CN114956747A - 兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土及其制备方法。包括以下重量份数的原料组成：再生橡胶粉1‑1.5份、高贝利特硫铝酸盐水泥35‑40份、粉煤灰10‑15份、水22.5份、泡沫1.5‑2份、聚羧酸减水剂0.5份，采用物理发泡技术、依次经自然养护和蒸汽养护方式制备的泡沫混凝土。本发明的再生橡胶粉泡沫混凝土具有较好的抗压强度和干密度，采用高贝利特硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料，以工业固废再生橡胶粉和粉煤灰为掺合料，再生橡胶粉的掺入使泡沫混凝土具有高抗裂性、高韧性和低弹性模量，粉煤灰的掺入则降低水泥用量。本发明的再生橡胶粉泡沫混凝土制备方法简单，生产效率高，成本低廉，可大规模工业化生产，是一种绿色节能环保的材料。

Description

兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
为了解决空腔支撑问题，兼顾节能减排及消磁降噪等问题，将泡沫混凝土材料用于薄壁空腔结构的内支撑是一种可行的解决方案。制备泡沫混凝土最常采用的水泥材料是普通硅酸盐水泥，但是普通硅酸盐水泥凝结较慢，一方面经常出现消泡、塌模等现象，较难做到水泥凝结时间和泡沫消泡时间上的协调同步；另一方面影响工程效率，不利于在预制行业的应用。若将泡沫混凝土作为薄壁空腔预制构件的内支撑，在构件混凝土浇筑过程中，受到来自混凝土拌合浆体的冲击，容易产生开裂、塌陷等问题，进而影响构件混凝土的浇筑。此外，多孔结构能够起到反射、散射电磁波和声波的作用，使入射电磁波和声波转化为热能耗散掉，因此泡沫混凝土具有一定的吸波吸音能力，但单纯的泡沫混凝土吸收电磁波的能力有限，吸收噪音的频段也比较狭窄，不足以消纳地铁运行时产生的复杂电磁波和声波，从此种意义来讲有必要对泡沫混凝土的性能进行改善、提升。
发明内容
对现有技术存在的问题，本发明提供了一种兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土及其制备方法，以“高贝利特硫铝酸盐水泥”为主要胶凝材料、“再生橡胶粉”和“粉煤灰”为掺合料、采用复改动物蛋白发泡剂制备的轻质多孔功能性泡沫混凝土。高贝利特硫铝酸盐水泥(HBSAC)是一种新型绿色低碳水泥，具有快凝快硬、早强高强以及低收缩等优点，可有效避免泡沫混凝土塌模现象；其主要组分为C4A3—S和β-C2S，相比硅酸盐水泥，钙含量降低，减少了石灰石消耗和CO2排放，相比硫铝酸盐水泥，铝含量降低，可使用低品质的铝质原材料甚至是工业固废生产。再生橡胶粉取自废弃轮胎，其在自然条件下很难分解，大量堆存占用土地，污染环境；在泡沫混凝土中掺加橡胶粉，使泡沫混凝土具有高抗裂性、高韧性和低弹性模量，赋予其减震释能的效果，对固废资源化利用和保护环境均具有重要意义；此外，改性后的橡胶粉增强了橡胶与水泥基材料的相容性，构成孔隙-橡胶/水泥浆-孔隙形式的空间网络结构，利用橡胶粉优异的粘弹内阻尼特性将入射的电磁波、声波转变为热能耗散，从而提升泡沫混凝土的吸波吸音效果；粉煤灰成本远低于水泥价格，在保证泡沫混凝土性能满足要求的前提下，将粉煤灰作为掺合料且尽可能扩大其掺量，可以极大地降低成本。复改动物蛋白发泡剂由α-烯基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠双掺改性而成，使用目的在于减少塌模、消泡现象，其中α-烯基磺酸钠可以有效提高泡沫的粘结度，减小泡沫泌水量，降低浇筑时泡沫塌陷；十二烷基苯磺酸钠在降低泡沫沉陷距的同时，进一步提高发泡倍数。
为解决以上问题，本发明通过以下技术方案来解决：
一种兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土，包括以下重量份数的原料组成：再生橡胶粉4.5-5份、高贝利特硫铝酸盐水泥35-40份、粉煤灰10-15份、水22.5份、泡沫1.5-2份、聚羧酸减水剂0.5份；
