CN115838263A - 一种高强度轻质泡沫土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度轻质泡沫土及其制备方法，属于建筑材料技术领域，包括以下质量份的原料：工业废渣300‑500份、复合发泡剂27.05‑36.25份和水泥150‑250份；其制备方法包括以下步骤：将工业废渣和水泥混合研磨成粒径小于40μm的颗粒，得到复合材料；将复合材料和水混合搅拌得到复合浆液；将复合发泡剂加水稀释并加入发泡机制备泡沫组分；将复合浆液和泡沫组分混合得到轻质泡沫土。本发明以工业废渣为原料，节省成本且提高了泡沫土的强度，另外本发明所采用的复合发泡剂具有多重作用，使生产过程中无需再额外加入其他添加剂，有效简化了生产工艺。

Description

一种高强度轻质泡沫土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体地，涉及一种高强度轻质泡沫土及其制备方法。

背景技术

轻质泡沫土是将发泡剂充分发泡后所制得的泡沫与传统水泥基材料按照一定配合比混合均匀且硬化成型后制备出的一种新型轻质材料，其特点是在混凝土内部能形成大量封闭的泡沫气孔。由于其具有质量轻、强度可调节、高流动性、耐久性好、保温隔热以及良好的施工性等特点，广泛应用于路基回填、陡坡路堤、滑坡路基、软土路基减荷、地下结构物减荷、隧道空洞注浆等工程。

普通泡沫混凝土的主要材料是水泥，由于水泥的生产需要高能耗，且水泥泡沫土的抗压强度和耐久性较低，因而用掺合料来代替部分水泥，制得轻质泡沫土，但由于轻质泡沫土在制作过程中引入大量气泡，易增加早期干缩、降低后期强度。随着国家对工程建设投入增加，许多工程回填、垫层和房屋保温对其强度等性能要求更高，而现阶段的泡沫土强度难以满足实际工程要求，因而在确保较高孔隙率的情况下提高轻质泡沫土的强度是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度轻质泡沫土及其制备方法。

本发明要解决的技术问题：解决了现有技术中存在的水泥泡沫土强度低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高强度轻质泡沫土，包括以下质量份原料：工业废渣300-500份、复合发泡剂27.05-36.25份和水泥150-250份；

所述复合发泡剂由以下制备方法制得：

向反应釜中加入去离子水，加热至40℃停止加热，然后向反应釜中加入脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、松香酸钠、牛蹄角水解蛋白和木质素磺酸钙，搅拌均匀后，得到发泡剂。

进一步地，所述去离子水、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、松香酸钠、牛蹄角水解蛋白和木质素磺酸钙的质量比为10-12：0.8-1.2：4.5-6：4.5-6：4.5-6：0.8-1.2。

进一步地，所述工业废渣为赤泥、铝土矿尾矿、钛石膏、电石渣、磷石膏、粉煤灰和矿渣粉按照任意比例混合组成。

一种高强度轻质泡沫土的制备方法，包括如下步骤：

S1、将工业废渣和水泥进行破碎并研磨成粒径小于40μm的颗粒，得到复合材料；

S2、将复合材料和水搅拌混合，得到复合浆液；

S3、将复合发泡剂与水加入发泡机中，搅拌混合后，制得泡沫组分；

S4、将泡沫组分加入到复合浆液中，搅拌混合后，得到高强度轻质泡沫土。

进一步地，步骤S2中所述复合材料和水的质量比为5：3。

进一步地，步骤S3中所述复合发泡剂与水的质量比为1：5。

进一步地，步骤S4中所述搅拌的转速为200-300r/min，搅拌的时间为2-4min。

本发明的有益效果：

(1)本发明以工业废渣和水泥为原料，制得复合材料，能够减少水泥的用量，降低了轻质泡沫土的材料成本，同时能够对工业废渣进行再利用；复合材料中包含SO₄ ^2-、Al³⁺和Ca²⁺，SO₄ ^2-、Al³⁺与Ca²⁺反应生成钙矾石(即水化硫铝酸钙)，由于钙矾石表面带有负电荷，使得钙矾石可以吸水而膨胀，钙矾石的膨胀性可提高泡沫土的抗压强度和密实度，利于后期强度增长；

