CN113354367A - 基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土 - Google Patents

基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，以重量份计，本发明的基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土包括改性玻化微珠36～48份，粉煤灰60～90份，水泥240～360份，泡沫120～150份，减水剂2～3.2份，聚丙烯纤维0.4～2份，水80～140份。本发明使用的改性玻化微珠在混凝土中有良好的分散性，避免了因颗粒团聚或富集现象导致的结构缺陷，同时在发泡工艺中加入了纳米氧化铝，增加了泡沫的稳定性，让泡沫混凝土成品更为轻质。本发明提供的基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土具有良好的综合性能。

Description

基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土
技术领域
本发明涉及生产膨胀材料的制品技术领域，尤其涉及一种基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土及其制备方法
背景技术
广义上，泡沫混凝土是指以胶凝材料为基础，采用物理或化学的发泡工艺，最终制成一种含有大量微小均匀独立气孔的轻多孔材料。泡沫混凝土生产工艺简单，容重小且可控，干体积密度为300～1600kg/m3，仅相当于普通水泥混凝土的1/5～1/8，在建筑中使用可减轻建筑物整体荷载的同时也能降低造价。其热工性能好，导热系数低，一般处于0.08～0.25W/m·K之间，而且泡沫混凝土结构疏松多空，抗震性能好，具有良好的吸声隔音性能。由于泡沫混凝土具有密度低，导热系数低，流动性高和自密实等特点，考虑到生产的便利性和相对成本效益，泡沫混凝土在许多应用领域有着广泛的应用。泡沫混凝土在建筑节能方面主要用作墙体保温、屋面保温和地面保温材料；在土木工程领域，主要应用在如回填工程、地基工程和挡土墙工程中；在工业中的应用包括管道保温、化工工程和耐火工程等；在园林景观主要用作假山造型等。由于泡沫混凝土良好的保温隔热性能，早期主要被用于建筑或工业保温制品，但随着泡沫混凝土技术的发展，特别是现浇技术的成熟，泡沫混凝土被大量应用于屋面或地面等的保温层，同时也在回填工程等领域开始广泛应用。现阶段由于中国节能建筑的推广和保温材料市场的发展，同时鉴于泡沫混凝土较传统建筑有机保温材料有着良好的耐火性能，泡沫混凝土在建筑节能保温材料领域得到了迅速发展。
顾名思义，粉煤灰是主要以煤为首的燃料在燃烧过程中排除的微小灰粒，粉煤灰的粒径一般在1～100μm之间。燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出，被收尘器收集后得到粉煤灰。由于粉煤灰燃烧方式、排放方式、煤种不同、炉型不同等因素决定了粉煤灰产生了微小差异化，但就是这个微小的差异形成了粉煤灰的个性，几乎每个电厂排放的粉煤灰化学成分都不同，甚至同一电厂在不同时间和不同的炉型下产生的煤灰质量都是不同的。根据其排放方式的不同，粉煤灰的物理化学性质也有所差异。目前对粉煤灰的分类方法一般是从粉煤灰的物理性质、化学性质和应用需求这三个角度考虑。如ASTEM标准是根据粉煤灰中氧化钙的含量将粉煤灰分成高钙C类粉煤灰和低钙F类粉煤灰。而我国的标准GB/T 1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中主要是根据粉煤灰的细度和烧失量等物理性质将掺合料粉煤灰划分为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级粉煤灰。也可以根据粉煤灰的排放方式将粉煤灰分成干式排放粉煤灰和湿式排放粉煤灰。我国是用煤大国，根据平均的用煤状况，燃用1t煤约产生250～300kg粉煤灰，大量的粉煤灰堆积会对环境造成严重影响，主要集中在侵占土地、污染大气、污染水源、污染土壤等方面。合理利用的研究就显得尤为重要。我国粉煤灰的主要利用方式是生产水泥、混凝土及其他建材和筑路回填，农业化利用，提取矿物高值化利用等。
玻化微珠是建材领域常见的一种轻质骨料，它是由于表面玻化形成的颗粒。玻化微珠有良好的颗粒强度，并且其物理和化学性能稳定，能够耐老化，耐候性能优良。常见的玻化微珠容重为80～120kg/m3，玻化微珠具有优异的绝热、防火、吸引性能，在诸多领域都有应用，在建材领域作为骨料使用时可以提高砂浆的流动性和自抗强度。
