CN114701068A - 一种制备发泡混凝土的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制备发泡混凝土的方法，制备原料包括水、发泡剂和固体粉料，固体粉料按重量百分计含有粉煤灰0‑20％、石粉0‑8％、玻化微珠0‑5％，其中粉煤灰、石粉和玻化微珠总量不超过30％，余量为水泥；发泡剂为发泡混凝土发泡剂；制备过程中根据要制备的发泡混凝土的目标容重、环境温湿度，计算制造1m3的发泡混凝土所需固体粉料量S、水量W、发泡剂用量F，按照计算值投料，投料前将发泡剂稀释38‑42倍；计算方法如下：S＝(0.9‑0.009*ρ/100)*ρ；W＝(0.8‑0.02*ρ/100+C)*S；F＝(1000‑(W+0.35S)/A(1‑(0.3+0.05(ρ‑300)/100))；C为纠偏常数，取值为0.06‑0.15；A为发泡剂常数，为20‑40的整数；C与环境湿度有关，环境湿度越大，取值越小；A与环境温度有关，环境温度越高，取值越大；反之取值越小。本发明制备的发泡混凝土砖容重误差小于3％。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是一种制备发泡混凝土的系统和方法。
背景技术
发泡混凝土，又名发泡混凝土或轻质混凝土，发泡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；发泡混凝土是以水、发泡剂、水泥、粉煤灰/石粉等搅拌成有机胶结料的双套连续结构的聚合物、内含均匀气孔；发泡混凝土是用于屋面保温找坡、地面保温垫层、上翻梁基坑填充，墙体浇注等节能材料。
在使用过程中，对发泡混凝土的规格有不同的要求，其规格包括长宽厚以及容重。所谓容重就是干燥固化后的发泡混凝土板/砖的比重。例如，作为屋面地面垫层时，对其抗压强度和弯折强度要求更高；而作为建筑外墙保温板使用时，则要求其容重不能过大，容重过大会带来较大的外墙固定难度。因而，不同的施工场合需要制备不同比重的发泡混凝土，但是目前没有方法可以快速制备出目标容重的发泡混凝土。例如，客户要求提供600Kg/m3的发泡混凝土，而工人实际做出700Kg/m3规格的发泡混凝土或500Kg/m3，其很难满足实际的使用要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种制备发泡混凝土的系统和方法，该方法可以高效制备目标容重的发泡混凝土，其解决了目前不能按照特定规格要求制备发泡混凝土的技术问题，可提高生产效率，保证发泡混凝土的质量，节省人工和材料耗费成本。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明实提供一种制备发泡混凝土的系统，其包括环境温度采集器、环境湿度采集器和处理模块；所述环境温度采集器和环境湿度采集器均与所述处理模块通信连接；所述处理模块包括输入模块和计算模块，所述输入模块供输入要制备的发泡混凝土的目标容重；所述计算模块执行如下程序：
根据要制备的发泡混凝土的目标容重、环境温度和环境湿度，计算制造1m3的发泡混凝土所需固体粉料量S、水量W、发泡剂用量F，按照计算值投料，投料之前将发泡剂用水稀释38-42倍；计算方法如下：
S＝(0.9-0.009*ρ/100)*ρ；
W＝(0.8-0.02*ρ/100+C)*S；
F＝(1000-(W+0.35S)/A(1-(0.3+0.05(ρ-300)/100))；
其中ρ为目标容重，单位是Kg/m3；S表示固体粉料重量，单位是Kg，W是水重量，单位是Kg，F是发泡剂重量，单位是Kg；计算时，ρ、S、W只取数值；
C为纠偏常数，取值为0.06-0.15；A为发泡剂常数，为20-40的整数；
C与环境湿度有关，环境湿度越大，取值越小；A与环境温度有关，环境温度越高，取值越大；反之，环境温度越低，取值越小；
C的取值规律为：环境湿度在25％以下取0.14-0.15；环境湿度25-30％之间取0.13-0.14；环境湿度30-35％之间取0.12-0.13；环境湿度35％-40％，取0.10-0.12；环境湿度40-45％，取0.08-0.10；环境湿度45-55％，取0.06-0.08；环境湿度55％以上，取0.06；
