CN111410506A - 一种承重保温一体化泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种承重保温一体化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，所涉及的承重保温一体化泡沫混凝土，按重量份，由下述组分制得：轻烧氧化镁400～700份，水氯石130～300份，粉煤灰0～300份，硅灰40～50份，聚丙烯纤维0～3份，高效减水剂9～10份，柠檬酸0～10份，发泡剂3～5份，稳泡剂0～1份，水200～400份。该泡沫混凝土的干密度为920～1020kg/m3，抗压强度为10.4～14.7Mpa，导热系数为0.141W/(m·K)～0.153W/(m·K)，强度高，保温性能良好，可用于多层、低层建筑的承重结构，能够实现保温层与建筑结构同体同寿命，降低工程造价，在村镇绿色建筑领域有着广阔的应用前景。

Description

一种承重保温一体化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，尤其涉及一种承重保温一体化泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术：
泡沫混凝土作为一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料，可广泛应用于墙体保温、轻质板材、地基回填、防火芯门、国防等工程领域。但是，泡沫混凝土还存在一定缺陷，因其强度低，一直未能作为承重构件在建筑工程中推广使用。
目前，我国村镇绝大多数为多层、低层建筑，并且多数为采用烧结粘土砖砌筑的砌体结构。因生产粘土砖需要使用可耕种土地中的优质粘土，对耕地造成严重破坏，不符合绿色可持续的发展战略。早在2012年，国家就提出了城市“限粘、禁实”的政策，推动乡镇、农村“禁实”，提倡大力发展符合当地建筑结构需求，能够替代实心粘土砖的优质新型材料。
烧结实心粘土砖导热系数大，不能实现结构自保温，导致房屋保温性能差。我国北方地区，冬季严寒，村镇建筑保温措施多采用聚苯板等易燃性有机保温材料，防火性能差，工艺繁琐，并且不能做到保温层与建筑结构同体同寿命。
发明内容：
本发明的目的是提供一种承重保温一体化的泡沫混凝土，该泡沫混凝土力学性能优异、保温性能良好、不燃烧，可在村镇多层、低层建筑中广泛推广使用。
本发明采用以下技术方案：一种承重保温一体化泡沫混凝土，由下述组分按重量份制得：轻烧氧化镁400～700份，水氯石130～300份，粉煤灰0～300份，硅灰40～50份，聚丙烯纤维0～3份，高效减水剂9～10份，柠檬酸0～10份，发泡剂3～5份，稳泡剂0～1份，水200～400份。
进一步地，所述轻烧氧化镁纯度为90％，考虑到轻烧氧化镁活性对泡沫混凝土强度、耐水性及凝结时间的影响，活性选择50％～60％的范围。氧化镁活性大于60％，会造成泡沫混凝土凝结时间过快、开裂等；氧化镁活性低于50％，水化反应时，氯化镁中的氯离子反应不完全，形成游离的氯离子，会在泡沫混凝土表面泛“白霜”，甚至“返卤”。
进一步地，所述硅灰平均粒径为0.1～0.3μm，具有很强的火山灰效应。氧化镁与氯化镁反应生成的5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O(518相)和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O(318相)晶体，是泡沫混凝土强度的主要来源。由于硅灰的火山灰效应，拌和混合物时会发生二次水化反应，促进518相和318相晶体的生成，并与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体，从而提高泡沫混凝土的强度。
进一步地，所述粉煤灰平均粒径为20～25μm，表面光滑，颗粒呈球形，可以与硅灰协同作用，在浆体流动性与和易性的同时，降低拌合用水量，有“矿物减水剂”之称。
进一步地，所述高效减水剂为JSM-1型聚羧酸减水剂，减水率为37％，由丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯等共聚而成，具有减水、保坍、增强、防收缩及环保等优良性能。泡沫混凝土中的水化产物5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O(518相)和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O(318相)晶体，在水中会发生分解，使泡沫混凝土的强度相减少，强度降低。JSM-1型聚羧酸减水剂的掺入，减少用水量，优化了泡沫混凝土的结构，使518相晶体含量增加，提高泡沫混凝土的强度及耐水性。