(2)本发明所采用的复合发泡剂区别于传统的单一松香树脂类发泡剂和单一动物蛋白类发泡剂，而是将二者结合，同时引入脂肪醇聚氧乙烯醚、木质素磺酸钙和十二烷基苯磺酸钠，脂肪醇聚氧乙烯醚由于醚键不易断裂，可以在泡沫之间形成吸附层，防止泡沫破裂或合并，具有稳定泡沫的作用，木质素磺酸钙由于憎水基团定向吸附于复合材料颗粒表面，具有相同电荷的复合材料颗粒在电荷斥力的作用下相互斥离分散，因而加水初期形成的絮状结构变成分散结构，絮凝状凝聚体内的游离水被释放出来，因此具有减水的作用，十二烷基苯磺酸钠由于含有亲水基团极易溶于水，因此具有增溶的作用，使生产过程中无需额外加入其他添加剂，有效简化了生产工艺。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

复合发泡剂的制备，包括以下步骤：

向反应釜中加入12kg去离子水，加热至40℃停止加热；向反应釜中分别加入1.2kg脂肪醇聚氧乙烯醚、6kg十二烷基苯磺酸钠、6kg松香酸钠、6kg牛蹄角水解蛋白和1.2kg木质素磺酸钙，搅拌均匀后，得到发泡剂。

一种高强度轻质泡沫土，包括以下质量份原料：工业废渣300kg、复合发泡剂32.4kg和水泥150kg；

该种高强度轻质泡沫土的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、将上述质量的工业废渣和水泥进行破碎并研磨成粒径小于40μm的颗粒，得到复合材料；

S2、将复合材料和水按照质量比为5：3进行搅拌混合，得到复合浆液；

S3、将复合发泡剂与水按照质量比为1：5加入发泡机中，搅拌混合后，制得泡沫组分；

S4、将泡沫组分加入到复合浆液中，在转速为200r/min搅拌混合2min后，得到高强度轻质泡沫土。

实施例2

复合发泡剂的制备，包括以下步骤：

向反应釜中加入11kg去离子水，加热至40℃停止加热；向反应釜中分别加入1.1kg脂肪醇聚氧乙烯醚、5.8kg十二烷基苯磺酸钠、5.8kg松香酸钠、5.8kg牛蹄角水解蛋白和1.1kg木质素磺酸钙，搅拌均匀后，得到发泡剂。

一种高强度轻质泡沫土，包括以下质量份原料：工业废渣400kg、复合发泡剂30.6kg和水泥200kg；

该种高强度轻质泡沫土的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、将上述质量的工业废渣和水泥进行破碎并研磨成粒径小于40μm的颗粒，得到复合材料；

S2、将复合材料和水按照质量比为5：3进行搅拌混合，得到复合浆液；

S3、将复合发泡剂与水按照质量比为1：5加入发泡机中，搅拌混合后，制得泡沫组分；

S4、将泡沫组分加入到复合浆液中，在转速为250r/min搅拌混合3min后，得到高强度轻质泡沫土。

实施例3

复合发泡剂的制备，包括以下步骤：

向反应釜中加入10kg去离子水，加热至40℃停止加热；向反应釜中分别加入1.0kg脂肪醇聚氧乙烯醚、5.5kg十二烷基苯磺酸钠、5.5kg松香酸钠、5.5kg牛蹄角水解蛋白和1.0kg木质素磺酸钙，搅拌均匀后，得到发泡剂。

一种高强度轻质泡沫土，包括以下质量份原料：工业废渣500kg、复合发泡剂28.5kg和水泥250kg；

该种高强度轻质泡沫土的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、将上述质量的工业废渣和水泥进行破碎并研磨成粒径小于40μm的颗粒，得到复合材料；