A的取值规律为：环境温度在6℃以下，A取20；环境温度在6-10℃，A取21-25；环境温度在10-15℃，A取26-30；环境温度在15-20℃，A取31-32；环境温度在21-30℃，A取33-35；环境温度在30℃以上，A取36-40。
根据本发明的较佳实施例，所述固体粉料的组成为：按重量百分计，含有粉煤灰0-20％、石粉0-8％、玻化微珠0-5％，其中粉煤灰、石粉和玻化微珠总量不超过30％，余量为水泥。
根据本发明的较佳实施例，所述水泥为标号为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R中的一种或多种的混合。
根据本发明的较佳实施例，所述系统包括搅拌槽和多个进料斗；所述进料斗与所述搅拌槽连接，所述搅拌槽外设有混凝土输送泵，所述输送泵通过管道与所述搅拌槽连接，将搅拌好的混凝土浆体泵送到模具中或施工地的填充区域。
根据本发明的较佳实施例，所述进料斗为带有重量感应器的进料斗，通过减量称量法控制固体粉料和发泡剂的加入量；加水量可用流量传感器和电磁阀进行控制。
第二方面，本发明提供一种制备发泡混凝土的方法，制备发泡混凝土的原料包括水、发泡剂和固体粉料，所述固体粉料按重量百分计，含有粉煤灰0-20％、石粉0-8％、玻化微珠0-5％，其中粉煤灰、石粉和玻化微珠总量不超过30％，余量为水泥；
其中，所述发泡剂为发泡混凝土发泡剂；
制备过程中，根据要制备的发泡混凝土的目标容重、环境温度和环境湿度，计算制造1m3的发泡混凝土所需固体粉料量S、水量W、发泡剂用量F，按照计算值投料，投料之前将发泡剂用水稀释38-42倍；计算方法如下：
S＝(0.9-0.009*ρ/100)*ρ；
W＝(0.8-0.02*ρ/100+C)*S；
F＝(1000-(W+0.35S)/A(1-(0.3+0.05(ρ-300)/100))；
C为纠偏常数，取值为0.06-0.15；A为发泡剂常数，为20-40的整数；
C与环境湿度有关，环境湿度越大，取值越小；A与环境温度有关，环境温度越高，取值越大；反之，环境温度越低，取值越小；
其中ρ为目标容重，单位是Kg/m3；S表示固体粉料重量，单位是Kg，W是水重量，单位是Kg，F是发泡剂重量，单位是Kg；计算时，ρ、S、W只取数值。
其中，C的取值在0.06-0.15之间，A取值在20-40之间均可，所得实际发泡混凝土的容重误差在3％以下，但优选地，C的取值规律为：环境湿度在25％以下取0.14-0.15；环境湿度25-30％之间取0.13-0.14；环境湿度30-35％之间取0.12-0.13；环境湿度35％-40％，取0.10-0.12；环境湿度40-45％，取0.08-0.10；环境湿度45-55％，取0.06-0.08；环境湿度55％以上，取0.06。优选地，A的取值规律为：环境温度在6℃以下，A取20；环境温度在6-10℃，A取21-25；环境温度在10-15℃，A取26-30；环境温度在15-20℃，A取31-32；环境温度在21-30℃，A取33-35；环境温度在30℃以上，A取36-40。当C和A严格按照前述范围取值时，所得实际发泡混凝土的容重误差在3％以内。
根据本发明的较佳实施例，所述发泡剂为十二烷基醚硫酸钠发泡剂。
根据本发明的较佳实施例，所述水泥为标号为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R中的一种或多种的混合。
(三)有益效果
