CN115321906A - 一种石墨尾矿泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种石墨尾矿泡沫混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨尾矿泡沫混凝土及其制备方。其包括以下重量份的组分：石墨尾矿30～60份、水泥100～150份、玻璃微珠10～15份、改性外加剂10～20份、粉煤灰5～10份、起泡剂5～10份、减水剂10～15份、粘结剂5～10份和水60～100份。本发明通过各组分的协同配合，使得制备得到的泡沫混凝土能够具有优异的机械强度和抗渗性能。

Description

一种石墨尾矿泡沫混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于泡沫混凝土技术领域，具体涉及一种石墨尾矿泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术
泡沫混凝土是一种利废、环保、节能、价格低、性能好的新型保温隔热材料，它和加气混凝土相比，可自然养护硬化，一般不需蒸压；没有加气混凝土蒸压的能耗和庞大的设备投资，生产十分简单，投资很小；更重要的是泡沫混凝土不但能在厂内生产成各种各样的制品，而且还能现场施工，直接现浇成屋面、地面和墙体，泡沫混凝土制品的品种也比加气混凝土制品多得多。除了用于生产砌块和墙板，泡沫混凝土还可以生产保温耐火材料、管道保温外壳、轻质仿木制品，外墙保温板、彩色艺术装饰品、泡沫吊顶、泡沫石膏制品、泡沫菱镁制品等。
泡沫混凝土是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中，经过合理养护成型，而形成的含有大量细小的封闭气孔，并具有相当强度的混凝土制品。但现有的泡沫混凝土混合浆料收缩率大、抗压强度较低，在限制条件下，泡沫混凝土易出现收缩开裂，此外，此类泡沫混凝土孔隙大，吸水率较高，达到不到良好的抗渗性。因此，亟待寻找一种抗压强度高，不易开裂，且空隙小，吸水率低，具有良好的抗渗性的泡沫混凝土。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种石墨尾矿泡沫混凝土及其制备方法，本发明可有效解决现有泡沫混凝土易开裂、抗渗性不足的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种石墨尾矿泡沫混凝土，包括以下重量份的组分：
石墨尾矿30～60份、水泥100～150份、玻璃微珠10～15份、改性外加剂10～20份、粉煤灰5～10份、起泡剂5～10份、减水剂10～15份、粘结剂5～10份和水60～100份。
进一步地，包括以下重量份的组分：
石墨尾矿35份、水泥140份、玻璃微珠10份、改性外加剂10份、粉煤灰5份、起泡剂10份、减水剂10份、粘结剂5份和水80份。
进一步地，石墨尾矿呈沙土状、颗粒状或粉土状；其粒径为0.01～1cm。
进一步地，玻璃微珠为空心玻璃微珠。
进一步地，改性外加剂的制备方法如下：
将蒙脱土与正硅酸乙酯混合，然后加入阳离子季铵盐，搅拌反应5～6h后，过滤干燥，再将其置于碳酸钠饱和溶液中浸泡3～5h即可。
进一步地，蒙脱土、正硅酸乙酯和阳离子季铵盐的重量比为1～2:10～15:0.5～1。
进一步地，蒙脱土、正硅酸乙酯和阳离子季铵盐的重量比为1:10:0.5。
进一步地，阳离子季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵。
进一步地，起泡剂为烷基磺酸酯、烷基醚磺酸酯、烷基苯硫酸酯或蛋白类起泡剂。
进一步地，减水剂为聚羧酸减水剂。
进一步地，粘结剂为市售的防水粘结剂，可以为GS-I防水粘结剂。
进一步地，水泥为硅酸盐水泥。
上述石墨尾矿泡沫混凝土的制备方法：按配方将各组分混合均匀即可。
本发明的有益效果：
本发明采用石墨尾矿粉末制备混凝土，其具有胶凝作用，可以作为掺合料替代部分水泥；填料能够起到骨架作用，进一步提升泡沫混凝土的力学强度。当石墨尾矿粉末、玻璃微珠和粉煤灰共同使用时，相比于使用单一的石墨尾矿粉末或石墨尾矿填料，能够使泡沫混凝土具有更好的保温隔热性能和力学强度。
本发明采用采用空心玻璃微珠制备混凝土，空心玻璃微珠能更好的填充水泥颗粒间的孔隙，从而有利于提高泡沫混凝土的密实度，使得泡沫混凝土的抗压强度提高；并且，有利于空心玻璃微珠更好地分散于泡沫混凝土中，减少空心玻璃微珠在泡沫混凝土搅拌混合的过程中容易沉淀的情况，进而提高泡沫混凝土的密度均匀度，使得泡沫混凝土的稳定性更高。
本发明以蒙脱土来制备改性外加剂，蒙脱土在处理过程中能够改善其疏水性能，能有效的增强疏水性，从而提升制备得到的混凝土基体的抗渗性能。此外，蒙脱土上还负载了碳酸钠，在水泥水化过程中，碳酸钠会受热分解，释放出二氧化碳，增加混凝土中的气泡数量，与起泡剂相配合，一同达到为混凝土引气的功能。同时，释放出的二氧化碳还能够在一定程度上改善混凝土体系中的分散性，使得混凝土中各组分均匀分布，提升混凝土基体的整体强度。
本发明再制备过程中采用了聚羧酸减水剂，在水泥水化作用的前期过程中，聚羧酸减水剂能与游离的钙离子结合，增大水泥颗粒和水的接触面积，使其不断吸附其他离子，从而对水分子起到一定的束缚作用，减少了水化反应的进一步进行。并且，在将水泥中游离的钙离子吸附后，也能进一步的避免水泥出现泛碱的问题。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
一种石墨尾矿泡沫混凝土，包括以下重量份的组分：
石墨尾矿35份、水泥140份、玻璃微珠10份、改性外加剂10份、粉煤灰5份、烷基磺酸酯10份、聚羧酸减水剂10份、GS-I防水粘结剂5份和水80份。
其中，石墨尾矿为沙土状，其粒径为1mm；
改性外加剂的制备方法如下：
将蒙脱土与正硅酸乙酯混合，然后加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌反应5～6h后，过滤干燥，再将其置于碳酸钠饱和溶液中浸泡3～5h即可；蒙脱土、正硅酸乙酯和十六烷基三甲基溴化铵的重量比为1:10:0.5。
上述石墨尾矿泡沫混凝土的制备方法为：
按配方见各组分混合均匀即可。
实施例2
一种石墨尾矿泡沫混凝土，包括以下重量份的组分：
石墨尾矿30份、水泥100份、玻璃微珠10份、改性外加剂10份、粉煤灰5份、烷基磺酸酯5份、聚羧酸减水剂10份、GS-I防水粘结剂5份和水60份。
其中，石墨尾矿为沙土状，其粒径为2mm；
改性外加剂的制备方法如下：
将蒙脱土与正硅酸乙酯混合，然后加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌反应5～6h后，过滤干燥，再将其置于碳酸钠饱和溶液中浸泡3～5h即可；蒙脱土、正硅酸乙酯和十六烷基三甲基溴化铵的重量比为2:15:1。
上述石墨尾矿泡沫混凝土的制备方法为：
按配方见各组分混合均匀即可。
实施例3
一种石墨尾矿泡沫混凝土，包括以下重量份的组分：
石墨尾矿60份、水泥150份、玻璃微珠15份、改性外加剂20份、粉煤灰10份、烷基磺酸酯10份、聚羧酸减水剂10份、GS-I防水粘结剂10份和水100份。
其中，石墨尾矿为沙土状，其粒径为5mm；
改性外加剂的制备方法如下：
将蒙脱土与正硅酸乙酯混合，然后加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌反应5～6h后，过滤干燥，再将其置于碳酸钠饱和溶液中浸泡3～5h即可；蒙脱土、正硅酸乙酯和十六烷基三甲基溴化铵的重量比为1:10:0.8。
上述石墨尾矿泡沫混凝土的制备方法为：
按配方见各组分混合均匀即可。
对比例1
与实施例1相比，配方中将改性外加剂替换为仅使用蒙脱土，其余过程与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，配方中将石墨尾矿替换为硅粉，其余过程与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，配方中缺少改性外加剂，其余过程与实施例1相同。
按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》检测实施例1～3和对比例1～3制备得到的混凝土的抗压强度，然后再检测其泛碱时间、表观密度、吸水率等性能，其结果见表1。
表1混凝土性能
Figure BDA0003789252140000061
根据表1数据可知，采用本申请技术方案制备得到的混凝土的性能均优于对比例1～3，具有优异的抗渗性、抗压强度等性能。其中，对比例1使用蒙脱土作为外加剂，未对蒙脱土进行处理，制备得到的混凝土的抗压强度受到了一定的影响，但泛碱问题仍然是得到了有效的控制。而由于方案中缺少了蒙脱土和碳酸钠的复配，使得最终制备得到的混凝土的表观密度和吸水率受到了较大的影响。
对比例2则是采用硅粉替代石墨尾矿，可以看出替换后的方案抗压强度受到了很大的影响，而对于对比例3而言，方案中未使用改性外加剂，表观密度和吸水率均受到了显著影响，同时，抗压强度也低于对比例2，那么说明方案中是依靠各组分的配合才能制备得到具有优异的抗压强度、吸水率等性能的混凝土，而非由某单一的成分来决定混凝土的某种或几种性能。

