CN113060991A - 一种轻质防水高强泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轻质防水高强泡沫混凝土及其制备方法。轻质防水高强泡沫混凝土包括：凝胶材料40‑60％、细骨料35.85‑59.15％、增强乳液0.1‑0.3％、增强纤维0.5‑2.0％、减水剂0.1‑0.7％、发泡剂0.05‑0.35％及稳泡剂0.1‑0.8％。本发明提供的轻质防水高强泡沫混凝土通过形成体积小、均匀、密集分布的泡沫，使混凝土材料的分布更加均匀，相应地受力也更加均匀，降低局部受力过大导致材料断裂的危险性，提高了材料的强度。
Description
技术领域
本发明申请涉及混凝土领域，特别涉及一种轻质防水高强混凝土及其制备方法。
背景技术
泡沫混凝土是通过发泡剂利用机械方式充分发泡，将泡沫与水泥均匀混合，经养护形成的一种具有大量封闭气孔的轻质保温材料。其广泛应用于墙体保温、轻质板材和卫生间回填等方面。但是，常规的泡沫混凝土普遍存在一个重要的问题，封闭气孔大小不一，分布不均匀，干缩大，局部应力过大易断裂，导致材料强度低，使其一直未能作为承重构件应用于建筑工程。
因此，需要提供一种具有体积小、均匀、密集分布的封闭气孔，使泡沫混凝土具有更均匀的材料分布，降低局部压力，提高泡沫混凝土的强度。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种轻质防水高强泡沫混凝土。所述轻质防水高强泡沫混凝土按重量比例包括以下组分：
其中，所述凝胶材料包括水泥和掺合料，所述水泥占所述凝胶材料重量比为40-65％，其余为掺合料。
进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥、磷酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中的一种或多种。
优选地，所述水泥包括氧化钠、氧化钾和游离氧化钙，由所述氧化钠、氧化钾计算得等当量氧化钠的含量≤1％，所述游离氧化钙含量≤1.2％。所述氧化钠和氧化钾含量是防止碱的反应，所述游离氧化钙的含量控制是防止膨胀引起结构破坏。
优选地，所述硅酸盐矿物含量不小于66％，所述硅酸盐水泥包括氧化钙和氧化硅，且所述氧化钙和氧化硅质量比为2:1以上；所述铝酸盐水泥中，三氧化二铝的含量≥50％；所述硫铝酸盐水泥中，三氧化二铝的含量≥30％，二氧化硅含量≤10.5％。所述硅酸盐矿物的含量直接影响水化物的数量，在水灰比一定的基础上，水化物愈多，而毛细孔和未水化水泥的量相对减少。所述水泥石结构密实、强度高、耐久性好。
进一步地，所述掺合料为硅粉、磨细粉煤灰、高岭土、矿粉和石膏中至少一种组分与体积稳定剂的组合物。所述掺合料能减少轻质防水高强泡沫混凝土的收缩，增加材料耐久性。所述磨细粉煤灰比表面积≥600m2/kg。所述矿粉的比表面积≥400m2/kg。所述掺合料与水泥水化生成的氢氧化钙起反应，生成具有胶凝能力的水化产物。较大的所述掺合料的比表面积使得所述掺合料和氢氧化钙充分接触，生成具有凝胶能力的水化物。
优选地，所述掺合料的粒径在5微米以下的颗粒占总量的20％以上，确保所述掺合料与水泥水化生成的氢氧化钙充分反应。所述掺合料包括占其总量的14-25％的体积稳定剂，低于此值，所述轻质防水高强混凝土强度下降明显。
优选地，所述细骨料为至少为40-70目的石英砂或70-200目的石英粉中的一种，二氧化硅的含量≥75％。所述石英砂和石英粉的主要成分为二氧化硅。当所述细骨料的目数小于40目，粒径会容易发生沉降，泡沫结构不稳定。
进一步地，所述增强乳液为聚合物水泥防水乳液，粘结强度≥1.0MPa。
进一步地，所述增强纤维为聚丙烯纤维、聚乙醇纤维、聚乙烯纤维等其中一种或几种组合，其纤维长度为3-7mm。所述增强纤维的长度大于7mm不利于搅拌和分散，影响浆体的流动性，从而影响强度下降。所述增强纤维的长度小于3mm，增强作用不明显。
进一步地，所述发泡剂为复合或动物蛋白发泡剂。所述发泡剂的使用量过大或者过小，泡沫不稳定，所述水泥石强度下降明显，体积不稳定，易收缩。