专利CN 103524091 A公布了一种大掺量粉煤灰免蒸养超轻泡沫混凝土得制备方法，通过在泡沫混凝土的配方中引入原料总重量25～47％的大掺量粉煤灰，降低了泡沫混凝土制品水泥的用量，降低了制品的密度；专利CN 105541374 A提供了一种粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土及其组合物和制备方法，通过将水玻璃与粉煤灰以及铝粉混合再与其他基础浆料配方结合制备成品，结合物理发泡和化学发泡的方法，降低了粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土的密度和导热系数；专利CN 107602018 A公开了一种硅烷偶联剂～粉煤灰漂珠轻质高强泡沫混凝土及制备方法，在配方中加入硅烷偶联剂以及纤维从而形成特有的配比，提升了泡沫混凝土强度以及保温与抗裂性能。上述专利所公开的技术方案主要解决的问题是增加粉煤灰泡沫混凝土的强度和保温性能，同时降低该种材料的密度，但是其技术方案仍具有一定局限性。对于配方中加入大掺量粉煤灰的运用，须知粉煤灰本质上是一种均一性和单一性较差的工业废料，其本身不是一种结构增强材料，大量引入粉煤灰会严重降低泡沫混凝土的强度；水玻璃主要成分为硅酸钠，它是一种可溶性的无机硅酸盐，大量加入泡沫混凝土生产的制品在实际使用过程中会极大概率与水结合导致硅酸钠流失，降了了使用寿命和产品强度。综上所述，提供一种密度较低、强度高的泡沫混凝土满足实际使用需求是非常有必要的。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所解决的技术问题是得到一种质轻、高强并且导热系数较低的泡沫混凝土，以满足建筑节能、推动新型墙材发展的需求。
在粉煤灰轻质泡沫混凝土的制备过程中，本发明人发现，由于轻质骨料和粉煤灰颗粒粒径较小，在和水泥以及泡沫混合时经常会出现团聚，导致分散性变差并出现结构缺陷。在原料的混合过程中，由于需加入泡沫，如果采用提升搅拌速率来提高原料的分散性，又会导致泡沫破裂影响泡沫混凝土的疏松程度，进一步影响轻质性。本发明人发现，对轻质骨料如玻化微珠的表面进行改性，微观上能使颗粒之间相互“排斥”，防止颗粒出现团聚或富集，经过表面改性的轻质骨料的表面积增大，能够和粉煤灰、水泥以及其他原料结合更加紧密；宏观上体现为原料分布均匀，不会出现裂缝，在不破坏泡沫的同时又提升了成品的综合性能。
由于泡沫体系的非平衡特性，泡沫的结构和性能会随着时间推移而变化，宏观上体现为泡沫排水、气泡粗化以及薄膜破裂，而从导致泡沫混凝土成品的性能下降。本发明人发现在泡沫的制作工艺中加入纳米氧化铝能够提升泡沫的稳定性并降低泡沫混凝土的干密度，原因可能是纳米氧化铝在泡沫中的均匀分布提高了界面的强度，阻碍了泡沫的析出，大大提高了泡沫的稳定性；发泡剂表面的羧基与纳米氧化铝与水结合后形成的羟基发生反应，可以使纳米氧化铝均匀地粘附在空气-水界面上，提升泡沫的稳定性；最后，氧化物颗粒在表面活性剂表面的吸附可由表面活性剂基团与颗粒表面电荷之间的静电相互作用，或表面活性剂基团与颗粒表面羟基之间的特定化学反应，避免了泡沫的破裂。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，包括下述按重量份配比原料：
改性玻化微珠36～48份，
粉煤灰60～90份，
水泥240～360份，
泡沫120～150份，
减水剂2～3.2份，
聚丙烯纤维0.4～2份，
水80～140份。
优选的，所述改性玻化微珠的制备方法为：(a)40～50℃下配制得到1体积份钼酸铵的水溶液，浓度为2.0～2.5mol/L，备用；(b)各取1体积份浓度分别为4～6mol/L的硝酸镁水溶液、4～6mol/L的硝酸钴水溶液、2～3.5mol/L的硝酸铝水溶液与1体积份5～6.5mol/L的柠檬酸水溶液混合并添加到步骤(a)中的钼酸铵的水溶液中，混合物在60～70℃下加热40～60分钟，随后加入5体积份水稀释得到催化剂溶液，备用；(c)将催化剂溶液与玻化微珠混合，催化剂溶液和玻化微珠的重量比为(0.15～0.3)：1，先在125～200℃下加热40～60分钟，然后在500～600℃下加热30～60分钟，得到初加工的玻化微珠，备用；
(d)将初加工的玻化微珠置于化学气相沉积反应器中进行气相沉积改性，使用丙烷-丁烷混合物作为碳源，在600～675℃下进行25～40分钟，得到所述改性玻化微珠。
优选的，所述玻化微珠的粒径为30～70目。
