CN112759420A - 一种建筑石膏泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，提供了一种建筑石膏泡沫混凝土及其制备方法，建筑石膏泡沫混凝土主要由泡沫、建筑石膏、聚羧酸减水剂、缓凝剂、泡孔调节剂、活性掺合料、石膏专用激发剂及聚丙烯纤维组成。本发明所用建筑石膏为工业副产石膏经脱水所得，石膏的掺量为65％‑90％，大量消纳了工业废渣，为固废资源化利用提供了有效途径，此外，本发明所制备的建筑石膏基泡沫混凝土强度发展快，自然养护1d可脱模，7d即达到使用要求，具有轻质、高强、抗震、防火及保温等优点，可广泛应用于保温砌块、墙板、现浇材料以及回填材料。

Description

一种建筑石膏泡沫混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种建筑石膏泡沫混凝土及其制备方法。

背景技术

工业副产石膏是指工业生产中因化学反应生成的以硫酸钙为主要成分的副产物或废弃物，主要包括脱硫石膏、磷石膏、钛石膏、柠檬酸石膏、氟石膏、镍石膏等，其中脱硫石膏、磷石膏排放量最大，约占总排放的85％以上。而根据统计，我国工业副产石膏年排放量已超1.2亿吨，总体利用率较低，约为38％左右，大量堆存的石膏既占用土地，又浪费了资源，且其中的有害物质易对周边环境造成污染。

工业副产石膏在建材领域主要有两方面的用途，一是不经煅烧，应用于水泥作为调凝剂或作为复合掺合料的添加剂；二是经煅烧后变为半水石膏即建筑石膏，用于生产石膏建材制品。泡沫混凝土是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的建筑节能材料，具有密度小、质量轻、保温、隔音、抗震等性能，主要应用于地暖保温层、现浇屋顶、泡沫混凝土保温砌块、墙板、屋面板、路基回填等。将石膏作为主要胶凝材料制备石膏基泡沫混凝土，可用于生产保温板、隔墙砌块或条板等，是一种很好的消纳工业副产石膏的途径，具有显著的社会与经济效益。

现有技术1：专利号为CN105859233A，专利名称为一种原状脱硫石膏泡沫混凝土及其制备方法的发明专利；

现有技术2：专利号为CN102633525B，专利名称为一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的泡沫混凝土的发明专利；

现有技术3：专利号为CN103771817A，专利名称为一种脱硫石膏泡沫混凝土及其制备方法的发明专利。

上述现有技术中均公开了石膏基泡沫混凝土及其制备的方法，但都是以原状脱硫石膏作为研究对象，而原状脱硫石膏主要为二水石膏，本身不具有水化特性，产生不了强度，需要引入水泥、石膏专用激发剂、矿物掺合料等对石膏进行激发，原状脱硫石膏只作为其中的一种添加组分，掺量一般不超过总胶材的60％，通常为30％-40％的最佳掺量，且体系水化反应较慢，一般养护至28d才能达到较理想的强度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种建筑石膏泡沫混凝土及其制备方法，建筑石膏泡沫混凝土主要由泡沫、建筑石膏、聚羧酸减水剂、缓凝剂、泡孔调节剂、活性掺合料、石膏专用激发剂及聚丙烯纤维组成，具有轻质、高强、抗震、防火及保温等优点，可广泛应用于保温砌块、墙板、现浇材料及回填材料等，具有显著的社会与经济效益。

具体的，主要通过以下技术方案来实现：

一种建筑石膏泡沫混凝土，包括复合胶凝材料及泡沫，每1000g复合胶凝材料中含有0.3L-2L泡沫；所述复合胶凝材料含有以下重量百分比的组分：建筑石膏65％～90％、减水剂(外掺)0.1％～0.2％、缓凝剂(外掺)0～0.1％、泡孔调节剂2％～5％、活性掺合料8％～24％、建筑石膏激发剂0.7％～1.6％和聚丙烯纤维(外掺)0.1％～0.5％；所述泡沫包括发泡剂和稳泡剂，所述发泡剂和稳泡剂的质量比为4：1，所述发泡剂由十二烷基苯磺酸钠与松香皂按质量比为2:1混合而成，所述稳泡剂由乙酰十二胺与阿拉伯胶粉按质量比为1:1混合而成。

