CN112745058A - 一种发泡剂及包含该发泡剂的泡沫混凝土 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及节能环保建筑材料技术领域,具体公开了一种发泡剂及包含该发泡剂的泡沫混凝土。复合发泡组分6‑12份,稳泡组分2‑3份,三乙醇胺8‑10份,十二醇10‑20份,有机硅憎水剂10‑15份,水34‑45份。其具有使得发泡剂具有优异的发泡性能,并使得使用该发泡剂配制的泡沫混凝土能够实现轻质、早强、憎水的性能的优点。

Description

一种发泡剂及包含该发泡剂的泡沫混凝土
技术领域
本申请涉及节能环保建筑材料技术领域,更具体地说,它涉及一种发泡剂及包含该发泡剂的泡沫混凝土。
背景技术
泡沫混凝土又名泡沫轻质土,是通过化学或物理的方式将空气等气体引入混凝土浆体中,经过成型、养护形成含有大量孔洞并具有一定强度的混凝土制品,具有轻质、保温隔热、隔音、不易燃等性能,是一种节能环保建筑材料。发泡剂是指能使其水溶液在机械作用力引入空气的情况下,产生大量泡沫的一类物质。
目前,应用于泡沫混凝土中的发泡剂种类很多,主要有松香皂类、合成表面活性剂类、蛋白质类。发泡剂形成的泡沫最终在混凝土中形成的孔结构对泡沫混凝土性能产生较大的影响。泡沫混凝土中孔径越小且封闭,孔型越圆,孔结构分布越均匀,得到的泡沫混凝土性能就越好。因此,生产泡沫混凝土的关键在于发泡剂,它的好坏直接决定泡沫混凝土的质量。
但是,发泡混凝土在生产方面常常遇到下述困境:泡沫表面粘度小,发泡倍数高,但接触水泥、粉煤灰浆料时破泡严重,破泡后的发泡剂吸附在水泥、粉煤灰颗粒的表面而严重影响水泥凝结;泡沫混凝土早期强度偏低、防水性能较差。因而,寻求发泡性能优异的发泡剂并使用该发泡剂配制性能优异的泡沫混凝土是非常有必要的。
发明内容
为了使得发泡剂具有优异的发泡性能,并使得使用该发泡剂配制的泡沫混凝土能够实现轻质、早强、憎水的性能,本申请提供一种发泡剂及包含该发泡剂的泡沫混凝土。
第一方面,本申请提供一种发泡剂,采用如下的技术方案:
一种发泡剂,复合发泡组分6-12份,稳泡组分2-3份,三乙醇胺8-10份,十二醇10-20份,有机硅憎水剂10-15份,水34-45份。
通过采用上述技术方案,复合发泡组分的发泡倍数高,稳泡组分能够使得产生的气泡具有较佳的稳定性,同时三乙醇胺能够对泡沫起到一定的稳定作用而且对泡沫混凝土也具有一定的早强作用;十二醇作为活性物质能够与复合发泡组分产生一定的协同作用,通过协同作用加强泡沫表面吸附分子之间的相互作用,使得泡沫表面吸附膜强度增大,提高泡沫薄膜的质量,增加泡沫薄膜的弹性,减小泡沫的透气性,从而提高泡沫的稳定性;有机硅憎水剂主要成分为含活性基团的有机硅烷物质,它在水中的分散性极佳,在泡沫混凝土砂浆体系中释放出活性物质,与水泥砂浆中的羟基反应,结合成很好的网络结构,泡沫混凝土砂浆体系固化后,有机硅中的疏水基团发挥降低表面能的作用,阻止水的侵入,从而降低泡沫混凝土砂浆体系的吸水率,且不会对泡沫混凝土砂浆体系本身性能造成负面影响。
优选的,所述复合发泡组分为十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的混合物。
通过采用上述技术方案,十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠作为阴离子型表面活性剂不仅起泡快,而且发泡性能优越。
优选的,所述十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的重量比为2-1:1。
通过采用上述技术方案,复合型发泡组分利用两种成分的优势互补,产生1+1大于2的叠加效应,性能均优于单一组分的发泡组分。
优选的,所述稳泡组分为硅树脂聚醚乳液和烷基醇醚多羟基聚合物的混合物。
通过采用上述技术方案,硅树脂聚醚乳液通过改变分子内部排列顺序,使气泡之间排列紧密整齐,从而形成致密的内层膜,控制气泡液膜的结构稳定性,使表面活性剂分子在气泡的液膜有秩序的分布,赋予泡沫良好的弹性和自修复能力,从而达到比较理想的稳泡效果。烷基醇醚多羟基聚合物能够降低水的表面张力,调节水分子在起泡液膜中的流动速度,从而赋予泡沫良好的自修复能力,降低泌水率,烷基醇醚多羟基聚合物中的活性成分还可以降低阴离子表面活性剂负电荷基团之间的分子斥力从而实现稳泡作用。