优选的，所述粉煤灰的种类为Ⅰ级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰中的任意一种。
优选的，所述水泥的类型为硅酸盐水泥P.Ⅰ42.5、硅酸盐水泥P.Ⅰ42.5R、硅酸盐水泥P.Ⅰ52.5、硅酸盐水泥P.Ⅰ52.5R、硅酸盐水泥P.Ⅰ62.5、硅酸盐水泥P.Ⅰ62.5R、硅酸盐水泥P.Ⅱ42.5、硅酸盐水泥P.Ⅱ42.5R、硅酸盐水泥P.Ⅱ52.5、硅酸盐水泥P.Ⅱ52.5R、硅酸盐水泥P.Ⅱ62.5、硅酸盐水泥P.Ⅱ62.5R、普通硅酸盐水泥P.O 42.5、普通硅酸盐水泥P.O42.5R、普通硅酸盐水泥P.O52.5、普通硅酸盐水泥P.O52.5R中的任意一种。
优选的，所述泡沫的制备方法为：在发泡剂中加入发泡剂重量4wt％的纳米氧化铝，得到发泡用混合物；将发泡用混合物、发泡用水按照重量份比为1：(45～55)称量，混合均匀后置入发泡机药液室中发泡，得到泡沫。进一步优选的，所述泡沫的制备方法为：在发泡剂中加入发泡剂重量2～4wt％的纳米氧化铝，再加入发泡剂重量0.05～0.15wt％的二氧化砜，得到发泡用混合物；将发泡用混合物、发泡用水按照重量份比为1：(45～55)称量，混合均匀后置入发泡机药液室中发泡，得到泡沫。
进一步优选的，所述泡沫制备方法中使用的发泡剂的类型为阴离子表面活性剂型发泡剂、非离子表面活性剂型发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白型发泡剂、复合型发泡剂中的任意一种。优选的，所述泡沫制备中使用的发泡剂的类型为复合型发泡剂，进一步优选的，所述复合型发泡剂为华泰HTQ-1型复合型发泡剂、华泰HTW-1型复合型发泡剂、华泰HTD-1型复合型发泡剂中的任意一种。
优选的，所述减水剂的类型为萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂、聚羧酸高性能减水剂中的任意一种。优选的，所述减水剂的类型为聚羧酸高性能减水剂；进一步的，所述聚羧酸高性能减水剂为甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯化物共聚物、丙烯基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚中的任意一种。优选的，所述聚丙烯纤维的长度为4～6mm。
本发明中：
玻化微珠，是由于表面玻化形成一定的颗粒强度，理化性能十分稳定，耐老化耐候性强，具有优异的绝热﹑防火﹑吸音性能，适合诸多领域中作轻质填充骨料和绝热﹑防火﹑吸音﹑保温材料。在建材行业中，用玻化微珠作为轻质骨料，可提高砂浆的和易流动性和自抗强度，减少材性收缩率，提高产品综合性能，降低综合生产成本。
改性玻化微珠：表面玻化形成的颗粒，经过气相沉积增大了改性玻化微珠的表面积，强度高，物理和化学性能稳定，绝热以及吸音性能优异，屋面保温隔热，按目数区分，20～30目多用于外墙保温，屋面保温隔热，地面回填找平，大面积园艺育苗栽培松土锁水；30～50目多用于内外墙保温；50～70目多用于轻质混凝土，轻质抹灰石膏砂浆，保温腻子，建筑类减重填充骨料，在本发明中用作轻质骨料以提高泡沫混凝土综合性能。
粉煤灰：燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物，主要成分为二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化铁(Fe2O3)等，广泛用于制水泥及制各种轻质建材，在本发明中作为填充料使用，可以降低泡沫混凝土的密度。
水泥：粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起，本发明中使用的水泥类型为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，用作泡沫混凝土的基体。
聚丙烯纤维：具有强度高、韧性好、耐化学品性和抗微生物性好及价格低等优点，本发明中加入聚丙烯纤维起到改善混凝土干缩效应的作用。
泡沫：由发泡剂和水混合产生，泡沫混凝土生产过程中使用的外加剂，发泡剂能够降低液体表面张力，产生大量均匀而稳定的泡沫，本发明中用于使混凝土中生成疏松多空的泡沫结构。
减水剂：混凝土外加剂，能减少拌合用水量，对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性。
水：提高混凝土原料搅拌的混合程度，提高混凝土拌合物浇筑时的和易性，是混凝土中水泥水化的必要成分。