优选地，所述建筑石膏是由工业副产石膏制备得到，其主要成分为β型半水硫酸钙，0.2mm方孔筛筛余≤10％。

优选地，所述减水剂为聚羧酸系干粉减水剂，减水率≥15％。

优选地，所述缓凝剂包括明胶和/或柠檬酸钠。

优选地，所述泡孔调节剂包括微珠、超细碳酸钙、硅灰或稻壳灰中的至少一种。

优选地，所述微珠为球径≤10μm的煤灰硅铝酸盐微珠。

优选地，所述超细碳酸钙的平均粒径为1μm-5μm。

优选地，所述硅灰的平均粒径为0.1μm-0.2μm，二氧化硅含量≥80％。

优选地，所述活性掺合料由活性偏高岭土和磨细钢渣粉按照重量比为2:3混合而成。

优选地，所述磨细钢渣粉的比表面积≥500kg/㎡，45μm方孔筛筛余≤15％。

优选地，所述活性偏高岭土比表面积≥500kg/㎡，45μm方孔筛筛余≤15％。

优选地，所述建筑石膏激发剂包括铝酸钠、铝酸钙、硅酸钠或氢氧化钠中的至少一种。

优选地，所述聚丙烯纤维为5-10mm的短切纤维。

一种建筑石膏泡沫混凝土的制备方法，包括：

步骤(1)、由十二烷基苯磺酸钠与松香皂按质量比为2:1混合制得发泡剂，由乙酰十二胺与阿拉伯胶粉按质量比为1:1混合制得稳泡剂，将发泡剂和稳泡剂按质量比为4：1复配，并将复配后所得组合物与水按照质量比为1：300稀释，得到泡沫剂稀释液，将泡沫剂稀释液加入到发泡机中，经发泡机发泡制得泡沫；

步骤(2)、将重量百分比为减水剂(外掺)0.1％～0.2％、缓凝剂(外掺)0～0.1％、泡孔调节剂2％～5％、活性掺合料8％～24％、建筑石膏激发剂0.7％～1.6％、建筑石膏和聚丙烯纤维(外掺)0.1％～0.5％混合，得到混合物；在混合物中加入重量占比为35％～55％的水，搅拌，制得复合胶材浆体；

步骤(3)、将步骤(1)中制备好的泡沫与步骤(2)中制得的复合胶材浆体按照每1000g复合胶材浆体中含有0.3L-2L泡沫的比例进行混合搅拌，得到泡沫混凝土浆体；

步骤(4)、将得到的泡沫混凝土浆体浇筑到模具中，覆膜静置一段时间，脱模，制得建筑石膏泡沫混凝土。

优选地，覆膜静置24h。

本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

1、本发明所用建筑石膏为工业副产石膏经脱水所得，石膏的掺量为65％-90％，大量消纳了工业废渣，为固废资源化利用提供了有效途径；

2、本发明所用建筑石膏主要成分为半水石膏，水化速度快，通过生成二水石膏可产生硬化强度，使制备的建筑石膏基泡沫混凝土具有轻质、高强、抗震、防火及保温等优点。

附图说明

1、图1为本发明实施例一种建筑石膏泡沫混凝土的制备流程图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更清楚的理解本发明的核心思想，下面将结合附图对其进行详细的说明。