S2、将复合材料和水按照质量比为5：3进行搅拌混合，得到复合浆液；

S3、将复合发泡剂与水按照质量比为1：5加入发泡机中，搅拌混合后，制得泡沫组分；

S4、将泡沫组分加入到复合浆液中，在转速为300r/min搅拌混合4min后，得到高强度轻质泡沫土。

对比例1

本对比例与实施例1相比，仅将“复合发泡剂”替换为“茌平泽泰建筑材料有限公司市售的FP-40蛋白型发泡剂”，其余原料配方和制备步骤均相同，本对比例不再重复赘述，最终得到轻质泡沫土。

对比例2

本对比例与实施例3相比，仅将“复合材料”替换为“市售P·O42.5水泥粉料”，其余原料配方和制备步骤均相同，本对比例不再重复赘述，最终得到水泥泡沫土。

将实施例1-实施例3和对比例1-对比例2制得的轻质泡沫土放置28天进行硬化，得到300mm*300mm*200mm的轻质泡沫土块样品，测试仪器选用HZ-009型水泥抗压力试验机，测试标准如下：

抗压强度：参照GB50107《混凝土强度检验评定标准》进行抗压强度测试。

测试数据详见下表1：

表1

组别	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2
						抗压强度/MPa	1.8	3.2	5.3	1.5	4.2
湿密度/kg·m<sup>-3</sup>	516	672	827	515	830

由表1测试数据可知，本发明实施例1-3中选用工业废渣代替部分水泥生产轻质泡沫土，由于原料中所含的SO₄ ^2-、Al³⁺与Ca²⁺反应生成钙矾石，钙矾石的膨胀性可提高泡沫土的抗压强度和密实度，利于后期强度增长，因而得到的轻质泡沫土与传统水泥泡沫土相比具有更高的抗压强度，且随着龄期增加，本发明得到的轻质泡沫土强度增长幅度显著高于传统水泥泡沫土；另外本发明实施例1-3中均采用复合发泡剂代替传统的单一蛋白型发泡剂，复合发泡剂中加入了松香酸钠，相比单一蛋白型发泡剂稳定性大大提高，因而提高了轻质泡沫土的强度。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高强度轻质泡沫土，其特征在于：包括以下质量份原料：工业废渣300-500份、复合发泡剂27.05-36.25份和水泥150-250份；

所述复合发泡剂由以下制备方法制得：

向反应釜中加入去离子水，加热至40℃停止加热，然后向反应釜中加入脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、松香酸钠、牛蹄角水解蛋白和木质素磺酸钙，搅拌均匀后，得到发泡剂。

2.根据权利要求1所述的一种高强度轻质泡沫土，其特征在于：所述去离子水、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、松香酸钠、牛蹄角水解蛋白和木质素磺酸钙的质量比为10-12：0.8-1.2：4.5-6：4.5-6：4.5-6：0.8-1.2。

3.根据权利要求1所述的一种高强度轻质泡沫土，其特征在于：所述工业废渣为赤泥、铝土矿尾矿、钛石膏、电石渣、磷石膏、粉煤灰和矿渣粉按照任意比例混合组成。

4.根据权利要求1所述的一种高强度轻质泡沫土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、将工业废渣和水泥进行破碎并研磨成粒径小于40μm的颗粒，得到复合材料；

S2、将复合材料和水搅拌混合得到复合浆液；

S3、将复合发泡剂与水加入发泡机中，搅拌混合后，制得泡沫组分；

S4、将泡沫组分加入到复合浆液中，搅拌混合后，得到高强度轻质泡沫土。

5.根据权利要求4所述的一种高强度轻质泡沫土的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述复合材料和水的质量比为5：3。

6.根据权利要求4所述的一种高强度轻质泡沫土的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述复合发泡剂与水的质量比为1：5。

7.根据权利要求4所述的一种高强度轻质泡沫土的制备方法，其特征在于：步骤S4中搅拌转速为200-300r/min，搅拌的时间为2-4min。