CN113912338B - 一种轻质混凝土 - Google Patents

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Abstract

本申请属于混凝土技术领域，具体涉及一种轻质混凝土，包括如下重量份的各组分：水泥300‑400份、粉煤灰250‑350份、砂450‑550份、发泡剂20‑40份、增强纤维100‑200份、水150‑200份；所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和辛基硫酸钠的混合物。本申请的轻质混凝土中的发泡剂采用四种表面活性剂复配，有利于获得均匀、稳定性好的泡沫，从而有助于提高混凝土的抗压强度，提高保温性能。

Description

一种轻质混凝土
技术领域
本申请属于混凝土技术领域，具体涉及一种轻质混凝土。
背景技术
轻质混凝土也称泡沫混凝土，是将泡沫加入混凝土基料中，是一种轻质多孔的建筑材料，多被用于房屋外层保温以及管道保温等。泡沫混凝土的主要原料有水泥、具有一定潜水硬性的掺合料、发泡剂以及稳泡剂等。其中，发泡剂是配制轻质混凝土的重要材料，因为它关系到混凝土中的发泡量、泡沫形状和泡沫结构等，对于轻质混凝土的质量控制来说至关重要。另外，混凝土的保温性能也主要是依靠混凝土内部的气孔来实现的，性能优越的发泡剂有助于获得尺寸分布均匀、密度大、寿命长的泡沫，优异的发泡剂也是决定混凝土保温隔热性能的关键技术。
目前市场上常用的发泡剂有松香树脂型发泡剂、合成型发泡剂、动物蛋白型发泡剂、复合型发泡剂等等，其中复合型发泡剂由于可以结合多种组分的优点，更能够适应日益严格的技术要求，是轻质混凝土用发泡剂的主要发展方向。
对于目前的轻质混凝土来说，仍然可以通过发泡剂的选择改善泡沫形状，从而帮助获得强度更高、保温性能更好的轻质混凝土。
发明内容
为了解决上述问题，本申请公开了一种轻质混凝土，该轻质混凝土中的发泡剂采用四种表面活性剂复配，有利于获得均匀、稳定性好的泡沫，从而有助于提高混凝土的抗压强度，提高保温性能。
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，包括如下重量份的各组分：水泥300-400份、粉煤灰250-350份、砂450-550份、发泡剂20-40份、增强纤维100-200份、水150-200份；
所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和辛基硫酸钠的混合物。
发泡剂采用四种表面活性剂复配，有利于获得均匀、稳定性好的泡沫，从而有助于提高混凝土的抗压强度，提高保温性能。另外，体系中添加增强纤维有利于进一步提高混凝土的强度。
作为优选，上述十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和辛基硫酸钠的质量比为1：（0.5-1.0）：（0.05-0.3）：（0.8-1.2）。
以十二烷基苯磺酸钠作为主体，聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠具有良好的发泡力和乳化能力，具有很好的去脂性能，可以降低水的表面张力，耐硬水性能好，适量添加有利于改善发泡剂的气泡性能和泡沫稳定性，硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠对与增强纤维可以起到很好的分散作用，但渗透力和起泡效果相对较差，因此少量添加来改善纤维的分散性，辛基硫酸钠有助于获得更好的发泡效果和稳泡效果，四种组分复配，通过彼此的协同作用有助于获得更好的泡沫性能。
作为优选，上述十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和辛基硫酸钠的质量比为1：（0.5-0.8）：（0.1-0.2）：（0.8-1）。
四种组分1：（0.5-0.8）：（0.1-0.2）：（0.8-1）的质量比有助于获得更好的发泡效果和稳泡效果，从而改善混凝土的强度和保温效果。
作为优选，上述增强纤维为芳纶纤维和玻璃纤维和混合物。
作为优选，上述芳纶纤维和玻璃纤维的质量比为2-3:1。
作为优选，上述增强纤维的长度为12-15mm。
作为优选，上述增强纤维的长径比为10-15。
增强纤维的长径比选择10-15，可以在保证较好增强效果的同时，避免对泡沫稳定性造成不利影响。
作为优选，上述的轻质混凝土，采用如下方法制备而成：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂加入到温度为40-50℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
本申请具有如下的有益效果：
（1）本申请的轻质混凝土中的发泡剂采用四种表面活性剂复配，有利于获得均匀、稳定性好的泡沫，从而有助于提高混凝土的抗压强度，提高保温性能。
（2）本申请的发泡剂由十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和辛基硫酸钠复配而成，其中聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠具有良好的发泡力和乳化能力，具有很好的去脂性能，可以降低水的表面张力，耐硬水性能好，适量添加有利于改善发泡剂的气泡性能和泡沫稳定性，硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠对与增强纤维可以起到很好的分散作用，但渗透力和起泡效果相对较差，因此少量添加来改善纤维的分散性，辛基硫酸钠有助于获得更好的发泡效果和稳泡效果，四种组分复配，通过彼此的协同作用有助于获得更好的泡沫性能。
（3）本申请的增强纤维以芳纶纤维和玻璃纤维复配，结合彼此的韧性和强度，有利于改善混凝土的抗压强度和抗折强度，同时，增强纤维的长度选择12-15mm，长径比选择10-15，长径比过小会导致增强纤维对混凝土的补强效果不够，增强纤维的长径比过大会对泡沫稳定性造成等较大的影响。
具体实施方式
现在结合实施例对本申请作进一步详细的说明。
发泡剂F1：100份十二烷基苯磺酸钠、60份聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、10份硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和80份辛基硫酸钠。
发泡剂F2：100份十二烷基苯磺酸钠、80份聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、20份硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和100份辛基硫酸钠。