进一步地，所述发泡剂为双氧水，纯度为30％，发泡迅速，效率高，无须借助发泡机，气泡产生量可调整。
进一步地，所述稳泡剂为羟丙基甲基纤维素或硅酮酰胺中的一种。其中，羟丙基甲基纤维素为白色粉末，细度不大于80目，粘度为20万；硅酮酰胺为粘稠棕色体，由聚硅氧烷枝接酰胺聚合而成。羟丙基甲基纤维素或硅酮酰胺在浆体中分散性强，使气泡分布均匀，显著改善气泡结构，降低塌模的概率，提高泡沫混凝土的强度。
进一步地，所述柠檬酸为白色晶体，有机酸，可以改善泡沫混凝土的耐水性，可以与硅灰、粉煤灰等协同作用，促使水化产物中生成M-S-H gel，以518相晶体为骨架将其包裹，阻止518相晶体在水中水解，提高泡沫混凝土耐水性。
本发明公开了一种承重保温一体化泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，根据配合比称量各组分用量；
步骤二，将水氯石与水混合，搅拌至溶液中白色晶体溶解消失后，加入聚羧酸减水剂，得到混合溶液A；
步骤三，将轻烧氧化镁与粉煤灰、硅灰、聚丙烯纤维、柠檬酸中的至少两种混合，得到混合物B；
进一步地，以200r/min的速率搅拌混合物B，搅拌时间8～10min，使聚丙烯纤维均匀分散在混合物B中；
步骤四，将混合溶液A加入到混合物B中，以200r/min的速率搅拌均匀；
进一步地，依次加入双氧水、羟丙基甲基纤维素或硅酮酰胺，以500～600r/min的速率搅拌1～2min，得到混合物C；
步骤五，将混合物C浇筑成型，静置24h后脱模，自然养护28d即可。
本发明的有益效果是：
1、按照《泡沫混凝土应用技术规程》(JGJ/T 341-2014)规定，干密度范围为850kg/m3<ρd≤950kg/m3、950kg/m3<ρd≤1050kg/m3的泡沫混凝土所属密度等级分别为A9、A10，对应的强度分别为2.5Mpa～4Mpa、3.5Mpa～5Mpa。本发明制备的泡沫混凝土，干密度为920kg/m3～1020kg/m3(属A9～A10密度等级)，抗压强度为10.4Mpa～14.7Mpa，远高于该密度等级对应的强度，可作为承重构件在建筑工程中推广。
2、目前，市场售卖的干密度为900kg/m3～1200kg/m3的泡沫混凝土砌块，其抗压强度为5.5Mpa～10.5Mpa。本发明的优选配比：轻烧氧化镁462份，水氯石231份，粉煤灰185份，硅灰46份，聚丙烯纤维2.8份，JSM-1型聚羧酸减水剂9.2份，柠檬酸2份，双氧水4.2份，羟丙基甲基纤维素0.5份，水277份。所得到的泡沫混凝土，干密度为950kg/m3，抗压强度为14.7Mpa，导热系数为0.143W/(m·K)。
3、本发明制备的泡沫混凝土，导热系数为0.141W/(m·K)～0.153W/(m·K)，远小于烧结粘土砖的导热系数0.815W/(m·K)，可用作保温材料，且自重比烧结粘土砖低。在村镇多层、低层建筑中，既能满足承载力要求，又能满足结构自保温功能，可以实现建筑物保温层与结构构件同体同寿命，降低工程造价。
4、本发明制备的泡沫混凝土，掺入大量粉煤灰，在保证强度的前提下充分利用工业废渣，践行绿色发展理念，实现建筑产品的绿色可持续发展。
【具体实施方式】
实施例1
一种承重保温一体化泡沫混凝土，以重量份计，包括以下组分：
轻烧氧化镁585份；
水氯石292份；
硅灰46份；
JSM-1型聚羧酸减水剂9.2份；
双氧水4.7份；
羟丙基甲基纤维素0.5份；
水231份。
所述的一种承重保温一体化泡沫混凝土，制备方法包括以下步骤：
(1)将水氯石与水混合，搅拌至溶液中白色晶体消失后，加入JSM-1型聚羧酸减水剂，得到混合溶液A；
(2)将轻烧氧化镁与粉煤灰、硅灰、聚丙烯纤维、柠檬酸中的至少两种混合，得到混合物B；
(3)以200r/min的速率搅拌混合物B，搅拌时间8～10min，使聚丙烯纤维均匀分散在混合物B中；
(4)将混合溶液A加入到混合物B中，以200r/min的速率搅拌均匀；
(5)依次加入双氧水、羟丙基甲基纤维素或硅酮酰胺，以500～600r/min的速率搅拌1～2min，得到混合物C；
(6)将混合物C浇筑成型，静置24h后脱模，自然养护28d即可。
实施例2
一种承重保温一体化泡沫混凝土，以重量份计，包括以下组分：