Claims (10)

1.一种石墨尾矿泡沫混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：
石墨尾矿30～60份、水泥100～150份、玻璃微珠10～15份、改性外加剂10～20份、粉煤灰5～10份、起泡剂5～10份、减水剂10～15份、粘结剂5～10份和水60～100份。
2.根据权利要求1所述的石墨尾矿泡沫混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：
石墨尾矿35份、水泥140份、玻璃微珠10份、改性外加剂10份、粉煤灰5份、起泡剂10份、减水剂10份、粘结剂5份和水80份。
3.根据权利要求1或2所述的石墨尾矿泡沫混凝土，其特征在于，所述改性外加剂的制备方法如下：
将蒙脱土与正硅酸乙酯混合，然后加入阳离子季铵盐，搅拌反应5～6h后，过滤干燥，再将其置于碳酸钠饱和溶液中浸泡3～5h即可。
4.根据权利要求3所述的石墨尾矿泡沫混凝土，其特征在于，所述蒙脱土、正硅酸乙酯和阳离子季铵盐的重量比为1～2:10～15:0.5～1。
5.根据权利要求4所述的石墨尾矿泡沫混凝土，其特征在于，所述蒙脱土、正硅酸乙酯和阳离子季铵盐的重量比为1:10:0.5。
6.根据权利要求3所述的石墨尾矿泡沫混凝土，其特征在于，所述阳离子季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵。
7.根据权利要求1或2所述的石墨尾矿泡沫混凝土，其特征在于，所述起泡剂为烷基磺酸酯、烷基醚磺酸酯、烷基苯硫酸酯或蛋白类起泡剂。
8.根据权利要求1或2所述的石墨尾矿泡沫混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
9.根据权利要求1或2所述的石墨尾矿泡沫混凝土，其特征在于，所述粘结剂为防水粘结剂。
10.权利要求1～9任一项所述的石墨尾矿泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，按配方将各组分混合均匀即可。
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