CN111170695A - 一种泡沫轻质土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泡沫轻质土及其制备方法，涉及绿色建筑材料的技术领域，按重量份数计，包括以下组分：水泥200‑220份、粉煤灰130‑150份、硅胶粉5‑10份、缓凝剂2‑6份、发泡液30‑35份、水220‑240份。该泡沫轻质土的制备方法包括以下步骤：S1.发泡料制备：利用空气压缩机将压缩空气通入发泡液中，形成泡沫发泡料；S2.胶凝料制备：将水泥、粉煤灰、硅胶粉、偏高岭土和聚合物/纳米蒙脱土复合材料混合分散均匀，加入混凝剂和水，混合均匀得到水泥胶凝料；S3.混料：将S1步骤得到的泡沫发泡料与S2步骤得到的水泥胶凝料混合并搅拌均匀，得到泡沫轻质土。本发明具有抗压强度高、力学性能优异且长期性能稳定的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及绿色建筑材料的技术领域，尤其是涉及一种泡沫轻质土及其制备方法。
背景技术
泡沫轻质土是由水泥、水与原料土按一定配合比充分拌合而成的浆体，然后再与由发泡剂制得的稳定细小气泡群充分搅拌混合形成流体，最终凝结而成的一种轻质填筑材料。但是，泡沫轻质土中存在的大量细小气泡导致泡沫轻质土的抗压强度等力学性能相较于传统混凝土有所下降。
针对上述问题，专利公开号为CN110078533A的中国专利，提出了一种高强度防水型泡沫轻质土，该泡沫轻质土按重量份数计包括50～80份水泥，18～35份水，15～20份掺合料，10～18份发泡剂，2～4份异氰酸酯，8～12份添加剂，1～4份乳化剂，5～10份混合烷烃和8～12份正硅酸乙酯，将上述组分按照特定的混料顺序进行拌合得高强度防水型泡沫轻质土。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：该发明的泡沫轻质土通过添加混合烷烃、正硅酸乙酯、异氰酸酯等有机物提高泡沫轻质土的抗压强度与防水性，但是由于高分子有机物在室外条件下受日晒雨淋容易老化裂解，从而丧失其对泡沫轻质土的增强效果，导致泡沫轻质土的长期性能不稳定。
发明内容
本发明的目的一是提供一种抗压强度高、力学性能优异且长期性能稳定的泡沫轻质土。
本发明的目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种泡沫轻质土，按重量份数计，包括以下组分：
进一步设置为：泡沫轻质土按重量份数计，包括以下组分：
进一步设置为：泡沫轻质土还包括10-15份偏高岭土。
进一步设置为：所述偏高岭土粒径范围为0.5-2.0μm。
进一步设置为：泡沫轻质土还包括5-10份聚合物/蒙脱土纳米复合材料。
本发明的目的二是提供一种上述泡沫轻质土的制备方法，本发明的目的二是通过以下技术方案实现的：
一种泡沫轻质土的制备方法，包括以下步骤：
S1.发泡料制备：利用空气压缩机将压缩空气通入发泡液中，形成泡沫发泡料；
S2.胶凝料制备：将水泥、粉煤灰、硅胶粉、偏高岭土和聚合物/纳米蒙脱土复合材料混合分散均匀，加入混凝剂和水，混合均匀得到水泥胶凝料；
S3.混料：将S1步骤得到的泡沫发泡料与S2步骤得到的水泥胶凝料混合并搅拌均匀，得到泡沫轻质土。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
(1)影响泡沫轻质土抗压强度的主要因素依次有水胶比、胶凝材料用量与粉煤灰掺量等，本发明通过优化轻质土各组分之间的配合比与气泡率，使泡沫轻质土具备更加优异的抗压性能与使用性能；
(2)泡沫轻质土的胶凝材料中添加硅胶粉、偏高岭土与聚合物/蒙脱土纳米复合材料，硅胶粉具有良好的吸附性、胶粘性且化学性质稳定，可将偏高岭土、聚合物/蒙脱土纳米复合材料稳定分散在轻质土中起到增强作用，偏高岭土与聚合物/蒙脱土纳米复合材料都是性能优异的增强填料，可显著提高轻质土的保水性并提高轻质土的抗渗性能，延长轻质土的长期使用寿命；
(3)泡沫轻质土的水泥胶凝料料的水胶比为0.55-0.75，且泡沫轻质土的气泡率为60-70％，此水胶比与气泡率下的泡沫轻质土具备更高的抗压强度、更低的立方质量与制造成本，更加实用与经济。
(4)向配方体系中添加缓凝剂，缓凝剂可有效延长轻质土的初凝时间，使应用于大体积回填的泡沫轻质土有充足的时间完成拌和、浇筑、成块、压实，保证施工顺畅且泡沫轻质土各项指标满足技术规范。
具体实施方式
实施例1：
一种泡沫轻质土，其组分及含量如表1所示。
表1实施例1-7组分含量表
其中，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，密度3.1g/cm3,经检验各项技术指标符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥质量标准》(GB175-2007)。
