CN116375498B - 一种泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泡沫混凝土及其制备方法，包括以下成分：水泥700‑800kg/m3，水350‑400kg/m3，泡沫胶囊80‑100kg/m3，聚羧酸减水剂4‑8kg/m3；所述泡沫胶囊由囊壁材料包裹囊芯材料复合而成；所述囊芯材料为吸附有二氧化碳的改性沸石；所述囊壁材料为聚合物复合材料；本发明增强泡沫胶囊与基体的相容性，促进混凝土内泡沫的均匀分散，从而提高泡沫混凝土的强度；采用二氧化碳发泡体系，降低导热系数，提高产品隔热保温性能；制备泡沫混凝土的发泡过程可控，提高泡沫混凝土制备的便捷性和可靠性，降低了泡沫混凝土制备的操作、环境和时间要求。
Description
技术领域
本发明属于属于建筑材料技术领域，具体涉及一种泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术
随着现代混凝土的大力发展，各类混凝土结构广泛应用于各类民用建筑和工业建筑结构中。泡沫混凝土作为一种建筑保温材料，具有质量轻、保温隔热好、抗震性能好、防火性能优良等优点，在各类建筑工程中都得到广泛应用，具有很好的经济效益和市场前景。
目前泡沫混凝土的制作方法主要包括以下两种：一是预制泡沫混合法，先制备出泡沫，再将泡沫与水泥砂浆拌合得到预制混凝土，经浇筑得到。另一种是混合搅拌法，在混凝土的拌合过程中加入发泡组分混合均匀，浇筑后静停发泡。常用的发泡体系包括空气、氧气(双氧水)、二氧化碳(异氰酸酯、碳酸氢盐)等。
其中，二氧化碳的导热系数在0℃时为0.0143w/(m·k)，是同等条件下空气和氧气导热系数的一半，即使用二氧化碳发泡能得到隔热保温效果更好的泡沫混凝土。同时，二氧化碳的大量排放是导致当前全球变暖和温室效应的主要原因，如何降低二氧化碳排放量也是一个亟待解决的重要问题。
现有技术无论是预制泡沫混合法还是混合搅拌法，均存在二氧化碳泡沫大小和形状分布不均，以及与混凝土基体相容性不好的问题，影响了泡沫混凝土的隔热保温效果和抗压强度。因此，进一步提高二氧化碳泡沫的均一性及其与基体混凝土的相容性成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种泡沫混凝土及其制备方法，提高泡沫胶囊与混凝土基体的相容性，促进泡沫的均匀分散，提高混凝土抗压强度和隔热保温效果，同时起到固碳环保的作用。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种泡沫混凝土，包括以下成分：
水泥700-800kg/m3，水350-400kg/m3，泡沫胶囊80-100kg/m3，聚羧酸减水剂4-8kg/m3；
所述泡沫胶囊由囊壁材料包裹囊芯材料复合而成；所述囊芯材料为吸附有二氧化碳的改性沸石；所述囊壁材料为聚合物复合材料。
按上述方案，所述泡沫胶囊的制备方法包括以下步骤：
囊芯材料制备：将二氧化碳吸附材料配置成水溶液，在真空环境下充分浸润沸石，所得改性沸石在晾干水分后，置于50-80℃二氧化碳气氛中2-4h；
囊壁材料制备：将甲基丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酰胺、纳米SiO2和引发剂按照1：(0.6-0.8)：(0.2-0.4)：(0.02-0.03)质量比混合，以4000-8000r/min的速度分散10min，得到均匀分散的混合液；
将囊芯材料均匀分散于囊壁材料混合液中，40-50℃的恒温条件下预聚合18-24h，所得预聚体分切成条状，通过挤出设备挤出成米粒状，再放入微粒干燥设备的滚筒中滚圆成颗粒状。
按上述方案，所述二氧化碳吸附材料为聚四乙烯戊胺、聚乙烯亚胺中的一种或混合与聚乙二醇(分子量400)按照1:(0.2-0.5)质量比混合得到。
按上述方案，所述沸石粒径小于10微米。
按上述方案，所述甲基丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或任意混合。
上述泡沫混凝土制备方法，包括以下步骤：
将各成分按照比例混合倒入模具，在80-100℃下热处理30-60min成型。
本发明在泡沫混凝土80-100℃成型温度下，发泡胶囊囊壁材料的交联固化和囊芯材料二氧化碳的释放同步进行，确保发泡稳定而不破壁。
选用无机/有机复合材料制备发泡胶囊囊壁材料，提高了发泡胶囊外壁与混凝土基体的相容性，促进发泡胶囊在泡沫轻质混凝土中的均匀分布，从而提高泡沫混凝土的整体强度。通过调整囊壁材料比例控制泡沫壁的强度，在发泡过程中维持胶囊的稳定性和膨胀率。