根据本发明的方法，工人可以根据施工地需要填充区域的大小、所需要的发泡混凝土的容重规格、环境温度和湿度计算出适量的固体粉料添加量、水添加量和发泡剂的添加量，从而经过充分搅拌混合，得到具有良好的泵送流动性，能够泵送注入到模具或待填充区域的发泡水泥浆，且发泡水泥浆经过完全固化干燥后，可制得目标容重的发泡混凝土块/砖。经实践中使用，制备的发泡混凝土块/砖的实际容重和设定的目标容重规格的误差在3％以内，若按照本发明规定的C和A的取值规律进行取值，可将实际制备的发泡混凝土的容重误差控制在3％以内，完全可以满足施工需求，由此大幅提高制备发泡混凝土的准确率，减少误差，减少试制备所产生的人工和原材料的浪费。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例制备容重1000Kg/m3的发泡混凝土，环境温度为30℃，相对湿度40％，模具容积0.25m3；C取0.12，A取35。经计算，固体粉料用量为202.5Kg，水量145.8Kg，十二烷基醚硫酸钠用量为2.72Kg。其中固体粉料由85份42.5R水泥和15份粉煤灰组成。
将水和固体粉料搅拌均匀，加入稀释40倍的发泡剂，采用专用发泡装置将2.72Kg的十二烷基醚硫酸钠发泡剂制发泡后投入搅拌槽，充分搅拌3分钟，注入0.25m3的模具中。根据JGT 266-2011发泡混凝土标准，对发泡混凝土的性能进行测试，其结果为：7天强度5.55MFa、28天强度6.74MFa，烘干容重为1005Kg/m3，与目标容重偏差0.5％。
实施例2
本实施例制备容重900Kg/m3的发泡混凝土，环境温度为25℃，相对湿度30％，模具容积0.25m3；C取0.14，A取32。经计算，固体粉料用量为184.3Kg，水量140.05Kg，十二烷基醚硫酸钠用量为3.53Kg。其中固体粉料由85份42.5R水泥和12份粉煤灰和3份玻化微珠组成。
将水和固体粉料搅拌均匀，加入稀释40倍的发泡剂，采用专用发泡装置将3.53Kg的十二烷基醚硫酸钠发泡剂制发泡后投入搅拌槽，充分搅拌3分钟，注入0.25m3的模具中。根据JGT 266-2011发泡混凝土标准，对发泡混凝土的性能进行测试，其结果为：7天强度4.25MFa、28天强度5.49MFa，烘干容重为910Kg/m3，与目标容重偏差1.1％。
实施例3
本实施例制备容重750Kg/m3的发泡混凝土，环境温度为25℃，相对湿度30％，模具容积0.25m3；C取0.14，A取32。经计算，固体粉料用量为156.1Kg，水量123.31Kg，十二烷基醚硫酸钠用量为4.74Kg。其中固体粉料由85份42.5R水泥和15份粉煤灰组成。
将水和固体粉料搅拌均匀，加入稀释40倍的发泡剂，采用专用发泡装置将4.74Kg的十二烷基醚硫酸钠发泡剂制发泡后投入搅拌槽，充分搅拌3分钟，注入0.25m3的模具中。根据JGT 266-2011发泡混凝土标准，对发泡混凝土的性能进行测试，其结果为：7天强度2.25MFa、28天强度3.37MFa，烘干容重为742Kg/m3，与目标容重偏差1.06％。
实施例4
本实施例制备容重700Kg/m3的发泡混凝土，环境温度为25℃，相对湿度30％，模具容积0.25m3；C取0.14，A取32。经计算，固体粉料用量为146.5Kg，水量117.2Kg，十二烷基醚硫酸钠用量为5.09Kg。其中固体粉料由85份42.5R水泥和15份粉煤灰组成。
将水和固体粉料搅拌均匀，加入稀释40倍的发泡剂，采用专用发泡装置将5.09Kg的十二烷基醚硫酸钠发泡剂制发泡后投入搅拌槽，充分搅拌3分钟，注入0.25m3的模具中。根据JGT 266-2011发泡混凝土标准，对发泡混凝土的性能进行测试，其结果为：7天强度1.95MFa、28天强度2.91MFa，烘干容重为695Kg/m3，与目标容重偏差0.7％。
实施例5
本实施例制备容重500Kg/m3的发泡混凝土，环境温度为8℃，相对湿度40％，模具容积0.25m3；C取0.10，A取22。经计算，固体粉料用量为106.9Kg，水量85.5Kg，十二烷基醚硫酸钠用量为9.62Kg。其中固体粉料由96份42.5R水泥和4份玻化微珠组成。
将水和固体粉料搅拌均匀，加入稀释40倍的发泡剂，采用专用发泡装置将9.62Kg的十二烷基醚硫酸钠发泡剂制发泡后投入搅拌槽，充分搅拌3分钟，注入0.25m3的模具中。根据JGT 266-2011发泡混凝土标准，对发泡混凝土的性能进行测试，其结果为：7天强度1.47MFa、28天强度2.38MFa，烘干容重为506Kg/m3，与目标容重偏差1.2％。