粉煤灰采用韶钢产二级粉煤灰，密度2.1g/cm3，经检验各项技术指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)。
硅胶粉产自青岛鑫昶来硅胶有限公司，硅胶粉粒度为1000目，耐温600℃。
缓凝剂为硼砂。
发泡液为十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40稀释而来。
偏高岭土的粒径范围为0.5-2.0μm。
聚合物/纳米蒙脱土复合材料所选用的聚合物基体为聚酰胺和聚酰亚胺。
该泡沫轻质土的制备方法包括以下步骤：
S1.发泡料制备：将十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40倍稀释成发泡液，利用空气压缩机将压缩空气通入发泡液中，形成泡沫发泡料；
S2.胶凝料制备：将水泥、粉煤灰、硅胶粉、偏高岭土、聚合物/纳米蒙脱土复合材料混合，搅拌3min至分散均匀，加入混凝剂和水再次搅拌3min，混合均匀得到水胶比为0.55的水泥胶凝料；
S3.混料：将S1步骤得到的泡沫发泡料与S2步骤得到的水泥胶凝料混合并搅拌均匀，得到气泡率为60％的泡沫轻质土。
实施例2：
一种泡沫轻质土，其组分含量如表1所示。
其中，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，密度3.1g/cm3,经检验各项技术指标符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥质量标准》(GB175-2007)。
粉煤灰采用韶钢产二级粉煤灰，密度2.1g/cm3，经检验各项技术指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)。
硅胶粉产自青岛鑫昶来硅胶有限公司，硅胶粉粒度为1000目，耐温600℃。
缓凝剂为焦磷酸钠。
发泡液为十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40稀释而来。
偏高岭土的粒径范围为0.5-2.0μm。
聚合物/纳米蒙脱土复合材料所选用的聚合物基体为聚酰胺和聚酰亚胺。
该泡沫轻质土的制备方法包括以下步骤：
S1.发泡料制备：将十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40倍稀释成发泡液，利用空气压缩机将压缩空气通入发泡液中，形成泡沫发泡料；
S2.胶凝料制备：将水泥、粉煤灰、硅胶粉、偏高岭土、聚合物/纳米蒙脱土复合材料混合，搅拌3min至分散均匀，加入混凝剂和水再次搅拌3min，混合均匀得到水胶比为0.60的水泥胶凝料；
S3.混料：将S1步骤得到的泡沫发泡料与S2步骤得到的水泥胶凝料混合并搅拌均匀，得到气泡率为62％的泡沫轻质土。
实施例3：
一种泡沫轻质土，其组分含量如表1所示。
其中，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，密度3.1g/cm3,经检验各项技术指标符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥质量标准》(GB175-2007)。
粉煤灰采用韶钢产二级粉煤灰，密度2.1g/cm3，经检验各项技术指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)。
硅胶粉产自青岛鑫昶来硅胶有限公司，硅胶粉粒度为1000目，耐温600℃。
缓凝剂为硼砂。
发泡液为十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40稀释而来。
偏高岭土的粒径范围为0.5-2.0μm。
聚合物/纳米蒙脱土复合材料所选用的聚合物基体为聚酰胺和聚酰亚胺。
该泡沫轻质土的制备方法包括以下步骤：
S1.发泡料制备：将十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40倍稀释成发泡液，利用空气压缩机将压缩空气通入发泡液中，形成泡沫发泡料；
S2.胶凝料制备：将水泥、粉煤灰、硅胶粉、偏高岭土、聚合物/纳米蒙脱土复合材料混合，搅拌3min至分散均匀，加入混凝剂和水再次搅拌3min，混合均匀得到水胶比为0.65的水泥胶凝料；
S3.混料：将S1步骤得到的泡沫发泡料与S2步骤得到的水泥胶凝料混合并搅拌均匀，得到气泡率为65％的泡沫轻质土。
实施例4：
一种泡沫轻质土，其组分含量如表1所示。
其中，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，密度3.1g/cm3,经检验各项技术指标符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥质量标准》(GB175-2007)。