本发明还提供了上述基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配方比例称取改性玻化微珠、粉煤灰、水泥、聚丙烯纤维、水、减水剂备用；
(2)将水加入上述发泡机搅拌筒内，控制搅拌速度，然后依次加入水泥、粉煤灰、改性玻化微珠、聚丙烯纤维、减水剂，提高搅拌速度继续搅拌；调节发泡阀门，按配方将泡沫加入搅拌筒中；待上述原料添加完毕后，降低搅拌速度，继续搅拌，得到浆料，备用；
(3)将步骤(2)得到的浆料浇筑施工，浇筑完成后，进行养护。
优选的，步骤(2)中水、水泥、粉煤灰、改性玻化微珠、聚丙烯纤维、减水剂的初始搅拌速度为500～600r/min；第一次提高的搅拌速度为900～1200r/min，搅拌时间为0.5～1h；原料全部添加后的搅拌速度为80～120r/min，搅拌时间为5～10min。
优选的，步骤(3)中，浇筑完成后22～26h内覆盖薄膜并且洒水养护，养护次数2～4次/天，养护期为24～35天。
本发明人发现，现有技术所公开的泡沫混凝土制备过程中，轻质骨料颗粒分布以及泡沫的聚集程度会极大地影响泡沫混凝土的各项强度。在实际生产中，采用传统方法使用玻化微珠为轻质骨料时，其表面难以与水泥和粉煤灰结合，由于混合的不均匀以及填充料的团聚富集，会导致混凝土中某一部位出现结构缺陷，严重的会导致开裂。为此本发明人通过气相沉积方法在玻化微珠表面生长碳纳米管结构以改善混凝土的性能，从而确保玻化微珠和粉煤灰等填充料在混凝土混合物中使用时不结块团聚，有效改观了混凝土各成分的分布，提升了综合性能。另一方面，改性玻化微珠的性能取决于其表面碳纳米管的密度，而通过调节催化剂溶液的浓度可以根据需求控制密度以满足不同的应用需求，而且改性后的玻化微珠很容易长期存放，而不用担心沉积或团聚。
本发明人发现在泡沫的制作工艺中加入纳米氧化铝能够提升泡沫的稳定性并降低泡沫混凝土的干密度，原因可能是纳米氧化铝在泡沫中的均匀分布提高了界面的强度，阻碍了泡沫的析出，大大提高了泡沫的稳定性；发泡剂表面的羧基与纳米氧化铝与水结合后形成的羟基发生反应，可以使纳米氧化铝均匀地粘附在空气-水界面上，提升泡沫的稳定性；氧化物颗粒在表面活性剂表面的吸附可由表面活性剂基团与颗粒表面电荷之间的静电相互作用，或表面活性剂基团与颗粒表面羟基之间的特定化学反应，避免了泡沫的破裂。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以任意组合，即得本发明各较佳实施例。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明配方简单、操作简便，在实际生产浇筑中可行性高，扩大了泡沫混凝土的应用领域。
相比现有技术，本发明在泡沫制作工艺中加入了纳米氧化铝，提升了泡沫的稳定性并降低泡沫混凝土的干密度。
相比现有技术，本发明通过引入改性玻化微珠有效提升了泡沫混凝土强度，改性玻化微珠表面有碳纳米管状结构，增大了表面积使其能与混凝土中其他原料更好结合，防止了原料的团聚并提高了原料的分散性，宏观上提升了泡沫混凝土的综合性能。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
对照例及实施例中，玻化微珠采用信阳市明大矿产品有限公司生产的商业产品，目数：50目；粉煤灰选用延吉市电厂的Ⅰ级粉煤灰；水泥采用吉林亚泰鼎鹿牌型号为P.O52.5R的普通硅酸盐水泥，CAS号：1327-39-5；发泡剂选用河南华泰新材科技股份有限公司生产的华泰HTQ-1型复合发泡剂；纳米氧化铝购于上海茂果纳米科技有限公司，平均粒径15nm，CAS号：1344-28-1；减水剂选用河北圣成隆化工有限公司生产的甲基烯丙基聚氧乙烯醚。
在制备本发明涉及的对照例、实施例以及测试例所使用的仪器中，发泡水泥搅拌机使用的为安徽泰恒机械制造有限公司生产的TH-50J型水泥发泡机；抗压强度实验仪器为济南美特斯测试技术有限公司生产的300KN/30吨型数显式水泥压力试验机；干燥收缩测试仪器为北京仪创时代科技公司成产的YC-HSP540型混凝土卧式收缩膨胀仪；导热系数测试仪器为上海泛标纺织品检测技术有限公司生产的G-A型快速导热系数测定仪。
实施例1
一种基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，采用下述方法制备而成：
(1)称取改性玻化微珠40份，粉煤灰90份，水泥240份，聚丙烯纤维1.2份，水100份，泡沫135份，减水剂2.65份，备用；