本发明所用建筑石膏的主要成分为半水石膏，是通过工业副产石膏经脱水所得，其主要用于制备抹灰石膏、石膏板、砌块以及墙板等，但很少用于制备泡沫混凝土，由于通过物理发泡方式制备的未经改性的建筑石膏泡沫混凝土湿容重≤900kg/m³，串泡和并泡现象严重，且制备的试块掉渣，强度低，无法满足使用要求。因此本发明用建筑石膏制备泡沫混凝土需要研制出与建筑石膏体系相容的发泡剂、缓凝剂、减水剂及激发剂等。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种建筑石膏泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，由十二烷基苯磺酸钠与松香皂按质量比为2:1混合制得发泡剂，由乙酰十二胺与阿拉伯胶粉按质量比为1:1混合制得稳泡剂，将发泡剂和稳泡剂按质量比为4：1复配，并将复配后所得组合物与水按照质量比为1：300稀释，得到泡沫剂稀释液，将泡沫剂稀释液加入到发泡机中，经发泡机发泡制得泡沫；

步骤2，将重量百分比为减水剂0.1％～0.2％、缓凝剂0～0.1％、泡孔调节剂2％～5％、活性掺合料8％～24％、建筑石膏激发剂0.7％～1.6％、建筑石膏65％～90％和聚丙烯纤维0.1％～0.5％加入搅拌机中均匀搅拌混合，得到干粉复合胶材；

步骤3，在上述干粉复合胶材中加入重量占比为35％～55％的水，均匀搅拌2～4min，制得复合胶材浆体；

步骤4，将步骤1中制备好的泡沫与步骤3中制得的复合胶材浆体按照每1000g复合胶材浆体中含有0.3L-2L泡沫的比例进行混合，均匀搅拌1～2min，得到泡沫混凝土浆体；

步骤5，将泡沫混凝土浆体浇筑到模具中，以便成型，覆膜静置24h后，脱模即可制备得到建筑石膏泡沫混凝土。

实施例二

本发明实施例提供了一种建筑石膏泡沫混凝土，包括复合胶凝材料及泡沫，每1000g复合胶凝材料中含有1.1L泡沫，用水量为复合胶凝材料总重量的42％，复合胶凝材料各组分及重量百分比包括：建筑石膏70％、聚羧酸干粉减水剂(外掺)0.12％、柠檬酸钠(外掺)0.05％、微珠2％、硅灰3％、活性偏高岭土9.6％、磨细钢渣粉14.4％、铝酸钙0.7％、氢氧化钠0.3％以及聚丙烯纤维0.5％。并采用上述实施例一的制备方法制备得到建筑石膏基泡沫混凝土，其干密度约为624kg/m³，7d抗压强度为2.95MPa，导热系数为0.136W/(m·K)。

实施例三

本发明实施例提供了一种建筑石膏泡沫混凝土，包括复合胶凝材料及泡沫，每1000g复合胶凝材料中含有1.3L泡沫，用水量为复合胶凝材料总重量的38％，复合胶凝材料各组分及重量百分比包括：建筑石膏70％、聚羧酸干粉减水剂(外掺)0.15％、柠檬酸钠(外掺)0.05％、微珠2％、硅灰2％、超细碳酸钙(平均粒径为1μm-5μm)1％、活性偏高岭土9.6％、磨细钢渣粉14.4％、铝酸钙0.7％、氢氧化钠0.3％以及聚丙烯纤维0.5％。并采用上述实施例一的制备方法制备得到建筑石膏基泡沫混凝土，其干密度约为555kg/m3，7d抗压强度为2.45MPa，导热系数为0.118W/(m·K)。

