CN111960770B - 一种低收缩率发泡混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明属于混凝土技术领域，公开了一种低收缩率发泡混凝土，包括以质量份数计以下组成成分：硅酸盐水泥、粉煤灰、起泡剂、减水剂、稳泡剂、缓释剂、钝化硝酸膨润土。本发明具有以下优点和效果：1.加入了钝化硝酸膨润土，使得混凝土在水化的过程中会根据水化热进行产气，产生抵抗力，抵抗化学收缩；2.加入了缓释剂，保持混凝土浆体内的水分含量，降低混凝土沁水；3.缓释剂有助于帮助钝化硝酸膨润土平缓释放过程，使得产气效果更平稳，降低爆发产气带来的大孔隙，增强混凝土强度。
Description
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，特别涉及一种低收缩率发泡混凝土。
背景技术
发泡水泥是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式或化学式发泡，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。
混凝土收缩是指在混凝土凝结初期或硬化过程中出现的体积缩小现象。一般分为塑性收缩，化学收缩，干燥收缩及碳化收缩，较大的收缩会引起混凝土开裂。混凝土在浇铸时期的收缩主要是塑性收缩(混凝土内分子链形成过程中水泥沁水和骨架收缩)和化学收缩(混凝土吸水水化使得水量减小引起的收缩)，混凝土收缩是混凝土应用中的一个必须解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种低收缩率发泡混凝土，具有低收缩率、低沁水率的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种低收缩率发泡混凝土包括以质量份数计以下组成成分：
硅酸盐水泥：70-100份；
粉煤灰：50-80份；
起泡剂：6-13份；
减水剂：3-5份；
稳泡剂：3-6份；
缓释剂：10-14份；
钝化硝酸膨润土：11-16份。
通过采用上述技术方案，混凝土在水化过程中会产生巨大的水化热，而混凝土的导热效率很低，所以在混凝土颗粒附近会产生局部高温，而钝化硝酸膨润土内含有的硝基会受热激发产气，混凝土水化越剧烈，化学收缩越强的时候产气速率越大，能抵抗混凝土的收缩，而混凝土在后期水化接近完成时，由于温度降低和硝基存量降低的双重作用下，产气速率反而会快速下降，避免破坏已经成型的混凝土微观结构。
本发明的进一步设置为：所述钝化硝酸膨润土包括以质量份数计以下组分：
硝化纤维素：6-10份；
膨润土：12-18份；
樟脑：1-1.6份；
聚甲基乙烯基苯基硅橡胶：2-4份；
壳聚糖：1.8-3.3份；
聚丙烯酰胺：3-8份；
所述硝化纤维素的含氮率为10％-11％，所述聚甲基乙烯基苯基硅橡胶的含苯基率大于30mol％。
本发明的进一步设置为：所述钝化硝酸膨润土的制备过程如下：
A1.将膨润土研磨，直至完全过200目筛，再和聚甲基乙烯基苯基硅橡胶混合搅拌，得到改性膨润土；
A2.将硝化纤维素、樟脑和壳聚糖溶解在酒精中，得到混合溶液；
A3.将改性膨润土和混合溶液混合均匀，在40℃的条件下保温搅拌1h，得到初混物；
A4.将A3中得到初混物放入负压环境中维持40℃负压蒸馏同时不断搅拌直至酒精完全挥发，得到硝酸膨润土；