所述动物蛋白发泡剂具有更好的粘度，有利于泡沫的稳定，有效防止小泡沫中空气由小泡沫向大泡沫的扩散。
所述稳泡剂为羟丙基甲基纤维素醚、甲基纤维素、硅酮酰胺等其中一种或者多种。它能赋予泡沫较好的粘性和自我修复能力，从而稳定泡沫。所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
进一步地，所述发泡剂产生泡沫的泡沫容量为0.001-0.1g/cm3。
优选地，所述发泡剂产生泡沫的泡沫容量为0.015-0.08g/cm3。
进一步地，所述发泡剂生成的泡沫在所述轻质防水高强泡沫混凝土固化后以封闭气孔的形式存在，所述封闭气孔的同一指数为0.1-0.3。当所述封闭气孔的同一指数在此范围内时，所述泡沫容量一定的条件下，所述泡沫的泡径小、大小均匀、分布均匀，具有较好的保温性，所述封闭气孔均匀分布，相应的，所述轻质防水高强泡沫混凝土材料液均匀分布，减小局部应力，提高强度。所述泡沫均匀分布使得所述封闭气孔的连通几率小，相应地，所述轻质防水高强泡沫混凝土的吸水率低，减少间隙水的存在。
本发明的另一个目的是提供一种轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法。所述轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法包括以下步骤：
⑴将所述发泡剂和水按比例加入到发泡机中，制造出泡沫。
⑵将所述凝胶材料、细骨料、增强乳液、增强纤维、减水剂和拌和用水按比例称量加入到搅拌机中，搅拌成浆体状，加入所述稳泡剂后再搅拌，所述凝胶材料与拌和用水的重量比为100：25-100:10。
⑶将步骤⑴中制备的泡沫按照一定的量加入到所述搅拌机中继续搅拌直至均匀，得到所述轻质防水高强泡沫混凝土。
在步骤⑵中，优选地，所述凝胶材料与拌和用水的重量比为100：20-100:13。
在步骤⑵中，2/3-4/5的所述拌和用水参加了水泥的水化反应，剩余的所述拌和用水以毛细孔形式存在。所述拌和用水除水化所需外富余量越多，越易引起混凝土体积干缩，导致混凝土开裂，容易造成混凝土强度降低，耐久性等各方面性能降低。
进一步地，步骤⑴中，所述发泡剂和水的比例为1:10-1:70，所述泡沫的泡沫容量为0.001-0.1g/cm3。
优选地，步骤⑴中，所述发泡剂和水的比例为1:30-1:50。
优选地，步骤⑴中，所述泡沫的容量为0.015-0.08g/cm3。
所述发泡剂含量过高，所述泡沫泡径小，难以在实际生产中分散，导致所述轻质防水高强泡沫混凝土流动性低，浇筑过程中内部易产生缺陷大孔洞。所述发泡剂含量过低，搅拌时所述泡沫稳定性降低，在内部形成连通孔，影响防水性能；所述轻质防水高强泡沫混凝土容重也难以控制，使所述凝胶材料、细骨料、增强乳液、增强纤维和减水剂的分布更加均匀，尤其是具有骨架支撑作用的所述细骨料及增强纤维均匀分布，相应地，成型的泡沫混凝土材料受力也更加均匀，降低局部受力过大导致材料断裂的危险性，提高材料的强度。
进一步地，步骤⑵中，所述拌和用水分两次加入，第一次加入70-90％,在加入所述稳泡剂后，第二次加入其余10-30％所述拌和用水。
优选地，步骤⑵中，所述拌和用水分两次加入，第一次加入80％,在加入所述稳定剂后，第二次加入其余20％。第一次加入所述拌合用水，使所述凝胶材料、细骨料、增强乳液、增强纤维及减水剂在干硬性搅拌过程中更好的相互作用而实现分散均匀，相互渗透。
进一步地，步骤⑵中，所述拌和用水第一次加入搅拌后，所述凝胶材料、细骨料、增强乳液、增强纤维、减水剂和拌和用水的混合物被搅拌成浆状，所述混合物的扩展度为180-220mm。此扩展度的所述混合物能使所述泡沫轻易的分散到浆体里，泡沫稳定性高，有利于维持所述泡沫的数量和形状。
进一步地，步骤⑵中，所述拌和用水第一次加入后搅拌1-10分钟，加入所述稳泡剂后搅拌1-5分钟，然后第二次加入所述拌和用水后搅拌1-8分钟。
优选地，步骤⑵中，所述水第一次加入后搅拌3-5分钟，加入所述稳泡剂后搅拌1分钟，然后第二次加入所述水后搅拌2分钟。