优选的,所述树脂聚醚乳液和烷基醇醚多羟基聚合物的重量比为1:1。
通过采用上述技术方案,硅树脂聚醚乳液、烷基醇醚多羟基聚合物的重量比为1:1时,本发明发泡剂发出的泡沫及配制的泡沫混凝土具有较为优异的稳定性能。
优选的,所述发泡剂的制备方法包括以下步骤:
步骤1:按设定比例,将十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和2/3的水加入混合器混合均匀;
步骤2:按设定比例,将硅树脂聚醚微乳液和烷基醇醚多羟基聚合物和剩余量的1/2的水混合均匀;
步骤3:按设定比例,将三乙醇胺、有机硅憎水剂和剩余水混合均匀后,再逐步加入步骤1、
步骤2中的溶液混合均匀;
步骤4:将步骤3中的溶液加入十二醇,混合均匀后即制备好专用发泡剂溶液。
通过采用上述技术方案,使得制得的发泡剂具有优异的发泡性能。
第二方面,本申请提供一种泡沫混凝土,采用如下的技术方案:
一种泡沫混凝土,以重量份数计,包括上述发泡剂0.8-1.5份,胶凝材料250-667份,水150-300份。
通过采用上述技术方案,本申请中的发泡剂与胶凝材料的相容性较佳,且生产的泡沫混凝土的干密度在400-800kg/m3不等。
优选的,所述胶凝材料为水泥或包含粉煤灰、石粉、矿渣粉、再生混凝土微粉辅助胶凝材料的水泥。
通过采用上述技术方案,采用含有不同成分的胶凝成分,便于检测发泡剂与胶凝材料之间的相容性。
优选的,所述泡沫混凝土的制备方法包括以下步骤:
步骤1:按设定比例,将发泡剂按照稀释30倍配制成水溶液,使用压缩空气型发泡机生成泡沫;
步骤2:按设定比例,将水泥或包含粉煤灰、石粉、矿渣粉、再生混凝土微粉辅助胶凝材料的水泥、水按照上述规定的一定比例搅拌混合均匀,制成水泥浆;
步骤3:将上述新制成的水泥浆和泡沫通过软管泵负压抽取并同时进入到管道混合器混合均匀后形成泡沫混凝土。
通过采用上述技术方案,采用压缩空气型发泡剂产泡速度快、效率高,气泡均匀、细小,生产的泡沫稳定性较佳;泡沫的发生过程与水泥浆的搅拌分离,随后将发泡均匀的泡沫和水泥浆通过管道混合器混合均匀,从而减少水泥浆搅拌过程中对泡沫的影响,使得制得的泡沫混凝土的泡沫料浆具有较佳的稳定性。
综上所述,本申请具有以下有益效果:
1、本申请发泡剂其具有优异的发泡性能;
2、其中,硅树脂聚醚乳液和烷基醇醚多羟基聚合物的添加与否,对发泡剂发出的泡沫体积没有太大影响,但是对发泡剂发出的泡沫稳定性有很大影响,且通过数据分析,于提高泡沫混凝土的干密度和体积稳定性而言,硅树脂聚醚乳液和烷基醇醚多羟基聚合物具有协同效应;再者,硅树脂聚醚乳液、烷基醇醚多羟基聚合物的重量比为1:1时,本申请发泡剂发出的泡沫及配制的泡沫混凝土具有较为优异的稳定性能;
3、三乙醇胺、有机硅憎水剂的添加与否,对发泡剂的发泡性能无明显影响,但是对配制的泡沫混凝土的早期强度和防水性能有很大影响,且通过数据分析,于提高发泡混凝土的早期强度和防水性能而言,三乙醇胺、有机硅憎水剂具有协同效应;再者,采用本申请配比的三乙醇胺、有机硅憎水剂时,本发明配制的泡沫混凝土具有较为优异的早强、防水性能;
4、发泡剂使用压缩空气发泡方式的发泡机发泡时发泡性能较为明显,使用高速叶轮搅拌发泡也能发出性能优良的泡沫;这主要是由于本发泡剂中十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠表面活性成分优异的发泡作用和硅树脂聚醚乳液、烷基醇醚多羟基聚合物等稳泡剂优异的稳泡作用的协同效果。
附图说明
图1是本申请提供的发泡剂制备方法的流程图。
图2是本申请提供的发泡混凝土制备方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的原料均由市场购得。
实施例
表1实施例1-3的组成表(单位:kg)
表1发泡剂配合比
Figure BDA0002886212840000041
实施例1-3一种发泡剂,参照图1,其制备方法包括以下步骤:
步骤1:按设定比例,将十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和2/3的水加入混合器混合均匀;
步骤2:按设定比例,将硅树脂聚醚微乳液和烷基醇醚多羟基聚合物和剩余量的1/2的水混合均匀;
步骤3:按设定比例,将三乙醇胺、有机硅憎水剂和剩余水混合均匀后,再逐步加入步骤1、步骤2中的溶液混合均匀;
步骤4:将步骤3中的溶液加入十二醇,混合均匀后即制备好专用发泡剂溶液。
表2实施例4-8的组成表(单位:kg)
表2泡沫混凝土配合比
Figure BDA0002886212840000051
实施例4-8一种泡沫混凝土,参照图2,其制备方法包括以下步骤:
步骤1:按设定比例,将发泡剂按照稀释30倍配制成水溶液,使用压缩空气型发泡机生成泡沫;
步骤2:按设定比例,将水泥或包含粉煤灰、石粉、矿渣粉、再生混凝土微粉辅助胶凝材料的水泥、水按照上述规定的一定比例搅拌混合均匀,制成水泥浆;
步骤3:将上述新制成的水泥浆和泡沫通过软管泵负压抽取并同时进入到管道混合器混合均匀后形成泡沫混凝土;
步骤4:在试验或施工中可以利用软管泵的泵送压力将泡沫混凝土泵送到预定位置。
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于,对比例1中未添加三乙醇胺。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于,对比例2中未添加有机硅憎水剂。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于,对比例1中未添加三乙醇胺和有机硅憎水剂。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于,对比例4中未添加三乙醇胺、有机硅憎水剂和十二醇。
对比例5
对比例5与实施例1的区别在于,对比例5中未添加三乙醇胺、有机硅憎水剂、十二醇和硅树脂聚醚乳液。
对比例6
对比例6与实施例1的区别在于,对比例6中未添加三乙醇胺、有机硅憎水剂、十二醇和烷基聚醚多羟基聚合物。
对比例7
对比例7与实施例1的区别在于,对比例7中未添加三乙醇胺、有机硅憎水剂、十二醇、硅树脂聚醚乳液和烷基聚醚多羟基聚合物。
性能检测试验
检测方法
对上述实施例1-3和对比例1-7制成的发泡剂使用压缩空气式发泡机产生泡沫并进行泡沫性能检测,按照JC/T2199-2013《泡沫混凝土用泡沫剂》中标准方法进行检测,分别测定发泡剂产生的泡沫密度、发泡倍数、1h沉降距和1h泌水率等指标,检测结果如表3所示。
对上述实施例4-8制成的泡沫混凝土进行抗压强度检测,按照GB/T5486-2008进行检测,取边长为100mm的立方体试件,置于标准养护箱内养护至规定龄期。先测量试样的尺寸,精确至1mm,并计算试件的受压面积,再采用液压式万能试验机以10±1mm/min的速度连续均匀地对试样进行加荷,直至破坏,记录破坏荷载,精确至10N。泡沫混凝土的抗压强度按fcc=F/A计算,式中:fcc为泡沫混凝土立方体试件抗压强度,MPa;F为试件破坏荷载,N;A为试件受压面积,mm2
将3个试件作为一个抗压强度试验小组,将抗压强度检测值精确至0.1MPa。抗压强度值可以通过以下三种方式进行选择:(1)待3组检测值测出后,当出现最大值或着是最小值其中的一个值,和中间强度的差值相比较,超出其差值的15%,就应该取中间值当作这个小组试件检测抗压强度值;(2)同样参考上述检测计算方法,如果测得的最大值、最小值都处于中间值的15%的范围内,则取该小组的3个试件的算术平均值,当作这个小组检测抗压强度值;(3)一旦3个数据的最大值、最小值都处于中间值的15%的范围外,该组实验数据不可使用,应重新考虑制作试件并进行检测,检测结果如表4所示。
对上述实施例4-8配合比制成的泡沫混凝土进行干密度检测,按照GB/T5486-2008《无机硬质绝热实验方法》,取边长为100mm、养护龄期为28d的立方试样,置入电热鼓风干燥箱内,缓慢升温至110±5℃,烘干至恒定质量,然后移至干燥器中冷却至室温。恒定质量的判定依据为恒温3h,2次称量试件质量的变化率小于0.2%。称量试件自然状态下的质量,保留5位有效数字,计算样品的干密度。
