CN117383871A - 利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法及其自加压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法，具体步骤为：制备用于泡沫混凝土的拌合浆体：分别取一定份数的可溶性淀粉、卵清蛋白和Al粉放入一定量的水中搅拌均匀，得到稳泡剂悬浮液，分别称取一定重量的碱渣、电石渣、矿渣和粉煤灰倒入放有一定量水的搅拌锅内搅拌，得到前躯体拌合料，将稳泡剂悬浮液和前驱体拌合料混合搅拌，得到拌合浆体；将拌合浆体倒入自加压装置中的发泡保温腔体进行逐级加压脱模，并放入湿度大于90％常温养护至规定龄期，得到泡沫混凝土。本发明还提供一种实现上述方法的自加压装置，使用工业固废，并结合固废自生化学成分属性，充分利用了硅酸盐矿物的水化活性，实现全固废基泡沫混凝土在保温材料的更好应用。
Description
技术领域
本发明涉及保温材料制备领域，特别涉及一种利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法及其自加压装置。
背景技术
近年来固体废弃物逐年增多，有效地处理固废成为相关领域研究的课题，发泡混凝土的制备由于物理发泡的稳定性较好，一直以来都是以物理方法制备的偏多，化学发泡较少，但是物理发泡普遍存在密度相对较高的问题，这无形中限制了泡沫混凝土应用范围。在专利文献题目名称为物理发泡泡沫混凝土的制备方法中，表现出了较高的导热系数0.532W/(m·k)；在专利文献题目为一种高强泡沫混凝土的制备方法中，用到了大量的水泥沙子泡沫膨胀剂以及纤维素。综上，全固废基低密度泡沫混凝土在保温材料方面的应用较为少见。
本发明利用工业废渣碱渣电石渣协同激发粒化高炉矿渣和粉煤灰，工业副产品Al粉作为化学发泡剂，在可溶性淀粉和卵清蛋白的复合作用下，制备了全固废基低密度泡沫混凝土，强度达到了设计要求。固体废弃物资源化利用的同时，有效扩展了其应用领域。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法及其自加压装置，利用固废材料充当前躯体及碱性激发剂，工业加工副产品Al粉作为化学发泡剂，联合制备了固废基泡沫混凝土。利用碱渣和电石渣的复合来激发矿渣和粉煤灰，利用可溶性淀粉的糊化特性改变拌合浆体内部的粘度，卵清蛋白降低泡沫混凝土表面液膜的表面张力，卵清蛋白增加泡沫混凝土双层液膜的液膜表面机械性能；二者协同作用可以使气体(H2)在有稳泡剂悬浮液加持作用下的前驱体拌合料中的溢出速率与浆体硬化速率相互匹配，具有良好的稳泡效果，在保证产气量的同时可以有效降低塌模概率。同时利用自加压装置，来加强泡沫混凝土的抗压强度以及泡沫在浆体内部受力的均匀性能，即通过控制泡沫的浆体中分布的尺寸大多数一致均匀来保证，因为稳泡剂协同作用可以降低泡沫表面张力，会导致泡沫的回转半径减小尺寸趋于一致，从而保证了轻质减负(自重轻)的实用性又保证了良好的保温隔热性能以及良好的机械性能。
本发明提供了一种利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法，具体实施步骤包括：
S1、先将矿渣和粉煤灰进行干燥，并在球磨机中分别将矿渣和粉煤灰研磨至颗粒，接着将碱渣和电石渣分别干燥至恒重；
S2、制备用于泡沫混凝土的拌合浆体：
S21、分别取一定份数的可溶性淀粉、卵清蛋白和Al粉放入一定量的水中搅拌均匀，得到稳泡剂悬浮液；
S22、分别称取一定重量步骤S1得到的碱渣、电石渣、矿渣和粉煤灰倒入放有一定量水的搅拌锅内搅拌2min，在碱渣和电石渣形成的碱性环境中，矿渣和粉煤灰内部玻璃相中的Si-O-Si键和Al-O-Al键会断裂形成凝胶相得到前驱体拌合料；
S23、将步骤S21得到的稳泡剂悬浮液和步骤S22得到的前驱体拌合料混合搅拌1min，得到拌合浆体；
S3、将步骤S2得到的拌合浆体倒入自加压装置中的发泡保温腔体进行逐级加压脱模：
S31、将泄油阀门开关关闭，利用拌合浆体自生产生的氢气使位于发泡保温腔体内的拌合浆体承受一定的压力，通过第一加压风轮转子使第二加压风轮转子加速压缩气体，此时第三进油阀门随着凹槽轮的转动而开启，从而开启输油管；
S32、在步骤S31的基础上，第二加压风轮转子压缩气体产生的推力通过曲柄连杆和凹槽轮使第一进油阀门打开，此时液压油进入输油管；
S33、随着发泡保温腔体内的拌合浆体的压力不断上升，推动曲柄连杆带动凹槽轮交错转动，使气体从回气管道重新进入发泡保温腔体，从而增大发泡保温腔体内部的气压；
S34、在大气压的作用下，液压油通过进油管道进入发泡保温腔体的下端推动加压板上升，挤压伸缩弹簧体，伸缩弹簧体再将力传递给发泡保温腔体，在拌合浆体凝结过程中施加压力，从而完成第一轮的加压；
S35、重复步骤S31至步骤S34，直至发泡保温腔体的内部压力平衡，结束加压；
S4、在步骤S3的基础上脱模，并放入湿度大于90％的常温养护室至规定龄期，得到泡沫混凝土。
