CN113024179A - 一种泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泡沫混凝土及其制备方法，所述泡沫混凝土包括凝胶材料料浆、减水剂及泡沫，所述泡沫与所述胶凝材料的体积比为9:1，所述凝胶材料料浆的水胶比为0.3，所述泡沫中泡沫剂的稀释倍数为30倍，所述减水剂的掺量为胶凝材料掺量的2％，所述胶凝材料中粉煤灰的质量比为40％‑60％，水泥的质量比为40％‑60％，泡沫剂选用动物泡沫剂；按照重量份计，包括以下各组分：水泥440‑660份、粉煤灰440‑660份、水泥浆用水330份、减水剂22份、泡沫剂16.2份、泡沫剂用水469.8份。本发明所述的泡沫混凝土兼具了优良的保温性和力学性能，解决了泡沫混凝土干密度与抗压强度相互制约的问题，为泡沫混凝土的发展奠定了基础。

Description

一种泡沫混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉一种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材，采用化学发泡或物理发泡工艺，所制成的含有大量微小均匀独立气孔的轻质多孔材料的总称。胶凝材料基料可以是水泥 (含通用水泥、硫铝酸盐水泥、镁质水泥、碱矿渣水泥等)，或蒸压硅酸盐、石膏、地聚合物等其中的一种或多种复合。泡沫混凝土作为一种无机轻质多孔材料，具有阻燃、保温、隔声、减震等特点，以现浇泡沫混凝土和泡沫混凝土制品形式，广泛应用于外墙及屋面保温、管线回填、园林假山、机场跑道等工程中。
泡沫混凝土按发泡工艺分为化学发泡混凝土和物理发泡混凝土。化学发泡工艺是采用可以通过化学反应方法产生大量气体的化学发泡剂，将其加入由胶凝材料、活性掺和料、功能材料、外加剂和水制成的浆体中，使浆体发气膨胀，再经浇筑成型和硬化养护，形成多孔轻质材料。物理发泡工艺是采用可以降低水的表面张力的表面活性剂或表面活性物质作为泡沫剂，经机械方法将泡沫剂水溶液制成泡沫，再将泡沫加入到由胶凝材料、活性掺合料、功能材料、外加剂和水制成的浆体中，使浆体的体积增大，再经浇筑成型和自然养护或加热升温养护，形成多孔轻质材料。在需要时，也可使用蒸汽养护、蒸压养护等其他养护方式。
2012年之后不断出现的物理、化学相结合的新工艺，蒸养后线切割的新工艺，镁质水泥与其他水泥相复合的新工艺，碱矿渣发泡工艺，地聚物质发泡工艺等，均丰富了泡沫混凝土工艺，拓宽了其应用领域。其中，物理发泡工艺因具有无需蒸养、可自然养护的节能优势而发展迅猛。物理泡沫混凝土中的功能组分发泡剂已经先后有几代产品问世。松香皂是20世纪30年代最先由美国研制开发的。我国从20世纪 40年代起仿制生产松香皂，50年代曾作为引气剂应用于佛子岭、梅山、三门峡等大型混凝土水库大坝和一些港口工程，以微气孔来提高其抗渗性和抗冻性。50年代初从苏联引入生产技术后，它又开始作为泡沫剂使用，至今仍有大量应用。整体来看，几代物理泡沫剂具有如下特点：第一代松香类，起泡力差、稳泡性差，例如松香皂。第二代合成表面活性剂类，起泡力强、稳泡性差，例如十二烷基苯磺酸钠。我国市面上60％泡沫剂是第二代合成表面活性剂类。第三代蛋白类，起泡力一般、稳泡性强，废动物毛来源广泛，可复合其他泡沫剂以增强起泡力，第三代蛋白类为发达国家主要品种。第四代复合类，其中泡沫剂所占比例大于80％，其他如稳泡剂、增泡剂所占比例小于20％。泡沫混凝土产业发展迅猛，2011～2013年我国泡沫混凝土保温产品爆炸式增长，泡沫混凝土保温产品，也是近几年发展速度最快的新型建材和水泥混凝土产业。
泡沫混凝土是有机保温材料的理想替代材料。我国1978-2012年，采用聚苯板做外墙外保温，火灾严重，寻找聚苯板的替代产品，泡沫混凝土是理想的。因为泡沫混凝土与有机保温材料、加气混凝土、无机多孔保温材料、无机纤维保温材料相比，具有吸水率低(10％，其他保温材料50％)、能耗低(其他为蒸压工艺或高温烧制)、无害化(纤维对肺有害)的优点。但泡沫混凝土在性能上还难以满足建筑节能的要求，在产量上还不能在短时期内形成可以满足市场供应的规模，在这种供求矛盾的情况下，相关部门取消执行2011年3月14日的下发的通知，不再要求建筑保温材料必须达到A级防火的标准。所以，自2013年春季开始，泡沫混凝土保温板应用量开始下降，2013年产销量比2012年降低40％。尽管如此，2015年，我国仍成为世界上泡沫混凝土产销量第一的国家。
泡沫混凝土保温产品产业，明天的市场不但会有，而且还会更广阔，要实现这一切，必须从现在开始，推动产品升级换代，开发市场所需要的新产品，依靠技术进步，去创造市场，这是整个行业发展唯一正确的道路。泡沫混凝土的保温、隔热、隔声、减震特性来源于其内部的多孔结构，而多孔结构会造成材料的有效受力面积减小，强度势必降低，因此目前制约泡沫混凝土无法替代有机保温材料的关键是保温性与强度的矛盾。因为干密度与导热性呈正相关，因此，保温性与强度的矛盾即为干密度与强度的矛盾。目前工程上为保证泡沫混凝土轻质，通常加入70％-90％(以泡沫混凝土总体积计)的泡沫，此时强度仅为0.2-1MPa。
因此，如何在保持泡沫混凝土干密度的同时，通过调整泡沫混凝土的配方来赋予其强度是非常困难的。这不仅需要通过大量实验来确定泡沫的合理掺量，以实现泡沫混凝土的最轻质化，还需要通过大量实验来寻求究竟哪一配方因素可实现在干密度最轻质化的情况下同时获得良好的强度。
发明内容