其中，所述高贝利特硫铝酸盐水泥为42.5级及以上高贝利特硫铝酸盐水泥(HBSAC)；再生橡胶粉来自废弃轮胎粉碎而来，其平均粒径为0.6mm，并采用质量分数为5％的NaOH溶液进行改性处理；泡沫采用α-烯基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠复掺改性、双掺浓度为0.75g/L的动物蛋白发泡剂稀释液(母液固含量为60％、稀释倍数为40倍)制得，α-烯基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠的质量比为1:1，发泡倍数为20倍，泡沫密度为40kg/m3。
本发明还提供了上述一种兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)利用发泡机发泡制取泡沫，按照原料配合比称取再生橡胶粉、高贝利特硫铝酸盐水泥、粉煤灰、泡沫、聚羧酸减水剂、水，备用；
(2)将再生橡胶粉、高贝利特硫铝酸盐水泥和粉煤灰混合均匀，加水和减水剂搅拌至料浆均匀；
(3)将准备好的泡沫加入料浆中，继续搅拌，直至混合料浆中气泡均匀的分散；
(4)将步骤(3)所得混合料浆装入模具中，轻轻刮平表面；
(5)将步骤(4)所得再生橡胶粉泡沫混凝土自然养护后脱模，再蒸汽养护。
进一步的，自然养护6个小时。
进一步的，在蒸汽养护箱中养护。
进一步的，蒸汽养护中养护温度为90℃，养护时间为8小时。
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
(1)本发明的再生橡胶泡沫混凝土具有轻质高强的特性，可以有效解决浇筑封闭薄壁空腔结构的支撑问题，成型后不用拆除；同时，消磁降噪效果显著，在2-4GHz范围内，电磁波(-14db以下全谱带)吸收反射率达到90％；中低频段(500～1000Hz)的吸音系数达到0.78；
(2)本发明使用低碳环保的高贝利特硫铝酸盐水泥，可以有效地降低能耗、减少塌模现象；粉煤灰用量可添加至胶凝材料的30％，有效降低泡沫混凝土的制作成本，幅度可达25％；
(3)本发明使用的再生橡胶粉是通过废弃轮胎破碎处理得到，取材方便，绿色环保，有利于解决橡胶垃圾无法降解，大量占用土地的问题，防止环境污染；
(4)本发明使用复改动物蛋白类发泡剂，增加泡沫液膜的强度，起泡和稳泡效果优异，可降解、不污染环境，可使泡沫混凝土的抗压强度达到0.84MPa，强度提高20％；
(5)本发明使用蒸汽养护，可以提高胶凝材料的水化速度，并加快粉煤灰的二次水化，从而提高泡沫混凝土的强度，提升了生产效率；
(6)本发明的再生橡胶粉泡沫混凝土配合比设计和制备方式快速简单，适用于大规模工业化生产。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1
一种兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土及其制备方法，其特征在于，包括以下重量份数的原料组成：42.5级高贝利特硫铝酸盐水泥40份、粉煤灰10份、水22.5份、泡沫2份、再生橡胶粉4.5份、聚羧酸减水剂0.5份。
其中，所述再生橡胶粉平均粒径为0.6mm，密度为1.1g/cm3；泡沫密度为40kg/m3，发泡倍数为20倍；自然养护6小时脱模，移至蒸汽养护箱中养护，温度为90℃，养护时间为8小时。
本实施例中泡沫混凝土抗压强度为0.84MPa，干密度为486kg/m3，电磁波吸收反射率为82％，吸音系数0.71。
将上述发泡剂替换为普通蛋白发泡剂制备成泡沫混凝土，将两种泡沫混凝土的性能进行比较，如表1所示。
表1不同发泡剂对泡沫混凝土的影响
Figure BDA0003720415320000051
Figure BDA0003720415320000061
从表1可知，本发明所采用的复改动物蛋白发泡剂可提高泡沫混凝土的强度、电磁波吸收反射率、吸音系数。
实施例2
一种兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土及其制备方法，其特征在于，包括以下重量份数的原料组成：42.5级高贝利特硫铝酸盐水泥40份、粉煤灰10份、水22.5份、泡沫2份、再生橡胶粉5份、聚羧酸减水剂0.5份。