可优选的是，在步骤S1中，所述研磨的颗粒的比表面积为800-900kg/m3，所述干燥的条件为60±5℃。
可优选的是，在步骤S2中，所述碱渣和所述电石渣的份数比例为5:1。
可优选的是，在步骤S2中，所述矿渣和所述粉煤灰的份数比例为6:1、3:4或者70:1。
可优选的是，在步骤S2中，所述可溶性淀粉、所述卵清蛋白和所述Al粉的份数比例为10:1:20、1:1:2或者1:10:20。
可优选的是，在步骤S31中，通过控制反应环境的碱度来让Al粉的外部薄膜溶解，通过控制Al粉的细度控制产气速率，从而协调产气速率与浆体凝结时间的平衡，所述压力产生的化学方程式为：
Al2O3+2OH-+3H2O→2[Al(OH)4]-
2Al+2OH-+6H2O→2[Al(OH)4]-+3H2↑。
可优选的是，在步骤S34中，需保证发泡保温腔体内部加压板的面积大于同一水平处进油管道和输油管道的横截面积，从而实现在同一压强下，通过小的压力推动大的荷载，此时所述输油管道和所述进油管道内的压力表达式如下：
其中，F1代表外界大气压，F2代表施加在内部模具的压力，S1代表液压油箱的上表面积，S2代表发泡保温腔体进油面的面积。
本发明的第二方面，提供一种利用前述复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法的自加压装置，其包括输油管道、回气管道、进油管道、第一加压风轮转子、第二加压风轮转子、第一进油阀门、第二回气阀门、第三进油阀门、伸缩弹簧体、泄油阀门开关、液压油箱、发泡保温腔体、曲柄连杆、分子筛、第一凹槽轮、第二凹槽轮、风机转子皮带、输气管道和加压板，所述发泡保温腔体的下端的第一接口和所述进油管道的第一接口连接，所述发泡保温腔体的下端的第二接口通过泄油阀门开关依次与所述输油管道的第一接口和液压油箱连接，所述发泡保温腔体的上端的第一接口通过第二回气阀门和所述回气管道的第一接口连接，所述发泡保温腔体的上端的第二接口和所述输气管道的第一接口连接，所述输气管道的第二接口通过第一进油阀门和所述进油管道的第二接口连接，所述第三进油阀门位于所述输油管道的内部，所述输气管道的第三接口和第四接口分别与所述输油管道和所述回气管道的第二接口连接。所述第一加压风轮转子通过风机转子皮带和所述第二加压风轮转子连接，所述第一加压风轮转子和所述第二加压风轮转子分别位于所述分子筛的内部，所述第一加压风轮转子的第一输出端和第二输出端分别通过第一曲柄连杆和第二曲柄连杆与第一凹槽轮和第二凹槽轮连接，所述伸缩弹簧体的两端分别与所述发泡保温腔体的内部的上端和所述加压板连接。
可优选的是，所述分子筛位于所述输气管道分别与所述输油管道和所述回气管道的第二接口连接的接口之间。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1.本发明中大量使用工业固废，并结合固废自生化学成分属性，充分利用了硅酸盐矿物的水化活性，为全固废基泡沫混凝土在保温材料的应用提供了选择。
2.本发明的自加压装置无需任何外加动力装置，凭借装置自身所产生的气压，化学反应放热等实现加压保温养护，通过该装置可以大大降低泡沫混凝土在制备过程中的塌模现象；本发明的自加压装置完全利用工业副产品Al粉产生的氢气作为动力来源，实现在体系中尝试利用更多的Al粉，有利于更多的工业副产品回收利用，扩大化工业固废资源化利用，体系化学反应产生的水化热作为热源，可有效利用体系自身的能源，减少了能源消耗，保证动力的充足性。
3.本发明在混凝土领域将可溶性淀粉和卵清蛋白粉复合使用组成复合稳泡剂，可溶性淀粉增加了拌合浆体的粘度，卵清蛋白降低了泡沫混凝土表面液膜的表面张力，降低了泡沫混凝土的回转半径，二者协同作用，有效的稳定了泡沫混凝土，降低了泡沫混凝土的塌模风险；复合稳泡剂适用于多种的固废基材，为产品的拓展延伸提供了参考。
4.本发明制备出了全固废基低导热系数的泡沫保温材料，在相对较低的密度下，既保证了轻质减负(自重轻)的实用性又保证了良好的保温隔热性能以及良好的机械性能。
5.本发明的制造方法是一条由搅拌、浇筑、成型和脱模组成的一体化生产模式，更加适应实际生产线的量化式生产应用，极大的提高产品成型率，通过自加压的方式有效可靠的控制了产品的孔隙分布，最大化提高了气孔封闭性，统一了密闭孔径的分布，降低了产品的自重同时增大了热阻抗值，自加压装置的加持作用，进一步扩大了固废胶材的选择范围。
附图说明
图1为本发明利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法的流程图；
图2为本发明利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的自加压装置的部分结构图；
图3为本发明利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的自加压装置的原理图；
图4为本发明利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的自加压装置中加压风轮转子的平面图；