发泡剂F3：100份十二烷基苯磺酸钠、70份聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、15份硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和90份辛基硫酸钠。
发泡剂F4：100份十二烷基苯磺酸钠、70份聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、5份硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和90份辛基硫酸钠。
发泡剂F5：100份十二烷基苯磺酸钠、70份聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、25份硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和90份辛基硫酸钠。
发泡剂F6：100份十二烷基苯磺酸钠、70份聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、15份硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和90份十二烷基硫酸钠。
发泡剂F7：100份十二烷基苯磺酸钠、70份聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠和90份辛基硫酸钠。
发泡剂F8：100份十二烷基苯磺酸钠、55份聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、15份硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和90份辛基硫酸钠。
发泡剂F9：100份十二烷基苯磺酸钠、85份聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、15份硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和90份辛基硫酸钠。
增强纤维X1：200份芳纶纤维和100份玻璃纤维，增强纤维的长度为12-15mm，长径比为10-15。
增强纤维X2：300份芳纶纤维和100份玻璃纤维，增强纤维的长度为12-15mm，长径比为10-15。
增强纤维X3：250份芳纶纤维和100份玻璃纤维，增强纤维的长度为12-15mm，长径比为10-15。
增强纤维X4：250份芳纶纤维和100份玻璃纤维，增强纤维的长度为12-15mm，长径比为7-12。
增强纤维X5：250份芳纶纤维和100份玻璃纤维，增强纤维的长度为12-15mm，长径比为13-18。
实施例1
原料：300份水泥、250份粉煤灰、450份砂、20份发泡剂F1、100份增强纤维X1、150份水。
制备方法：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维X1和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂F1加入到温度为40℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
实施例2
原料：400份水泥、350份粉煤灰、550份砂、40份发泡剂F2、200份增强纤维X2、200份水。
制备方法：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维X2和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂F2加入到温度为50℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
实施例3
原料：350份水泥、300份粉煤灰、500份砂、30份发泡剂F3、150份增强纤维X3、180份水。
制备方法：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维X3和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂F3加入到温度为45℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
实施例4
原料：350份水泥、300份粉煤灰、500份砂、30份发泡剂F4、150份增强纤维X3、180份水。
制备方法：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维X3和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂F4加入到温度为45℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
实施例5
原料：350份水泥、300份粉煤灰、500份砂、30份发泡剂F5、150份增强纤维X3、180份水。
制备方法：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维X3和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂F5加入到温度为45℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
对比例1
原料：350份水泥、300份粉煤灰、500份砂、30份发泡剂F6、150份增强纤维X3、180份水。
制备方法：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维X3和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂F6加入到温度为45℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
对比例2
原料：350份水泥、300份粉煤灰、500份砂、30份发泡剂F7、150份增强纤维X3、180份水。
制备方法：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维X3和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂F7加入到温度为45℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
对比例3
原料：350份水泥、300份粉煤灰、500份砂、30份发泡剂F8、150份增强纤维X3、180份水。
制备方法：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维X3和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂F8加入到温度为45℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