A5.将丙烯酰胺溶解在40℃水中，缓慢加入硝酸膨润土中，混合均匀，保持在30-35℃下搅拌1h，然后放置于阴凉处阴干，碾成粉末，得到钝化硝酸膨润土。
通过采用上述技术方案，硝化纤维素是提供硝基的载体；膨润土用以负载所有物质；樟脑用以加强硝化纤维素的塑性，使得最终制得的钝化硝酸膨润土有良好的加工性能，同时也能加强硝化纤维素和膨润土之间的结合力；聚甲基乙烯基苯基硅橡胶在水泥环境和钝化硝酸膨润土的化学环境中都难以破坏其分子骨架，所以能稳定提供一定的聚合力，使得钝化硝酸膨润土不至于在混凝土内崩解；所述壳聚糖一方面改性膨润土，增强其吸附能力，另一方面可以和硝化纤维素结合，形成壳聚糖-硝化纤维素复合高分子的同时降低硝化纤维素互相缠绕的概率，防止钝化硝酸膨润土内部热量集中导致过早过快的分解硝基产气；丙烯酰胺的作用一方面可以和硝化纤维素结合，进一步钝化硝化纤维素，降低其使用风险，另一方面增强了钝化硝酸膨润土内粘合力，并且因为硝化纤维素和壳聚糖都较难溶解在pH值为中性的纯水内，丙烯酰胺会主要结合在壳聚糖-硝化纤维素复合高分子表面，在混凝土内水化产生大量碱性基团的时候，丙烯酰胺会部分水解产生羧酸根基团，和成分为硅酸二钙、硅酸三钙的水泥颗粒有着极强的结合能力，防止硝化纤维产气将水泥颗粒过多的推离导致产气速率陡然下降。
本发明的进一步设置为：所述减水剂为聚羧酸减水剂。
本发明的进一步设置为：所述起泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、角质蛋白发泡剂和松香皂类发泡剂中的一种或多种。
本发明的进一步设置为：所述缓释剂包括以质量份数计以下组分：
硫酸酯淀粉：10-12份；
沸石粉：11-18份；
聚合硫酸铝：3-6份；
双氧水：2-3份；
月桂醇硫酸钠：1-2份。
本发明的进一步设置为：所述缓释剂的制备过程如下所述：
B1.将硫酸酯淀粉和月桂醇硫酸钠混合，不断加水并搅拌直至形成均一稳定的溶浆；
B2.将沸石粉和B1中得到的溶浆混合均匀，在60℃的烘烤下搅拌至呈稀膏状混合浆；
B3.在混合浆中加入聚合硫酸铝和双氧水，快速拌和均匀，送入滚筒造粒机造粒；
B4.将B3中得到的颗粒研磨成粉末，得到缓释剂。
通过采用上述技术方案，硫酸酯淀粉和沸石粉都有着较强的吸水作用，但是单独加入时，沸石粉容易和混凝土颗粒起反应进入混凝土内的分子链内造成本身结构破坏，丧失蓄水能力，而硫酸酯淀粉单独加入时十分容易团聚成小块硫酸酯淀粉块，极大的降低了硫酸酯淀粉的蓄水效果，并且影响水泥块的强度，申请人发现，将硫酸酯淀粉通过月桂醇硫酸钠分散在水中后，利用沸石粉的吸附效果将在中分散的硫酸酯淀粉逐渐吸附后，形成的沸石粉-硫酸酯淀粉复合物质有着双方共同的效果却避免了双方的缺点，首先沸石粉会阻碍硫酸酯淀粉分子链之间的纠缠，降低形成团块的的可能性，硫酸酯淀粉缠绕在沸石粉颗粒附近也阻碍了沸石粉过早的进入混凝土体系内，但是仅仅使用月桂醇硫酸钠形成的硫酸酯淀粉-沸石粉体系是不稳定的，因为硫酸酯淀粉和沸石粉之间主要通过次级键结合，在储放过程中吸湿容易造成硫酸酯淀粉和沸石粉互相分离，加入聚合硫酸铝后，一方面聚合硫酸铝水解过程中会和硫酸酯淀粉以及沸石粉都形成化学键结合，起到类似交联剂的作用，形成硫酸酯淀粉-氢氧化铝-沸石粉的三元复杂体系，稳固了硫酸酯淀粉和沸石粉之间的联系，另一方面聚合硫酸铝会大量吸水水解，减少了浆液盛放时间，降低了制备难度；而双氧水的作用是在造粒过程中放气，使得最终的颗粒疏松多孔，便于碾碎。