轻烧氧化镁462份；
水氯石231份；
粉煤灰185份；
硅灰46份；
聚丙烯纤维2.8份；
JSM-1型聚羧酸减水剂9.2份；
柠檬酸2份；
双氧水4.2份；
羟丙基甲基纤维素0.5份；
水277份。
所述的一种承重保温一体化泡沫混凝土，制备方法同实施例1。
实施例3
一种承重保温一体化泡沫混凝土，以重量份计，包括以下组分：
轻烧氧化镁674份；
水氯石202份；
硅灰46份；
聚丙烯纤维0.9份；
JSM-1型聚羧酸减水剂9.2份；
柠檬酸9份；
双氧水4.6份；
羟丙基甲基纤维素0.5份；
水277份。
所述的一种承重保温一体化泡沫混凝土，制备方法同实施例1。
实施例4
一种承重保温一体化泡沫混凝土，以重量份计，包括以下组分：
轻烧氧化镁400份；
水氯石200份；
粉煤灰277份；
硅灰46份；
聚丙烯纤维0.9份；
JSM-1型聚羧酸减水剂9.2份；
柠檬酸3.4份；
双氧水3.7份；
羟丙基甲基纤维素0.5份；
水323份。
所述的一种承重保温一体化泡沫混凝土，制备方法同实施例1。
实施例5
一种承重保温一体化泡沫混凝土，以重量份计，包括以下组分：
轻烧氧化镁523份；
水氯石262份；
粉煤灰92份；
硅灰46份；
聚丙烯纤维1.8份；
JSM-1型聚羧酸减水剂9.2份；
柠檬酸7份；
双氧水3.1份；
羟丙基甲基纤维素0.5份；
水370份。
所述的一种承重保温一体化泡沫混凝土，制备方法同实施例1。
实施例6
一种承重保温一体化泡沫混凝土，以重量份计，包括以下组分：
轻烧氧化镁633份；
水氯石244份；
硅灰46份；
聚丙烯纤维2.8份；
JSM-1型聚羧酸减水剂9.2份；
柠檬酸5.7份；
双氧水3.3份；
羟丙基甲基纤维素0.5份；
水370份。
所述的一种承重保温一体化泡沫混凝土，制备方法同实施例1。
泡沫混凝土性能按照《泡沫混凝土》行业标准(JG/T 266-2011)要求进行测试。
测试上述实施例1～6所制备泡沫混凝土的性能：
(1)抗压强度；
(2)干密度；
(3)导热系数。
具体测试结果如表1所示。
Figure BDA0002430710100000101
所述实施例是为了更全面的解释本发明，而不是对本发明的限制，在不脱离本发明原理和构思前提下的简单修改，都属于本发明要求保护范围。

Claims (7)

1.一种承重保温一体化泡沫混凝土，其特征在于，由下述组分按重量份制得：轻烧氧化镁400～700份，水氯石130～300份，粉煤灰0～300份，硅灰40～50份，聚丙烯纤维0～3份，高效减水剂9～10份，柠檬酸0～10份，发泡剂3～5份，稳泡剂0～1份，水200～400份。
2.根据权利要求1所述的一种承重保温一体化泡沫混凝土，其特征在于，所述轻烧氧化镁纯度为90％，活性为50％～60％，以保证有足量的轻烧氧化镁参与反应。
3.根据权利要求1所述的一种承重保温一体化泡沫混凝土，其特征在于，所述高效减水剂为JSM-1型聚羧酸减水剂，减水率为37％，降低用水量，提高泡沫混凝土强度。
4.根据权利要求1所述的一种承重保温一体化泡沫混凝土，其特征在于，所述纤维为12mm短切聚丙烯纤维，有效提高泡沫混凝土的抗裂能力。
5.根据权利要求1所述的一种承重保温一体化泡沫混凝土，其特征在于，所述稳泡剂为羟丙基甲基纤维素或硅酮酰胺中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种承重保温一体化泡沫混凝土，其特征在于，所述发泡剂为双氧水，纯度为30％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的一种承重保温一体化泡沫混凝土，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
(1)根据配合比称量各组分用量；
(2)将水氯石与水混合，搅拌至溶液中白色晶体消失后，加入JSM-1型聚羧酸减水剂，得到混合溶液A；
(3)将轻烧氧化镁与粉煤灰、硅灰、聚丙烯纤维、柠檬酸中的至少两种混合，得到混合物B，以200r/min的速率搅拌混合物B，搅拌时间8～10min；
(4)将混合溶液A加入到混合物B中，以200r/min的速率搅拌均匀，依次加入双氧水、羟丙基甲基纤维素或硅酮酰胺，以500～600r/min的速率搅拌1～2min，得到混合物C；
(5)将混合物C浇筑成型，静置24h后脱模，自然养护28d即可。
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