图5为本发明利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的自加压装置的平面图。
主要附图标记：
输油管道1，回气管道2，进油管道3，第一加压风轮转子401，第二加压风轮转子402，第一进油阀门501，第二回气阀门502，第三进油阀门503，伸缩弹簧体6，泄油阀门开关7，液压油箱8，发泡保温腔体9，液压油10，第一曲柄连杆1101，第二曲柄连杆1102，分子筛12，第一凹槽轮1301，第二凹槽轮1302，风机转子皮带14，输气管道15，加压板16。
具体实施方式
为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。
由于化学发泡的不稳定性限制了化学发泡方法的选择使用，本发明利用碱渣和电石渣复合激发矿渣和粉煤灰，利用可溶性淀粉和卵清蛋白来联合稳定泡沫。在该制备方法中，利用可溶性淀粉的糊化特性，可以有效改变浆体内部的粘度；卵清蛋白可以有效降低泡沫表面液膜的表面张力，卵清蛋白大分子前期的吸附作用可以增加液膜表面机械性能；二者协同作用可以使气体在浆体中的溢出速率与浆体硬化速率相互匹配，具有良好的稳泡效果，在保证产气量的同时可以有效降低塌模概率。除了在配料中添加稳泡剂来消除泡沫的不稳定性外，还利用一种自加压装置，来加强泡沫混凝土的抗压强度以及泡沫在浆体内部受力的均匀性能，通过控制泡沫的浆体中分布的尺寸大多数一致均匀来保证，因为稳泡剂协同作用可以降低泡沫表面张力，会导致泡沫的回转半径减小尺寸趋于一致。当产气速率过快时，气泡在浆体内部不断膨胀溢出，未硬化的浆体不能很好的固化泡沫，所以导致短时间内浆体相互分离，不能相互粘接，当泡沫破灭时，对浆体内部造成扰动，出现塌模现象。加压装置作用原理在于当浆体在膨胀过程中由于外部加压作用，浆体内部成份相互挤压增大了粘接作用，随着矿渣粉煤灰的水化作用，无定形硅酸盐凝胶逐渐生成，浆体硬化，固化了浆体内部泡沫，形成多孔材料。自加压装置可以极大的节约能源，无需任何外加动力装置，凭借体系自生所产生的气压，化学反应放热等实现加压保温养护，通过该装置可以大大降低泡沫混凝土在制备过程中的塌模现象，为了保证动力的充足性，可以实现在体系中尝试利用更多的Al粉，有利于更多的工业副产品回收利用，扩大化工业固废资源化利用。自加压装置配合稳泡剂的作用，起到了双重保险作用，降低了塌模风险。利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法是这样实现的，如图1所示：
S1、先将矿渣和粉煤灰进行干燥，并在球磨机中分别将矿渣和粉煤灰研磨至颗粒，接着将碱渣和电石渣分别干燥至恒重，具体而言，研磨的颗粒的比表面积为800-900kg/m3，干燥的条件为60±5℃。
S2、制备用于泡沫混凝土的拌合浆体，拌合浆体可以有效控制浆体内部孔径分布更均匀和气泡尺寸更小，形成更多密闭的气孔。
S3、将步骤S2得到的拌合浆体倒入自加压装置中的发泡保温腔体进行逐级加压脱模，本发明装置无需外部任何能源动力装置，完全凭借体系自身生产的能量来自行加压养护至脱模。
S4、在步骤S3的基础上脱模，并放入湿度大于90％的常温养护室至规定龄期，得到泡沫混凝土。
优选地，步骤S2制备用于泡沫混凝土的拌合浆体的具体步骤包括，
S21、分别取一定份数的可溶性淀粉、卵清蛋白和Al粉放入一定量的水中搅拌均匀，得到稳泡剂悬浮液。
S22、分别称取一定重量步骤S1得到的碱渣、电石渣、矿渣和粉煤灰倒入放有一定量水的搅拌锅内搅拌2min，在碱渣和电石渣形成的碱性环境中，矿渣和粉煤灰内部玻璃相中的Si-O-Si键和Al-O-Al键会逐渐断裂形成凝胶相得到前驱体拌合料。
S23、将步骤S21得到的稳泡剂悬浮液和步骤S22得到的前驱体拌合料混合搅拌1min，得到拌合浆体。
具体而言，在拌合浆体中，将矿渣和粉煤灰为前躯体，碱渣和电石渣为碱性激发剂，Al粉作为泡沫内部气相产生体，可溶性淀粉和卵清蛋白联合稳泡剂(SP)经过合理配比养护，产生的多孔轻质材料。
碱渣和电石渣的份数比例为5:1，矿渣和粉煤灰的份数比例为6:1、3:4或者70:1，可溶性淀粉、卵清蛋白和Al粉的份数比例为10:1:20、1:1:2或者1:10:20。
优选地，步骤S3对位于自加压装置中发泡保温腔体内的拌合浆体进行逐级加压脱模的具体实施步骤如下：
S31、将泄油阀门开关关闭，利用拌合浆体自生产生的氢气使位于发泡保温腔体内的拌合浆体承受一定的压力，通过第一加压风轮转子使第二加压风轮转子加速压缩气体，此时第三进油阀门随着凹槽轮的转动而开启，从而开启输油管。
具体而言，由于一般的工业副产品Al粉并不是单质Al，通常是被一层Al2O3薄膜包裹的Al粉，通过调试物料配比控制反应环境的碱度来让Al粉的外部薄膜溶解，内部的Al单质更好的暴露出来充分反应产生氢气，通过控制Al粉的细度控制产气速率，从而协调产气速率与浆体凝结时间的平衡，压力产生的化学方程式为：
Al2O3+2OH-+3H2O→2[Al(OH)4]-