本发明的进一步设置为：所述稳泡剂包括硅树脂聚醚乳液、醋酸纤维素、三乙醇胺、阿拉伯树胶中的一种或多种。
本发明的有益效果是：。
1.通过加入钝化硝酸膨润土，抵抗气泡混凝土的化学收缩，当钝化硝酸膨润土小颗粒分散在混凝土浆液内时，会通过聚丙烯酰胺的上所带来的的基团在钝化硝酸膨润土附近吸附若干个正在水化的混凝土颗粒，而混凝土颗粒水化放热，由于混凝土浆液是热的不良导体，热量在颗粒附近积累造成局部高温，进而刺激使得钝化硝酸膨润土产气，混凝土颗粒水化越剧烈，化学收缩越强，而此时，钝化硝酸膨润土产气速率越大，抵抗收缩效果越强，而在水化的后期，混凝土结构即将稳固成型时，由于水化产热急剧降低，并且硝基在钝化硝酸膨润土内的存量也所剩无几，使得产气量急速下降，避免了破坏泡沫混凝土结构。
2.通过加入缓释剂，抵抗塑性收缩，所述缓释剂是硫酸酯淀粉-氢氧化铝-沸石粉三元体系组成的颗粒，硫酸酯淀粉和沸石粉之间通过氢氧化铝交联稳固，形成稳定的物质体系，缓释剂可以吸附超过自身重量若干倍的水份，阻碍了沁水通道的形成，降低了沁水率，同时自身形成一种有弹性的凝胶，能抵抗分子骨架收缩，两者相结合，就能抵抗塑性收缩；而在混凝土颗粒逐步水化的过程中，释放出的氢氧化钙会形成强碱性环境，一方面使得硫酸酯淀粉解离，释放出蕴藏的水分促使混凝土颗粒继续水化，使得混凝土内的水分维持一定的平稳状态；另一方面会逐步破坏氢氧化铝体系，使得硫酸酯淀粉和沸石粉解交联，促使混凝土的分子链在水化后期侵入沸石粉，使得沸石粉固结在混凝土体系内，避免产生不固结的杂质影响混凝土的强度。
3.通过同时加入钝化硝酸膨润土和缓释剂，由于缓释剂的保水作用，使得砼体内的含水量保持在一个平稳的水平，使得钝化硝酸膨润土处在一个较为合适的湿润环境中，降低了膨润土突然爆发式放气的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1的截面孔径统计频率直方图。
图2是本发明对比例2的截面孔径统计频率直方图。
具体实施方式
下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种低收缩率发泡混凝土，包括以质量份数计以下组成成分：
硅酸盐水泥：80份；
粉煤灰：65份；
角质蛋白发泡剂：9.8份；
羧酸减水剂：4.5份；
三乙醇胺：5.5份；
缓释剂：12.5份；
钝化硝酸膨润土：14.5份。
所述钝化硝酸膨润土的制备过程如下：
A1.将16份膨润土研磨，直至完全过200目筛，再和3.3份聚甲基乙烯基苯基硅橡胶混合搅拌，得到改性膨润土；
A2.将8.3份硝化纤维素、1.3份樟脑和2.8份壳聚糖溶解在酒精中，得到混合溶液；
A3.将改性膨润土和混合溶液混合均匀，在35℃的条件下保温搅拌1h，得到初混物；
A4.将A3中得到初混物放入负压环境中维持40℃负压蒸馏同时不断搅拌直至酒精完全挥发，得到硝酸膨润土；
A5.将5.5份丙烯酰胺溶解在40℃水中，缓慢加入硝酸膨润土中，混合均匀，保持在33℃下搅拌1h，然后放置于阴凉处阴干，碾成粉末，得到钝化硝酸膨润土；
所述硝化纤维素的含氮率为10.5％，所述聚甲基乙烯基苯基硅橡胶的含苯基率为35mol％。
所述缓释剂的制备过程如下所述：
