CN113929389B - 一种高强度轻质混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及轻质混凝土领域，更具体地说，它涉及一种高强度轻质混凝土及其制备方法。一种高强度轻质混凝土，由混凝土拌合料制备而成，混凝土拌合料包括以下原料：硅酸盐水泥、陶粒、矿物掺合料、水、发泡剂、聚羧酸减水剂、聚丙烯纤维、硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化胺；其制备方法为：步骤1)：将发泡剂稀释，然后制成泡沫，待用；步骤2)：将硅酸盐水泥、矿物掺合料、陶粒、聚羧酸减水剂、水混合，得到浆料；步骤3)：将泡沫、浆料、聚丙烯纤维、硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化胺混合，得到混凝土拌合料；步骤4)：将混凝土拌合料浇筑至模具内，发气硬化；步骤5)：蒸压养护，得到成品。本申请具有改善轻质混凝土的强度的优点。

Description

一种高强度轻质混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及轻质混凝土领域，更具体地说，它涉及一种高强度轻质混凝土及其制备方法。

背景技术

轻质混凝土又称泡沫混凝土，是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。

由于轻质混凝土的内部含有大量气泡，所以轻质混凝土具有质量轻、保温、隔热、阻燃等特殊性能，而且具有较低的弹性模量，从而具有良好的应力分散和吸震效果。

在制作轻质混凝土时，需要将泡沫与水泥浆搅拌混合，泡沫会被搅拌动作所破坏，导致两者不容易混合在一起，使得所制得的轻质混凝土的强度较低。因此，还有待改善。

发明内容

为了改善轻质混凝土的强度，本申请提供一种高强度轻质混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种高强度轻质混凝土，采用如下的技术方案：

一种高强度轻质混凝土，由混凝土拌合料制备而成，按重量份数，混凝土拌合料包括以下原料：95-110份硅酸盐水泥、76-83份陶粒、21-33份矿物掺合料、23-28份水、2-5份发泡剂、0.5-1.1份聚羧酸减水剂、1-2份聚丙烯纤维、0.3-0.8份硬脂酸铵、0.2-0.8份十二烷基二甲基氧化胺。

优选的，所述混凝土拌合料包括以下原料：100-106份硅酸盐水泥、78-82份陶粒、24-28份矿物掺合料、24.5-26份水、3.6-4.3份发泡剂、0.7-1.0份聚羧酸减水剂、1.2-1.7份聚丙烯纤维、0.5-0.7份硬脂酸铵、0.4-0.6份十二烷基二甲基氧化胺。

通过采用上述技术方案，在硬脂酸铵和十二烷基二甲基氧化胺的共同配合下，良好的水溶性可以阻止液膜排液，进一步提高了液膜黏度，形成了高强度的气泡膜，从而具有更好的稳泡效果。

其次，发泡剂与硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化胺通过协同作用进一步增强了表面吸附分子间的相互作用，从而增加了液膜的强度和弹性，提高了泡沫的稳定性。

另外，在聚丙烯纤维、硬脂酸铵和十二烷基二甲基氧化胺的共同配合下，聚丙烯纤维形成了一种更为强劲的网络结构，将泡沫与各种原料牢牢连接在一起。同时，液膜与聚丙烯纤维相互配合，进一步提高了液膜的强度和弹性，使得泡沫不易被压扁、压破。

发泡剂经过发泡后，产生泡沫，当泡沫与其它原料混合搅拌时，通过提高液膜黏度、增加液膜的弹性和强度来稳定泡沫，泡沫在搅拌的过程中，具有更充分的时间与其它原料结合，同时形态保持良好的泡沫与水泥料之间有更大的接触面积，进一步改善泡沫与水泥料之间混合，达到提高轻质混凝土强度的效果。

优选的，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、椰油酸二乙醇酰胺中的一种或多种混合。

优选的，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙醇酰胺，十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙醇酰胺的重量比为1：(0.5-0.7)。