2Al+2OH-+6H2O→2[Al(OH)4]-+3H2↑。
S32、在步骤S31的基础上，第二加压风轮转子压缩气体产生的推力通过曲柄连杆和凹槽轮使第一进油阀门打开，此时液压油进入输油管。
S33、随着发泡保温腔体内的拌合浆体的压力不断上升，推动曲柄连杆带动凹槽轮交错转动，使气体从回气管道重新进入发泡保温腔体，从而增大发泡保温腔体内部的气压循环使用。
S34、在大气压的作用下，液压油通过进油管道进入发泡保温腔体的下端推动加压板上升，挤压伸缩弹簧体，伸缩弹簧体再将力传递给发泡保温腔体，在拌合浆体凝结过程中施加压力，从而完成第一轮的加压。
进一步的，为了实现在同一压强下，不同横截面所承受压力的差异，通过小的压力推动大的荷载，需保证发泡保温腔体内部加压板的面积大于同一水平处进油管道和输油管道的横截面积，利用阀门两侧的压力差控制阀门的开启，由此控制油相与气相的相互联通，由于两相互不相溶(油相的溶气量较小可忽略不计)，此时输油管道和进油管道内的压力表达式如下：
其中，F1代表外界大气压，F2代表施加在内部模具的压力，S1代表液压油箱8的上表面积，S2代表发泡保温腔体9进油面的面积。
在液压油箱8中由于液压油10的流动性，静止的液压油10的某一部分发生的压强变化，将大小不变地向各个方向传递。所以在进油管道3内受压会等同传递到发泡保温腔体9的底部，相应的压力便会增大，以此加压内部浆体。
S35、重复步骤S31至步骤S34，直至发泡保温腔体的内部压力平衡，结束加压。
本发明的第二方面，利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法的自加压装置，自加压装置可以将发泡产生的多余溢出的气体合理利用，用来加压发泡过程，这样可以保证在一开始不需要精确计算发泡所需的Al粉的精确含量，在保证完全发泡的前提下可以尽可能多的加入Al粉含量，利用加压发泡可以极大的的降低由于浆体凝固时间和产气速率不一致所导致的塌模概率，同时还会提高成型后材料的抗压强度，有利于多孔泡沫混凝土的发展。
自加压装置利用化学发泡材料在发泡保温腔体9内部自身产生的气体通过加压风轮转子产生加速气压，通过阀门以及液压油10传递压力，由于同一水平面的压强是相等的，随着受力面积的增大自然压力也会增大，通过油相传递的压力使加压板16相对移动，压缩发泡保温腔体9内部体积，在浆体凝结过程中施加压力，完成加压。
如图2和图3所示，包括输油管道1、回气管道2、进油管道3、第一加压风轮转子401、第二加压风轮转子402、第一进油阀门501、第二回气阀门502、第三进油阀门503、伸缩弹簧体6、泄油阀门开关7、液压油箱8、发泡保温腔体9、第一曲柄连杆1101、第二曲柄连杆1102、分子筛12、第一凹槽轮1301、第二凹槽轮1302、风机转子皮带14、输气管道15和加压板16，液压油10位于液压油箱8内部。发泡保温腔体9是整个装置养护过程中的保护隔离装置，为了保证内部温度的恒定，所选材料皆为保温隔热材料，随着内部化学反应的进行，内部温度上升，这样的保温隔热的作用还有助浆体的凝结时间的调配；分子筛12是一种天然硅铝酸盐矿物的衍生物，经过人工合成改性，更好的适用于筛分目的。由于气相分子和油相分子大小粒径不同，特定的分子筛结构不允许油相分子通过，只允许气体分子通过，达到筛分隔离的目的；阀门的形状根据管道的变化而变化，并不拘泥于圆形的形式，阀门一侧由于油相(气相)的推力，只能向一侧移动，当气流在另一侧压缩球体时，当压力大于推力，阀门浸入油体内部，与两个隔离护臂分离，阀门开启，当气流回流，压力降低，浮力(油相推力)大于压力，球体接触隔离护臂，阀门关闭，油相(气相)停止进入。
如图1和图5所示，发泡保温腔体9的下端的第一接口和进油管道3的第一接口连接，发泡保温腔体9的下端的第二接口通过泄油阀门开关7依次与输油管道1的第一接口和液压油箱8连接，发泡保温腔体9的上端的第一接口通过第二回气阀门502和回气管道2的第一接口连接，发泡保温腔体9的上端的第二接口和输气管道15的第一接口连接，输气管道15的第二接口通过第一进油阀门501和进油管道3的第二接口连接，第三进油阀门503位于输油管道1的内部，输气管道15的第三接口和第四接口分别与输油管道1和回气管道2的第二接口连接。
如图4所示，第一加压风轮转子401通过风机转子皮带14和第二加压风轮转子402连接，第一加压风轮转子401带动第二加压风轮转子402加速转动，气流通过加压风轮转子上的叶片加速气流通过管道，增加动力，叶片是经过计算弯曲程度和扭曲角度的特制扇片，为了更加有效利用定量的气流；第一加压风轮转子401和第二加压风轮转子402分别位于分子筛12的内部，第一加压风轮转子401的第一输出端和第二输出端分别通过第一曲柄连杆1101和第二曲柄连杆1102与第一凹槽轮1301和第二凹槽轮1302连接，当回气管道2经过凹槽轮时，气流回流到腔体内，进油管道3停留在凹槽轮，停止进油，伸缩弹簧体6的两端分别与发泡保温腔体9的内部的上端和加压板16连接。