搅拌时间过短，所述轻质防水高强泡沫混凝土搅拌不均匀，影响所述轻质防水高强泡沫混凝土的强度及和易性；搅拌时间过长，不能使所述轻质防水高强泡沫混凝土的匀质性有显著增加，反而会使所述轻质防水高强泡沫混凝土的和易性降低或产生分层离析现象，同时影响混凝土搅拌机的生产率。
本发明提供的所述轻质防水高强泡沫混凝土中的封闭泡沫气泡具有体积小、均匀、密集分布的特性，使所述凝胶材料、细骨料、增强乳液、增强纤维、减水剂和水的分布更加均匀。所述凝胶材料、细骨料、增强纤维等具有支撑作用的组分，尤其是具有骨架支撑作用的所述细骨料及增强纤维，均匀分布，相应地，成型的泡沫混凝土材料受力也更加均匀，降低了局部受力过大导致材料断裂的危险性，提高了材料的强度。
所述凝胶材料和拌和用水按比例合适，避免存在大量富余水，进而减少因为富余水的蒸发造成混凝土体积干缩及解决由于混凝土体积干缩所造成的混凝土开裂，强度及耐久度等性能下降等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1制备的轻质防水高强泡沫混凝土剖面的气孔分布状况；
图2为本发明对比例6常规制备的混凝土剖面的气孔分布状况。
具体实施方式
在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。
在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本公开的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。
在现有的泡沫混凝土技术中，泡沫混凝土使用过程中产生的封闭泡沫气泡不稳定，自我修复能力差，小泡沫气泡中的气体向大泡沫气泡扩散等问题导致混凝土固化后形成的封闭气孔体积大小不一、分布不均匀，相应地，具有支撑作用的凝胶材料、细骨料和增强纤维分布不均匀，外界压力不能在固化后的混凝土材料中分散，局部作用在存在大的封闭泡沫气泡所形成的气孔的部位，材料的承接力变差，易于发生断裂。
因此，泡沫混凝土中，封闭泡沫气泡的大小和分布情况决定固化后泡沫混凝土中封闭气孔的大小和分布情况，是决定泡沫混凝土材料强度的直接因素，是评价泡沫混凝土的强度的关键。
将存在于一个剖面的封闭气孔当做近似圆形处理，量取近似圆形的直径D。
定义泡沫混凝土的同一指数θ＝δ/χ，其中，χ为泡沫混凝土中封闭气孔直径的算数平均差，表示封闭气泡直径D的平均大小；δ为泡沫混凝土中封闭气孔直径的标准差，表示封闭气泡直径的离散度，即同一性，δ＝sqrt(((D1-χ)2+(D2-χ)2+......(Dn-χ)2)/n),n表示测量的封闭气孔的个数；θ表示消除测量尺度和量纲的影响，比较实施例和对比例数据离散程度大小，即比较实施例和对比例封闭气孔大小的同一性。θ值越大，同一性越差。
实施例1
请参阅图1，图1为本发明实施例1制备的轻质防水高强泡沫混凝土剖面的气孔分布状况。
表1实施例1配料表(重量比例)
⑴按体积比例(1:30)将所述动物蛋白发泡剂和水加入到发泡机中，制造出泡沫，泡沫容重为0.05g/cm3。
⑵将所述凝胶材料、细骨料、水泥防水乳液、聚丙烯纤维、聚羧酸高效减水剂按比例称量加入到搅拌机中，加入80％的水搅拌3分钟，搅拌成浆体状，扩展度为180mm，加入所述羟甲基纤维素醚后搅拌1min后,加入剩余20％的水，再搅拌2min，所述凝胶材料的总重与水的重量比为5:1。
⑶将⑴中制备的泡沫按照一定的量加入到所述搅拌机中继续搅拌直至均匀，得到所述轻质防水高强泡沫混凝土。
将得到的所述轻质防水高强泡沫混凝土沿一个剖面方向切开，随机量取10个气孔的直径，得到下表：
X＝0.09714 δ＝0.02843 θ＝0.29
实施例2
实施例2和实施例1相比，区别在于：所使用的水泥的种类不同，由硅酸盐水泥变成硫铝盐水泥，在总组分中比重上升，由16％上升至39％；掺合料组分不同，由磨细粉煤灰及体积稳定剂变成矿粉及体积稳定剂，在总组分中比重下降，由24％下降至21％；细骨料的种类不同，由40-70目石英砂变成70-200目石英粉，在总组分中的比重由59.15％下降35.85％；水泥防水乳液在总组分中的比重由0.1％上升至0.3％；增强纤维的种类不同，由聚丙烯纤维变成聚乙醇纤维，在总组分中的比重由0.5％上升至2％；减水剂的在总组分中的比重由0.1％上升至0.7％；发泡剂的种类不同，由动物发泡剂变成复合发泡剂，在总组分中的比重由0.05％上升至0.35％；稳泡剂的种类不同，由羟甲基纤维素醚变成硅酮酰胺，在总组分中的比重由0.1％上升至0.8％。