通过采用上述技术方案，采用特定种类、特定比例的发泡剂，具有更优良的发泡效果。

具体的，当十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙醇酰胺在特定比例配合下，提高了表面吸附量，使得溶液的表面张力降低，溶液更容易发泡，泡沫更加稳定。

在十二烷基硫酸钠、椰油酸二乙醇酰胺与硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化胺的共同配合下，缓解了在制备轻质混凝土过程中发泡速度过快导致的气泡不稳定，提高了气泡的强度和稳定性，使得气泡分布更加均匀，可以更好地与水泥浆混合，从而提高轻质混凝土的强度。

优选的，所述矿物掺合料为粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅中的一种或多种混合。

通过采用上述技术方案，选用特定种类的矿物掺合料，可以有效减少水泥的使用量，提高轻质混凝土的强度。

优选的，所述矿物掺合料为粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅，粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅的重量比为1：(0.8-1.1)：(0.3-0.5)。

通过采用上述技术方案，在粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅的特定比例配合下，有效缓解了水化过程中水化产物空隙过大的情况。并且三种矿物掺合料与水泥浆反应，交织在一起形成网状结构，利用这种网状结构填补大孔隙，使得结构更加致密，从而提高了轻质混凝土的强度。

第二方面，本申请提供一种高强度轻质混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种高强度轻质混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)：将所述重量份的发泡剂加自来水稀释，然后制成泡沫，待用；

步骤2)：将所述重量份的硅酸盐水泥、矿物掺合料、陶粒、聚羧酸减水剂、水混合搅拌，得到浆料；

步骤3)：将泡沫、浆料、所述重量份的聚丙烯纤维、硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化胺混合搅拌，得到混凝土拌合料；

步骤4)：将混凝土拌合料浇筑至模具内，置于养护室进行发气硬化处理；

步骤5)：蒸压养护，得到成品。

通过采用上述技术方案，同时利用化学发泡与物理发泡两相结合的发泡方式，进一步提高了泡沫的稳定性，使得轻质混凝土内部孔结构较均匀、连通孔比例较低，从而提高轻质混凝土的强度。

各种原料按照特定的顺序加入，可以更加充分地接触、反应，从而更好地发挥各种原料的性能，进一步提高轻质混凝土的强度。

优选的，所述步骤1)中，发泡剂与自来水按照1：(30-40)的重量比进行稀释。

通过采用上述技术方案，发泡剂与自来水在特定比例下稀释，可以产生更加绵密、质量更好的泡沫，后期在搅拌的时候，不易破裂。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、发泡剂经过发泡后，产生泡沫，当泡沫与其它原料混合搅拌时，通过提高液膜黏度、增加液膜的弹性和强度来稳定泡沫，泡沫在搅拌的过程中，具有更充分的时间与其它原料结合，同时形态保持良好的泡沫与水泥料之间有更大的接触面积，进一步改善泡沫与水泥料之间混合，达到提高轻质混凝土强度的效果。

2、在十二烷基硫酸钠、椰油酸二乙醇酰胺与硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化胺的共同配合下，缓解了在制备轻质混凝土过程中发泡速度过快导致的气泡不稳定，提高了气泡的强度和稳定性，使得气泡分布更加均匀，可以更好地与水泥浆混合，从而提高轻质混凝土的强度。

3、同时利用化学发泡与物理发泡两相结合的发泡方式，进一步提高了泡沫的稳定性，使得轻质混凝土内部孔结构较均匀、连通孔比例较低，从而提高轻质混凝土的强度。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下实施例及对比例中所用原料的来源信息详见表1。

表1

实施例

实施例1

一种高强度轻质混凝土，由混凝土拌合料制备而成，混凝土拌合料包括以下原料：硅酸盐水泥、陶粒、矿物掺合料、水、发泡剂、聚羧酸减水剂、聚丙烯纤维、硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化胺。