粉煤灰采用韶钢产二级粉煤灰，密度2.1g/cm3，经检验各项技术指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)。
硅胶粉产自青岛鑫昶来硅胶有限公司，硅胶粉粒度为1000目，耐温600℃。
缓凝剂为氟硅酸钠。
发泡液为十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40稀释而来。
偏高岭土的粒径范围为0.5-2.0μm。
聚合物/纳米蒙脱土复合材料所选用的聚合物基体为聚酰胺和聚酰亚胺。
该泡沫轻质土的制备方法包括以下步骤：
S1.发泡料制备：将十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40倍稀释成发泡液，利用空气压缩机将压缩空气通入发泡液中，形成泡沫发泡料；
S2.胶凝料制备：将水泥、粉煤灰、硅胶粉、偏高岭土、聚合物/纳米蒙脱土复合材料混合，搅拌3min至分散均匀，加入混凝剂和水再次搅拌3min，混合均匀得到水胶比为0.70的水泥胶凝料；
S3.混料：将S1步骤得到的泡沫发泡料与S2步骤得到的水泥胶凝料混合并搅拌均匀，得到气泡率为67％的泡沫轻质土。
实施例5：
一种泡沫轻质土，其组分含量如表1所示。
其中，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，密度3.1g/cm3,经检验各项技术指标符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥质量标准》(GB175-2007)。
粉煤灰采用韶钢产二级粉煤灰，密度2.1g/cm3，经检验各项技术指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)。
硅胶粉产自青岛鑫昶来硅胶有限公司，硅胶粉粒度为1000目，耐温600℃。
缓凝剂为氟硅酸钠。
发泡液为十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40稀释而来。
偏高岭土的粒径范围为0.5-2.0μm。
聚合物/纳米蒙脱土复合材料所选用的聚合物基体为聚酰胺和聚酰亚胺。
该泡沫轻质土的制备方法包括以下步骤：
S1.发泡料制备：将十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40倍稀释成发泡液，利用空气压缩机将压缩空气通入发泡液中，形成泡沫发泡料；
S2.胶凝料制备：将水泥、粉煤灰、硅胶粉、偏高岭土、聚合物/纳米蒙脱土复合材料混合，搅拌3min至分散均匀，加入混凝剂和水再次搅拌3min，混合均匀得到水胶比为0.70的水泥胶凝料；
S3.混料：将S1步骤得到的泡沫发泡料与S2步骤得到的水泥胶凝料混合并搅拌均匀，得到气泡率为67％的泡沫轻质土。
实施例6：
一种泡沫轻质土，其组分含量如表1所示。
其中，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，密度3.1g/cm3,经检验各项技术指标符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥质量标准》(GB175-2007)。
粉煤灰采用韶钢产二级粉煤灰，密度2.1g/cm3，经检验各项技术指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)。
硅胶粉产自青岛鑫昶来硅胶有限公司，硅胶粉粒度为1000目，耐温600℃。
缓凝剂为焦磷酸钠。
发泡液为十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40稀释而来。
该泡沫轻质土的制备方法包括以下步骤：
S1.发泡料制备：将十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40倍稀释成发泡液，利用空气压缩机将压缩空气通入发泡液中，形成泡沫发泡料；
S2.胶凝料制备：将水泥、粉煤灰、硅胶粉混合，搅拌3min至分散均匀，加入混凝剂和水再次搅拌3min，混合均匀得到水胶比为0.65的水泥胶凝料；
S3.混料：将S1步骤得到的泡沫发泡料与S2步骤得到的水泥胶凝料混合并搅拌均匀，得到气泡率为70％的泡沫轻质土。
实施例7：
一种泡沫轻质土，其组分含量如表1所示。
其中，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，密度3.1g/cm3,经检验各项技术指标符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥质量标准》(GB175-2007)。
