CN114701068B - 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30一35%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;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,所述混凝土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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