CN117945718A - 一种机制砂泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机制砂泡沫混凝土，各组分及其所占重量份数包括：硅酸盐水泥150～400份，粉煤灰50～150份，硅灰30～70份，机制砂120～650份，膨胀珍珠岩60～110份，氧化石墨烯分散液10～30份，钢纤维丝5～10份，减水剂5～10份，改性蛋白质发泡剂2.5～10份，水220～250份。本发明所述机制砂泡沫混凝土在保证良好力学性能的基础上，可兼顾良好的抗收缩性能和防水性能，并可有效降低容重，可实现大细度模数机制砂在泡沫混凝土中的有效应用；且涉及的制备方法较简单、操作方便，适合推广应用。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种机制砂泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术
泡沫混凝土具有密度低，保温、隔热、隔音、防潮等优异功能，适宜用作墙体的保温隔热材料等，而且生产投资少，施工方便、可大量利用工业废渣，对建筑节能以及环境保护都具有重要意义。
泡沫混凝土通常利用机械方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，在混凝土搅拌站将水泥、砂等搅拌成砂浆，并用汽车式搅拌机车运至工地，再将单独制成的泡沫加入砂浆拌匀，然后将制备好的泡沫混凝土注入泵车输送或现场直接施工。
然而，传统泡沫混凝土通常稠度较小，其粘稠度不能有效克服泡沫的表面扩张力，料浆中不同位置的泡沫直径大小不一，加泡不稳、成泡率能力下降等问题，并最终影响成泡的质量。此外，传统泡沫混凝土料浆的稳定性较差，存在强度低、收缩大、易开裂、易吸水等问题，严重影响了它在建筑业中的大规模使用。此外，针对部分细度模数大、级配较差的机制砂，进一步导致泡沫混凝土稳定性差等问题。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种机制砂泡沫混凝土，在保证良好力学性能的基础上，可兼顾良好的抗收缩性能和防水性能，并可有效降低容重，可实现达细度模数机制砂在泡沫混凝土中的有效应用；且涉及的制备方法较简单、操作方便，适合推广应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种机制砂泡沫混凝土，各组分及其所占重量份数包括：硅酸盐水泥150～400份，粉煤灰50～150份，硅灰30～70份，机制砂120～650份，膨胀珍珠岩60～110份，氧化石墨烯分散液10～30份，钢纤维丝5～10份，减水剂5～10份，改性蛋白质发泡剂2.5～10份，水220～250份。
上述方案中，所述硅酸盐水泥的28d胶砂抗压强度为59.8～61.8MPa，比表面积为380～450m2/kg，表观密度3060～3080kg/m3；具体可选用P·I型52.5水泥或P·II型52.5水泥等。
上述方案中，所述粉煤灰为F类II级，其28d胶砂活性为68～75％，细度为21.2～27.5％，表观密度2360～2390kg/m3。
上述方案中，所述硅灰其二氧化硅含量为92～95％，比表面积为26000～28000m2/kg，28d活性为110～116％。
上述方案中，所述机制砂的石粉含量为10.5～11.2wt％，为II区下限中级砂，表观密度2660～2690kg/m3，细度模数为2.6～2.9，针片状颗粒为2～5％。
上述方案中，所述膨胀珍珠岩的体积膨胀为10～15倍，堆积密度为515～782kg/m3。
上述方案中，所述氧化石墨烯分散液的浓度为3.8～4.5mg/mL。
上述方案中，所述钢纤维丝的长度为45～60mm，直径为0.45～0.5mm。
上述方案中，减水剂的减水率为25～26％，固含为11.5～12.9％。
上述方案中，所述改性蛋白质发泡剂中，主要原料及其所占重量份数包括：动物角质20～30份，Ca(OH)2 2.5～6.5份，NaHSO3 0.5～2.5份，水200～250份，阿拉伯树胶粉0.2～0.5份，三乙醇胺0.05～0.10份；具体制备步骤包括：将称取的动物角质、Ca(OH)2和NaHSO3置于沸水中，进行水解(5～7h)，冷却至常温(20～25℃)，进行残渣过滤，采用弱酸(如无水乙酸等)调节所得滤液的pH值至7.0～8.5，再将阿拉伯树胶粉加入所得混合液中进行一次搅拌处理，最后滴加三乙醇胺，进行二次搅拌处理，制得改性蛋白质发泡剂。
上述方案中，所述动物角质可选用牛蹄角、马蹄角、猪蹄角等。
上述方案中，所述沸水温度为98～100℃。