(2)将水加入上述发泡机搅拌筒内，控制初始搅拌速度为600r/min，然后依次加入水泥、粉煤灰、改性玻化微珠、聚丙烯纤维、水、减水剂，提高搅拌速度至900r/min，继续搅拌45min；控制步骤(2)中泡沫发泡量为8m3/h，调节发泡阀门，将泡沫135份加入搅拌筒中；待上述原料添加完毕后，降低搅拌速度至120r/min，继续搅拌5min，得到浆料，备用；
(3)将步骤(2)得到的浆料浇筑施工，浇筑完成后24h内覆盖薄膜并且洒水养护，养护次数3次/天，养护期为28天。
所述泡沫的制备方法为：将发泡剂、发泡用水按照重量份比为1：50称量，混合均匀后置入发泡机药液室中发泡，得到泡沫。
所述改性玻化微珠的制备方法为：(a)45℃下配制得到1体积份钼酸铵的水溶液，浓度为2.5mol/L，备用；(b)各取1体积份浓度分别为5mol/L的硝酸镁水溶液、5mol/L的硝酸钴水溶液、2.5mol/L的硝酸铝水溶液与1体积份4.5mol/L的柠檬酸水溶液混合并添加到步骤(a)中的钼酸铵的水溶液中，混合物在65℃下加热40分钟，随后加入5体积份水稀释得到催化剂溶液，备用；(c)将催化剂溶液与玻化微珠混合，催化剂溶液和玻化微珠的重量比为0.25：1，先在150℃下加热45分钟，然后在550℃下加热40分钟，过滤，得到初加工的玻化微珠，备用；(d)将初加工的玻化微珠置于化学气相沉积反应器中进行气相沉积改性，使用丙烷-丁烷混合物作为碳源，在650℃下进行30分钟，得到所述改性玻化微珠。
所述玻化微珠的粒径为50目。
所述粉煤灰的种类为Ⅰ级粉煤灰。
所述水泥的类型为普通硅酸盐水泥P.O52.5R。
所述减水剂为甲基烯丙基聚氧乙烯醚。
所述发泡剂为华泰HTQ-1型复合发泡剂。
实施例2
一种玻化微珠加强粉煤灰轻质泡沫混凝土，采用下述方法制备而成：
(1)称取玻化微珠40份，粉煤灰90份，水泥240份，聚丙烯纤维1.2份，水100份，泡沫135份，减水剂2.65份，备用；
(2)将水加入上述发泡机搅拌筒内，控制初始搅拌速度为600r/min，然后依次加入水泥、粉煤灰、玻化微珠、聚丙烯纤维、水、减水剂，提高搅拌速度至900r/min，继续搅拌45min；控制步骤(2)中泡沫发泡量为8m3/h，调节发泡阀门，将泡沫135份加入搅拌筒中；待上述原料添加完毕后，降低搅拌速度至120r/min，继续搅拌5min，得到浆料，备用；
(3)将步骤(2)得到的浆料浇筑施工，浇筑完成后24h内覆盖薄膜并且洒水养护，养护次数3次/天，养护期为28天。
所述泡沫的制备方法为：在发泡剂中加入发泡剂重量4wt％的纳米氧化铝，再加入发泡剂重量0.05wt％的二氧化砜，得到发泡用混合物；将发泡用混合物、发泡用水按照重量份比为1：50称量，混合均匀后置入发泡机药液室中发泡，得到泡沫。
所述玻化微珠的粒径为50目。
所述粉煤灰的种类为Ⅰ级粉煤灰。
所述水泥的类型为普通硅酸盐水泥P.O52.5R。
所述减水剂为甲基烯丙基聚氧乙烯醚。
所述发泡剂为华泰HTQ-1型复合发泡剂。
实施例3
一种基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，采用下述方法制备而成：
(1)称取改性玻化微珠40份，粉煤灰90份，水泥240份，聚丙烯纤维1.2份，水100份，泡沫135份，减水剂2.65份，备用；
(2)将水加入上述发泡机搅拌筒内，控制初始搅拌速度为600r/min，然后依次加入水泥、粉煤灰、改性玻化微珠、聚丙烯纤维、水、减水剂，提高搅拌速度至900r/min，继续搅拌45min；控制步骤(2)中泡沫发泡量为8m3/h，调节发泡阀门，将泡沫135份加入搅拌筒中；待上述原料添加完毕后，降低搅拌速度至120r/min，继续搅拌5min，得到浆料，备用；
(3)将步骤(2)得到的浆料浇筑施工，浇筑完成后24h内覆盖薄膜并且洒水养护，养护次数3次/天，养护期为28天。
所述泡沫的制备方法为：在发泡剂中加入发泡剂重量4wt％的纳米氧化铝，再加入发泡剂重量0.05wt％的二氧化砜，得到发泡用混合物；将发泡用混合物、发泡用水按照重量份比为1：50称量，混合均匀后置入发泡机药液室中发泡，得到泡沫。
所述改性玻化微珠的制备方法为：(a)45℃下配制得到1体积份钼酸铵的水溶液，浓度为2.5mol/L，备用；(b)各取1体积份浓度分别为5mol/L的硝酸镁水溶液、5mol/L的硝酸钴水溶液、2.5mol/L的硝酸铝水溶液与1体积份4.5mol/L的柠檬酸水溶液混合并添加到步骤(a)中的钼酸铵的水溶液中，混合物在65℃下加热40分钟，随后加入5体积份水稀释得到催化剂溶液，备用；(c)将催化剂溶液与玻化微珠混合，催化剂溶液和玻化微珠的重量比为0.25：1，先在150℃下加热45分钟，然后在550℃下加热40分钟，过滤，得到初加工的玻化微珠，备用；(d)将初加工的玻化微珠置于化学气相沉积反应器中进行气相沉积改性，使用丙烷-丁烷混合物作为碳源，在650℃下进行30分钟，得到所述改性玻化微珠。