为了提高泡沫混凝土性能，本发明提供一种泡沫混凝土，本发明所述的泡沫混凝土不仅具有良好的保温性，其导热系数低于0.063W/m·K，同时其力学性能好，抗压强度大于0.4MPa；干密度小于310kg/m3。因此，本发明的泡沫混凝土兼具了优良的保温性和力学性，解决了泡沫混凝土保温性和力性相互制约的问题，为泡沫混凝土的发展奠定了基础。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种泡沫混凝土，包括凝胶材料料浆、减水剂及泡沫，所述泡沫与所述胶凝材料料浆的体积比为9:1，所述凝胶材料料浆的水胶比为0.3，所述泡沫中泡沫剂的稀释倍数为30倍，所述减水剂的掺量为胶凝材料掺量的2％，所述胶凝材料中粉煤灰的质量比为40％-60％，水泥的质量比为40％-60％，泡沫剂选用动物泡沫剂；按照重量份计，包括以下各组分：水泥440-660份、粉煤灰440-660 份、水泥浆用水330份、减水剂22份、泡沫剂16.2份、泡沫剂用水469.8份。
优选地，按照重量份计，包括以下各组分：水泥550-660份、粉煤灰440-550 份、水泥浆用水330份、减水剂22份、泡沫剂1.8份、泡沫剂用水52.2份。
更为优选地，按照重量份计，包括以下各组分：水泥550份、粉煤灰550份、水泥浆用水330份、减水剂22份、泡沫剂16.2份、泡沫剂用水469.8份。
优选地，所述水泥选自快硬水泥；更优选地，所述水泥选自快硬硫铝酸盐水泥；进一步优选地，所述水泥选自42.5快硬硫铝酸盐水泥。
优选地，所述粉煤灰选自C类粉煤灰；更为优选地，所述粉煤灰选自C类II级粉煤灰；进一步优选地，所述粉煤灰选自45微米筛余为26％、含水量为0.3％、烧失量为2.96％、需水量比为100％、体积安定性为0.5mm的C类II级粉煤灰。
优选地，所述减水剂选自聚羧酸减水剂；更为优选地，所述减水剂选自中效聚羧酸减水剂；进一步优选地，所述减水剂选自减水率为23.4％、固含量为20％、pH 值为5.3、密度为1.04g/mL的中效聚羧酸减水剂。
优选地，所述泡沫剂选自物理泡沫剂；更为优选地，所述泡沫剂选自动物蛋白型物理泡沫剂；进一步优选地，所述泡沫剂选自棕褐色、密度为1.02g/mL，适宜稀释倍数为30倍，且此稀释倍数下发泡倍数为17倍，消泡时间为24小时的动物蛋白型物理泡沫剂。
本发明的第二方面，提供一种泡沫混凝土的制备方法，用于制备上述的泡沫混凝土，包括以下步骤：
步骤1、按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；
步骤2、将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料杯中，获得泡沫剂稀释液；
步骤3、将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并连接好电源；
步骤4、按照配方量分别称取水泥、粉煤灰、减水剂、水泥浆用水；
步骤5、将水泥、粉煤灰倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中慢速搅拌15-45秒使之均匀；
步骤6、将水泥浆用水和减水剂混合好后倒入步骤5得到的混合物中，慢速搅拌45-90秒；
步骤7、继续快速搅拌45-90秒；
步骤8、将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于步骤2得到的泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；
步骤9、启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；
步骤10、启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；
步骤11、待泡沫剂稀释液吸尽时关闭便携式水泥发泡机；
步骤12、将步骤11得到的泡浆混合物继续慢速搅拌120-180s；
步骤13、成型，自然养护1-4天；
步骤14、脱模，自然养护至28天龄期。
优选地，步骤5中的搅拌时间为20-40秒；更优选地，步骤5中的搅拌时间为 30秒；
优选地，步骤6中的搅拌时间为50-80秒；更优选地，步骤6中的搅拌时间为 60秒；
优选地，步骤7中的搅拌时间为55-80秒；更优选地，步骤7中的搅拌时间为 60秒；
优选地，步骤12中的搅拌时间为160-180秒；更优选地，步骤6中的搅拌时间为180秒；
优选地，步骤14中的养护时间为2-4天；更优选地，步骤16中的养护时间为 2天。
本说明书中所述的“重量份”，是指各组分之间的相对质量配比关系，而不是实际的质量单位。根据实际情况，1重量份可以是1kg、10kg等任意质量。
现有技术中，一般认为泡沫混凝土应该少用减水剂并保持水胶比在0.5以上，从而实现水泥浆包裹大量泡沫，但此种做法往往导致泡沫混凝土毛细空隙较多，浇筑后的泡沫混凝土强度降低。而本发明通过配比最大掺量的减水剂以降低水胶比，使泡沫混凝土具有较佳抗压强度。
另外，本发明为降低成本，在较小的水胶比基础上，在胶凝材料中配比大掺量粉煤灰以部分替代水泥，在较低的成本下，解决了保温性和力学性相互制约的问题；本发明还通过大量实验筛选了合适的泡沫剂种类、稀释倍数、水泥浆与泡沫比例、水泥种类、水胶比、减水剂掺量、粉煤灰掺量，从而首次得到如下结论：传统的通过调节减水剂和水胶比等调节混凝土强度的方法适用于提高泡沫混凝土的强度，前提是配比大掺量粉煤灰。本发明采用的泡沫混凝土制备方法，可以提高泡沫混凝土的力学性能，同时保持泡沫混凝土的保温性。
附图说明
图1为泡沫剂种类对发泡倍数的影响；
图2为泡沫剂种类对消泡时间的影响；
图3为某一稀释倍数下泡沫发泡高度、泌水高度检测示例图；
图4为稀释倍数对发泡高度、泌水高度、实际发泡高度的影响；
图5为水泥浆与泡沫比例对泡沫混凝土干密度、导热系数、抗压强度的影响；
图6为水泥种类对泡沫混凝土干密度的影响；
图7为水泥种类对泡沫混凝土导热系数的影响；
图8为水泥种类对泡沫混凝土抗压强度的影响；
图9为水胶比对泡沫混凝土干密度、导热系数、抗压强度的影响；
图10为减水剂对泡沫混凝土干密度、导热系数、抗压强度的影响；