表2实施例2配料表
⑴按比例(1:50)将所述复合发泡剂和水加入到发泡机中，制造出泡沫，泡沫容重为0.08g/cm3。
⑵将所述凝胶材料、70-200目石英砂、水泥防水乳液、聚乙醇纤维、聚羧酸高效减水剂按比例称量加入到搅拌机中，加入80％的水搅拌5分钟，搅拌成浆体状，扩展度为220mm，加入所述硅酮酰胺后搅拌1min后,加入剩余20％的水，再搅拌2min，所述凝胶材料的总重与水的重量比为100:13。
⑶将⑴中制备的泡沫按照一定的量加入到所述搅拌机中继续搅拌直至均匀，得到所述轻质防水高强泡沫混凝土。
将得到的所述轻质防水高强泡沫混凝土沿一个剖面方向切开，随机量取10个气孔的直径，得到下表：
X＝0.1071 δ＝0.03081 θ＝0.29
实施例2与实施例1取得的数据相比，直径算数平均值增大约千分之一；同一指数减小约百分之一。
实施例3
实施例3和实施例1相比，区别在于：所使用的水泥的种类不同，由硅酸盐水泥变成磷酸盐水泥，在总组分中比重上升，由16％上升至22.5％；掺合料组分不同，由磨细粉煤灰及体积稳定剂变成高岭土及体积稳定剂，在总组分中比重上升，由24％上升至27.5％；细骨料的种类不同，由40-70目石英砂变成40-70目石英砂及70-200目石英粉的混合物，在总组分中的比重由59.15％下降至38.6％；水泥防水乳液在总组分中的比重由0.1％上升至0.2％；增强纤维的种类不同，由聚丙烯纤维变成聚乙烯纤维，在总组分中的比重由0.5％上升至1.2％；减水剂的在总组分中的比重由0.1％上升至0.4％；动物蛋白发泡剂在总组分中的比重由0.05％上升至0.3％；稳泡剂的种类不同，由羟甲基纤维素醚变成甲基纤维素，在总组分中的比重由0.1％上升至0.5％。
实施例3和实施例2相比，区别在于：所使用的水泥的种类不同，由硫铝盐水泥变成磷酸盐水泥，在总组分中比重下降，由39％下降至22.5％；掺合料组分不同，由矿粉及体积稳定剂变成高岭土及体积稳定剂，在总组分中比重上升，由21％上升至27.5％；细骨料的种类不同，由70-200目石英粉变成70-200目石英砂及40-70目石英粉的混合物，在总组分中的比重由35.85％上升至38.6％；水泥防水乳液在总组分中的比重由0.3％下降到0.2％；增强纤维的种类不同，由聚乙醇纤维变成聚乙烯纤维，在总组分中的比重由2％下降至1.2％；减水剂的在总组分中的比重由0.7％下降至0.4％；发泡剂的种类不同，由复合发泡剂变成动物蛋白发泡剂，在总组分中的比重由0.35％下降至0.3％；稳泡剂的种类不同，由硅酮酰胺变成甲基纤维素，在总组分中的比重由0.8％下降至0.5％。
表3实施例3配料表
⑴按比例(1:40)将所述动物蛋白发泡剂和水加入到发泡机中，制造出泡沫，泡沫容重为0.06g/cm3。
⑵将所述凝胶材料、70-200目石英粉及40-70目石英砂、水泥防水乳液、聚乙烯纤维、聚羧酸高效减水剂按比例称量加入到搅拌机中，加入80％的水搅拌4分钟，搅拌成浆体状，扩展度为200mm，加入所述甲基纤维素后搅拌1min后,加入剩余20％的水，再搅拌2min，所述凝胶材料的总重与水的重量比为100:15。
⑶将⑴中制备的泡沫按照一定的量加入到所述搅拌机中继续搅拌直至均匀，得到所述轻质防水高强泡沫混凝土。
将得到的所述轻质防水高强泡沫混凝土沿一个剖面方向切开，随机量取10个气孔的直径，得到下表：
X＝0.09286 δ＝0.02803 θ＝0.30
实施例3与实施例1取得的数据相比，直径算数平均值下降约千分之五；同一指数减小约百分之一。
实施例3与实施例2取得的数据相比，直径算数平均值减小约百分之十三；同一指数增大约百分之五。
实施例4