所述玻化微珠的粒径为50目。
所述粉煤灰的种类为Ⅰ级粉煤灰。
所述水泥的类型为普通硅酸盐水泥P.O52.5R。
所述减水剂为甲基烯丙基聚氧乙烯醚。
所述发泡剂为华泰HTQ-1型复合发泡剂。
实施例4
一种基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，采用下述方法制备而成：
(1)称取改性玻化微珠40份，粉煤灰90份，水泥240份，水100份，聚丙烯纤维1.2份、泡沫135份，减水剂2.65份，备用；
(2)将水加入上述发泡机搅拌筒内，控制初始搅拌速度为600r/min，然后依次加入水泥、粉煤灰、改性玻化微珠、聚丙烯纤维、水、减水剂，提高搅拌速度至900r/min，继续搅拌45min；控制步骤(2)中泡沫发泡量为8m3/h，调节发泡阀门，将泡沫135份加入搅拌筒中；待上述原料添加完毕后，降低搅拌速度至120r/min，继续搅拌5min，得到浆料，备用；
(3)将步骤(2)得到的浆料浇筑施工，浇筑完成后24h内覆盖薄膜并且洒水养护，养护次数3次/天，养护期为28天。
所述泡沫的制备方法为：在发泡剂中加入发泡剂重量4wt％的纳米氧化铝，得到发泡用混合物；将发泡用混合物、发泡用水按照重量份比为1：50称量，混合均匀后置入发泡机药液室中发泡，得到泡沫。
所述改性玻化微珠的制备方法为：(a)45℃下配制得到1体积份钼酸铵的水溶液，浓度为2.5mol/L，备用；(b)各取1体积份浓度分别为5mol/L的硝酸镁水溶液、5mol/L的硝酸钴水溶液、2.5mol/L的硝酸铝水溶液与1体积份4.5mol/L的柠檬酸水溶液混合并添加到步骤(a)中的钼酸铵的水溶液中，混合物在65℃下加热40分钟，随后加入5体积份水稀释得到催化剂溶液，备用；(c)将催化剂溶液与玻化微珠混合，催化剂溶液和玻化微珠的重量比为0.25：1，先在150℃下加热45分钟，然后在550℃下加热40分钟，过滤，得到初加工的玻化微珠，备用；(d)将初加工的玻化微珠置于化学气相沉积反应器中进行气相沉积改性，使用丙烷-丁烷混合物作为碳源，在650℃下进行30分钟，得到所述改性玻化微珠。
所述玻化微珠的粒径为50目。
所述粉煤灰的种类为Ⅰ级粉煤灰。
所述水泥的类型为普通硅酸盐水泥P.O52.5R。
所述减水剂为甲基烯丙基聚氧乙烯醚。
所述发泡剂为华泰HTQ-1型复合发泡剂。
实施例5
一种基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，采用下述方法制备而成：
(1)称取改性玻化微珠40份，粉煤灰90份，水泥240份，水100份，聚丙烯纤维1.2份、泡沫135份，减水剂2.65份，备用；
(2)将水加入上述发泡机搅拌筒内，控制初始搅拌速度为600r/min，然后依次加入水泥、粉煤灰、改性玻化微珠、聚丙烯纤维、水、减水剂，提高搅拌速度至900r/min，继续搅拌45min；控制步骤(2)中泡沫发泡量为8m3/h，调节发泡阀门，将泡沫135份加入搅拌筒中；待上述原料添加完毕后，降低搅拌速度至120r/min，继续搅拌5min，得到浆料，备用；
(3)将步骤(2)得到的浆料浇筑施工，浇筑完成后24h内覆盖薄膜并且洒水养护，养护次数3次/天，养护期为28天。
所述泡沫的制备方法为：在发泡剂中加入发泡剂重量0.05wt％的二氧化砜，得到发泡用混合物；将发泡用混合物、发泡用水按照重量份比为1：50称量，混合均匀后置入发泡机药液室中发泡，得到泡沫。
所述改性玻化微珠的制备方法为：(a)45℃下配制得到1体积份钼酸铵的水溶液，浓度为2.5mol/L，备用；(b)各取1体积份浓度分别为5mol/L的硝酸镁水溶液、5mol/L的硝酸钴水溶液、2.5mol/L的硝酸铝水溶液与1体积份4.5mol/L的柠檬酸水溶液混合并添加到步骤(a)中的钼酸铵的水溶液中，混合物在65℃下加热40分钟，随后加入5体积份水稀释得到催化剂溶液，备用；(c)将催化剂溶液与玻化微珠混合，催化剂溶液和玻化微珠的重量比为0.25：1，先在150℃下加热45分钟，然后在550℃下加热40分钟，过滤，得到初加工的玻化微珠，备用；(d)将初加工的玻化微珠置于化学气相沉积反应器中进行气相沉积改性，使用丙烷-丁烷混合物作为碳源，在650℃下进行30分钟，得到所述改性玻化微珠。
所述玻化微珠的粒径为50目。
所述粉煤灰的种类为Ⅰ级粉煤灰。
所述水泥的类型为普通硅酸盐水泥P.O52.5R。
所述减水剂为甲基烯丙基聚氧乙烯醚。