按照本发明的方法，还制备了目标容重300Kg/m3、400Kg/m3、600Kg/m3、650Kg/m3、800Kg/m3、1300Kg/m3、1600Kg/m3的发泡混凝土，产品的容重偏差最高不超过5％，若严格按照A值和C值的取值规律取值，最终产品的容重偏差不超过3％。这说明本发明的方法有效可行。此外，按照本发明制备的发泡混凝土导热系数高于国标20％，抗压强度高于国家标准30-40％。
此外，本发明设计了一种用于自动化制备特定容重的发泡混凝土的系统，其包括搅拌槽，多个料斗，管泵组件，环境温度采集器、环境湿度采集器和处理模块。环境温度采集器和环境湿度采集器均与处理模块通信连接；处理模块包括输入模块和计算模块，输入模块供输入要制备的发泡混凝土的目标容重；所述计算模块执行如下程序：根据要制备的发泡混凝土的目标容重、环境温度和环境湿度，计算制造1m3的发泡混凝土所需固体粉料量S、水量W、发泡剂用量F，按照计算值投料，投料之前将发泡剂用水稀释38-42倍；计算方法如下：
S＝(0.9-0.009*ρ/100)*ρ；
W＝(0.8-0.02*ρ/100+C)*S；
F＝(1000-(W+0.35S)/A(1-(0.3+0.05(ρ-300)/100))；
其中ρ为目标容重，单位是Kg/m3；S表示固体粉料重量，单位是Kg，W是水重量，单位是Kg，F是发泡剂重量，单位是Kg；计算时，ρ、S、W只取数值；
C为纠偏常数，取值为0.06-0.15；A为发泡剂常数，为20-40的整数；
C与环境湿度有关，环境湿度越大，取值越小；A与环境温度有关，环境温度越高，取值越大；反之，环境温度越低，取值越小；
C的取值规律为：环境湿度在25％以下取0.14-0.15；环境湿度25-30％之间取0.13-0.14；环境湿度30-35％之间取0.12-0.13；环境湿度35％-40％，取0.10-0.12；环境湿度40-45％，取0.08-0.10；环境湿度45-55％，取0.06-0.08；环境湿度55％以上，取0.06；
A的取值规律为：环境温度在6℃以下，A取20；环境温度在6-10℃，A取21-25；环境温度在10-15℃，A取26-30；环境温度在15-20℃，A取31-32；环境温度在21-30℃，A取33-35；环境温度在30℃以上，A取36-40。其中发泡剂料斗先经过一个稀释容器，将发泡剂按照38-42倍重量进行稀释后，注入到搅拌槽中使用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种制备发泡混凝土的系统，其特征在于，包括环境温度采集器、环境湿度采集器和处理模块；所述环境温度采集器和环境湿度采集器均与所述处理模块通信连接；所述处理模块包括输入模块和计算模块，所述输入模块供输入要制备的发泡混凝土的目标容重；所述计算模块执行如下程序：根据要制备的发泡混凝土的目标容重、环境温度和环境湿度，计算制造1m3的发泡混凝土所需固体粉料量S、水量W、发泡剂用量F，按照计算值投料，投料之前将发泡剂用水稀释38-42倍；
所述计算方法如下：
S＝(0.9-0.009*ρ/100)*ρ；
W＝(0.8-0.02*ρ/100+C)*S；
F＝(1000-(W+0.35S)/A(1-(0.3+0.05(ρ-300)/100))；
其中ρ为目标容重，单位是Kg/m3；S表示固体粉料重量，单位是Kg，W是水重量，单位是Kg，F是发泡剂重量，单位是Kg；计算时，ρ、S、W只取数值；
C为纠偏常数，取值为0.06-0.15；A为发泡剂常数，为20-40的整数；
C与环境湿度有关，环境湿度越大，取值越小；A与环境温度有关，环境温度越高，取值越大；反之，环境温度越低，取值越小；
C的取值规律为：环境湿度在25％以下取0.14-0.15；环境湿度25-30％之间取0.13-0.14；环境湿度30-35％之间取0.12-0.13；环境湿度35％-40％，取0.10-0.12；环境湿度40-45％，取0.08-0.10；环境湿度45-55％，取0.06-0.08；环境湿度55％以上，取0.06；
