CN112759322A - 一种轻质混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土的领域，具体公开了一种轻质混凝土，包括以下重量份数的组分：硅酸盐水泥350～400份、粉煤灰70～80份、砂石500～600份、发泡剂20～30份、外加剂2～3份、聚氨酯弹性体5～10份、水110～120份。其制备方法为：步骤1：将原料按照比例添加混合搅拌均匀，得到混凝土浆体；步骤2：将发泡剂进发泡产生的泡沫与引气剂混合均匀，得到发泡料；步骤3：将混凝土浆体和发泡料混合搅拌均匀，然后浇筑养护处理；步骤4：养护处理后的混凝土固化后得到轻质混凝土。本申请的轻质混凝土可用于温度寒冷恶劣的地方，其具有抗冻融的优点。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种轻质混凝土及其制备方法。
背景技术
轻质混凝土又名泡沫混凝土，是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，然后将发泡剂形成的泡沫与水泥浆混合均匀，然后进行浇筑成型，并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。
轻质混凝土由于其内部的多孔结构，当应用于寒冷地区时，寒冷地区的低温环境会使得轻质混凝土中渗入的水发生冻结，而经过多次冻融后的混凝土内部结构容易发生损坏，强度降低。
发明内容
为了提高轻质混凝土的抗冻能力，本申请提供一种轻质混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种轻质混凝土，采用如下的技术方案：
一种轻质混凝土，包括以下重量份数的组分：
其中，聚氨酯弹性体为粒径在10～100μm之间。
通过采用上述技术方案，硅酸盐水泥作为混凝土中的凝胶材料，砂石作为混凝土的骨架，粉煤灰可以改善混凝土拌和料的和易性。发泡剂通过引入大量发泡分布均匀的泡沫与混凝土浆体混合均匀，达到在混凝土内部混入大量气泡的作用。聚氨酯弹性体可以均匀地分散在混凝土内，从而使得在混凝土内部未封闭的孔隙中渗水结冰后，聚氨酯弹性体可以通过自身的弹性缓解结冰时产生的膨胀压力，提高混凝土局部的承受能力，从而提高混凝土的抗冻能力。
本发明进一步设置为：所述发泡剂包括以下重量百分比的组分：
三萜皂甙 30-40％；
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 20-30％；
羟丙基甲基纤维素 15-25％。
通过采用上述技术方案，三萜皂甙添加后的混凝土的抗渗性得到提高，而且三萜皂甙和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠具有发泡的作用，两者配合使用时，发泡效果更好，在混凝土中引入的气泡尺寸更小且封闭性更好，从而减小水的渗透，提高混凝土在受冻状态下的抗压强度，不易发生冻裂。
本发明进一步设置为：所述混凝土原料中还包括有重量份数为1～3份的引气剂，所述引气剂包括以下重量量百分比的组分：
多元硅酸盐熔体 40-60％；
十二烷基硫酸钠 30-40％；
达玛树脂 5-20％。
通过采用上述技术方案，多元硅酸盐熔体是一种具有多孔的结构的材料，且由于达玛树脂具有疏水性，从而使得多元硅酸盐熔体的对于水分子的吸附效率降低，从而提高多元硅酸盐熔体的引气性。利用多元硅酸盐熔体这种多孔固体在混凝土中引入的气泡的稳定性较好的能力，可以方便地通过控制多孔固体的加入量来控制气泡的数量，使得轻质混凝土中产生的气泡量更易调节至与环境相适应的量，降低冻融损坏风险。十二烷基硫酸钠作为表面活性剂增加多元硅酸盐熔体在混凝土中的润滑性，从而使得多元硅酸盐熔体的分散效果更好。