进一步的，为了能够阻隔液压油10进入输气管道15，保证整个装置的密封性能，需将分子筛12放置于输气管道15分别与输油管道1和回气管道2的第二接口连接的接口之间。
自加压装置的主要工作原理为：将前躯体材料(矿粉和粉煤灰)以及激发剂(碱渣和电石渣)搅拌好，加入预先配的化学发泡剂(类似AL粉或者双氧水等)刷油倾倒在发泡保温腔体9内模具中，(当加入发泡浆体后，将泄油阀门开关7关闭)，待到发泡保温腔体9内压力达到一定程度，推动第一加压风轮转子401转动，第二加压风轮转子402加速压缩气体，释放出加压后气体，依次带动第一曲柄连杆1101和第二曲柄连杆1102转动，第一凹槽轮1301和第二凹槽轮1302转动，触动第一进油阀门501打开，由于大气压的作用，第三进油阀门503会随着第一凹槽轮1301的开启而开启，液压油10进入输油管道1，由于分子筛12的存在，只允许气体分子(H2)通过,油分子不能通过，所以液压油10不会倒灌进入发泡保温腔体9。
随着压力继续增大，第二曲柄连杆1102带动第二凹槽轮1302开启，第二回气阀门502打开，完成输气管道15泄压，同时由于第一曲柄连杆1101带动第一凹槽轮1301关闭，输油管道1关闭。这一过程可以很快速的循环完成，气体通过回气管道2继续汇入发泡保温腔体9内部循环使用，由于输气管道15气压减小，当第一凹槽轮1301再次开启时，由于大气压的作用液压油10将乘机不断压入输油管道1，液压油10会经过进油管道3进入发泡保温腔体9底部推动加压板16上升，挤压伸缩弹簧体6，伸缩弹簧体6再将力传递给发泡模型，一轮加压结束，第二次压力进入继续推动第一加压风轮转子401转动和第二加压风轮转子402转动，液压油10进一步进入进油管道3，新一轮加压开始。如此循环往复，直至产气完成，发泡保温腔体9内部压力平衡不变化，加压结束，开始恒压。
以下结合实施例对本发明一种利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法及其自加压装置做进一步描述：
实施例1：
S1、先将矿渣和粉煤灰进行干燥，并在球磨机中分别将矿渣和粉煤灰研磨至比表面积为800-900kg/m3的颗粒，较细的颗粒可以增加浆体凝结速率，接着将碱渣和电石渣分别在60±5℃条件下干燥至恒重。
S2、按照碱渣和电石渣的比例为5:1，矿渣和粉煤灰的比例为6:1，可溶性淀粉和Al粉的比例为1:2，制备用于泡沫混凝土的拌合浆体。
S21、分别取10-50份的可溶性淀粉和20-100份的Al粉放入1/3的1072份的水中搅拌均匀，得到稳泡剂悬浮液，单位为：Kg/m3。
S22、分别称取300-400份的碱渣、60-80份的电石渣、840-930份的矿渣和140-155份的粉煤灰倒入放有1072份的水的搅拌锅内搅拌2min，得到前驱体拌合料。
S23、将步骤S21得到的稳泡剂悬浮液和步骤S22得到的前驱体拌合料混合搅拌1min，得到拌合浆体。
S3、将步骤S2得到的拌合浆体倒入自加压装置中的发泡保温腔体进行逐级加压脱模，本发明装置无需外部任何能源动力装置，完全凭借体系自身生产的能量来自行加压养护至脱模。
S31、将泄油阀门开关关闭，利用拌合浆体自生产生的氢气使位于发泡保温腔体内的拌合浆体承受一定的压力，通过第一加压风轮转子使第二加压风轮转子加速压缩气体，此时第三进油阀门随着凹槽轮的转动而开启，从而开启输油管。
S32、在步骤S31的基础上，第二加压风轮转子压缩气体产生的推力通过曲柄连杆和凹槽轮使第一进油阀门打开，此时液压油进入输油管。
S33、随着发泡保温腔体内的拌合浆体的压力不断上升，推动曲柄连杆带动凹槽轮交错转动，使气体从回气管道重新进入发泡保温腔体，从而增大发泡保温腔体内部的气压。
S34、在大气压的作用下，液压油通过进油管道进入发泡保温腔体的下端推动加压板上升，挤压伸缩弹簧体，伸缩弹簧体再将力传递给发泡保温腔体，在拌合浆体凝结过程中施加压力，从而完成第一轮的加压。
S35、重复步骤S31至步骤S34，直至发泡保温腔体的内部压力平衡，结束加压。
S4、在步骤S3的基础上脱模，并放入湿度大于90％的常温养护室至规定龄期，得到泡沫混凝土。
本实施例通过单独添加可容性淀粉作为稳泡剂，增加拌合浆体内部的粘滞度，降低了气泡溢出速率，有利于产气期间拌合浆体及时固化泡沫。
实施例2：
S1、先将矿渣和粉煤灰进行干燥，并在球磨机中分别将矿渣和粉煤灰研磨至比表面积为800-900kg/m3的颗粒，较细的颗粒可以增加浆体凝结速率，接着将碱渣和电石渣分别在60±5℃条件下干燥至恒重。
S2、按照碱渣和电石渣的比例为5:1，矿渣和粉煤灰的比例为3:4，可溶性淀粉、卵清蛋白和Al粉的比例为1:1:2，制备用于泡沫混凝土的拌合浆体。
S21、分别取10-50份的可溶性淀粉、10-50份的卵清蛋白和20-100份的Al粉放入1/3的1072份的水中搅拌均匀，得到稳泡剂悬浮液，单位为：Kg/m3。
S22、分别称取300-400份的碱渣、60-80份的电石渣、420-510份的矿渣和140-170份的粉煤灰倒入放有1072份的水的搅拌锅内搅拌2min，得到前驱体拌合料。
