CN112521112A - 低密度泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑保温材料领域，具体涉及一种低密度泡沫混凝土及其制备方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种低密度泡沫混凝土，原料包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥690～740份、粉煤灰200～250份、硅灰60～80份、高铝水泥0～50份、双氧水60～70份、减水剂9～10份、胶粉2～4份、稳泡剂10～20份、纤维3～5份、水450～500份；其中，普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰和高铝水泥之和为1000份。本发明低密度泡沫混凝土具有自密实、柔韧性好和气泡大小均匀等优点。

Description

低密度泡沫混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑保温材料领域，具体涉及一种低密度泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术
泡沫混凝土是一大类以胶凝材料为基础，采用化学发泡或物理发泡工艺所制成的含有微小均匀独立气孔的轻质多孔材料的总称。
泡沫混凝土中分布着大量均匀封闭空隙，具有隔声、无毒无害、良好的保温隔热性能和抗震性，又因其具有不燃性，且与混凝土材料有相同的使用寿命，近年来逐渐被用于建筑保温隔热施工中；又因其有较高的流动性，可以做到自密实，常用来地基找平、煤矿高冒区充填等。但泡沫混凝土因存在着脆性、强度低、收缩率大、易开裂吸水等问题，限制了其在建筑工程中的应用。为了克服泡沫混凝土自身的缺陷，增加其韧性，掺加一定量的纤维是常用方法之一，且有利于解决墙体干缩开裂、二次装修困难等问题。纤维的主要作用为增加产品的韧性，并且提高产品的抗缩抗裂能力，降低破碎率，提高产品的抗拉强度，克服泡沫混凝土保温材料的脆性。
目前对泡沫混凝土的研究集中在体积密度为600～1200kg/m3的泡沫混凝土制备工艺和相关性能，有关低体积密度泡沫混凝土(体积密度小于300kg/m3)的研究很少。例如CN103304200B一种泡沫混凝土及其制备方法，采用双氧水发泡，增加了陶粒作为骨料，制备的泡沫混凝土干密度在700～900kg/m3之间，泡沫混凝土的导热系数随表观密度的降低而下降，在满足强度要求的前提下，进一步降低泡沫混凝土的表观密度，提高保温隔热性能是泡沫混凝土保温材料发展的必然趋势。CN105541384B一种超轻泡沫混凝土及其制备方法，利用混凝土搅拌站污泥，制备了干密度在200kg/m3以内的泡沫混凝土，但是制备工艺复杂，原材料种类多，不利于工业化生产。另外，现有报道对泡沫混凝土力学性能的关注存在局限性，只注重抗压，而对抗折关注不够，若抗折不够，就难以抵抗风压，保温板很容易被大风撕裂而脱落。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低密度泡沫混凝土。该混凝土原料包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥690～740份、粉煤灰200～250份、硅灰60～80份、高铝水泥0～50份、双氧水60～70份、减水剂9～10份、胶粉2～4份、稳泡剂10～20份、纤维3～5份、水450～500份；其中，普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰和高铝水泥之和为1000份。
其中，上述低密度泡沫混凝土中，所述双氧水质量浓度为29％～31％。
其中，上述低密度泡沫混凝土中，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。质量浓度为38％～42％。
其中，上述低密度泡沫混凝土中，所述胶粉为60W胶粉。
其中，上述低密度泡沫混凝土中，所述稳泡剂为硬脂酸钠或硬脂酸钙。
其中，上述低密度泡沫混凝土中，所述纤维为木质纤维、聚丙烯纤维或聚乙烯醇纤维中的至少一种。
进一步的，上述低密度泡沫混凝土中，所述木质纤维长度300μm～500μm。所述聚乙烯醇纤维或聚丙烯纤维长度6mm～12mm。
本发明还提供了上述低密度泡沫混凝土的制备方法。该制备方法包括以下步骤：将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、高铝水泥、稳泡剂、胶粉和纤维混合均匀，然后加入水和减水剂，混匀，再加入双氧水进行发泡，然后浇筑入模，常温养护即得泡沫混凝土。
优选的，上述低密度泡沫混凝土的制备方法中，减水剂提前溶于水中。
进一步的，上述低密度泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)按重量份准确称取各种组分；(2)将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、高铝水泥、稳泡剂、胶粉和纤维混合搅拌1min～2min；(3)加入水和减水剂(减水剂提前溶于水中)搅拌1min～2min；(4)加入双氧水搅拌10s～15s；(4)浇筑入模，常温养护即得泡沫混凝土。