其中，矿物掺合料为粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅中的一种或多种混合。

发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、椰油酸二乙醇酰胺中的一种或多种混合。

各种原料的具体选择及用量参照表2。

高强度轻质混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)：将发泡剂与自来水以特定比例稀释，然后通过发泡剂制成泡沫，待用。

步骤2)：将硅酸盐水泥、矿物掺合料、陶粒、聚羧酸减水剂、水混合，在转速60r/min的条件下搅拌3分钟，得到浆料。

步骤3)：将泡沫、浆料、聚丙烯纤维、硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化胺混合，在转速65r/min的条件下搅拌50min，得到混凝土拌合料。

步骤4)：将混凝土拌合料浇筑至模具内，置于养护室进行发气硬化处理，养护温度为42℃，养护相对湿度为70％，养护时间为3h。

步骤5)：蒸压养护，得到成品。

其中，步骤1)中的特定比例为参照表2。

表2

实施例6

一种高强度轻质混凝土，与实施例5的不同之处在于，发泡剂为十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙醇酰胺，十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙醇酰胺的重量比为1：0.5。即十二烷基硫酸钠的使用量为2.9kg，椰油酸二乙醇酰胺的使用量为1.4kg。

实施例7

一种高强度轻质混凝土，与实施例5的不同之处在于，发泡剂为十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙醇酰胺，十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙醇酰胺的重量比为1：0.7。即十二烷基硫酸钠的使用量为2.5kg，椰油酸二乙醇酰胺的使用量为1.8kg。

实施例8

一种高强度轻质混凝土，与实施例5的不同之处在于，矿物掺合料为粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅，粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅的重量比为1：1.1：0.3。即粉煤灰的使用量为11.7kg，钢渣粉的使用量为12.8kg，纳米二氧化硅的使用量为3.5kg。

实施例9

一种高强度轻质混凝土，与实施例5的不同之处在于，矿物掺合料为粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅，粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅的重量比为1：0.8：0.5。即粉煤灰的使用量为12.2kg，钢渣粉的使用量为9.7kg，纳米二氧化硅的使用量为6.1kg。

实施例10

一种高强度轻质混凝土，与实施例5的不同之处在于，

发泡剂为十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙醇酰胺，十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙醇酰胺的重量比为1：0.5。即十二烷基硫酸钠的使用量为2.9kg，椰油酸二乙醇酰胺的使用量为1.4kg。

矿物掺合料为粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅，粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅的重量比为1：0.8：0.5。即粉煤灰的使用量为12.2kg，钢渣粉的使用量为9.7kg，纳米二氧化硅的使用量为6.1kg。

对比例

对比例1

一种高强度轻质混凝土，与实施例5的不同之处在于，将聚丙烯纤维替换为等量的聚酯纤维。

对比例2

一种高强度轻质混凝土，与实施例5的不同之处在于，将硬脂酸铵替换为等量的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

对比例3

一种高强度轻质混凝土，与实施例5的不同之处在于，将十二烷基二甲基氧化胺替换为等量的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

对比例4

一种高强度轻质混凝土，与实施例5的不同之处在于，将聚丙烯纤维替换为等量的聚酯纤维，将硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化胺替换为等量的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

性能检测试验

按照JG/T266-2011《泡沫混凝土》对实施例1-10、对比例1-4和市售轻质混凝土进行吸水率、抗压强度检测。

采用真空饱水吸水率法对实施例1-10、对比例1-4和市售轻质混凝土进行孔隙率检测。具体步骤为：制得40*40*40cm的试件，经过养护后，置于60℃的烘箱内烘至恒重，放在真空干燥器内抽真空3小时，之后真空饱水至恒重，计算孔隙率。