实施例4和实施例1相比，区别在于：所使用的水泥的种类不同，由硅酸盐水泥变成铝酸盐水泥，在总组分中比重上升，由16％上升至25％；掺合料组分不同，由磨细粉煤灰及体积稳定剂变成石膏及体积稳定剂，在总组分中比重上升，由24％上升至25％；细骨料的种类不同，由40-70目石英砂变成40-70目石英砂及70-200目石英粉的混合物，在总组分中的比重由59.15％下降至47.7％；增强纤维的种类不同，由聚丙烯纤维变成聚乙烯纤维及聚乙醇纤维混合物，在总组分中的比重由0.5％上升至1.5％；减水剂的在总组分中的比重由0.1％上升至0.2％；发泡剂的种类不同，由动物蛋白发泡剂变成复合发泡机，在总组分中的比重由0.05％上升至0.3％；稳泡剂的种类不同，由羟甲基纤维素醚变成甲基纤维素及硅酮酰胺混合物，在总组分中的比重由0.1％上升至0.2％。
实施例4和实施例2相比，区别在于：所使用的水泥的种类不同，由硫铝盐水泥变成铝酸盐水泥，在总组分中比重下降，由39％下降至25％；掺合料组分不同，由矿粉及体积稳定剂变成石膏及体积稳定剂，在总组分中比重上升，由21％上升至25％；细骨料的种类不同，由70-200目石英粉变成40-70目石英砂及70-200目石英粉的混合物，在总组分中的比重由38.85％上升至47.7％；水泥防水乳液在总组分中的比重由0.3％下降至0.1％；增强纤维的种类不同，由聚乙醇纤维变成聚乙烯纤维及聚乙醇纤维混合物，在总组分中的比重由2％下降至1.5％；减水剂的在总组分中的比重由0.7％下降至0.2％；发泡剂在总组分中的比重由0.35％下降至0.3％；稳泡剂的种类不同，由硅酮酰胺变成甲基纤维素及硅酮酰胺混合物，在总组分中的比重由0.8％下降至0.2％。
实施例4和实施例3相比，区别在于：所使用的水泥的种类不同，由磷酸盐水泥变成铝酸盐水泥，在总组分中比重下降，由22.5％上升至25％；掺合料组分不同，由高岭土及体积稳定剂变成石膏及体积稳定剂，在总组分中比重下降，由27.5％下降至25％；细骨料在总组分中的比重由38.6％上升至47.7％；水泥防水乳液在总组分中的比重由0.2％下降至0.1％；增强纤维的种类不同，由聚乙烯纤维变为聚乙烯纤维及聚乙醇纤维混合物，在总组分中的比重由1.2％上升至1.5％；减水剂的在总组分中的比重由0.4％下降至0.2％；发泡剂的种类不同，由动物蛋白剂变成复合发泡剂；稳泡剂的种类不同，由聚丙烯酰胺醚变成甲基纤维素及硅酮酰胺的混合物，在总组分中的比重由0.5％下降至0.2％。
表4实施例4配料表
⑴按比例(1:40)将所述复合发泡剂和水加入到发泡机中，制造出泡沫，泡沫容重为0.07g/cm3。
⑵将所述凝胶材料、70-200目石英粉及40-70目石英砂、水泥防水乳液、聚乙醇纤维及聚乙烯纤维、聚羧酸高效减水剂按比例称量加入到搅拌机中，加入80％的水搅拌5分钟，搅拌成浆体状，扩展度为190mm，加入所述甲基纤维素和聚丙烯酰胺后搅拌1min后,加入剩余20％的水，再搅拌2min，所述凝胶材料的总重与水的重量比为100:17。
⑶将⑴中制备的泡沫按照一定的量加入到所述搅拌机中继续搅拌直至均匀，得到所述轻质防水高强泡沫混凝土。
将得到的所述轻质防水高强泡沫混凝土沿一个剖面方向切开，随机量取10个气孔的直径，得到下表：
X＝0.08857 δ＝0.01700 θ＝0.19
实施例4与实施例1取得的数据相比，直径算数平均值下降约百分之九；同一指数减小约百分之三十四。
实施例4与实施例2取得的数据相比，直径算数平均值减小约百分之十七；同一指数减小约百分之三十三。
实施例4与实施例3取得的数据相比，直径算数平均值下降约百分之五；同一指数减小约百分之三十六。
实施例5
实施例5和实施例1相比，区别在于：所使用的水泥的种类不同，由硅酸盐水泥变成硫铝酸盐水泥及硅酸盐水泥混合物，在总组分中比重上升，由16％上升至33％；掺合料组分不同，由磨细粉煤灰及体积稳定剂变成磨细粉煤灰、矿粉及体积稳定剂，在总组分中比重下降，由24％下降至22％；细骨料的种类不同，由40-70目石英砂变成70-200目石英粉，在总组分中的比重由59.15％下降至42.4％；增强纤维的种类不同，由聚丙烯纤维变成聚乙醇纤维，在总组分中的比重由0.5％上升至1％；减水剂的在总组分中的比重由0.1％上升至0.6％；动物蛋白发泡剂在总组分中的比重由0.05％上升至0.2％；稳泡剂的种类不同，由羟甲基纤维素醚变成硅酮酰胺，在总组分中的比重由0.1％上升至0.7％。