本发明以普通硅酸盐水泥、粉煤灰和硅灰作为胶凝材料，采用双氧水作为发泡剂进行化学发泡，加入促凝剂高铝水泥促进凝结，加入硬脂酸钠或硬脂酸钙作为稳泡剂提高泡沫混凝土气泡体系稳定性，加入胶粉、纤维提高泡沫混凝土的柔韧性，同时加入减水剂，并合理地控制各原料的配比关系，制备出的泡沫混凝土干密度等级为200～300kg/m3且具有自密实、柔韧性好和气泡大小均匀的特点。本发明原料易获取，制备方法简单，有利于工业化生产。
附图说明
图1实施例1泡沫混凝土放大40倍28d断面显微结构图
具体实施方式
本发明提供一种低密度泡沫混凝土，原料包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥690～740份、粉煤灰200～250份、硅灰60～80份、高铝水泥0～50份、双氧水60～70份、减水剂9～10份、胶粉2～4份、稳泡剂10～20份、纤维3～5份、水500～550份；其中，上述组分中普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、高铝水泥重量份之和为1000份。
本发明还提供了上述低密度泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)按重量份准确称取各种组分；(2)将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、高铝水泥、稳泡剂、胶粉、纤维搅拌1min～2min；(3)加入水和减水剂(减水剂提前溶于水中)搅拌1min～2min；(4)加入发泡剂搅拌10s～15s；(4)浇筑入模，常温养护即得泡沫混凝土。
本发明配方中，普通硅酸盐水泥、粉煤灰和硅灰作为胶凝材料；双氧水作为发泡剂进行化学发泡；胶粉能提高浆体的内聚力、黏聚力与柔韧性，减少开裂；稳泡剂硬脂酸钠或硬脂酸钙能增加料浆粘稠度，提高泡沫混凝土气泡体系稳定性，具有防止塌模功效；同时，阻隔气泡与水的接触，在气泡周围形成一层保护膜，限制气泡的活动，可以使无数小泡在料浆中稳定存在一段时间，同时，对于气泡的均匀性和分散性有很大帮助，比起纤维素醚稠度更易控制；促凝剂高铝水泥，防止了凝结缓慢导致塌模，以及缩短浆体硬化到脱模强度的时间增加模具循环使用的周期；纤维可以显著的提高混凝土的抗拉强度、韧性、抗裂、抗疲劳等性能；同时加入减水剂；并合理地控制各原料的配比关系，制备出的泡沫混凝土干密度等级为200～300kg/m3，且具有自密实、柔韧性好和气泡大小均匀等优点。
表1不同原料组份表
水泥 粉煤灰 硅灰 高铝水泥 水 减水剂 双氧水 稳泡剂 胶粉60W 纤维
实施例1 690 200 60 50 500 10 60 10 2 3
实施例2 690 200 60 50 550 9 70 20 3 3
对比例1 690 200 60 50 500 10 60 10 2 /
对比例2 690 200 60 50 500 10 60 10 2 10
对比例3 690 200 60 50 450 5 35 10 2 5
对比例4 690 200 60 50 450 5 50 2 / 3
实施例1
原料：普通硅酸盐水泥690份、粉煤灰200份、硅灰60份、高铝水泥50份、发泡剂双氧水60份、稳泡剂硬脂酸钠10份、胶粉2份、聚乙烯醇纤维3份、减水剂10份、水500份；
制备方法如下：
(1)按重量份准确称取各组分；
(2)将称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、高铝水泥、稳泡剂硬脂酸钠、胶粉和聚乙烯醇纤维混合搅拌1min；
(3)加入水和减水剂(减水剂提前溶于水中)搅拌1min；
(4)加入发泡剂搅拌15s；
(5)浇筑入模，常温养护即得泡沫混凝土。
实施例2
原料：普通硅酸盐水泥690份、粉煤灰200份、硅灰60份、高铝水泥50份、发泡剂双氧水70份、稳泡剂硬脂酸钙20份、胶粉3份、木质纤维1.5份、聚丙烯纤维1.5份、减水剂9份、水550份；
制备方法如下：
(1)按重量份准确称取各组分；
(2)将称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、高铝水泥、稳泡剂硬脂酸钙、胶粉、木质纤维和聚丙烯纤维混合搅拌1min；
(3)加入水和减水剂(减水剂提前溶于水中)搅拌1min；
(4)加入发泡剂搅拌15s；
(5)浇筑入模，常温养护即得泡沫混凝土。
对比例1
原料：普通硅酸盐水泥690份、粉煤灰200份、硅灰60份、高铝水泥50份、发泡剂双氧水60份、稳泡剂硬脂酸钠10份、胶粉2份、减水剂10份、水500份；
制备方法如下：
(1)按重量份准确称取各组分；
(2)将称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、高铝水泥、稳泡剂硬脂酸钠和胶粉混合搅拌1min；
(3)加入水和减水剂(减水剂提前溶于水中)搅拌1min；
(4)加入发泡剂搅拌15s；
(5)浇筑入模，常温养护即得泡沫混凝土。
对比例2
原料：普通硅酸盐水泥690份、粉煤灰200份、硅灰60份、高铝水泥50份、发泡剂60份、稳泡剂硬脂酸钠10份、胶粉2份、聚丙烯纤维10份、减水剂10份、水500份；
制备方法如下：
(1)按重量份准确称取各组分；
(2)将称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、高铝水泥、稳泡剂硬脂酸钠、胶粉和聚丙烯纤维混合搅拌1min；