选用吸附二氧化碳的材料制成发泡胶囊囊芯，在泡沫混凝土预制体搅拌入模后，通过控制温度达到二氧化碳脱附条件，释放二氧化碳气体使发泡胶囊膨胀。通过调整囊芯材料比例控制二氧化碳气体的释放温度和速度，从而控制泡沫的膨胀速度和尺寸。
相对于现有技术，本发明有益效果如下：
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明制备的泡沫混凝土，生产工艺简单、安全，同时可以固化二氧化碳气体，具备良好的绿色环保和经济效益。
(2)本发明增强泡沫胶囊与基体的相容性，促进混凝土内泡沫的均匀分散，从而提高泡沫混凝土的强度；采用二氧化碳发泡体系，降低导热系数，提高产品隔热保温性能。
(3)本发明制备泡沫混凝土的发泡过程可控，提高泡沫混凝土制备的便捷性和可靠性，降低了泡沫混凝土制备的操作、环境和时间要求。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
具体实施方式提供了一种泡沫胶囊的制备方法，包括以下步骤：
囊芯材料制备：将二氧化碳吸附材料配置成水溶液，在真空环境下充分浸润沸石，所得改性沸石在晾干水分后，置于50-80℃二氧化碳气氛中2-4h；
囊壁材料制备：将甲基丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酰胺、纳米SiO2和引发剂按照1：(0.6-0.8)：(0.2-0.4)：(0.02-0.03)质量比混合，以4000-8000r/min的速度分散10min，得到均匀分散的混合液；
将囊芯材料均匀分散于囊壁材料混合液中，40-50℃的恒温条件下预聚合18-24h，所得预聚体分切成条状，通过挤出设备挤出成米粒状，再放入微粒干燥设备的滚筒中滚圆成颗粒状。
具体地，所述二氧化碳吸附材料为聚四乙烯戊胺、聚乙烯亚胺中的一种或混合与聚乙二醇(分子量400)按照1:(0.2-0.5)质量比混合得到。
具体地，所述沸石粒径小于10微米。
具体地，所述甲基丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或任意混合。引发剂为APS或双氧水中的一种。
具体实施方式还提供了一种泡沫混凝土，包括以下成分：
水泥700-800kg/m3，水350-400kg/m3，泡沫胶囊80-100kg/m3，聚羧酸减水剂4-8kg/m3；
所述泡沫胶囊由囊壁材料包裹囊芯材料复合而成；所述囊芯材料为吸附有二氧化碳的改性沸石；所述囊壁材料为聚合物复合材料。
具体实施方式还提供了上述泡沫混凝土制备方法，包括以下步骤：
将各成分按照比例混合倒入模具，在80-100℃下热处理30-60min成型。
实施例1
一种泡沫混凝土，各组分及其含量为：水泥700kg/m3，水350kg/m3，泡沫胶囊100kg/m3，聚羧酸减水剂8kg/m3。
囊芯材料制备过程如下：将二氧化碳吸附材料配置成水溶液，在真空环境下充分浸润沸石(粒径小于10微米)。改性沸石在晾干水分后，置于50℃二氧化碳气氛中2h。
囊壁材料制备过程如下：将甲基丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酰胺、纳米SiO2和引发剂APS按照1：0.6：0.4：0.02质量比例混合，以8000r/min的速度分散10min，得到均匀分散混合液。
发泡胶囊整体制备过程如下：将囊芯材料均匀分散于囊壁混合液中，40℃的恒温条件下预聚合24h。将预聚体分切成条状，通过挤出设备挤出成米粒状，再放入微粒干燥设备的滚筒中滚圆成颗粒状。
将按照比例制得的预制混凝土倒入模具后，在100℃下热处理30min后成型。
选用的二氧化碳吸附材料为聚乙烯亚胺与聚乙二醇(分子量400)按照1：0.2质量比混合得到。选用的甲基丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸乙酯。
实施例2
一种泡沫混凝土，各组分及其含量为：水泥800kg/m3，水400kg/m3，泡沫胶囊80kg/m3，聚羧酸减水剂4kg/m3。
囊芯材料制备过程如下：将二氧化碳吸附材料配置成水溶液，在真空环境下充分浸润沸石(粒径小于10微米)。改性沸石在晾干水分后，置于80℃二氧化碳气氛中4h。
囊壁材料制备过程如下：将甲基丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酰胺、纳米SiO2和引发剂双氧水按照1：0.8：0.2：0.03质量比例混合，以4000r/min的速度分散10min，得到均匀分散混合液。
发泡胶囊整体制备过程如下：将囊芯材料均匀分散于囊壁混合液中，50℃的恒温条件下预聚合18h。将预聚体分切成条状，通过挤出设备挤出成米粒状，再放入微粒干燥设备的滚筒中滚圆成颗粒状。