上述方案中，所述一次搅拌处理采用的温度20～25℃，转速为120～130r/min，时间为10～15min；二次搅拌处理采用的温度20～25℃，转速为120～130r/min，时间为25～30min。
上述方案中，所述阿拉伯树胶粉的密度为1.35～1.49g/cm3，白色粉末，无臭，无味，易溶于水。
上述方案中，利用所述改性蛋白质发泡剂所得泡沫的密度为830～1080kg/m3，泡沫稳定性为2～4h。
上述一种机制砂泡沫混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1)将改性蛋白质发泡剂与部分用量的水混合，进行机械发泡，得泡沫；
2)将称取的硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、机制砂、膨胀珍珠岩、氧化石墨烯、钢纤维丝进行搅拌处理(30～45s)，然后加入减水剂和剩余用量的水进行混合搅拌(50～120s)，最后加入泡沫搅拌均匀(15～30s)，即得所述机制砂泡沫混凝土混合料；
3)将所得混合料浇筑成型，静置养护，再进行标准养护，得机制砂泡沫混凝土。
上述方案中，发泡步骤包括：在泡沫发生器中通过有孔叶片的旋转搅拌下，改性蛋白质发泡剂水溶液逐渐产生丰富的白色泡沫，泡沫发生器转速为7～10转/分钟，发泡3～4min，发泡数量接近最大，静止1～2min后便可将泡沫用容器取出。
上述方案中，步骤1)中改性蛋白质发泡剂与水的质量比为1:(10～30)。
上述方案中，所述浇筑成型步骤中，中间不需要落地拌合和震动密实等过程，且成型时泡沫混凝土浆体要高出试模上沿。
上述方案中，所述静置养护时间为24～48h，不可进行收面抹平，温度为20～24℃。
上述方案中，标准养护温度为20～22℃，湿度为96～99％。
根据上述方案制备的机制砂泡沫混凝土，其收缩率为235～395×10-6；抗压强度最高可达到18MPa，容重最低可达850kg/m3；吸水率为1.0～1.6％；在保证良好力学性能的基础上，可兼顾良好的抗收缩性能和防水性能，并可有效降低容重，适合推广应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明采用三乙醇胺和阿拉伯树胶粉对蛋白质型发泡剂进行改性；通过先引后排的方式，在水解得到蛋白质体系后，首先加入三乙醇胺进行一次搅拌改性可降低泡沫表面张力，提高单个泡沫的弹性，然后引入阿拉伯树胶粉，提高液相粘度并减缓泡沫的排液速率，最后调节pH值，得到稳定的、泡沫量大、粒径分布较均匀的泡沫体系，进而促进提升所得泡沫混凝土料浆的稳定性等。
2)本发明采用的机制砂、膨胀珍珠岩孔隙率大，且机制砂的细度模数大、级配较差；进一步结合氧化石墨烯、硅灰等的填充作用，形成泡沫混凝土浆骨合理的堆积密度，可促进提升泡沫混凝土的前期空间支撑性能，有利于保证较好的混凝土稳定性、内部蓄水性、后期强度稳定性等，抗裂性能优异；且均为轻质原材料，整体容重较小，防潮隔热效果好。
3)本发明涉及的制备方法较简单，操作方便，可实现细度模数大、级配较差的机制砂在泡沫混凝土中的有效应用；所得机制砂泡沫混凝土在保证良好力学性能的基础上，可兼顾良好的抗收缩性能、防水性能和轻质性能，适合推广应用。
具体实施方式
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
以下实施例中，采用的硅酸盐水泥为P·I型52.5水泥，其28d胶砂抗压强度为60.8MPa，比表面积为420m2/kg，表观密度3080kg/m3；粉煤灰为F类II级，其28d胶砂活性为72％，细度为25.3％，表观密度2375kg/m3。硅灰的二氧化硅含量为92％，比表面积为26000m2/kg，28d活性为116％。机制砂为硅质机制砂，其石粉含量为10.8wt％，为II区下限中级砂，表观密度2680kg/m3。膨胀珍珠岩体积膨胀为12倍，堆积密度为565kg/m3。氧化石墨烯分散液的浓度为4.2mg/mL。钢纤维丝的长度为45～60mm，直径为0.45～0.5mm。
采用的聚羧酸高性能减水剂的减水率为26％，固含为12.6％。
实施例1
一种机制砂泡沫混凝土，各组分及其所占重量份数为：硅酸盐水泥350份，粉煤灰100份，硅灰50份，机制砂624份，膨胀珍珠岩70份，氧化石墨烯分散液15份，钢纤维丝6份，减水剂7份，改性蛋白质发泡剂3.5份，水230份；其制备方法包括如下步骤：
1)将发泡剂与30％用量的水(69份)混合，发泡剂与水的质量比为1:20，在泡沫发生器中通过有孔叶片的旋转搅拌下，发泡剂水溶液逐渐产生丰富的白色泡沫，泡沫发生器转速为10r/min，发泡4min，静止2min后便可将泡沫用容器取出；所得泡沫体积为825mL，密度为952kg/m3，泡沫稳定性为2.4h；