图11为粉煤灰对泡沫混凝土干密度、导热系数、抗压强度的影响；
图12实施例2泡沫混凝土试样的图片；
图13对比例1泡沫混凝土试样的图片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
本发明的目的是要研究和开发出导热性低、强度佳的泡沫混凝土，以下通过筛选试验对本发明泡沫混凝土配方配比的筛选过程进行说明。
在以下实施例中，如无特殊说明，42.5快硬硫铝酸盐水泥购自唐山北极熊水泥厂；粉煤灰购自华能国际电力股份有限公司太仓电厂，为C类II级粉煤灰；水为自来水；泡沫剂购自北京亚设建材有限公司；减水剂购自上海麦斯特建工高科技建筑化工有限公司，为中效聚羧酸减水剂。
筛选试验1
该筛选试验的目的是对泡沫剂进行筛选。按照重量份计，泡沫剂30份，泡沫剂用水870份，泡沫剂种类分别为嘉得丽植物泡沫剂、舜亚植物泡沫剂、米妮特植物泡沫剂、亚设动物泡沫剂。
上述泡沫混凝土的泡沫制备方法和测试方法是：按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水，将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；测试泡沫剂稀释液体积V1；取一广口塑料桶置于便携式水泥发泡机旁，并连接好电源；将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于塑料瓶中泡沫剂稀释液液面以下，用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准广口塑料桶；启动便携式水泥发泡机，将泡沫打入广口塑料桶内，测试泡沫体积V2；发泡倍数β＝V2/V1，消泡时间为从打出泡沫到泡沫全部消失变成泡沫剂稀释液的时间。
采用不同种类泡沫剂制备的泡沫的发泡倍数、消泡时间如图1及图2所示。由图1及图2可知三种来自不同厂家的植物泡沫剂发泡倍数在20倍左右，消泡时间在 3小时左右，而亚设动物蛋白泡沫剂发泡倍数为17倍，消泡时间长达24小时，由此表明动物泡沫剂较植物泡沫剂稳泡性显著提高。综合发泡倍数和稳泡性，动物泡沫剂具有优异的稳泡性，且发泡倍数也较高，因此选择亚设动物泡沫剂作为本发明的泡沫剂。
筛选试验2
该筛选试验的目的是对泡沫剂的稀释倍数进行筛选。按照重量份计，泡沫剂与泡沫剂用水总质量1000份，泡沫剂掺量分别为100份、50份、33.33份、25份、 20份、16.67份、14.28份、12.5份、11.11份，泡沫剂用水掺量分别为900份、 950、996.67、975份、980份、983.33份、985.72份987.5份、988.89份，即稀释倍数分别为10倍、20倍、30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、80倍、90倍，稀释倍数＝(泡沫剂+泡沫剂稀释用水)/泡沫剂(质量比)。
上述泡沫的制备和测试方法是：按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水，将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；取一500mL烧杯置于便携式水泥发泡机旁，连接好水泥发泡机电源；将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于塑料瓶中泡沫剂稀释液液面以下，用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准 500mL烧杯；启动便携式水泥发泡机，将泡沫打入500mL烧杯内，测试发泡高度、泌水高度。发泡高度和泌水高度测试方法是，采用直尺紧贴500mL烧杯外壁测量烧杯内白色泡沫总高度，记为发泡高度；采用直尺紧贴500mL烧杯外壁测量烧杯内白色泡沫下泌出的水的高度，记为泌水高度，如图3所示。实际发泡高度＝发泡高度- 泌水高度。
不同稀释倍数条件下的泡沫发泡高度、泌水高度、实际发泡高度如图4所示。由图4可知发泡高度整体上随稀释倍数增大而增大。稀释倍数10-20倍时，发泡高度和实际发泡高度均显著增大，泌水高度几乎不变。稀释倍数为20-60倍时，发泡高度和实际发泡高度均较缓增长，泌水高度也有所增大。稀释倍数为60-90倍时，发泡高度几乎不变，实际发泡高度有所降低，泌水高度逐渐增大。稀释倍数为30倍时，实际发泡高度较大，为2.7cm，此时泌水高度较小，为0.4cm，因此本试验选择稀释倍数为30倍。
筛选试验3
该筛选试验的目的是对泡沫混凝土中水泥浆与泡沫的体积比进行筛选。设计泡沫混凝土的原料组成为：水泥浆与泡沫总体积为10L，水泥为硅酸盐水泥，水泥浆中水胶比(水与胶凝材料质量比)为0.5，泡沫中泡沫剂的稀释倍数为30倍，水泥浆体积分别为5L、4L、3L、2L、1L，即泡沫体积分别为5L、6L、7L、8L、9L。
将水泥浆与泡沫的体积比换算成质量比：测试1L水泥浆中水泥的质量与水的质量，1L泡沫中泡沫剂的质量与水的质量。称量330g水泥置于塑料量杯中，向量杯中加入165g水(水胶比0.5)，测得水泥浆体积为0.3L，则1L水泥浆需要水泥 330/0.3×1＝1100g＝1.1kg，1L水泥浆需要水1.1×0.5＝0.55kg；称量10g泡沫剂置于塑料杯中，向量杯中加入290g水，获得稀释倍数为30倍的泡沫剂稀释液，采用便携式水泥发泡机将泡沫剂稀释液发出泡沫并打入广口塑料桶中，测试泡沫体积为 5.55L，则1L泡沫需要泡沫剂10/5.55×1＝1.8g，1L泡沫需要水1.8×29＝52.2g。因此1L水泥浆(0.5水胶比)需要水泥1.1kg，水0.55kg；1L泡沫(稀释倍数30倍) 需要泡沫剂1.8g，水52.2g。因此，筛选实验3泡沫混凝土配合比如表1所示。