将按照比例制得的预制混凝土倒入模具后，在80℃下热处理60min后成型。
选用的二氧化碳吸附材料为聚四乙烯戊胺与聚乙二醇(分子量400)按照1:0.5质量比混合得到。选用的甲基丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸丁酯。
实施例3
一种泡沫混凝土，各组分及其含量为：水泥750kg/m3，水380kg/m3，泡沫胶囊90kg/m3，聚羧酸减水剂6kg/m3。
囊芯材料制备过程如下：将二氧化碳吸附材料配置成水溶液，在真空环境下充分浸润沸石(粒径小于10微米)。改性沸石在晾干水分后，置于60℃二氧化碳气氛中3h。
囊壁材料制备过程如下：将甲基丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酰胺、纳米SiO2和引发剂APS按照1：0.7：0.3：0.02质量比例混合，以8000r/min的速度分散10min，得到均匀分散混合液。
发泡胶囊整体制备过程如下：将囊芯材料均匀分散于囊壁混合液中，45℃的恒温条件下预聚合20h。将预聚体分切成条状，通过挤出设备挤出成米粒状，再放入微粒干燥设备的滚筒中滚圆成颗粒状。
将按照比例制得的预制混凝土倒入模具后，在90℃下热处理45min后成型。
选用的二氧化碳吸附材料为聚乙烯亚胺与聚乙二醇(分子量400)按照1:0.3质量比混合得到。选用的甲基丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸丁酯。
对比例1：
一种泡沫混凝土，各组分及其含量为：水泥700kg/m3，水350kg/m3，十二烷基硫酸钠泡沫100kg/m3，聚羧酸减水剂8kg/m3。
对比例2：
一种泡沫混凝土，各组分及其含量为：水泥700kg/m3，水350kg/m3，泡沫胶囊100kg/m3，聚羧酸减水剂8kg/m3。其中泡沫胶囊采用实施例1的方案制备，但是不加入纳米SiO2。
将按照比例制得的预制混凝土倒入模具后，在100℃下热处理30min后成型。
按照实施例1-3和对比例制得混凝土砌块，尺寸均为100mm×100mm×100mm，养护28天。参照GB/T50081-2019《混凝土力学性能试验方法标准》进行抗压强度测试。参照GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》进行保温隔热性能测试。见表1所示。
表1
从上述试验数据可以看出：本发明制备的泡沫混凝土抗压强度和导热系数较普通泡沫混凝土更好；选用无机/有机复合材料制备发泡胶囊囊壁材料，提高了发泡胶囊外壁与混凝土基体的相容性，促进发泡胶囊在泡沫轻质混凝土中的均匀分布，从而提高泡沫混凝土的整体强度。
Claims (3)
1.一种泡沫混凝土，其特征在于包括以下成分：
水泥700-800 kg/m3，水 350-400 kg/m3，泡沫胶囊 80-100 kg/m3，聚羧酸减水剂 4-8kg/m3；
所述泡沫胶囊由囊壁材料包裹囊芯材料复合而成；所述囊芯材料为吸附有二氧化碳的改性沸石；所述囊壁材料为聚合物复合材料；
所述泡沫胶囊的制备方法包括以下步骤：
囊芯材料制备：将二氧化碳吸附材料配置成水溶液，在真空环境下充分浸润沸石，所得改性沸石在晾干水分后，置于50-80℃二氧化碳气氛中2-4h；所述二氧化碳吸附材料为聚四乙烯戊胺、聚乙烯亚胺中的一种或混合与聚乙二醇（分子量400）按照1:（0.2-0.5）质量比混合得到；
囊壁材料制备：将甲基丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酰胺、纳米SiO2和引发剂按照1：（0.6-0.8）：（0.2-0.4）：（0.02-0.03）质量比混合，以4000-8000r／min的速度分散10min，得到均匀分散的混合液；
将囊芯材料均匀分散于囊壁材料混合液中，40-50℃的恒温条件下预聚合18-24ｈ，所得预聚体分切成条状，通过挤出设备挤出成米粒状，再放入微粒干燥设备的滚筒中滚圆成颗粒状；
所述泡沫混凝土的制备方法包括以下步骤：
将各成分按照比例混合倒入模具，在80-100℃下热处理30-60min成型。
2.如权利要求1所述泡沫混凝土，其特征在于所述沸石粒径小于10微米。
3.如权利要求1所述泡沫混凝土，其特征在于所述甲基丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或任意混合。
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