S23、将步骤S21得到的稳泡剂悬浮液和步骤S22得到的前驱体拌合料混合搅拌1min，得到拌合浆体。
S3、将步骤S2得到的拌合浆体倒入自加压装置中的发泡保温腔体进行逐级加压脱模，本发明装置无需外部任何能源动力装置，完全凭借体系自身生产的能量来自行加压养护至脱模。
S31、将泄油阀门开关关闭，利用拌合浆体自生产生的氢气使位于发泡保温腔体内的拌合浆体承受一定的压力，通过第一加压风轮转子使第二加压风轮转子加速压缩气体，此时第三进油阀门随着凹槽轮的转动而开启，从而开启输油管。
S32、在步骤S31的基础上，第二加压风轮转子压缩气体产生的推力通过曲柄连杆和凹槽轮使第一进油阀门打开，此时液压油进入输油管。
S33、随着发泡保温腔体内的拌合浆体的压力不断上升，推动曲柄连杆带动凹槽轮交错转动，使气体从回气管道重新进入发泡保温腔体，从而增大发泡保温腔体内部的气压。
S34、在大气压的作用下，液压油通过进油管道进入发泡保温腔体的下端推动加压板上升，挤压伸缩弹簧体，伸缩弹簧体再将力传递给发泡保温腔体，在拌合浆体凝结过程中施加压力，从而完成第一轮的加压。
S35、重复步骤S31至步骤S34，直至发泡保温腔体的内部压力平衡，结束加压。
S4、在步骤S3的基础上脱模，并放入湿度大于90％的常温养护室至规定龄期，得到泡沫混凝土。
本实施例将可溶性淀粉与卵清蛋白复合使用，增大拌合浆体的粘滞阻力，减少了泡沫排液，同时降低了液膜表面的表面张力，结合了二者单独使用时优化效应。
实施例3：
S1、先将矿渣和粉煤灰进行干燥，并在球磨机中分别将矿渣和粉煤灰研磨至比表面积为800-900kg/m3的颗粒，较细的颗粒可以增加浆体凝结速率，接着将碱渣和电石渣分别在60±5℃条件下干燥至恒重。
S2、按照碱渣和电石渣的比例为5:1，矿渣和粉煤灰的比例为7:0.1，卵清蛋白和Al粉的比例为1:2，制备用于泡沫混凝土的拌合浆体。
S21、分别取10-50份的卵清蛋白和20-100份的Al粉放入1/3的1072份的水中搅拌均匀，得到稳泡剂悬浮液，单位为：Kg/m3。
S22、分别称取300-400份的碱渣、60-80份的电石渣和1000-1500份的矿渣倒入放有1072份的水的搅拌锅内搅拌2min，得到前驱体拌合料。
S23、将步骤S21得到的稳泡剂悬浮液和步骤S22得到的前驱体拌合料混合搅拌1min，得到拌合浆体。
S3、将步骤S2得到的拌合浆体倒入自加压装置中的发泡保温腔体进行逐级加压脱模，本发明装置无需外部任何能源动力装置，完全凭借体系自身生产的能量来自行加压养护至脱模。
S31、将泄油阀门开关关闭，利用拌合浆体自生产生的氢气使位于发泡保温腔体内的拌合浆体承受一定的压力，通过第一加压风轮转子使第二加压风轮转子加速压缩气体，此时第三进油阀门随着凹槽轮的转动而开启，从而开启输油管。
S32、在步骤S31的基础上，第二加压风轮转子压缩气体产生的推力通过曲柄连杆和凹槽轮使第一进油阀门打开，此时液压油进入输油管。
S33、随着发泡保温腔体内的拌合浆体的压力不断上升，推动曲柄连杆带动凹槽轮交错转动，使气体从回气管道重新进入发泡保温腔体，从而增大发泡保温腔体内部的气压。
S34、在大气压的作用下，液压油通过进油管道进入发泡保温腔体的下端推动加压板上升，挤压伸缩弹簧体，伸缩弹簧体再将力传递给发泡保温腔体，在拌合浆体凝结过程中施加压力，从而完成第一轮的加压。
S35、重复步骤S31至步骤S34，直至发泡保温腔体的内部压力平衡，结束加压。
S4、在步骤S3的基础上脱模，并放入湿度大于90％的常温养护室至规定龄期，得到泡沫混凝土。
本实施例通过单独添加卵清蛋白作为稳泡剂，有效降低了液膜表面的表面张力，降低了泡沫的回转半径，降低了奥斯瓦尔德熟化效应，细化了泡沫尺寸，使得固化后的气孔封闭且均匀。有助于降低材料的低导热系数。
对比例4：
S1、先将矿渣和粉煤灰进行干燥，并在球磨机中分别将矿渣和粉煤灰研磨至比表面积为800-900kg/m3的颗粒，较细的颗粒可以增加浆体凝结速率，接着将碱渣和电石渣分别在60±5℃条件下干燥至恒重。
S2、按照碱渣和电石渣的比例为5:1，矿渣和粉煤灰的比例为7:0.1，卵清蛋白和Al粉的比例为1:2，制备用于泡沫混凝土的拌合浆体。
S21、分别取10-50份的卵清蛋白和20-100份的Al粉放入1/3的1072份的水中搅拌均匀，得到稳泡剂悬浮液，单位为：Kg/m3。
S22、分别称取300-400份的碱渣、60-80份的电石渣和1000-1500份的矿渣倒入放有1072份的水的搅拌锅内搅拌2min，得到前驱体拌合料。
S23、将步骤S21得到的稳泡剂悬浮液和步骤S22得到的前驱体拌合料混合搅拌1min，得到拌合浆体。
接着将步骤S23得到的拌合浆体倒入尺寸为70mm×70mm×70mm的模具，2d后脱模，并放入湿度大于90％常温养护室至规定龄期，产品成型。
对比例5：
S1、先将矿渣和粉煤灰进行干燥，并在球磨机中分别将矿渣和粉煤灰研磨至比表面积为800-900kg/m3的颗粒，较细的颗粒可以增加浆体凝结速率，接着将碱渣和电石渣分别在60±5℃条件下干燥至恒重。