表1
Figure BDA0002963579740000081
上述泡沫混凝土的制备方法是：按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并将水泥发泡机通好好电源；按照配方量分别称取水泥、水泥浆用水；将水泥倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中；将水泥浆用水倒入搅拌机中，慢速搅拌60秒；继续快速搅拌60秒；将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；将上述泡浆混合物继续慢速搅拌180s；成型，自然养护2天；脱模，自然养护至28天龄期。按JG/T266-2011《泡沫混凝土》检测泡沫混凝土的干密度和抗压强度；按GB/T10294《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》检测泡沫混凝土导热系数。
不同泡浆比(泡沫与水泥浆体积比)条件下的泡沫混凝土干密度、导热系数和抗压强度如图5所示。由图5可知随着泡沫掺量增大，泡沫混凝土干密度、导热系数、抗压强度均逐渐减小。其中，干密度降低幅度最小，从526kg/m3降低到352kg/m3，降幅33％；导热系数降幅次之，从0.139W/m·K降低到0.077W/m·K，降幅45％；抗压强度降幅最大，从1.4MPa降低到0.1MPa，降幅93％。当泡沫掺入量为9L时，泡沫混凝土干密度为352kg/m3，导热系数为0.077W/m·K，抗压强度为0.1MPa，抗压强度过低，由此可见，硅酸盐水泥较难制备超低密度泡沫混凝土。
筛选试验4
该筛选试验的目的是对胶凝材料中的水泥种类进行筛选。计泡沫混凝土原料组成为：水泥浆与泡沫总体积10L，水泥为硫铝酸盐水泥，水泥浆中水胶比为0.5，泡沫中泡沫剂稀释倍数为30倍，水泥浆体积分别为3L、2L、1L，即泡沫体积分别为 7L、8L、9L，并与硅酸盐水泥作对比，泡沫混凝土配合比见表2。
表2
Figure BDA0002963579740000091
上述泡沫混凝土的制备方法是：按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并将水泥发泡机通好电源；按照配方量分别称取水泥、水泥浆用水；将水泥倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中；将水泥浆用水倒入搅拌机中，慢速搅拌60秒；继续快速搅拌60秒；将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；将上述泡浆混合物继续慢速搅拌180s；成型，自然养护2天；脱模，自然养护至28天龄期。按JG/T266-2011《泡沫混凝土》检测泡沫混凝土的干密度和抗压强度；按GB/T10294《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》检测泡沫混凝土导热系数。
不同水泥基泡沫混凝土干密度、导热系数、抗压强度随泡沫体积的变化如图6- 图8所示。由图6-图8可知泡沫掺量从7L增大到9L，硅酸盐水泥基泡沫混凝土和硫铝酸盐水泥基泡沫混凝土干密度、导热系数、抗压强度均降低，相较于硅酸盐水泥基泡沫混凝土，硫铝酸盐水泥基泡沫混凝土具有轻质高强的优势。当泡沫掺量为9L，水泥浆为1L，胶凝材料为硫铝酸盐水泥时，泡沫混凝土综合性能较好，此时，泡沫混凝土干密度为341kg/m3，导热系数为0.073W/m·K，抗压强度为0.7MPa。因此，本试验选择硫铝酸盐水泥作为胶凝材料，泡沫掺量确定为9L，水泥浆掺量为1L。
筛选试验5
该筛选试验的目的是对胶凝材料料浆的水胶比进行筛选。按照重量份计，包括水泥1100份，泡沫剂16.2份，泡沫剂用水469.8份，水泥浆水胶比分别为0.50、 0.45、0.40、0.35、0.30。
上述泡沫混凝土的制备方法是：按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并将水泥发泡机通好电源；按照配方量分别称取水泥、水泥浆用水；将水泥倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中；将水泥浆用水倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中慢速搅拌60秒使之均匀；继续快速搅拌60秒；将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；将上述泡浆混合物继续慢速搅拌180s；成型，自然养护2天；脱模，自然养护至28天龄期。按JG/T266-2011 《泡沫混凝土》检测泡沫混凝土的干密度和抗压强度；按GB/T10294《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》检测泡沫混凝土导热系数。
不同水胶比条件下的泡沫混凝土干密度、导热系数和抗压强度如图9所示。由图9可知随着水胶比增大，泡沫混凝土干密度、导热系数、抗压强度均增大，这可能是因为水胶比小于0.50时，泡沫混凝土用水量较小，流动度较差，填充模具不完全，强度较低；水胶比越大，流动度越好，填充模具越完全，强度越大，但干密度也越大。当水胶比为0.30时，泡沫混凝土干密度较轻，此时泡沫混凝土干密度为 212kg/m3，导热系数为0.032W/m·K，抗压强度为0.2MPa，因此本实验选择0.30作为最优水胶比。
筛选试验6
该筛选试验的目的是对减水剂的掺量进行筛选。以重量份计，水泥1100份，水泥浆用水330份，泡沫剂16.2份，泡沫剂用水168.9份，减水剂掺量分别为胶凝材料掺量的0、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％。