其中，所述再生橡胶粉平均粒径为0.6mm，密度为1.1g/cm3；泡沫密度为40kg/m3，发泡倍数为20倍；自然养护6小时脱模，移至蒸汽养护箱中养护，温度为90℃，养护时间为8小时。
本实施例中泡沫混凝土抗压强度为0.69MPa，干密度为455kg/m3，电磁波吸收反射率为85％，吸音系数0.73。
将本实施例中泡沫掺量降低至1％，并将两种泡沫混凝土的性能进行比较，如表2示。
表2发泡剂用量对泡沫混凝土的影响
Figure BDA0003720415320000062
Figure BDA0003720415320000071
从表2可知，泡沫掺量4％时其强度弱于泡沫掺量1％，但其电磁波吸收反射率和吸音系数高于泡沫掺量1％。
实施例3
一种兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土及其制备方法，其特征在于，包括以下重量份数的原料组成：42.5级高贝利特硫铝酸盐水泥35份、粉煤灰15份、水22.5份、泡沫1.5份、再生橡胶粉4.5份、聚羧酸减水剂0.5份。
其中，所述再生橡胶粉平均粒径为0.6mm，密度为1.1g/cm3；泡沫密度为40kg/m3，发泡倍数为20倍，自然养护6小时脱模，移至蒸汽养护箱中养护，温度为90℃，养护时间为8小时。
本实施例中泡沫混凝土抗压强度为0.80MPa，干密度为479kg/m3，电磁波吸收反射率为88％，吸音系数0.76。
将粉煤灰掺量降低至10％，并将两种泡沫混凝土的性能进行比较，如表3示。
表3粉煤灰掺量对泡沫混凝土的影响
Figure BDA0003720415320000072
从表3可知，粉煤灰掺量为30％时，其强度、电磁波吸收反射率、吸音系数均高于粉煤灰掺量为10％，且其干密度更低。
实施例4
一种兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土及其制备方法，其特征在于，包括以下重量份数的原料组成：42.5级高贝利特硫铝酸盐水泥40份、粉煤灰10份、水22.5份、泡沫1.5份、再生橡胶粉5份、聚羧酸减水剂0.5份。
其中，所述再生橡胶粉平均粒径为0.6mm，密度为1.1g/cm3；泡沫密度为40kg/m3，发泡倍数为20倍，自然养护6小时脱模，移至蒸汽养护箱中养护，温度为90℃，养护时间为8小时。
本实施例中泡沫混凝土抗压强度为0.73MPa，干密度为481kg/m3，电磁波吸收反射率为83％，吸音系数0.70。
将橡胶粉掺量降低至5％，并将两种泡沫混凝土的性能进行比较，如表4示。
表4橡胶粉掺量对泡沫混凝土的影响
Figure BDA0003720415320000081
从表4可知，橡胶粉掺量为10％时，其强度、干密度较低，但电磁波吸收反射率、吸音系数较高。
实施例5
一种兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土及其制备方法，其特征在于，包括以下重量份数的原料组成：42.5级高贝利特硫铝酸盐水泥35份、粉煤灰15份、水22.5份、泡沫1.5份、再生橡胶粉5份、聚羧酸减水剂0.5份。
其中，所述再生橡胶粉平均粒径为0.6mm，密度为1.1g/cm3；泡沫密度为40kg/m3，发泡倍数为20倍，自然养护6小时脱模，移至蒸汽养护箱中养护，温度为90℃，养护时间为8小时。
本实施例中泡沫混凝土抗压强度为0.75MPa，干密度为465kg/m3，电磁波吸收反射率为90％，吸音系数0.78。
将蒸汽养护步骤替换为自然养护，并将两种泡沫混凝土的性能进行比较，如表5示。
表5养护方式对对泡沫混凝土的影响
Figure BDA0003720415320000091
从表5可知，蒸汽养护后，其强度、电磁波吸收反射率、吸音系数均较高，其干密度较低。
上述再生橡胶粉泡沫混凝土实施例的制备方法，包括以下步骤：
(1)利用发泡机发泡制取泡沫，按照所述原材料配合比称取再生橡胶粉、水泥、粉煤灰、泡沫，聚酸梭减水剂备用；