实施例5和实施例2相比，区别在于：所使用的水泥的种类不同，由硫铝盐水泥变成硫铝酸盐水泥及硅酸盐水泥混合物，在总组分中比重下降，由39％下降至33％；掺合料组分不同，由矿粉及体积稳定剂变成磨细粉煤灰、矿粉及体积稳定剂，在总组分中比重上升，由21％上升至22％；细骨料在总组分中的比重由35.85％上升至42.4％；水泥防水乳液在总组分中的比重由0.3％下降至0.1％；增强纤维在总组分中的比重由2％下降至1％；减水剂的在总组分中的比重由0.7％下降至0.6％；发泡剂的种类不同，由复合发泡剂变成动物蛋白发泡剂，在总组分中的比重由0.35％下降至0.2％；稳泡剂在总组分中的比重由0.8％下降至0.7％。
实施例5和实施例3相比，区别在于：所使用的水泥的种类不同，由磷酸盐水泥变成硫铝酸盐水泥及硅酸盐水泥混合物，在总组分中比重下降，由27.5％下降至22％；掺合料组分不同，由高岭土及体积稳定剂变成磨细粉煤灰、矿粉及体积稳定剂，在总组分中比重下降，由27.5％下降至22％；细骨料的种类不同，由70-200目石英粉及40-70目石英砂变成70-200目石英粉，在总组分中的比重由38.6％上升至42.4％；水泥防水乳液在总组分中的比重由0.2％下降至0.1％；增强纤维种类不同，由聚乙烯纤维变成聚乙醇纤维，在总组分中的比重由1.2％下降至1％；减水剂的在总组分中的比重由0.4％上升至0.6％；动物蛋白发泡剂在总组分中的比重由0.3％下降至0.2％；稳泡剂的种类不同，由甲基纤维素变成硅酮酰胺，在总组分中的比重由0.5％上升至0.7％。
实施例5和实施例4相比，区别在于：所使用的水泥的种类不同，由铝酸盐水泥变成硫铝酸盐水泥及硅酸盐水泥混合物，在总组分中比重上升，由25％上升至33％；掺合料组分不同，由石膏及体积稳定剂变成磨细粉煤灰、矿粉及体积稳定剂，在总组分中比重下降，由25％下降至22％；细骨料的种类不同，由40-70目石英砂和70-200目石英粉的混合物变成70-200目石英粉，在总组分中的比重由47.7％下降至42.4％；增强纤维的种类不同，由聚乙醇纤维及聚乙烯纤维变成聚乙醇纤维，在总组分中的比重由1.5％下降至1％；减水剂的在总组分中的比重由0.2％上升至0.6％；发泡剂的种类不同，由复合发泡剂变成动物蛋白发泡剂，在总组分中的比重由0.3％下降至0.2％；稳泡剂的种类不同，由硅酮酰胺及甲基纤维素变成硅酮酰胺，在总组分中的比重由0.2％上升至0.7％。
表5实施例5配料表
⑴按比例(1:40)将所述动物蛋白发泡剂和水加入到发泡机中，制造出泡沫，泡沫容重为0.08g/cm3。
⑵将所述凝胶材料、70-200目石英粉、水泥防水乳液、聚乙醇纤维、聚羧酸高效减水剂按比例称量加入到搅拌机中，加入80％的水搅拌5分钟，搅拌成浆体状，扩展度为220mm，加入所述硅酮酰胺后搅拌1min后,加入剩余20％的水，再搅拌2min，所述凝胶材料的总重与水的重量比为100:13。
⑶将⑴中制备的泡沫按照一定的量加入到所述搅拌机中继续搅拌直至均匀，得到所述轻质防水高强泡沫混凝土。
将得到的所述轻质防水高强泡沫混凝土沿一个剖面方向切开，随机量取10个气孔的直径，得到下表：
X＝0.09 δ＝0.01922 θ＝0.21
实施例5与实施例1取得的数据相比，直径算数平均值下降约百分之七；同一指数减小约百分之二十七。
实施例5与实施例2取得的数据相比，直径算数平均值减小约百分之十六；同一指数减小约百分之二十六。
实施例5与实施例3取得的数据相比，直径算数平均值下降约百分之三；同一指数减小约百分之二十九。
实施例5与实施例4取得的数据相比，直径算数平均值下降约百分之二；同一指数减小约百分之十一。
对比例6
请参阅图2，图2为本发明对比例6常规制备的混凝土剖面的气孔分布状况。常规方法制备得到混凝土1。
将得到的混凝土沿一个剖面方向切开，随机量取10个气孔的直径，得到下表：
X＝0.25 δ＝0.1635 θ＝0.65
对比例7
常规方法制备得到混凝土2。
将得到的混凝土沿一个剖面方向切开，随机量取10个气孔的直径，得到下表：
X＝0.28 δ＝0.1395 θ＝0.50
实施例1-5所制备的所述轻质防水高强泡沫混凝土，在同一剖面对气孔做近似圆形处理，依据取得的直径数据进行计算，孔直径在0.08-0.1mm之间，同一指数约在0.10-0.30之间。