上述泡沫混凝土的制备方法是：按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并将水泥发泡机通好电源；按照配方量分别称取水泥、减水剂、水泥浆用水；将水泥倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中；将水泥浆用水倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中慢速搅拌60秒使之均匀；继续快速搅拌60秒；将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；将上述泡浆混合物继续慢速搅拌180s；成型，自然养护2天；脱模，自然养护至28天龄期。按 JG/T266-2011《泡沫混凝土》检测泡沫混凝土的干密度和抗压强度；按GB/T10294 《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》检测泡沫混凝土导热系数。
不同减水剂掺量下泡沫混凝土的干密度、导热系数、抗压强度如图10所示。由图10可知随着减水剂掺量增大，泡沫混凝土干密度、导热系数、抗压强度均增大，这可能是因为减水剂掺量越大，流动度越好，料浆填充性越好。当减水剂为2％时，泡沫混凝土综合性能较好，此时泡沫混凝土干密度为259kg/m3，导热系数为 0.047W/m·K，抗压强度为0.5MPa。
筛选试验7
该筛选试验的目的是对粉煤灰的掺量进行筛选。按重量份计，水泥与粉煤灰(胶凝材料)的总掺量为1100份、水泥浆用水为330份、减水剂22份、泡沫剂16.2份，泡沫剂用水168.9份，粉煤灰的掺量为胶凝材料总质量的0、10％、20％、30％、40％、 50％、60％、70％、80％、90％。
上述泡沫混凝土的制备方法是：按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并将水泥发泡机通好电源；按照配方量分别称取水泥、粉煤灰、减水剂、水泥浆用水；将水泥、粉煤灰倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中慢速搅拌30秒使之均匀；将水泥浆用水和减水剂混合好后倒入上述混合物中，慢速搅拌60秒；继续快速搅拌60秒；将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；将上述泡浆混合物继续慢速搅拌180s；成型，自然养护2 天；脱模，自然养护至28天龄期。按JG/T266-2011《泡沫混凝土》检测泡沫混凝土的干密度和抗压强度；按GB/T10294《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》检测泡沫混凝土导热系数。
不同粉煤灰掺量下泡沫混凝土干密度、导热系数、抗压强度如图11所示。由图11可知随着粉煤灰增多，泡沫混凝土干密度、导热系数、抗压强度均先降低后增大又降低。这可能是因为，当粉煤灰掺量<30％，粉煤灰密度较水泥小占主要作用，粉煤灰掺量越大，泡沫混凝土密度越轻，干密度和导热系数也越小；当粉煤灰掺量在30％-60％之间时，粉煤灰与水泥级配良好占主要作用，粉煤灰掺量越大，泡沫混凝土料浆越密实，干密度、导热系数、抗压强度越大；当粉煤灰掺量>60％时，粉煤灰比表面积较水泥大占主要作用，粉煤灰掺量越大，泡沫混凝土需水量越大，流动度越低，料浆充模性越差，干密度、导热系数、抗压强度越小。当粉煤灰掺量为40％-60％时，泡沫混凝土综合性能较好，此时泡沫混凝土干密度小于310kg/m3，导热系数小于0.063W/m·K，抗压强度大于0.4MPa。
综上，经筛选得到的泡沫混凝土，泡沫剂选用动物泡沫剂，泡沫剂的稀释倍数为30倍，水泥选用快硬硫铝酸盐水泥，水泥浆的水胶比为0.3，泡沫与水泥浆的体积比为9:1，减水剂掺量为胶凝材料掺量的2％，胶凝材料中粉煤灰的掺量为40％-60％。
实施例1
本实施例提供一种泡沫混凝土。本实施例所述泡沫混凝土的原料组成，见表3 所示；通过如下方法制备：
步骤1、按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；
步骤2、将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；
步骤3、将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并连接好电源；
步骤4、按照配方量分别称取水泥、粉煤灰、减水剂、水泥浆用水；
步骤5、将水泥、粉煤灰倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中慢速搅拌30秒使之均匀；
步骤6、将水泥浆用水和减水剂混合好后倒入步骤5得到的混合物中，慢速搅拌60秒；
步骤7、继续快速搅拌60秒；
步骤8、将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于步骤2得到的泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；
步骤9、启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；
步骤10、启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；
步骤11、待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；
步骤12、将步骤11得到的泡浆混合物继续慢速搅拌180s；
步骤13、成型，自然养护2天；