对上述实施例4-8按照表2配合比制成的泡沫混凝土进行导热系数检测,按照GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》,利用DB11-111导热系数测试仪进行检测。试件为边长200mm、厚度20mm的正方形板块,在试件到达预定养护龄期3d前,将试件放入电热鼓风干燥箱中,放入干燥器中冷却至室温,进行导热系数的检测,检测结果如表3、表4所示。
按照JC/T2199-2013《泡沫混凝土用泡沫剂》中方法测定实施例4-8中泡沫混凝土料浆沉降率。
表3泡沫性能指标
Figure BDA0002886212840000071
Figure BDA0002886212840000081
表4泡沫混凝土性能指标
Figure BDA0002886212840000082
Figure BDA0002886212840000091
结合实施例1-8和对比例1-7并结合表3和表4可以看出,硅树脂聚醚乳液和烷基醇醚多羟基聚合物的添加与否,对发泡剂泡沫性能发泡倍数没有太大影响,但是对发泡剂泡沫的1h沉降距和1h泌水率表征的泡沫稳定性能有很大影响,且通过数据分析,于提高发泡剂泡沫稳定性能而言,硅树脂聚醚乳液和烷基醇醚多羟基聚合物具有协同效应。再者,对比实施例1-3可知,硅树脂聚醚乳液和烷基醇醚多羟基聚合物的重量比为1:1时,本发明发泡剂具有较为优异的性能。
从表4各实例强度和导热系数、料浆沉降率试验数据分析,泡沫混凝土性能符合JG/T266-2011《泡沫混凝土》规程中各密度等级的性能指标,实施例1发泡剂配制泡沫混凝土具有优异的性能指标。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种发泡剂,其特征在于,复合发泡组分6-12份,稳泡组分2-3份,三乙醇胺8-10份,十二醇10-20份,有机硅憎水剂10-15份,水34-45份。
2.根据权利要求1所述的一种发泡剂,其特征在于:所述复合发泡组分为十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种发泡剂,其特征在于:所述十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的重量比为2-1:1。
4.根据权利要求1或3所述的一种发泡剂,其特征在于:所述稳泡组分为硅树脂聚醚乳液和烷基醇醚多羟基聚合物的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种发泡剂,其特征在于:所述树脂聚醚乳液和烷基醇醚多羟基聚合物的重量比为1:1。
6.根据权利要求5所述的一种发泡剂,其特征在于:所述发泡剂的制备方法包括以下步骤:
步骤1:按设定比例,将十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和2/3的水加入混合器混合均匀;
步骤2:按设定比例,将硅树脂聚醚微乳液和烷基醇醚多羟基聚合物和剩余量的1/2的水混合均匀;
步骤3:按设定比例,将三乙醇胺、有机硅憎水剂和剩余水混合均匀后,再逐步加入步骤1、步骤2中的溶液混合均匀;
步骤4:将步骤3中的溶液加入十二醇,混合均匀后即制备好专用发泡剂溶液。
7.一种泡沫混凝土,其特征在于,以重量份数计,包括如权利要求1至6任一所述的发泡剂0.8-1.5份,胶凝材料250-667份,水150-300份。
8.根据权利要求7所述的一种泡沫混凝土,其特征在于:所述胶凝材料为水泥或包含粉煤灰、石粉、矿渣粉、再生混凝土微粉辅助胶凝材料的水泥。
9.根据权利要求8所述的一种泡沫混凝土,其特征在于:所述泡沫混凝土的制备方法包括以下步骤:
步骤1:按设定比例,将发泡剂按照稀释30倍配制成水溶液,使用压缩空气型发泡机生成泡沫;
步骤2:按设定比例,将水泥或包含粉煤灰、石粉、矿渣粉、再生混凝土微粉辅助胶凝材料的水泥、水按照上述规定的一定比例搅拌混合均匀,制成水泥浆;
步骤3:将上述新制成的水泥浆和泡沫通过软管泵负压抽取并同时进入到管道混合器混合均匀后形成泡沫混凝土。
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