B1.将10.6份硫酸酯淀粉和1.4份月桂醇硫酸钠混合，不断加水并搅拌直至形成均一稳定的溶浆；
B2.将6.5份沸石粉和B1中得到的溶浆混合均匀，在60℃的烘烤下搅拌至呈稀膏状混合浆；
B3.在混合浆中加入4.5份聚合硫酸铝和2.6份双氧水，快速拌和均匀，送入滚筒造粒机造粒；
B4.将B3中得到的颗粒研磨成粉末，得到缓释剂。
实施例2
一种低收缩率发泡混凝土，包括以质量份数计以下组成成分：
硅酸盐水泥：70份；
粉煤灰：80份；
十六烷基三甲基溴化铵：6份；
羧酸减水剂：5份；
硅树脂聚醚乳液：3份；
缓释剂：14份；
钝化硝酸膨润土：11份。
所述钝化硝酸膨润土的制备过程如下：
A1.将18份膨润土研磨，直至完全过200目筛，再和2份聚甲基乙烯基苯基硅橡胶混合搅拌，得到改性膨润土；
A2.将10份硝化纤维素、1份樟脑和3.3份壳聚糖溶解在酒精中，得到混合溶液；
A3.将改性膨润土和混合溶液混合均匀，在35℃的条件下保温搅拌1h，得到初混物；
A4.将A3中得到初混物放入负压环境中维持40℃负压蒸馏同时不断搅拌直至酒精完全挥发，得到硝酸膨润土；
A5.将3份丙烯酰胺溶解在40℃水中，缓慢加入硝酸膨润土中，混合均匀，保持在35℃下搅拌1h，然后放置于阴凉处阴干，碾成粉末，得到钝化硝酸膨润土；
所述硝化纤维素的含氮率为10％，所述聚甲基乙烯基苯基硅橡胶的含苯基率为35％mol。
所述缓释剂的制备过程如下所述：
B1.将12份硫酸酯淀粉和1份月桂醇硫酸钠混合，不断加水并搅拌直至形成均一稳定的溶浆；
B2.将8份沸石粉和B1中得到的溶浆混合均匀，在60℃的烘烤下搅拌至呈稀膏状混合浆；
B3.在混合浆中加入3份聚合硫酸铝和3份双氧水，快速拌和均匀，送入滚筒造粒机造粒；
B4.将B3中得到的颗粒研磨成粉末，得到缓释剂。
实施例3
一种低收缩率发泡混凝土，包括以质量份数计以下组成成分：
硅酸盐水泥：100份；
粉煤灰：50份；
松香皂类发泡剂：13份；
羧酸减水剂：3份；
硅树脂聚醚乳液、醋酸纤维素、三乙醇胺、阿拉伯树胶：6份；
缓释剂：10份；
钝化硝酸膨润土：16份。
所述钝化硝酸膨润土的制备过程如下：
A1.将12份膨润土研磨，直至完全过200目筛，再和4份聚甲基乙烯基苯基硅橡胶混合搅拌，得到改性膨润土；
A2.将6份硝化纤维素、1.6份樟脑和1.8份壳聚糖溶解在酒精中，得到混合溶液；
A3.将改性膨润土和混合溶液混合均匀，在35℃的条件下保温搅拌1h，得到初混物；
A4.将A3中得到初混物放入负压环境中维持40℃负压蒸馏同时不断搅拌直至酒精完全挥发，得到硝酸膨润土；
A5.将8份丙烯酰胺溶解在40℃水中，缓慢加入硝酸膨润土中，混合均匀，保持在30℃下搅拌1h，然后放置于阴凉处阴干，碾成粉末，得到钝化硝酸膨润土；
所述硝化纤维素的含氮率为11％，所述聚甲基乙烯基苯基硅橡胶的含苯基率大于35mol％。
所述缓释剂的制备过程如下所述：
B1.将10份硫酸酯淀粉和2份月桂醇硫酸钠混合，不断加水并搅拌直至形成均一稳定的溶浆；
B2.将5份沸石粉和B1中得到的溶浆混合均匀，在60℃的烘烤下搅拌至呈稀膏状混合浆；
B3.在混合浆中加入6份聚合硫酸铝和2份双氧水，快速拌和均匀，送入滚筒造粒机造粒；
B4.将B3中得到的颗粒研磨成粉末，得到缓释剂。
对比例1
一种低收缩率发泡混凝土，包括以质量份数计以下组成成分：
硅酸盐水泥：80份；
粉煤灰：65份；