步骤14、脱模，自然养护至28天龄期。
实施例2
本实施例提供一种泡沫混凝土。本实施例所述泡沫混凝土的原料组成，见表3 所示；本实施例所述泡沫混凝土试样如图12所示；通过如下方法制备：
步骤1、按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；
步骤2、将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；
步骤3、将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并连接好电源；
步骤4、按照配方量分别称取水泥、粉煤灰、减水剂、水泥浆用水；
步骤5、将水泥、粉煤灰倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中慢速搅拌30秒使之均匀；
步骤6、将水泥浆用水和减水剂混合好后倒入步骤5得到的混合物中，慢速搅拌60秒；
步骤7、继续快速搅拌60秒；
步骤8、将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于步骤2得到的泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；
步骤9、启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；
步骤10、启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；
步骤11、待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；
步骤12、将步骤11得到的泡浆混合物继续慢速搅拌180s；
步骤13、成型，自然养护2天；
步骤14、脱模，自然养护至28天龄期。
实施例3
本实施例提供一种泡沫混凝土。本实施例所述泡沫混凝土的原料组成，见表3 所示；通过如下方法制备：
步骤1、按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；
步骤2、将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；
步骤3、将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并连接好电源；
步骤4、按照配方量分别称取水泥、粉煤灰、减水剂、水泥浆用水；
步骤5、将水泥、粉煤灰倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中慢速搅拌30秒使之均匀；
步骤6、将水泥浆用水和减水剂混合好后倒入步骤5得到的混合物中，慢速搅拌60秒；
步骤7、继续快速搅拌60秒；
步骤8、将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于步骤2得到的泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；
步骤9、启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；
步骤10、启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；
步骤11、待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；
步骤12、将步骤11得到的泡浆混合物继续慢速搅拌180s；
步骤13、成型，自然养护2天；
步骤14、脱模，自然养护至28天龄期。
测试实施例1-3的泡沫混凝土的性能测定
实施例1-3制备的泡沫混凝土养护28天后，按JG/T266-2011《泡沫混凝土》检测泡沫混凝土的干密度和抗压强度；按GB/T10294《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》检测泡沫混凝土导热系数，结果见表3。
表3(1重量份＝0.01kg)
Figure BDA0002963579740000151
测试结果表明：三种配合比配制出的泡沫混凝土干密度均小于310kg/m3，导热系数均小于0.063W/m·K，抗压强度均大于0.4MPa；其中以实施例2为本发明的最优实施方案。
对比例1
本对比例提供一种泡沫混凝土。本对比例所述泡沫混凝土的原料组成，见表4 所示；本对比例所述泡沫混凝土试样如图13所示；通过如下方法制备：
步骤1、按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；
步骤2、将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；
步骤3、将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并连接好电源；
步骤4、按照配方量分别称取水泥、水泥浆用水；
步骤5、将水泥倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中；
步骤6、将水泥浆用水倒入搅拌机中，慢速搅拌60秒；
步骤7、继续快速搅拌60秒；
步骤8、将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于步骤2得到的泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；
步骤9、启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；