本发明进一步设置为：所述外加剂中包括以下重量百分比的组分：
聚羧酸减水剂 60-70％；
甲酸钙 15-20％；
流平剂 10-20％。
通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂分子骨架的主链上含有较多的活性基团，主链可以通过这些活性基团“锚固”在水泥颗粒上，而羧酸减水剂的侧链具有亲水性，可以伸展在水相中，从而在颗粒表面形成较为庞大的立体吸附结构，产生空间位阻效应。这使得聚羧酸减水剂掺杂进入混凝土中后，混凝土在拌制过程中，混凝土的流动性和和易性变好，用水量减少。甲酸钙是一种没有任何侵蚀性作用的添加剂，它可以提高水泥砂浆早期的强度，而不会衰减水泥后期的强度。流平剂可以提高混凝土凝固后的光亮程度，提高混凝土的平整程度。
本发明进一步设置为：所述混凝土原料中还添加有重量份数为3-4份的抗蚀剂，所述抗蚀剂包括以下重量百分比的组分：
焙烧镁铝碳酸根水滑石 30-50％；
烷基糖苷 20-30％；
醇醚羧酸盐 25-40％。
通过采用上述技术方案，水焙烧镁铝碳酸根水滑石具有层状结构，对氯离子起到物理吸附作用，并且通过结构记忆效应将氯离子吸附到层间，使得氯离子更加容易与焙烧镁铝碳酸根水滑石中的碳酸根离子发生交换，从而降低混凝土的渗透水中的氯离子对混凝土内的钢筋的腐蚀作用。烷基糖苷和醇醚羧酸盐是表面活性剂，可以在水泥颗粒表面以及水焙烧镁铝碳酸根水滑石表面吸附，形成一层润滑层，从而提高两者之间的流动性，提高焙烧镁铝碳酸根水滑石的分散效果。
一种轻质混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将硅酸盐水泥、粉煤灰、砂石、外加剂、聚氨酯弹性体和水按照比例添加混合搅拌均匀，得到混凝土浆体；
步骤2：将发泡剂进发泡产生的泡沫与引气剂按比例混合均匀，得到发泡料；
步骤3：将混凝土浆体和发泡料混合搅拌均匀，然后浇筑到铺设有钢筋的地面上，待其初凝后对混凝土进行养护处理；
步骤4：养护处理后的混凝土固化后得到轻质混凝土。
通过采用上述技术方案，先将发泡剂发泡后产生的泡沫与引气剂混合均匀，再与混凝土浆体混合均匀，使得引气剂中的多元硅酸盐熔体中的孔隙先吸附发泡剂中的有效成分，通过发泡剂中的表面活性剂上的亲油基团先与多元硅酸盐熔体中吸附的达玛树脂之间形成包裹吸附，从而提高多元硅酸盐熔体孔隙的填充率，进一步使得多元硅酸盐熔体对于水分子的吸附效率降低，从而提高多元硅酸盐熔体的引气性。
本发明进一步设置为：所述步骤3中混凝土浆体和发泡料的搅拌速度控制在20-25转/分，搅拌时间控制在5-9min。
通过采用上述技术方案，搅拌速度低于20转/分时，混凝土浆体局部容易发生局部凝块的现象，而搅拌的速度高于25转/分时，混凝土的胶凝状态容易被打破，并且容易使得混凝土中的水分流失过快，不利于工人的操作。搅拌时间低于5min时，搅拌时间过短会使得混凝土局部并未搅拌均匀，而搅拌时间高于9min时，混凝土已经搅拌均匀，浪费时间。
本发明进一步设置为：所述步骤3中的养护处理为将氯乙烯树脂塑料溶液用喷枪喷洒在混凝土表面，形成薄膜后控制养护时间为5-7天。
通过采用上述技术方案，混凝土的硬化需要一定的湿度和温度条件，养护时间低于5天，养护时间过短，混凝土还没有完全凝固完成，外界温度变化容易使得混凝土依旧产生冻裂的现象。养护时间大于7天，混凝土已经硬化完全，降低工作效率。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、通过在混凝土中加入聚氨酯弹性体，提高混凝土内孔隙中的水分冻结发生膨胀时可以提供一部分缓冲能力，使得混凝土的耐冻性得到增强；