对比例6中，混凝土1做同样处理，取得的数据为孔直径为0.25mm,同一指数为0.65。
对比例7中，混凝土2做同样处理，取得的数据为孔直径为0.28mm,同一指数为0.50。
对比例6及对比例7中孔直径大于实施例1-5中最大直径的2倍，同一指数大于实施例1-5中最大同一指数的2倍，由此，可以说明本发明提供的所述轻质防水高强泡沫混凝土具有体积小、同一性好的泡沫气泡，在发泡剂产生固定量的气体的情况下，气体存在于密集的体积小、同一性好的泡沫气泡中。在充分搅拌的情况下，凝胶材料、细骨料、增强纤维等具有支撑作用的组分，尤其是具有骨架支撑作用的细骨料及增强纤维，均匀分布，可以有效分散外界压力，避免局部压力过大造成的断裂，提高了材料的强度，扩大了材料的使用范围。
实施例1-5及对比例6-7中制备的泡沫混凝土按照JC/T 1062-2007《泡沫混凝土砌块》进行抗压、干燥收缩值测试，按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中抗水渗透试验(逐级加压法)进行抗渗测试，按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行抗折测试，得到数据汇总如下表；
具体实施例1、3-5及对比例6中，使用的发泡剂的量较少，制得的轻质防水高强泡沫混凝土的密度大于等于1000kg/m3，相对于对比例6，具体实施例1、3-5制的得轻质防水高强泡沫混凝土的抗折强度至少扩大2倍，最高可扩大至6倍；抗压强度至少扩大2倍，最高可扩大至8倍；干缩收缩值缩小为三分之一，最小缩小至五分之一。
具体实施例2及对比例7中，使用的发泡剂的量较多，制得的轻质防水高强泡沫混凝土的密度约为600kg/m3，相对于对比例7，具体实施例2制的得轻质防水高强泡沫混凝土的抗折强度扩大2.6倍，抗压强度扩大3.6倍，干缩收缩值缩小为0.4倍。
由此可见，本发明所提供的具体实施例制备的轻质防水高强泡沫混凝土的强度大，收缩值小，封闭气孔分布均匀，封闭气孔直径小、保温性能好，其各项指标均明显优于现有的市面上的轻质防水高强泡沫混凝土。扩展了轻质防水高强泡沫混凝土的使用范围，不仅能用于墙体保温轻质板材，还可以作为承重构件用于家装领域。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (20)
1.一种轻质防水高强泡沫混凝土，其特征在于，按重量比例，包括以下组分：
其中，所述凝胶材料包括水泥和掺合料，所述水泥占所述凝胶材料重量比为40-65％，其余为掺合料。
2.根据权利要求1所述的轻质防水高强泡沫混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥、磷酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的轻质防水高强泡沫混凝土，其特征在于，所述水泥包括氧化钠、氧化钾和游离氧化钙，由所述氧化钠、氧化钾计算得等当量氧化钠的含量≤1％，所述游离氧化钙含量≤1.2％。
4.根据权利要求2或3所述的轻质防水高强泡沫混凝土，其特征在于，所述硅酸盐矿物含量不小于66％，所述硅酸盐水泥包括氧化钙和氧化硅，且所述氧化钙和氧化硅质量比为2:1以上；所述铝酸盐水泥中，三氧化二铝的含量≥50％；所述硫铝酸盐水泥中，三氧化二铝的含量≥30％，二氧化硅含量≤10.5％。
5.根据权利要求1所述的轻质防水高强泡沫混凝土，其特征在于，所述掺合料为硅粉、磨细粉煤灰、高岭土、矿粉和石膏中至少一种组分与体积稳定剂的组合物。
6.根据权利要求5所述的轻质防水高强泡沫混凝土，其特征在于，所述掺合料的粒径在5微米以下的颗粒占总量的20％以上，所述掺合料包括占其总量的14-25％的体积稳定剂。
7.根据权利要求1所述的轻质防水高强泡沫混凝土，其特征在于，所述细骨料为至少为40-70目的石英砂或70-200目的石英粉中的一种，所述石英砂和石英粉的主要成分为二氧化硅，所述二氧化硅的含量≥75％。