步骤10、启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；
步骤11、待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；
步骤12、将步骤11得到的泡浆混合物继续慢速搅拌180s；
步骤13、成型，自然养护2天；
步骤14、脱模，自然养护至28天龄期。
对比例2
本对比例提供一种泡沫混凝土。本对比例所述泡沫混凝土的原料组成，见表4 所示；通过如下方法制备：
步骤1、按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；
步骤2、将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；
步骤3、将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并连接好电源；
步骤4、按照配方量分别称取水泥、水泥浆用水；
步骤5、将水泥倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中；
步骤6、将水泥浆用水倒入搅拌机中，慢速搅拌60秒；
步骤7、继续快速搅拌60秒；
步骤8、将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于步骤2得到的泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；
步骤9、启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；
步骤10、启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；
步骤11、待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；
步骤12、将步骤11得到的泡浆混合物继续慢速搅拌180s；
步骤13、成型，自然养护2天；
步骤14、脱模，自然养护至28天龄期。
对比例3
本对比例提供一种泡沫混凝土。本对比例所述泡沫混凝土的原料组成，见表4 所示；通过如下方法制备：
步骤1、按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；
步骤2、将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；
步骤3、将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并连接好电源；
步骤4、按照配方量分别称取水泥、水泥浆用水；
步骤5、将水泥倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中；
步骤6、将水泥浆用水倒入搅拌机中，慢速搅拌60秒；
步骤7、继续快速搅拌60秒；
步骤8、将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于步骤2得到的泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；
步骤9、启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；
步骤10、启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；
步骤11、待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；
步骤12、将步骤11得到的泡浆混合物继续慢速搅拌180s；
步骤13、成型，自然养护2天；
步骤14、脱模，自然养护至28天龄期。
对比例4
本对比例提供一种泡沫混凝土。本对比例所述泡沫混凝土的原料组成，见表4 所示；通过如下方法制备：
步骤1、按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；
步骤2、将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；
步骤3、将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并连接好电源；
步骤4、按照配方量分别称取水泥、减水剂、水泥浆用水；
步骤5、将水泥倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中；
步骤6、将水泥浆用水和减水剂混合好后倒入搅拌机中，慢速搅拌60秒；
步骤7、继续快速搅拌60秒；
步骤8、将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于步骤2得到的泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；
步骤9、启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；
步骤10、启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；
步骤11、待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；
步骤12、将步骤11得到的泡浆混合物继续慢速搅拌180s；
步骤13、成型，自然养护2天；
步骤14、脱模，自然养护至28天龄期。
对比例5
本对比例提供一种泡沫混凝土。本对比例所述泡沫混凝土的原料组成，见表4 所示；通过如下方法制备：
步骤1、按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；