所述发泡剂为华泰HTQ-1型复合发泡剂。
对照例1
一种基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，采用下述方法制备而成：
(1)称取玻化微珠40份，粉煤灰90份，水泥240份，聚丙烯纤维1.2份，水100份，泡沫135份，减水剂2.65份，备用；
(2)将水加入上述发泡机搅拌筒内，控制初始搅拌速度为600r/min，然后依次加入水泥、粉煤灰、改性玻化微珠、聚丙烯纤维、水、减水剂，提高搅拌速度至900r/min，继续搅拌45min；控制步骤(2)中泡沫发泡量为8m3/h，调节发泡阀门，将泡沫135份加入搅拌筒中；待上述原料添加完毕后，降低搅拌速度至120r/min，继续搅拌5min，得到浆料，备用；
(3)将步骤(2)得到的浆料浇筑施工，浇筑完成后24h内覆盖薄膜并且洒水养护，养护次数3次/天，养护期为28天。
所述泡沫的制备方法为：将发泡剂、发泡用水按照重量份比为1：50称量，混合均匀后置入发泡机药液室中发泡，得到泡沫。
所述玻化微珠的粒径为50目。
所述粉煤灰的种类为Ⅰ级粉煤灰。
所述水泥的类型为普通硅酸盐水泥P.O52.5R。
所述减水剂为甲基烯丙基聚氧乙烯醚。
所述发泡剂为华泰HTQ-1型复合发泡剂。
测试例1
泡沫混凝土的抗压强度测试按照JG/T 266-2011《泡沫混凝土行业标准》进行测定。将上述对照例及实施例得到的泡沫混凝土浇筑于测试模具中并按要求制成试样，试样为100mm×100mm×100mm的立方体试件，每组试件的数量为3块。基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土的抗压强度测试结果见表1。
表1:抗压强度测试结果表。
抗压强度MPa
对照例1 7.39
实施例1 8.91
实施例2 8.77
实施例3 10.14
实施例4 9.80
实施例5 8.84
本领域应用的泡沫混凝土抗压强度越高，性能越好。通过对照例1和实施例1～5的对比可以看出，试件的28d抗压强度均在7MPa以上，最大组的可达10.14MPa。改性玻化微珠具有轻质、高强的特点，掺入改性玻化微珠可以增加泡沫混凝土的抗压强度，聚丙烯纤维能够起到一定增强作用。
测试例2
泡沫混凝土的干密度测试按照JG/T 266-2011《泡沫混凝土行业标准》进行测定。将上述对照例及实施例得到的泡沫混凝土浇筑于测试模具中并按要求制成试样，试样为100mm×100mm×100mm的立方体试件，每组试件的数量为3块。基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土的干密度测试结果见表2。
表2:基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土干密度测试结果表。
干密度kg/m<sup>3</sup>
对照例1 673
实施例1 617
实施例2 602
实施例3 584
实施例4 592
实施例5 609
本领域泡沫混凝土的干密度越低越轻质。通过对照例1和实施例1～4的对比可以看出，改性玻化微珠和加入了二氯化砜处理的纳米氧化铝的泡沫能够有效降低泡沫混凝土的干密度，纳米氧化铝可以增加泡沫的稳定性，减少了泡沫在加工环节中的破裂，从而降低了成品的干密度。
测试例3
泡沫混凝土的导热系数测试按照GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》进行测定。将上述对照例及实施例得到的泡沫混凝土浇筑于测试模具中并按要求制成试样，试样为直径为0.3m的圆柱体试件，每组试件的数量为3块。基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土的导热系数测试结果见表4。
表4:基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土导热系数测试结果表。
Figure BDA0003166384120000171
Figure BDA0003166384120000181
泡沫混凝土的导热率越低，其保温及消音效果越好。容重为600～800kg的泡沫混凝土导热系数通常在0.14～0.21W/(m·K)。从通过对照例1和实施例1～4的对比可以看出，改性玻化微珠的导热系数在0.03～0.05W/(m·K)之间，测试结果表明改性玻化微珠能够降低热导率，提高泡沫混凝土的保温性能。