上述试验的检测数据详见表3。

表3

类目	吸水率(％)	抗压强度(MPa)	孔隙率(％)
				实施例1	14.3	11.3	48.5
实施例2	14.1	11.6	48.7
				实施例3	13.7	12.0	49.2
实施例4	13.8	11.8	48.9
				实施例5	13.5	12.2	49.5
实施例6	12.6	13.5	51.2
				实施例7	12.9	13.2	50.8
实施例8	12.8	13.4	50.6
				实施例9	12.5	13.8	50.3
实施例10	11.7	14.3	51.4
				对比例1	19.5	6.7	65.3
对比例2	19.0	7.2	64.8
				对比例3	19.2	6.9	65.0
对比例4	19.8	6.4	65.9
				市售轻质混凝土	16.9	9.0	61.5

根据表3中实施例1-5与对比例1-4、市售轻质混凝土的检测数据对比可知，实施例1-5所制得的轻质混凝土的吸水率和孔隙率较对比例1-4低得多、抗压强度较对比例1-4的高。这是因为实施例1-5所制得的轻质混凝土的泡沫与水泥料有较好的融合，在保持较好孔隙率的前提下，减少了连孔的产生，所以实施例1-5的具有良好的性能。而对比例1-4所制得的产品，气泡与水泥料无法很好地配合，导致孔洞数量、连孔数量太多，从而使得吸水率很高，抗压强度也较低。

根据表3中实施例6-7与对比例1-4的检测数据对比可知，实施例6-7所制得轻质混凝土在孔隙率、吸水率均小于对比例1-4的，实施例6-7的抗压强度远高于对比例1-4的。说明通过采用特定的发泡剂，提高气泡的强度和稳定性，使气泡可以更加均匀地分布。同时，也减少了连孔的生成，保证良好空隙率的前提下，降低了吸水率。

根据表3中实施例8-9和对比例1-4的检测数据对比可知，实施例8-9的抗压强度远大于对比例1-4的。说明在特定矿物掺合料的配合下有利于改善轻质混凝土的性能。另外，纳米二氧化硅与聚丙烯纤维可以通过吸附在气泡表面和增加细胞壁糊的黏度来减缓气泡的聚结和歧化，从而减少气体的转移和阻碍气液相之间的排水作用，达到在保持孔隙率较高的前提下还具有良好的吸水率，进而提高轻质混凝土的抗压强度。

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，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种高强度轻质混凝土，其特征在于，由混凝土拌合料制备而成，按重量份数，混凝土拌合料包括以下原料：100-106份硅酸盐水泥、78-82份陶粒、24-28份矿物掺合料、24.5-26份水、3.6-4.3份发泡剂、0.7-1.0份聚羧酸减水剂、1.2-1.7份聚丙烯纤维、0.5-0.7份硬脂酸铵、0.4-0.6份十二烷基二甲基氧化胺；

所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、椰油酸二乙醇酰胺中的一种或多种混合。

2.根据权利要求1所述的高强度轻质混凝土，其特征在于：所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙醇酰胺，十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙醇酰胺的重量比为1：（0.5-0.7）。

3.根据权利要求1所述的高强度轻质混凝土，其特征在于：所述矿物掺合料为粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅中的一种或多种混合。

4.根据权利要求3所述的高强度轻质混凝土，其特征在于：所述矿物掺合料为粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅，粉煤灰、钢渣粉、纳米二氧化硅的重量比为1：（0.8-1.1）：（0.3-0.5）。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的高强度轻质混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将所述重量份的发泡剂加自来水稀释，然后制成泡沫，待用；

步骤2)：将所述重量份的硅酸盐水泥、矿物掺合料、陶粒、聚羧酸减水剂、水混合搅拌，得到浆料；

步骤3)：将泡沫、浆料、所述重量份的聚丙烯纤维、硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化胺混合搅拌，得到混凝土拌合料；

步骤4)：将混凝土拌合料浇筑至模具内，置于养护室进行发气硬化处理；

步骤5)：蒸压养护，得到成品。

6.根据权利要求5所述的高强度轻质混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，发泡剂与自来水按照1：（30-40）的重量比进行稀释。