步骤2、将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料瓶中，获得泡沫剂稀释液；
步骤3、将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并连接好电源；
步骤4、按照配方量分别称取水泥、粉煤灰、减水剂、水泥浆用水；
步骤5、将水泥、粉煤灰倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中慢速搅拌30秒使之均匀；
步骤6、将水泥浆用水和减水剂混合好后倒入步骤5得到的混合物中，慢速搅拌60秒；
步骤7、继续快速搅拌60秒；
步骤8、将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于步骤2得到的泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；
步骤9、启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；
步骤10、启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；
步骤11、待泡沫剂稀释液用尽时关闭便携式水泥发泡机；
步骤12、将步骤11得到的泡浆混合物继续慢速搅拌180s；
步骤13、成型，自然养护2天；
步骤14、脱模，自然养护至28天龄期。
按JG/T266-2011《泡沫混凝土》检测泡沫混凝土的干密度和抗压强度；按GB/T10294《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》检测泡沫混凝土导热系数，测试结果见表4。
表4(1重量份＝0.01kg)
Figure BDA0002963579740000191
测试结果表明：对比例1-5的泡沫混凝土的干密度、导热系数、抗压强度、成本等综合性能均明显不及本发明的泡沫混凝土。对比例1-3泡沫混凝土的原料组成较本发明的泡沫混凝土分别是水泥种类不适宜、水胶比不适宜、没有掺入减水剂，对比例4与对比例5的综合性能虽优于实施例2或实施例3，但水泥用量较多，成本高于本发明的泡沫混凝土；因此，泡浆比例、水泥种类、水胶比、减水剂掺量、粉煤灰掺量，是保证本发明的泡沫混凝土的优良性能的关键。
总之，本发明提供了一种保温性能高、抗压强度高的泡沫混凝土，基于其优良的性能，拓宽了泡沫混凝土的应用范围，从而为保温、隔音、减震等工程的发展做出贡献。
尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (7)

1.一种泡沫混凝土，其特征在于，包括凝胶材料料浆、减水剂及泡沫，所述泡沫与所述胶凝材料料浆的体积比为9:1，所述凝胶材料料浆的水胶比为0.3，所述泡沫中泡沫剂的稀释倍数为30倍，所述减水剂的掺量为胶凝材料掺量的2％，所述胶凝材料中粉煤灰的质量比为40％-60％，水泥的质量比为40％-60％，泡沫剂选用动物泡沫剂；按照重量份计，包括以下各组分：水泥440-660份、粉煤灰440-660份、水泥浆用水330份、减水剂22份、泡沫剂16.2份、泡沫剂用水469.8份。
2.如权利要求1所述的一种泡沫混凝土，其特征在于，按照重量份计，包括以下各组分：水泥550-660份、粉煤灰440-550份、水泥浆用水330份、减水剂22份、泡沫剂16.2份、泡沫剂用水469.8份。
3.如权利要求2所述的一种泡沫混凝土，其特征在于，按照重量份计，包括以下各组分：水泥550份、粉煤灰550份、水泥浆用水330份、减水剂22份、泡沫剂16.9份、泡沫剂用水469.8份。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种泡沫混凝土，其特征在于，所述粉煤灰选自C类II级粉煤灰，45微米筛孔筛余为26％，含水量为0.3％，烧失量为2.96％，需水量比为100％，体积安定性为0.5mm。
5.如权利要求1-3任一项所述的一种泡沫混凝土，其特征在于，所述减水剂选自中效聚羧酸减水剂，减水率为23.4％、固含量为20％、pH值为5.3、密度为1.04g/mL。
6.如权利要求1-3任一项所述的一种泡沫混凝土，其特征在于，所述泡沫剂选自动物蛋白型物理泡沫剂，密度为1.02g/mL。
7.一种泡沫混凝土的制备方法，用于制备权利要求1-6任一项所述的泡沫混凝土，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、按照配方量分别称取泡沫剂、泡沫剂用水；
步骤2、将泡沫剂和泡沫剂用水倒入塑料杯中，获得泡沫剂稀释液；
步骤3、将便携式水泥发泡机置于强制式单卧轴混凝土搅拌机旁，并连接好电源；
步骤4、按照配方量分别称取水泥、粉煤灰、减水剂、水泥浆用水；
步骤5、将水泥、粉煤灰倒入强制式单卧轴混凝土搅拌机中慢速搅拌15-45秒使之均匀；
步骤6、将水泥浆用水和减水剂混合好后倒入步骤5得到的混合物中，慢速搅拌45-90秒；
步骤7、继续快速搅拌45-90秒；
步骤8、将便携式水泥发泡机吸液管浸泡于步骤2得到的泡沫剂稀释液液面以下，在搅拌机旁用手扶持便携式水泥发泡机发泡管，并将管口对准搅拌机加料口；
步骤9、启动强制式单卧轴混凝土搅拌机，慢速搅拌水泥浆；
步骤10、启动便携式水泥发泡机，边搅拌边将泡沫打入强制式单卧轴混凝土搅拌机内；
步骤11、待泡沫剂稀释液吸尽时关闭便携式水泥发泡机；
步骤12、将步骤11得到的泡浆混合物继续慢速搅拌120-180s；
步骤13、成型，自然养护1-4天；
步骤14、脱模，自然养护至28天龄期。
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