综合上述测试例结果可以看出，实施例3为最佳实施例。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，其特征在于，包括下述按重量份配比的原料：改性玻化微珠36～48份，粉煤灰60～90份，水泥240～360份，泡沫120～150份，减水剂2～3.2份，聚丙烯纤维0.4～2份，水80～140份。
2.根据权利要求1所述的基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，其特征在于，包括下述按重量份配比原料：改性玻化微珠40份，粉煤灰90份，水泥240份，聚丙烯纤维1.2份，水100份，泡沫135份，减水剂2.65份。
3.根据权利要求1所述的基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，其特征在于，所述改性玻化微珠的制备方法为：(a)40～50℃下配制得到1体积份钼酸铵的水溶液，浓度为2.0～2.5mol/L，备用；(b)各取1体积份浓度分别为4～6mol/L的硝酸镁水溶液、4～6mol/L的硝酸钴水溶液、2～3.5mol/L的硝酸铝水溶液与1体积份5～6.5mol/L的柠檬酸水溶液混合并添加到步骤(a)中的钼酸铵的水溶液中，在60～70℃下加热40～60分钟，随后加入5体积份水稀释得到催化剂溶液，备用；(c)将催化剂溶液与玻化微珠混合，催化剂溶液和玻化微珠的重量比为(0.15～0.3)：1，先在125～200℃下加热40～60分钟，然后在500～600℃下加热30～60分钟，得到初加工的玻化微珠，备用；(d)将初加工的玻化微珠置于化学气相沉积反应器中进行气相沉积改性，使用丙烷-丁烷混合物作为碳源，在600～675℃下进行25～40分钟，得到所述改性玻化微珠。
4.根据权利要求3所述基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，其特征在于：所述玻化微珠的粒径为30～70目。
5.根据权利要求1所述基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，其特征在于，所述泡沫的制备方法为：在发泡剂中加入发泡剂重量4wt％的纳米氧化铝，得到发泡用混合物；将发泡用混合物、发泡用水按照重量份比为1：(45～55)称量，混合均匀后置入发泡机药液室中发泡，得到泡沫。
6.根据权利要求5所述基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，其特征在于：泡沫制备中使用的发泡剂的类型为阴离子表面活性剂型发泡剂、非离子表面活性剂型发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白型发泡剂、复合型发泡剂中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，其特征在于：所述粉煤灰的种类为Ⅰ级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，其特征在于：所述水泥的类型为硅酸盐水泥P.Ⅰ42.5、硅酸盐水泥P.Ⅰ42.5R、硅酸盐水泥P.Ⅰ52.5、硅酸盐水泥P.Ⅰ52.5R、硅酸盐水泥P.Ⅰ62.5、硅酸盐水泥P.Ⅰ62.5R、硅酸盐水泥P.Ⅱ42.5、硅酸盐水泥P.Ⅱ42.5R、硅酸盐水泥P.Ⅱ52.5、硅酸盐水泥P.Ⅱ52.5R、硅酸盐水泥P.Ⅱ62.5、硅酸盐水泥P.Ⅱ62.5R、普通硅酸盐水泥P.O 42.5、普通硅酸盐水泥P.O42.5R、普通硅酸盐水泥P.O52.5、普通硅酸盐水泥P.O52.5R中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土，其特征在于：所述减水剂的类型为萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂、聚羧酸高性能减水剂中的任意一种。
10.根据权利要求1～9任一项所述的基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)按配方比例称取改性玻化微珠、粉煤灰、水泥、聚丙烯纤维、水、减水剂备用；
(2)将水加入发泡机搅拌筒内，控制搅拌速度，然后依次加入水泥、粉煤灰、改性玻化微珠、聚丙烯纤维、减水剂，提高搅拌速度继续搅拌；调节发泡阀门，按配方将泡沫加入搅拌筒中；待上述原料添加完毕后，降低搅拌速度，继续搅拌，得到浆料，备用；
(3)将步骤(2)得到的浆料浇筑施工，浇筑完成后，进行养护，即得所述基于粉煤灰的轻质建筑用泡沫混凝土。
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