角质蛋白发泡剂：9.8份；
羧酸减水剂：4.5份；
三乙醇胺：5.5份；
缓释剂：12.5份；
所述缓释剂的制备过程如下所述：
B1.将10.6份硫酸酯淀粉和1.4份月桂醇硫酸钠混合，不断加水并搅拌直至形成均一稳定的溶浆；
B2.将6.5份沸石粉和B1中得到的溶浆混合均匀，在60℃的烘烤下搅拌至呈稀膏状混合浆；
B3.在混合浆中加入4.5份聚合硫酸铝和2.6份双氧水，快速拌和均匀，送入滚筒造粒机造粒；
B4.将B3中得到的颗粒研磨成粉末，得到缓释剂。
对比例2
一种低收缩率发泡混凝土，包括以质量份数计以下组成成分：
硅酸盐水泥：80份；
粉煤灰：65份；
角质蛋白发泡剂：9.8份；
羧酸减水剂：4.5份；
三乙醇胺：5.5份；
钝化硝酸膨润土：14.5份。
所述钝化硝酸膨润土的制备过程如下：
A1.将16份膨润土研磨，直至完全过200目筛，再和3.3份聚甲基乙烯基苯基硅橡胶混合搅拌，得到改性膨润土；
A2.将8.3份硝化纤维素、1.3份樟脑和2.8份壳聚糖溶解在酒精中，得到混合溶液；
A3.将改性膨润土和混合溶液混合均匀，在35℃的条件下保温搅拌1h，得到初混物；
A4.将A3中得到初混物放入负压环境中维持40℃负压蒸馏同时不断搅拌直至酒精完全挥发，得到硝酸膨润土；
A5.将5.5份丙烯酰胺溶解在40℃水中，缓慢加入硝酸膨润土中，混合均匀，保持在33℃下搅拌1h，然后放置于阴凉处阴干，碾成粉末，得到钝化硝酸膨润土；
所述硝化纤维素的含氮率为10.5％，所述聚甲基乙烯基苯基硅橡胶的含苯基率为35mol％。
对比例3
一种低收缩率发泡混凝土，包括以质量份数计以下组成成分：
硅酸盐水泥：80份；
粉煤灰：65份；
角质蛋白发泡剂：9.8份；
羧酸减水剂：4.5份；
三乙醇胺：5.5份。
按照《JGJ/T 70-2009建筑砂浆基本性能试验方法》和《周孜豪.纤维和外加剂对泡沫混凝土收缩性能的影响[D].》中所述的方法进行收缩试验，得到物理性质如下表所示，同时采用高性能扫描设备对构件的剖切面进行扫描统计，其中实施例1和对比例2的统计结果如图1、2所示
表1试验结果表
| 孔隙率 | 表干密度 | 3d自收缩 | 28d干燥收缩 | 流动度 | 28d抗压强度 | |
| 实施例1 | 56.6％ | 825 | 106 | 2383 | 126 | 2.2 |
| 实施例2 | 52.3％ | 819 | 128 | 2862 | 147 | 1.8 |
| 实施例3 | 53.3％ | 844 | 113 | 2642 | 143 | 1.6 |
| 对比例1 | 37.3％ | 829 | 225 | 3450 | 162 | 1.34 |
| 对比例2 | 57.3％ | 825 | 138 | 4662 | 352 | 0.71 |
| 对比例3 | 43.3％ | 844 | 230 | 4784 | 363 | 1.02 |
可以看出，加入钝化硝酸膨润土和缓释剂后，其自收缩和干燥收缩都有了极大的降低，使得混凝土可以更好的更方便的完成浇筑工作，同时抗压强度也有一定的增强。
而仅加入钝化硝酸膨润土时，可以看到孔隙率和实施例相较不大，但是抗压强度低了不少，从剖切面的的统计数据如图2和肉眼观察也能看到，在普通直径的孔隙内，出现了大量杂乱分布的巨大孔隙的空腔，而加入了缓释剂的实施例和对比例均未出现这种情况，说明缓释剂的保水能力能有效的避免了钝化硝酸膨润土爆发性产气，使得钝化硝酸膨润土的效果更佳。