8.根据权利要求1所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，所述发泡剂产生泡沫的泡沫容量为0.001-0.1g/cm3。
9.根据权利要求8所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，所述发泡剂产生泡沫的泡沫容量为0.015-0.08g/cm3。
10.根据权利要求1-9任一项权利要求所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，所述发泡剂生成的泡沫在所述轻质防水高强泡沫混凝土固化后以封闭气孔的形式存在，所述封闭气孔的同一指数为0.1-0.3。
11.根据权利要求1所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
⑴将所述发泡剂和水按比例加入到发泡机中，制造出泡沫；
⑵将所述凝胶材料、细骨料、增强乳液、增强纤维、减水剂和拌和用水按比例称量加入到搅拌机中，搅拌成浆体状，加入所述稳泡剂后再搅拌，所述凝胶材料与水的重量比为100：25-100:10；
⑶将步骤⑴中制备的泡沫按照一定的量加入到所述搅拌机中继续搅拌直至均匀，得到所述轻质防水高强泡沫混凝土。
12.根据权利要求11所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤⑵中，所述凝胶材料与水的重量比为100：20-100:13。
13.根据权利要求11或12所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤⑴中，所述发泡剂和水的比例为1:10-1:70，所述泡沫的泡沫容量为0.001-0.1g/cm3。
14.根据权利要求13所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤⑴中，所述发泡剂和水的比例为1:30-1:50。
15.根据权利要求13所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤⑴中，所述泡沫的泡沫容量为0.015-0.08g/cm3。
16.根据权利要求11所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤⑵中，所述拌和用水分两次加入，第一次加入70-90％,在加入所述稳泡剂后，第二次加入其余10-30％所述拌和用水。
17.根据权利要求16所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤⑵中，所述拌和用水分两次加入，第一次加入80％,在加入所述稳泡剂后，第二次加入其余20％所述拌和用水。
18.根据权利要求16或17所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤⑵中，所述拌和用水第一次加入搅拌后，所述凝胶材料、细骨料、增强乳液、增强纤维、减水剂和拌和用水的混合物被搅拌成浆状，所述混合物的扩展度为180-220mm。
19.根据权利要求16或17所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤⑵中，所述拌和用水第一次加入后搅拌1-10分钟，加入所述稳泡剂后搅拌1-5分钟，然后第二次加入所述拌和用水后搅拌1-8分钟。
20.根据权利要求19所述的轻质防水高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤⑵中，所述拌和用水第一次加入后搅拌3-5分钟，加入所述稳泡剂后搅拌1分钟，然后第二次加入所述拌和用水后搅拌2分钟。
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| CN115536356A (zh) * | 2022-10-08 | 2022-12-30 | 福建省禹澄建设工程有限公司 | 一种泡沫混凝土装配式墙板填缝剂及其制备方法 |
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