2、通过在混凝土中加入引气剂以及优选的发泡剂，使得混凝土中的气泡量可以得到进一步的控制，可以根据环境条件控制引气剂和发泡剂的添加量来控制混凝土的气泡量，从而提高了混凝土的抗冻能力。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例中采用的原料中：
硅酸盐水泥采购自广汉市国林耐火材料经营部的耐高温硅酸盐水泥。
聚氨酯弹性体采购自潍坊优蓝化学有限公司的聚氨酯颗粒。
聚羧酸减水剂采用巴斯夫的Melflux 4930 F型号聚羧酸减水剂。
流平剂采用采用郑州辉浩化工产品有限公司的KP-140型号的有机硅流平剂。
烷基糖苷采购自广州广佳化工有限公司的APG0810型号的烷基多糖苷。
醇醚羧酸盐采购自广州宏海化工有限公司的AEO-9。
三萜皂甙采购自济南首越化工科技有限公司的三萜皂甙。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠采购自郑州科奇化工产品有限公司的AES。
羟丙基甲基纤维素采购自上海影佳实业发展有限公司的羟丙基甲基纤维素。
实施例
实施例1
一种轻质混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将硅酸盐水泥、粉煤灰、砂石、外加剂、聚氨酯弹性体和水按照以下比例添加混合搅拌均匀，控制搅拌速度为20转/分，搅拌10min后得到混凝土浆体；
其中，混凝土浆体的原料按重量份数计为：硅酸泥水泥350～400份、粉煤灰70份、砂石500份、外加剂2份、抗蚀剂3份、聚氨酯弹性体5份、水110份。其中，聚氨酯弹性体为粒径在通过研磨机研磨至20μm。
外加剂中包括以下重量百分比的组分：聚羧酸减水剂60％、甲酸钙20％、流平剂20％。
抗蚀剂包括以下重量百分比的组分：焙烧镁铝碳酸根水滑石50％、烷基糖苷20％、醇醚羧酸盐30％。
步骤2：将20重量份的发泡剂先通入发泡机中进行发泡，然后将发泡产生的泡沫与1重量份的引气剂按比例搅拌混合均匀，控制搅拌速度为30转/分，搅拌20min，得到发泡料；
其中发泡剂包括以下重量百分比的组分：三萜皂甙30％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠30％、羟丙基甲基纤维素40％。
引气剂包括以下重量量百分比的组分：多元硅酸盐熔体40％、十二烷基硫酸钠40％、达玛树脂20％。
步骤3：将混凝土浆体和发泡料混合搅拌均匀，搅拌速度控制在20转/分，搅拌时间控制在9min。然后浇筑到铺设有钢筋的地面上，待其初凝后对混凝土进行养护处理；养护处理为将氯乙烯树脂塑料溶液用喷枪喷洒在混凝土表面，形成薄膜后控制养护时间为5天。
步骤4：养护处理后的混凝土固化后得到轻质混凝土。
实施例2～5与实施例1的区别在于轻质混凝土中各组分按重量份数计为下表1。
表1
其中实施例2～5中聚氨酯弹性体颗粒的粒径依次研磨至：40μm、60μm、80μm、100μm。
实施例6～11实施例11与实施例1的区别在于外加剂中各组分按重量百分比计为下表2。
表2
实施例12～17实施例11与实施例1的区别在于抗蚀剂中各组分按重量百分比计为下表3。
表3
实施例18～22实施例11与实施例1的区别在于引气剂中各组分按重量百分比计为下表4。
表4
实施例23～28实施例11与实施例1的区别在于发泡剂中各组分按重量百分比计为下表5。
表5
实施例29与实施例1的区别在于，轻质混凝土的原料中未添加引气剂。
实施例30与实施例1的区别在于，轻质混凝土的原料中未添加抗蚀剂。
对比例
对比例1与实施例1的区别在于混凝土原料中未添加聚氨酯弹性体。
对比例2与实施例1的区别在于混凝土原料中采用的发泡剂采用广州市启瑞化工有限公司生产的十二烷基硫酸钠发泡剂。
对比例3与实施例1的区别在于引起剂中达玛树脂采用松香树脂代替。
性能检测试验
抗冻融检测