A的取值规律为：环境温度在6℃以下，A取20；环境温度在6-10℃，A取21-25；环境温度在10-15℃，A取26-30；环境温度在15-20℃，A取31-32；环境温度在21-30℃，A取33-35；环境温度在30℃以上，A取36-40。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固体粉料的组成为：按重量百分计，含有粉煤灰0-20％、石粉0-8％、玻化微珠0-5％，其中粉煤灰、石粉和玻化微珠总量不超过30％，余量为水泥。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述水泥为标号为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R中的一种或多种的混合。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括搅拌槽和多个进料斗；所述进料斗与所述搅拌槽连接，所述搅拌槽外设有混凝土输送泵，所述输送泵通过管道与所述搅拌槽连接，将搅拌好的混凝土浆体泵送到模具中或施工地的填充区域。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述进料斗为带有重量感应器的进料斗，通过减量称量法控制固体粉料和发泡剂的加入量。
6.一种制备发泡混凝土的方法，其特征在于，制备发泡混凝土的原料包括水、发泡剂和固体粉料，所述固体粉料按重量百分计，含有粉煤灰0-20％、石粉0-8％、玻化微珠0-5％，其中粉煤灰、石粉和玻化微珠总量不超过30％，余量为水泥；
其中，所述发泡剂为发泡混凝土发泡剂；
制备过程中，根据要制备的发泡混凝土的目标容重、环境温度和环境湿度，计算制造1m3的发泡混凝土所需固体粉料量S、水量W、发泡剂用量F，按照计算值投料，投料之前将发泡剂用水稀释38-42倍；计算方法如下：
S＝(0.9-0.009*ρ/100)*ρ；
W＝(0.8-0.02*ρ/100+C)*S；
F＝(1000-(W+0.35S)/A(1-(0.3+0.05(ρ-300)/100))；
C为纠偏常数，取值为0.06-0.15；A为发泡剂常数，为20-40的整数；
C与环境湿度有关，环境湿度越大，取值越小；A与环境温度有关，环境温度越高，取值越大；反之，环境温度越低，取值越小；
其中ρ为目标容重，单位是Kg/m3；S表示固体粉料重量，单位是Kg，W是水重量，单位是Kg，F是发泡剂重量，单位是Kg；计算时，ρ、S、W只取数值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，C的取值规律为：环境湿度在25％以下取0.14-0.15；环境湿度25-30％之间取0.13-0.14；环境湿度30-35％之间取0.12-0.13；环境湿度35％-40％，取0.10-0.12；环境湿度40-45％，取0.08-0.10；环境湿度45-55％，取0.06-0.08；环境湿度55％以上，取0.06。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，A的取值规律为：环境温度在6℃以下，A取20；环境温度在6-10℃，A取21-25；环境温度在10-15℃，A取26-30；环境温度在15-20℃，A取31-32；环境温度在21-30℃，A取33-35；环境温度在30℃以上，A取36-40。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述发泡剂为十二烷基醚硫酸钠发泡剂。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述水泥为标号为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R中的一种或多种的混合。
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