实施例四

本发明实施例提供了一种建筑石膏泡沫混凝土，包括复合胶凝材料及泡沫，每1000g复合胶凝材料中含有1.4L泡沫，用水量为复合胶凝材料总重量的47％，复合胶凝材料各组分及重量百分比包括：建筑石膏80％、聚羧酸干粉减水剂(外掺)0.13％、柠檬酸钠(外掺)0.05％、硅灰2％、稻壳灰1.3％、活性偏高岭土6.3％、磨细钢渣粉9.4％、铝酸钙0.4％、硅酸钠0.4％、氢氧化钠0.2％以及聚丙烯纤维0.5％。并采用上述实施例一的制备方法制备得到建筑石膏基泡沫混凝土，其干密度约为523kg/m3，7d抗压强度为1.90MPa，导热系数为0.099W/(m·K)。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种建筑石膏泡沫混凝土，其特征在于，包括复合胶凝材料及泡沫，每1000g复合胶凝材料中含有0.3L-2L泡沫；

所述复合胶凝材料含有以下重量百分比的组分：建筑石膏65％～90％、减水剂(外掺)0.1％～0.2％、缓凝剂(外掺)0～0.1％、泡孔调节剂2％～5％、活性掺合料8％～24％、建筑石膏激发剂0.7％～1.6％和聚丙烯纤维(外掺)0.1％～0.5％；所述泡沫包括发泡剂和稳泡剂，所述发泡剂和稳泡剂的质量比为4：1，所述发泡剂由十二烷基苯磺酸钠与松香皂按质量比为2:1混合而成，所述稳泡剂由乙酰十二胺与阿拉伯胶粉按质量比为1:1混合而成。

2.如权利要求1所述的一种建筑石膏泡沫混凝土，其特征在于，所述建筑石膏是由工业副产石膏制备得到，其主要成分为β型半水硫酸钙，0.2mm方孔筛筛余≤10％。

3.如权利要求1所述的一种建筑石膏泡沫混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系干粉减水剂，减水率≥15％。

4.如权利要求1所述的一种建筑石膏泡沫混凝土，其特征在于，所述缓凝剂包括明胶和/或柠檬酸钠。

5.如权利要求1所述的一种建筑石膏泡沫混凝土，其特征在于，所述泡孔调节剂包括微珠、超细碳酸钙、硅灰或稻壳灰中的至少一种。

6.如权利要求1所述的一种建筑石膏泡沫混凝土，其特征在于，所述活性掺合料由活性偏高岭土和磨细钢渣粉按照重量比为2:3混合而成。

7.如权利要求1所述的一种建筑石膏泡沫混凝土，其特征在于，所述建筑石膏激发剂包括铝酸钠、铝酸钙、硅酸钠或氢氧化钠中的至少一种。

8.如权利要求1所述的一种建筑石膏泡沫混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纤维为5-10mm的短切纤维。

9.一种如权利要求1-9任一项所述的建筑石膏泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括：

步骤(1)、由十二烷基苯磺酸钠与松香皂按质量比为2:1混合制得发泡剂，由乙酰十二胺与阿拉伯胶粉按质量比为1:1混合制得稳泡剂，将发泡剂和稳泡剂按质量比为4：1复配，并将复配后所得组合物与水按照质量比为1：300稀释，得到泡沫剂稀释液，将泡沫剂稀释液加入到发泡机中，经发泡机发泡制得泡沫；

步骤(2)、将重量百分比为减水剂(外掺)0.1％～0.2％、缓凝剂(外掺)0～0.1％、泡孔调节剂2％～5％、活性掺合料8％～24％、建筑石膏激发剂0.7％～1.6％、建筑石膏和聚丙烯纤维(外掺)0.1％～0.5％混合，得到混合物；在混合物中加入重量占比为35％～55％的水，搅拌，制得复合胶材浆体；

步骤(3)、将步骤(1)中制备好的泡沫与步骤(2)中制得的复合胶材浆体按照每1000g复合胶材浆体中含有0.3L-2L泡沫的比例进行混合搅拌，得到泡沫混凝土浆体；

步骤(4)、将得到的泡沫混凝土浆体浇筑到模具中，覆膜静置一段时间，脱模，制得建筑石膏泡沫混凝土。

10.如权利要求9所述的一种建筑石膏泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，覆膜静置24h。

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