根据“普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法GBJ82-85”对试验样品和对照样品进行物理性能测试，其中抗冻性采用慢冻法测试，以最大冻融循环次数进行评价，结果如下表6。
耐腐蚀检测
将实施例1～30以及对比例1～3中制作成的混凝土浸泡在36％质量分数浓度的氯化钠溶液中，浸泡7d后，敲开混凝土，观察混凝土内的钢筋腐蚀情况。腐蚀程度从低到高依次分为1到10级。
表6
结合实施例1～5和对比例1并结合表6可以看出，本申请中添加的聚氨酯弹性体在混凝土发生冻融时，可以在一定程度上起到缓冲作用，提高混凝土的抗冻能力。结合实施例1、18～22和对比例3并结合表6可以看出，本申请中添加的引气剂中采用达玛树脂的方式比松香树脂的效果更好，可以对混凝土起到更好的抗冻融效果。结合实施例1、23～28并结合表6可以看出，本申请中采用的发泡剂比一般的发泡剂对于混凝土的抗冻融效果更好，说明本申请中采用的发泡剂成分与引气剂中的多元硅酸盐熔体之间具有一定的协同作用提高混凝土抗冻能力的效果。
结合实施例1、实施例12～17以及实施例30并结合表6可以看出，本申请中的抗蚀剂对于混凝土的抗锈蚀能力具有明显的影响。
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 (8)
1.一种轻质混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
其中，聚氨酯弹性体为粒径在10～100μm之间。
2.根据权利要求1所述的一种轻质混凝土，其特征在于：所述发泡剂包括以下重量百分比的组分：
三萜皂甙 30-40％；
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 20-30％；
羟丙基甲基纤维素 15-25％。
3.根据权利要求1或2所述的一种轻质混凝土，其特征在于：所述混凝土原料中还包括有重量份数为1～3份的引气剂，所述引气剂包括以下重量量百分比的组分：
多元硅酸盐熔体 40-60％；
十二烷基硫酸钠 30-40％；
达玛树脂 5-20％。
4.根据权利要求1所述的一种轻质混凝土，其特征在于：所述外加剂中包括以下重量百分比的组分：
聚羧酸减水剂 60-70％；
甲酸钙 15-20％；
流平剂 10-20％。
5.根据权利要求1所述的一种轻质混凝土，其特征在于：所述混凝土原料中还添加有重量份数为3-4份的抗蚀剂，所述抗蚀剂包括以下重量百分比的组分：
焙烧镁铝碳酸根水滑石 30-50％；
烷基糖苷 20-30％；
醇醚羧酸盐 25-40％。
6.一种根据权利要求3所述的轻质混凝土的制备方法，其特征在于：，包括如下步骤：
步骤1：将硅酸盐水泥、粉煤灰、砂石、外加剂、聚氨酯弹性体和水按照比例添加混合搅拌均匀，得到混凝土浆体；
步骤2：将发泡剂进发泡产生的泡沫与引气剂按比例混合均匀，得到发泡料；
步骤3：将混凝土浆体和发泡料混合搅拌均匀，然后浇筑到铺设有钢筋的地面上，待其初凝后对混凝土进行养护处理；
步骤4：养护处理后的混凝土固化后得到轻质混凝土。
7.根据权利要求6所述的一种轻质混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤3中混凝土浆体和发泡料的搅拌速度控制在20-25转/分，搅拌时间控制在5-9min。
8.根据权利要求6所述的一种轻质混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的养护处理为将氯乙烯树脂塑料溶液用喷枪喷洒在混凝土表面，形成薄膜后控制养护时间为5-7天。
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