(3)加入水和减水剂(减水剂提前溶于水中)搅拌1min；
(4)加入发泡剂搅拌15s；
(5)浇筑入模，常温养护即得泡沫混凝土。
对比例3
原料：普通硅酸盐水泥690份、粉煤灰200份、硅灰60份、高铝水泥50份、发泡剂双氧水35份、稳泡剂硬脂酸钠10份、胶粉2份、聚丙烯纤维5份、减水剂5份、水450份；
制备方法如下：
(1)按重量份准确称取各组分；
(2)将称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、高铝水泥、稳泡剂硬脂酸钠、胶粉和聚丙烯纤维混合搅拌1min；
(3)加入水和减水剂(减水剂提前溶于水中)搅拌1min；
(4)加入发泡剂搅拌15s；
(5)浇筑入模，常温养护即得泡沫混凝土。
对比例4
原料：普通硅酸盐水泥690份、粉煤灰200份、硅灰60份、高铝水泥50份、发泡剂双氧水50份、稳泡剂硬脂酸钠2份、聚丙烯纤维3份、减水剂5份、水450份；
制备方法如下：
(1)按重量份准确称取各组分；
(2)将称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、高铝水泥、稳泡剂硬脂酸钠和聚丙烯纤维混合搅拌1min；
(3)加入水和减水剂(减水剂提前溶于水中)搅拌1min；
(4)加入发泡剂搅拌15s；
(5)浇筑入模，常温养护即得泡沫混凝土。
上述模具规格：40mm*40mm*160mm。1d到2d后脱模，然后将试件放在混凝土标准养护箱内养护7d/28d，取出放入恒温40℃的干燥箱内4d烘干，之后进行性能测试。
宏观性能测试：将试件从干燥箱内取出，待试件冷却至室温后测其质量，计算出干密度，即泡沫混凝土烘干后的质量除以体积。用数显水泥胶砂抗折试验机测抗折强度，在万能试验机上测试抗压强度，具体操作参照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》。
表2泡沫混凝土性能
Figure BDA0002814400280000051
由实施例和对比例的结果可知：相同密度等级，纤维的加入极大地改善了混凝土的柔韧性，抗折强度明显提高，且本发明纤维用量综合效果最佳；发泡剂和水的用量对干密度影响较大，本发明掺量范围内，能得到200～300kg/m3密度等级的泡沫混凝土；胶粉和稳泡剂类原料的掺量影响了浆体和气泡的稳定性，本发明范围内，泡沫混凝土气泡稳定存在，大小均匀。综上，本发明加入不同组分对泡沫混凝土进行改性并合理地控制各原料的配比关系，制备出的泡沫混凝土干密度等级为200～300kg/m3且具有自密实、柔韧性好和气泡大小均匀的特点。
微观性能测试：采用TM-1000场发射扫描电镜拍摄试验微观形貌。待试样达到养护龄期(7d、28d)以后进行破碎，将样品放入无水乙醇中浸泡24h以终止其水化。随后将样品放入真空烘箱中于55℃恒温烘干至恒重，取1cm2左右的碎片作为测试样品，喷金后进行测试，测试结果如图1。图1为泡沫混凝土放大40倍28d断面显微结构。从图1中可以看到大小较均匀的气孔构成了泡沫混凝土的主体结构，有极少的串孔存在，纤维穿插在气孔之间，其末端包裹在凝胶内部，有助于混凝土韧性的改善。

Claims (9)

1.低密度泡沫混凝土，其特征在于：原料包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥690～740份、粉煤灰200～250份、硅灰60～80份、高铝水泥0～50份、双氧水60～70份、减水剂9～10份、胶粉2～4份、稳泡剂10～20份、纤维3～5份、水450～500份；其中，普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰和高铝水泥之和为1000份。
2.根据权利要求1所述的低密度泡沫混凝土，其特征在于：所述双氧水质量浓度为29％～31％。
3.根据权利要求1或2所述的低密度泡沫混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸系减水剂。
4.根据权利要求3所述的低密度泡沫混凝土，其特征在于：所述减水剂质量浓度为38％～42％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的低密度泡沫混凝土，其特征在于：所述胶粉为60W胶粉。
6.根据权利要求1～5任一项所述的低密度泡沫混凝土，其特征在于：所述稳泡剂为硬脂酸钠或硬脂酸钙。
7.根据权利要求1～6任一项所述的低密度泡沫混凝土，其特征在于：所述纤维为木质纤维、聚丙烯纤维或聚乙烯醇纤维中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的低密度泡沫混凝土，其特征在于：所述木质纤维长度300μm～500μm；聚乙烯醇纤维或聚丙烯纤维长度6mm～12mm。
9.权利要求1～8任一项所述的低密度泡沫混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、高铝水泥、稳泡剂、胶粉和纤维混合均匀，然后加入水和减水剂，混匀，再加入双氧水进行发泡，然后浇筑入模，常温养护即得泡沫混凝土。
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