而仅加入缓释剂时，自收缩和干燥收缩都有一定的缓解，并且显著提高了流动度的效果，但对孔隙率有负面影响。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
Claims (6)
1.一种低收缩率发泡混凝土，其特征在于：包括以质量份数计以下组成成分：
硅酸盐水泥：70-100份；
粉煤灰：50-80份；
起泡剂：6-13份；
减水剂：3-5份；
稳泡剂：3-6份；
缓释剂：10-14份；
钝化硝酸膨润土：11-16份；
所述钝化硝酸膨润土包括以质量份数计以下组分：
硝化纤维素：6-10份；
膨润土：12-18份；
樟脑：1-1.6份；
聚甲基乙烯基苯基硅橡胶：2-4份；
壳聚糖：1.8-3.3份；
聚丙烯酰胺：3-8份；
所述硝化纤维素的含氮率为10%-11%，所述聚甲基乙烯基苯基硅橡胶的含苯基率大于30mol%；
所述缓释剂包括以质量份数计以下组分：
硫酸酯淀粉：10-12份；
沸石粉：5-8份；
聚合硫酸铝：3-6份；
双氧水：2-3份；
月桂醇硫酸钠：1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种低收缩率发泡混凝土，其特征在于：所述钝化硝酸膨润土的制备过程如下：
A1.将膨润土研磨，直至完全过200目筛，再和聚甲基乙烯基苯基硅橡胶混合搅拌，得到改性膨润土；
A2.将硝化纤维素、樟脑和壳聚糖溶解在酒精中，得到混合溶液；
A3.将改性膨润土和混合溶液混合均匀，在35℃的条件下保温搅拌1h，得到初混物；
A4.将A3中得到初混物放入负压环境中维持40℃负压蒸馏同时不断搅拌直至酒精完全挥发，得到硝酸膨润土；
A5.将丙烯酰胺溶解在40℃水中，缓慢加入硝酸膨润土中，混合均匀，保持在30-35℃下搅拌1h，然后放置于阴凉处阴干，碾成粉末，得到钝化硝酸膨润土。
3.根据权利要求1所述的一种低收缩率发泡混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求1所述的一种低收缩率发泡混凝土，其特征在于：所述起泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、角质蛋白发泡剂和松香皂类发泡剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种低收缩率发泡混凝土，其特征在于：所述缓释剂的制备过程如下所述：
B1.将硫酸酯淀粉和月桂醇硫酸钠混合，不断加水并搅拌直至形成均一稳定的溶浆；
B2.将沸石粉和B1中得到的溶浆混合均匀，在60℃的烘烤下搅拌至呈稀膏状混合浆；
B3.在混合浆中加入聚合硫酸铝和双氧水，快速拌和均匀，送入滚筒造粒机造粒；
B4.将B3中得到的颗粒研磨成粉末，得到缓释剂。
6.根据权利要求1所述的一种低收缩率发泡混凝土，其特征在于：所述稳泡剂包括硅树脂聚醚乳液、醋酸纤维素、三乙醇胺、阿拉伯树胶中的一种或多种。
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| GR01 | Patent grant | ||
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