S2、按照碱渣和电石渣的比例为5:1，矿渣和粉煤灰的比例为6:1，可溶性淀粉和Al粉的比例为1:2，制备用于泡沫混凝土的拌合浆体。
S21、分别取10-50份的卵清蛋白和20-100份的Al粉放入1/3的1072份的水中搅拌均匀，得到稳泡剂悬浮液，单位为：Kg/m3。
S22、分别称取300-400份的碱渣、60-80份的电石渣和840-930份的矿渣倒入放有1072份的水的搅拌锅内搅拌2min，得到前驱体拌合料。
S23、将步骤S21得到的稳泡剂悬浮液和步骤S22得到的前驱体拌合料混合搅拌1min，得到拌合浆体。
接着将步骤S23得到的拌合浆体倒入尺寸为70mm×70mm×70mm的模具，2d后脱模，并放入湿度大于90％常温养护室至规定龄期，产品成型。
对比例6：
S1、先将矿渣和粉煤灰进行干燥，并在球磨机中分别将矿渣和粉煤灰研磨至比表面积为800-900kg/m3的颗粒，较细的颗粒可以增加浆体凝结速率，接着将碱渣和电石渣分别在60±5℃条件下干燥至恒重。
S2、按照碱渣和电石渣的比例为5:1，矿渣和粉煤灰的比例为3:4，可溶性淀粉、卵清蛋白和Al粉的比例为1:1:2，制备用于泡沫混凝土的拌合浆体。
S21、分别取10-50份的可溶性淀粉、10-50份的卵清蛋白和20-100份的Al粉放入1/3的1072份的水中搅拌均匀，得到稳泡剂悬浮液，单位为：Kg/m3。
S22、分别称取300-400份的碱渣、60-80份的电石渣、420-510份的矿渣和140-170份的粉煤灰倒入放有1072份的水的搅拌锅内搅拌2min，得到前驱体拌合料。
S23、将步骤S21得到的稳泡剂悬浮液和步骤S22得到的前驱体拌合料混合搅拌1min，得到拌合浆体。
接着将步骤S23得到的拌合浆体倒入尺寸为70mm×70mm×70mm的模具，2d后脱模，并放入湿度大于90％常温养护室至规定龄期，产品成型。
对比例7：
S1、先将矿渣和粉煤灰进行干燥，并在球磨机中分别将矿渣和粉煤灰研磨至比表面积为800-900kg/m3的颗粒，较细的颗粒可以增加浆体凝结速率，接着将碱渣和电石渣分别在60±5℃条件下干燥至恒重。
S2、按照碱渣和电石渣的比例为5:1，矿渣和粉煤灰的比例为6:1，可溶性淀粉、卵清蛋白和Al粉的比例为0.1:0.1:2，制备用于泡沫混凝土的拌合浆体。
S21、取20-100份的Al粉放入1/3的1072份的水中搅拌均匀，得到稳泡剂悬浮液，单位为：Kg/m3。
S22、分别称取300-400份的碱渣、60-80份的电石渣、840-930份的矿渣和140-155份的粉煤灰倒入放有1072份的水的搅拌锅内搅拌2min，得到前驱体拌合料。
S23、将步骤S21得到的稳泡剂悬浮液和步骤S22得到的前驱体拌合料混合搅拌1min，得到拌合浆体。
接着将步骤S23得到的拌合浆体倒入尺寸为70mm×70mm×70mm的模具，2d后脱模，并放入湿度大于90％常温养护室至规定龄期，产品成型。
分别测定上述实施例1-3和对比例4-7的抗压强度和导热系数以及干密度，测试结果如表1所示：
表1
/>
注：-：由于前期的塌模，导致材料未成型，故无法测得强度和导热系数。
通过对比实施例1和对比例5,实施例2和对比例6，实施例3和对比例4，发现加压发泡可以有效性降低泡沫混凝土的干密度，同时具有更低的导热系数，意味着拌合浆体内部气泡分布更加均匀。
本发明自加压装置通过对拌合浆体施加压力传递给气泡液膜表面，有效抑制泡沫的膨胀，可以在一定程度上平衡由于奥斯瓦尔德熟化效应所带来的附加压力，降低了泡沫的尺寸，有利于泡沫在浆体内部均匀分散。
通过对比实施例1和实施例2，发现复合稳泡剂的使用可以更有效降低导热系数，因为可溶性淀粉可以增加plateau通路的粘度，降低了泡沫的排液速率；卵清蛋白会吸附在液膜表面，形成光滑的表面膜增加了液膜的机械性能；二者共同作用会增加泡沫在浆体内部的稳定性。
通过对比实施例1和实施例3可以发现增加粉煤灰成为复合前驱体会降低干密度和导热系数，粉煤灰前期的火山灰效应较弱，导致前期胶凝材料生成量减少，不利于结构抗压，表现出较低的抗压强度，但同时因为粉煤灰填充效应，基体孔隙较少，导致了较高的干密度。
通过对比实施例1和对比例7，在不加稳泡剂的情况下，当Al粉含量到某一含量便会发生塌模现象，形成的泡沫会全部破灭，气体逸出，水分蒸发，影响材料的凝结硬化，无法成型，同时由于较小的膨胀体积，得到了较高的干密度。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，具体实施步骤包括：
S1、先将矿渣和粉煤灰进行干燥，并在球磨机中分别将矿渣和粉煤灰研磨至颗粒，接着将碱渣和电石渣分别干燥至恒重；
S2、制备用于泡沫混凝土的拌合浆体：
S21、分别取一定份数的可溶性淀粉、卵清蛋白和Al粉放入一定量的水中搅拌均匀，得到稳泡剂悬浮液；
S22、分别称取一定重量步骤S1得到的碱渣、电石渣、矿渣和粉煤灰倒入放有一定量水的搅拌锅内搅拌2min，在碱渣和电石渣形成的碱性环境中，矿渣和粉煤灰内部玻璃相中的Si-O-Si键和Al-O-Al键会断裂形成凝胶相得到前驱体拌合料；