其中，改性蛋白质发泡剂的制备步骤如下：将牛蹄角30份、Ca(OH)2 5.5份、NaHSO32.3份置于210份水(100℃)中进行水解，水解时间为6.5h，然后冷却至常温22℃，进行残渣过滤，对滤液进行弱酸(无水乙酸)调节pH值至7.5，再加入0.1份三乙醇胺所得混合液中进行搅拌15min，控制温度22℃，转速为120r/min，最后加入0.3份阿拉伯树胶粉(密度为1.35g/cm3)，同样搅拌速率继续搅拌30min，制得改性蛋白质发泡剂；
2)将称取的硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、机制砂、膨胀珍珠岩、氧化石墨烯、钢纤维丝进行搅拌30s，然后加入、减水剂和剩余的水进行混合搅拌50s，最后加入泡沫搅拌15s，即得所述机制砂泡沫混凝土混合料；
3)将所得混合料浇筑成型，中间不需要落地拌合和震动密实等过程，且成型时泡沫混凝土浆体要高出试模上沿，静置养护24h，不可进行收面抹平，温度为22℃，再进行养护，养护温度为21℃，湿度为99％，得机制砂泡沫混凝土。
实施例2
一种机制砂泡沫混凝土，各组分及其所占重量份数为：硅酸盐水泥330份，粉煤灰110份，硅灰30份，机制砂550份，膨胀珍珠岩70份，氧化石墨烯分散液15份，钢纤维丝7份，减水剂7.5份，改性蛋白质发泡剂4份，水220份；其制备方法包括如下步骤：
1)将改性蛋白质发泡剂(制备方法同实施例1)与50％用量的水(110份)混合，发泡剂与水的质量比为1:27.5，在泡沫发生器中通过有孔叶片的旋转搅拌下，发泡剂水溶液逐渐产生丰富的白色泡沫，泡沫发生器转速为10转/分钟，发泡4min，静止2min后便可将泡沫用容器取出；
2)将称取的硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、机制砂、膨胀珍珠岩、氧化石墨烯、钢纤维丝进行搅拌30s，然后加入、减水剂和剩余的水进行混合搅拌60s，最后加入泡沫搅拌30s即可得一种机制砂泡沫混凝土；
3)将所得混合料浇筑成型，中间不需要落地拌合和震动密实等过程，且成型时泡沫混凝土浆体要高出试模上沿，静置养护48h，不可进行收面抹平，温度为22℃，再进行养护，养护温度为21℃，湿度为99％，得机制砂泡沫混凝土。
实施例3
一种机制砂泡沫混凝土，各组分及其所占重量份数为：硅酸盐水泥300份，粉煤灰75份，硅灰55份，机制砂610份，膨胀珍珠岩80份，氧化石墨烯分散液20份，钢纤维丝9份，减水剂8份，改性蛋白质发泡剂8份，水250份；其制备方法包括如下步骤：
1)将改性蛋白质发泡剂(制备方法同实施例1)与50％用量的水(125份)混合，发泡剂与水的质量比为1:16，在泡沫发生器中通过有孔叶片的旋转搅拌下，发泡剂水溶液逐渐产生丰富的白色泡沫，泡沫发生器转速为10转/分钟，发泡4min，静止2min后便可将泡沫用容器取出；
2)将称取的硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、机制砂、膨胀珍珠岩、氧化石墨烯、钢纤维丝进行搅拌30s，然后加入、减水剂和剩余的水进行混合搅拌60s，最后加入泡沫搅拌30s，即得所述机制砂泡沫混凝土混合料；
3)将所得混合料浇筑成型，中间不需要落地拌合和震动密实等过程，且成型时泡沫混凝土浆体要高出试模上沿，静置养护36h，不可进行收面抹平，温度为22℃，再进行养护，养护温度为21℃，湿度为99％，得机制砂泡沫混凝土。
对比例1
一种机制砂泡沫混凝土，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于，改性发泡剂的制备步骤为：将牛蹄角30份、Ca(OH)2 5.5份，NaHSO3 2.3份置于210份水(100℃)中进行水解，水解时间为6.5h，后冷却至常温22℃，进行残渣过滤，对滤液进行弱酸(无水乙酸)调节pH值至7.5，加入0.4份三乙醇胺到所得混合液中进行搅拌30min，控制温度22℃，转速为120r/min，制得蛋白质发泡剂。
对比例2
一种机制砂泡沫混凝土，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于，改性发泡剂的制备步骤为：将牛蹄角30份、Ca(OH)2 5.5份，NaHSO3 2.3份置于210份水(100℃)中进行水解，水解时间为6.5h，后冷却至常温22℃，进行残渣过滤，对滤液进行弱酸(无水乙酸)调节pH值至7.5，加入0.4份阿拉伯树胶粉(密度为1.35g/cm3)到所得混合液中进行搅拌30min，控制温度22℃，转速为120r/min，制得蛋白质发泡剂。