(2)将再生橡胶粉、水泥和粉煤灰混合均匀，加水及减水剂搅拌至料浆均匀；
(3)将准备好的泡沫加入料浆中，继续搅拌，直至混合料浆中气泡均匀的分散；
(4)将步骤(3)所得混合料浆装入模具中，轻轻刮平表面；
(5)将步骤(4)所得再生橡胶粉泡沫混凝土自然养护6小时脱模，移至蒸汽养护箱中养护，温度为90℃，养护时间为8小时。
综上所述，本发明制备的泡沫混凝土轻质高强且具有较好的吸波吸音能力，可作为薄壁空腔预制构件的内支撑使用；制备方法简单，可大规模工业化生产，方便推广；采用复改动物蛋白类发泡剂，增加泡沫液膜的强度，起泡和稳泡效果优异，可降解、不污染环境；采用低能耗、高性能的高贝利特硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料，节能高效、施工速度快；采用工业固废“再生橡胶粉”和“粉煤灰”为掺合料，材料易取、成本低廉且绿色环保，可实现固废资源化利用，符合国家绿色可持续发展战略。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的原料组成：再生橡胶粉4.5-5份、高贝利特硫铝酸盐水泥35-40份、粉煤灰10-15份、水22.5份、泡沫1.5-2份、聚羧酸减水剂0.5份。
2.根据权利要求1所述兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土，其特征在于，所述高贝利特硫铝酸盐水泥为42.5级及以上高贝利特硫铝酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土，其特征在于，再生橡胶粉来自废弃轮胎粉碎而来，其平均粒径为0.6mm，并采用NaOH溶液进行改性处理。
4.根据权利要求3所述兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土，其特征在于，NaOH溶液质量分数为5％。
5.根据权利要求1所述兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土，其特征在于，泡沫采用α-烯基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠复掺改性、双掺浓度为0.75g/L的动物蛋白发泡剂稀释液制得，发泡倍数为20倍，泡沫密度为40kg/m3；所述动物蛋白发泡剂稀释液为固含量60％的母液稀释40倍得到。
6.根据权利要求5所述兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土，其特征在于，α-烯基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠的质量比为1：1。
7.根据上述权利要求任一项所述兼具消磁降噪功能的再生橡胶粉泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)利用发泡机发泡制取泡沫，按照原料重量份数称取再生橡胶粉、高贝利特硫铝酸盐水泥、粉煤灰、泡沫、聚羧酸减水剂、水，备用；
(2)将再生橡胶粉、高贝利特硫铝酸盐水泥和粉煤灰混合均匀，加水和聚羧酸减水剂搅拌至料浆均匀；
(3)将准备好的泡沫加入料浆中，继续搅拌，直至混合料浆中气泡均匀的分散；
(4)将步骤(3)所得混合料浆装入模具中，轻轻刮平表面；
(5)将步骤(4)所得再生橡胶粉泡沫混凝土自然养护后脱模，再蒸汽养护。
8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述自然养护时间为6小时。
9.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述蒸汽养护为在蒸汽养护箱中养护。
10.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述蒸汽养护中，养护温度为90℃，养护时间为8小时。
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