粉煤灰采用韶钢产二级粉煤灰，密度2.1g/cm3，经检验各项技术指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)。
硅胶粉产自青岛鑫昶来硅胶有限公司，硅胶粉粒度为1000目，耐温600℃。
缓凝剂为氟硅酸钠。
发泡液为十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40稀释而来。
偏高岭土的粒径范围为0.5-2.0μm。
聚合物/纳米蒙脱土复合材料所选用的聚合物基体为聚酰胺和聚酰亚胺。
该泡沫轻质土的制备方法包括以下步骤：
S1.发泡料制备：将十二烷基硫酸钠按照稀释倍率为40倍稀释成发泡液，利用空气压缩机将压缩空气通入发泡液中，形成泡沫发泡料；
S2.胶凝料制备：将水泥、粉煤灰、硅胶粉、偏高岭土混合，搅拌3min至分散均匀，加入混凝剂和水再次搅拌3min，混合均匀得到水胶比为0.65的水泥胶凝料；
S3.混料：将S1步骤得到的泡沫发泡料与S2步骤得到的水泥胶凝料混合并搅拌均匀，得到气泡率为68％的泡沫轻质土。
对比例1：
本对比例与实施例6的区别在于，将硅胶粉等质量替换成水泥，将缓凝剂等质量替换成水。
对比例2：
本对比例与实施例6的区别在于，S2步骤中，水泥胶凝料的水胶比为0.50。
对比例3：
本对比例与实施例6的区别在于，S2步骤中，水泥胶凝料的水胶比为0.80。
性能检测：
参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002测定实施例1-7、对比例1-3中泡沫轻质土的抗压强度。泡沫轻质土抗压强度试件成型后立即用不透水的薄膜覆盖表面，且在温度为20±5℃的环境中带模养护至终凝后24h内拆模。拆模后立即放入温度为20±2℃、相对湿度为95％以上的标准养护室中养护，达到28d进行抗压强度测试。测试结果如表2所示。
参照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080-2002，采用贯入阻力法测定实施例1-6与对比例1-3中泡沫轻质土的凝结时间，记贯入阻力达到3.5Mpa时为初凝时间，测试结果如表2所示。
表2性能测试数据表
本实施例的实施原理及有益效果为：本发明通过优化轻质土各组分之间的配合比与气泡率，使泡沫轻质土具备更加优异的抗压性能与使用性能。泡沫轻质土的胶凝材料中添加硅胶粉、偏高岭土与聚合物/蒙脱土纳米复合材料，硅胶粉具有良好的吸附性、胶粘性且化学性质稳定，可将偏高岭土、聚合物/蒙脱土纳米复合材料稳定分散在轻质土中起到增强作用，偏高岭土与聚合物/蒙脱土纳米复合材料都是性能优异的增强填料，可显著提高轻质土的保水性并提高轻质土的抗渗性能，延长轻质土的长期使用寿命。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种泡沫轻质土，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
水泥 200-220份；
粉煤灰 130-150份；
硅胶粉 5-10份；
缓凝剂 2-6份；
发泡液 30-35份；
水 220-240份。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫轻质土，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
水泥 206-215份；
粉煤灰 135-148份；
硅胶粉 5-8份；
缓凝剂 3-5份；
发泡液 30-32份；
水 225-235份。
3.根据权利要求2所述的一种泡沫轻质土，其特征在于：还包括10-15份偏高岭土。
4.根据权利要求3所述的一种泡沫轻质土，其特征在于：所述偏高岭土粒径范围为0.5-2.0μm。
5.根据权利要求3所述的一种泡沫轻质土，其特征在于：还包括5-10份聚合物/蒙脱土纳米复合材料。
6.一种如权利要求5所述的一种泡沫轻质土的制备方法，其特征在，包括以下步骤：
S1.发泡料制备：利用空气压缩机将压缩空气通入发泡液中，形成泡沫发泡料；
S2.胶凝料制备：将水泥、粉煤灰、硅胶粉、偏高岭土和聚合物/纳米蒙脱土复合材料混合分散均匀，加入混凝剂和水，混合均匀得到水泥胶凝料；
S3.混料：将S1步骤得到的泡沫发泡料与S2步骤得到的水泥胶凝料混合并搅拌均匀，得到泡沫轻质土。
7.根据权利要求6所述的一种泡沫轻质土的制备方法，其特征在于：所述S2步骤中，水泥胶凝料的水胶比范围为0.55-0.75。
8.根据权利要求7所述的一种泡沫轻质土的制备方法，其特征在于：所述S3步骤中，泡沫轻质土的气泡率为60-70%。
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