5mm、表观密度5kg/m3-20kg/m3的膨胀聚苯乙烯颗粒（EPS颗粒）；所述泡沫是由表面活性剂类发泡剂与水按质量比1：（30-50）的比例混合，并由空气压缩机预制的泡沫，其中表面活性剂类发泡剂由憎水基团和亲水基团组成、掺入表面活性剂类发泡剂的水在气体搅动下就产生气泡、气泡的表面是一层含发泡剂亲水基团的水膜、发泡剂的憎水基团在气泡内的气体里，将空气通过压缩机产生的压缩气体与含发泡剂的水混合并通过装满钢丝球的发泡枪而产生小气泡，该气泡与超细水泥基浆体混合后被稳定为独立的气孔，所述稳泡剂为硅酸镁铝、钠基膨润土、纤维素醚、聚乙烯醇中的一种。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于：由水泥、超细粉煤灰和水按质量比150：25：125 混合均匀并湿磨55min得到A料；再由A料、硅酸镁铝、由表面活性剂类发泡剂产生的泡沫和EPS颗粒按质量比800:2:15:6混合均匀、浇注成型、在50℃养护7d，测定产品的干表观密度为600kg/m3，抗压强度为8.5MPa，导热系数为0.12W/m•K。
实施例3
实施例3与实施例1的不同之处在于：由水泥、超细粉煤灰和水按质量比270:200:350 混合均匀并湿磨60min得到A料；再由A料、钠基膨润土、由表面活性剂类发泡剂产生的泡沫和EPS颗粒按质量比250:5:30:4混合均匀、浇注成型、在75℃带模养护3d。测定产品的干表观密度为180kg/m3，抗压强度为0.8MPa，导热系数为0.055W/m•K。
实施例4
实施例4与实施例1的不同之处在于：由水泥、超细石灰石粉和水按质量比200:100:180混合均匀并湿磨45min得到A料；再由A料、纤维素醚、由表面活性剂类发泡剂产生的泡沫和EPS颗粒按质量比400:0.05:25:4混合均匀、浇注成型、在55℃养护6d。测定产品的干表观密度为300kg/m3，抗压强度为2.0MPa，导热系数为0.085W/m•K。
实施例5
实施例5与实施例1的不同之处在于：由水泥、超细粉煤灰和水按质量比150:100:165混合均匀并湿磨50min得到A料；再由A料、聚乙烯醇、由表面活性剂类发泡剂产生的泡沫和EPS颗粒按质量比600:0.5:30:2混合均匀、浇注成型、在65℃养护4d。测定产品的干表观密度为435kg/m3，抗压强度为4.0MPa，导热系数为0.09W/m•K。

Claims (2)

1.一种轻质高强泡沫混凝土，其特征在于：由超细水泥基浆体湿磨后与稳泡剂、泡沫、轻质骨料按质量比（250-800）：（0.05-5）：（15-30）：（2-6）混合均匀，成型养护即可，得到的轻质高强泡沫混凝土的表观密度为180-600kg/m3，抗压强度为0.8MPa-8.5MPa，导热系数为0.055-0.12W/m•K，所述稳泡剂为硅酸镁铝、钠基膨润土、纤维素醚、聚乙烯醇中的一种；所述泡沫是由表面活性剂类发泡剂与水按质量比1：（30-50）的比例混合；所述轻质骨料为粒径1mm-5mm、表观密度5-20kg/m3的膨胀聚苯乙烯颗粒；所述超细水泥基浆体由水泥、超细矿物掺和料和水按质量比（150-270）：（25-200）：（90-350）混合，所述超细水泥基浆体的粒度不高于60µm，所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种；所述超细矿物掺和料是粉煤灰和石灰石粉中的一种，且粉煤灰和石灰石粉的粒度均不高于30µm。
2.一种如权利要求1所述的轻质高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备超细水泥基浆体：将水泥、矿物掺和料和水按预先设定好的质量比混合均匀后，用球磨机、胶体磨和搅拌磨中的一种湿磨10min-60min,粒度为不高于60µm；
（2）制备泡沫：将表面活性剂类发泡剂与水按质量比1：（30-50）的比例混合，并由空气压缩机预制；
（3）制备均匀泡体：按照设定的质量比先将水泥基浆体与稳泡剂混合均匀，再加入泡沫混合均匀，最后加入轻骨料混合均匀，得到均匀泡体；
（4）浇注成型并养护：将得到的均匀泡体浇注到板型模具里，静置8h，再将带有模具的板材在50-75℃的温度下养护1d后脱模，将脱模后的板材在自然条件下再养护7-14d或在50-75℃的温度下养护3-7d即可。
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