对比例4
原料：350份水泥、300份粉煤灰、500份砂、30份发泡剂F9、150份增强纤维X3、180份水。
制备方法：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维X3和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂F9加入到温度为45℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
对比例5
原料：350份水泥、300份粉煤灰、500份砂、30份发泡剂F3、150份增强纤维X4、180份水。
制备方法：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维X4和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂F3加入到温度为45℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
对比例6
原料：350份水泥、300份粉煤灰、500份砂、30份发泡剂F3、150份增强纤维X5、180份水。
制备方法：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维X5和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂F3加入到温度为45℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
将实施例1-5和对比例1-6的轻质混凝土进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
抗压强度（MPa） 抗折强度（MPa） 导热系数（W/（m·k））
实施例1 11.4 4.8 0.073
实施例2 12.9 5.3 0.077
实施例3 12.6 5.1 0.062
实施例4 12.1 4.8 0.068
实施例5 11.6 4.6 0.080
对比例1 11.1 4.7 0.084
对比例2 10.3 3.9 0.076
对比例3 10.8 4.3 0.082
对比例4 11.4 4.5 0.080
对比例5 9.5 3.2 0.061
对比例6 11.2 5.4 0.090
由表1可知，本申请实施例1-5所制备的混凝土的抗压强度达到11.4-12.9MPa，抗折强度达到4.6-5.3MPa，导热系数为0.080以下，所制备的混凝土强度较高，保温效果好。
从对比例1可知，对比例1中所用的发泡剂中用等重量份的十二烷基硫酸钠代替辛基硫酸钠，所制备的混凝土抗压强度、抗折强度和导热系数都明显下降，这可能是由于碳链长度的增加导致亲水性下降，影响了泡沫稳定性。从对比例2可知，当对比例2所用的发泡剂中未添加硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠时，混凝土的抗压强度和抗折强度显著下降，导热系数有所下降，这可能时由于硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠对增强纤维的分散效果优于其他物质，当不添加硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠时，纤维的分散性变差，导致强度下降明显。从对比例3可以看出，当对比例3所用发泡剂中聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠的添加量从70份下降到55份时，混凝土强度明显降低，导热系数也下降明显，这可能时由于聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠的减少影响了发泡性能和泡沫稳定性。从对比例4可知，当对比例4所用发泡剂中聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠的添加量从70份增加到85份时，混凝土的抗压强度和抗折强度也略有降低，导热系数下降明显，这可能时由于过多的聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠导致亲水性下降，泡沫稳定性降低。从对比例5可以看出，当对比例5中所用增强纤维的长径比为7-12时，所制备混凝土的抗压强度和抗折强度均显著下降，可能时由于增强纤维的长径比较小，导致增强纤维对混凝土的补强效果较弱。从对比例6可以看出，当对比例6中所用增强纤维的长径比为13-18时，抗压强度略有下降，抗折强度略有升高，但导热系数升高明显，可能时由于长径比较大的增强纤维对泡沫稳定性影响较大。
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，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种轻质混凝土，其特征在于：包括如下重量份的各组分：水泥300-400份、粉煤灰250-350份、砂450-550份、发泡剂20-40份、增强纤维100-200份、水150-200份；
所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和辛基硫酸钠的混合物；
所述十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和辛基硫酸钠的质量比为1：（0.6-0.8）：（0.05-0.3）：（0.8-1）。
2.如权利要求1所述的轻质混凝土，其特征在于：所述十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠和辛基硫酸钠的质量比为1：（0.6-0.8）：（0.1-0.2）：（0.8-1）。
3.如权利要求1所述的轻质混凝土，其特征在于：所述增强纤维为芳纶纤维和玻璃纤维的混合物。
4.如权利要求3所述的轻质混凝土，其特征在于：所述芳纶纤维和玻璃纤维的质量比为2-3:1。
5.如权利要求1所述的轻质混凝土，其特征在于：所述增强纤维的长度为12-15mm。
6.如权利要求1所述的轻质混凝土，其特征在于：所述增强纤维的长径比为10-15。
7.如权利要求1所述的轻质混凝土，其特征在于：采用如下方法制备而成：
（1）按比例称取各组分，将水泥、粉煤灰、砂、增强纤维和一半的水加入搅拌机内，搅拌均匀，得到水泥浆体；
（2）将发泡剂加入到温度为40-50℃的剩余的水中，充分混合发泡，得到泡沫；
（3）将泡沫掺入水泥浆体中，搅拌混合得到轻质混凝土。
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