对比例3
一种机制砂泡沫混凝土，其制备方法与实施例1大致相同，不同之处在于，改性发泡剂的制备步骤为：将牛蹄角30份、Ca(OH)2 5.5份，NaHSO3 2.3份置于水210份(100℃)中进行水解，水解时间为6.5h，后冷却至常温22℃，进行残渣过滤，对滤液进行弱酸(无水乙酸)调节pH值至7.5，同时加入0.3份阿拉伯树胶粉(密度为1.35g/cm3)和0.1份三乙醇胺进行搅拌30min，控制温度22℃，转速为120r/min，制得蛋白质发泡剂。
将实施例1～3和对比例1～3所述机制砂泡沫混凝土分别进行泡沫稳定性、力学性能、吸水和收缩性能等测试，结果见表1。
表1实施例1～3和对比例1～3所得机制砂泡沫混凝土的性能测试结果
显然，上述优选实施例仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种机制砂泡沫混凝土，其特征在于，各组分及其所占重量份数包括：硅酸盐水泥150～400份，粉煤灰50～150份，硅灰30～70份，机制砂120～650份，膨胀珍珠岩60～110份，氧化石墨烯分散液10～30份，钢纤维丝5～10份，减水剂5～10份，改性蛋白质发泡剂2.5～10份，水220～250份。
2.根据权利要求1所述的机制砂泡沫混凝土，其特征在于，所述改性蛋白质发泡剂中，主要原料及其所占重量份数包括：动物角质20～30份，Ca(OH)2 2.5～6.5份，NaHSO3 0.5～2.5份，水200～250份，阿拉伯树胶粉0.2～0.5份，三乙醇胺0.05～0.10份。
3.根据权利要求2所述的机制砂泡沫混凝土，其特征在于，所述改性蛋白质发泡剂的制备步骤包括：将称取的动物角质、Ca(OH)2和NaHSO3置于沸水中，进行水解，冷却至常温，进行残渣过滤，采用弱酸调节所得滤液的pH值至6.5～7.0，再将阿拉伯树胶粉加入所得混合液中进行一次搅拌处理，最后滴加三乙醇胺，进行二次搅拌处理，制得改性蛋白质发泡剂。
4.根据权利要求1所述的机制砂泡沫混凝土，其特征在于，所述机制砂的石粉含量为10.5～11.2wt％，为II区下限中级砂，表观密度2660～2690kg/m3，细度模数为2.6～2.9，针片状颗粒为2～5％。
5.根据权利要求1所述的机制砂泡沫混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥的28d胶砂抗压强度为59.8～61.8MPa，比表面积为380～450m2/kg，表观密度3060～3080kg/m3；粉煤灰为F类II级，其28d胶砂活性为68～75％，细度为21.2～27.5％，表观密度2360～2390kg/m3；硅灰其二氧化硅含量为92～95％，比表面积为26000～28000m2/kg，28d活性为110～116％。
6.根据权利要求1所述的机制砂泡沫混凝土，其特征在于，所述膨胀珍珠岩的体积膨胀为10～15倍，堆积密度为515～782kg/m3。
7.根据权利要求1所述的机制砂泡沫混凝土，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液的浓度为3.8～4.5mg/mL。
8.根据权利要求1所述的机制砂泡沫混凝土，其特征在于，所述钢纤维丝的长度为45～60mm，直径为0.45～0.5mm。
9.根据权利要求1所述的机制砂泡沫混凝土，其特征在于，减水剂的减水率为25～26％。
10.权利要求1～9任一项所述机制砂泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将改性蛋白质发泡剂与部分用量的水混合，进行机械发泡，得泡沫；
2)将称取的硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、机制砂、膨胀珍珠岩、氧化石墨烯、钢纤维丝进行搅拌处理，然后加入减水剂和剩余用量的水进行混合搅拌，最后加入泡沫搅拌均匀，得机制砂泡沫混凝土混合料；
3)将所得机制砂泡沫混凝土混合料浇筑成型，静置养护，再进行标准养护，得机制砂泡沫混凝土。
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| CN202410104147.9A CN117945718A (zh) | 2024-01-25 | 2024-01-25 | 一种机制砂泡沫混凝土及其制备方法 |
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