S23、将步骤S21得到的稳泡剂悬浮液和步骤S22得到的前驱体拌合料混合搅拌1min，得到拌合浆体；
S3、将步骤S2得到的拌合浆体倒入自加压装置中的发泡保温腔体进行逐级加压脱模：
S31、将泄油阀门开关关闭，利用拌合浆体自生产生的氢气使位于发泡保温腔体内的拌合浆体承受一定的压力，通过第一加压风轮转子使第二加压风轮转子加速压缩气体，此时第三进油阀门随着凹槽轮的转动而开启，从而开启输油管；
S32、在步骤S31的基础上，第二加压风轮转子压缩气体产生的推力通过曲柄连杆和凹槽轮使第一进油阀门打开，此时液压油进入输油管；
S33、随着发泡保温腔体内的拌合浆体的压力不断上升，推动曲柄连杆带动凹槽轮交错转动，使气体从回气管道重新进入发泡保温腔体，从而增大发泡保温腔体内部的气压；
S34、在大气压的作用下，液压油通过进油管道进入发泡保温腔体的下端推动加压板上升，挤压伸缩弹簧体，伸缩弹簧体再将力传递给发泡保温腔体，在拌合浆体凝结过程中施加压力，从而完成第一轮的加压；
S35、重复步骤S31至步骤S34，直至发泡保温腔体的内部压力平衡，结束加压；
S4、在步骤S3的基础上脱模，并放入湿度大于90％的常温养护室至规定龄期，得到泡沫混凝土。
2.根据权利要求1所述的利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述研磨的颗粒的比表面积为800-900kg/m3，所述干燥的条件为60±5℃。
3.根据权利要求1所述的利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述碱渣和所述电石渣的份数比例为5:1。
4.根据权利要求1所述的利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述矿渣和所述粉煤灰的份数比例为6:1、3:4或者70:1。
5.根据权利要求1所述的利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述可溶性淀粉、所述卵清蛋白和所述Al粉的份数比例为10:1:20、1:1:2或者1:10:20。
6.根据权利要求1所述的利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，在步骤S31中，通过控制反应环境的碱度来让Al粉的外部薄膜溶解，通过控制Al粉的细度控制产气速率，从而协调产气速率与浆体凝结时间的平衡，所述压力产生的化学方程式为：
Al2O3+2OH-+3H2O→2[Al(OH)4]-
2Al+2OH-+6H2O→2[Al(OH)4]-+3H2↑。
7.根据权利要求1或者6所述的利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，在步骤S34中，需保证发泡保温腔体内部加压板的面积大于同一水平处进油管道和输油管道的横截面积，从而实现在同一压强下，通过小的压力推动大的荷载，此时所述输油管道和所述进油管道内的压力表达式如下：
其中，F1代表外界大气压，F2代表施加在内部模具的压力，S1代表液压油箱的上表面积，S2代表发泡保温腔体进油面的面积。
8.一种根据权利要求1-7之一所述的利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法的自加压装置，其特征在于，其包括输油管道、回气管道、进油管道、第一加压风轮转子、第二加压风轮转子、第一进油阀门、第二回气阀门、第三进油阀门、伸缩弹簧体、泄油阀门开关、液压油箱、发泡保温腔体、曲柄连杆、分子筛、凹槽轮、风机转子皮带、输气管道和加压板，所述发泡保温腔体的下端的第一接口和所述进油管道的第一接口连接，所述发泡保温腔体的下端的第二接口通过泄油阀门开关依次与所述输油管道的第一接口和液压油箱连接，所述发泡保温腔体的上端的第一接口通过第二回气阀门和所述回气管道的第一接口连接，所述发泡保温腔体的上端的第二接口和所述输气管道的第一接口连接，所述输气管道的第二接口通过第一进油阀门和所述进油管道的第二接口连接，所述第三进油阀门位于所述输油管道的内部，所述输气管道的第三接口和第四接口分别与所述输油管道和所述回气管道的第二接口连接；
所述第一加压风轮转子通过风机转子皮带和所述第二加压风轮转子连接，所述第一加压风轮转子和所述第二加压风轮转子分别位于所述分子筛的内部，所述第一加压风轮转子的第一输出端和第二输出端分别通过第一曲柄连杆和第二曲柄连杆与第一凹槽轮和第二凹槽轮连接，所述伸缩弹簧体的两端分别与所述发泡保温腔体的内部的上端和所述加压板连接。
9.根据权利要求8所述的利用复合稳泡剂制备泡沫混凝土的方法的自加压装置，其特征在于，所述分子筛位于所述输气管道分别与所述输油管道和所述回气管道的第二接口连接的接口之间。
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