一種輕質高性能泡沫混凝土及其製備方法
2023-05-30 07:19:01 1
一種輕質高性能泡沫混凝土及其製備方法
【專利摘要】本發明一種輕質高性能泡沫混凝土，包括以下重量份的組分：水泥50~60份、礦渣20~35份、粉煤灰15~20份、石膏5~10份，細集料60~80份、外加劑2.7~7.3份、纖維0.1~0.2份、水32~45份、泡沫5~25份。本發明還公開了該泡沫混凝土的製備方法。該泡沫混凝土容重輕、強度高、吸水率低、收縮率小，同時具備防水、防開裂功能。
【專利說明】一種輕質高性能泡沬混凝土及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種輕質節能建築材料及其製備方法，具體涉及一種輕質高性能泡沫 混凝土及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 近幾年來，隨著建築節能政策的驅動，建築節能技術和節能材料有了飛速發展。為 了滿足建築節能環保的要求，目前以有機高分子為主要原料生產的牆體保溫材料不適合防 火和環保的要求，逐漸被無機隔熱保溫材料所取代。泡沫混凝土具有輕質、保溫、隔熱、隔 音、不燃、抗震、利廢等優點，可很好地滿足建築節能和建築安全的要求，在眾多無機保溫材 料中脫穎而出。
[0003] 泡沫混凝土是通過發泡機的發泡，並將泡沫與水泥漿均勻混合，然後經過現澆施 工或模具成型，經自然養護所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質保溫材料。泡沫混 凝土產品具有很好的市場需求，目前國內大、中城市框架結構建築中，已有相當部分建築採 用泡沫混凝土直接現場澆注，成本較低，效果好，具有價格優勢，加之國家產業政策調整，泡 沫混凝土製品應用越來越廣泛。但泡沫混凝土普通存在強度低、乾燥收縮大、吸水率高、耐 久性差等問題，嚴重製約其推廣與應用。因此，製備具有輕質高強、防水防開裂功能的泡沫 混凝土是緊迫需要的。
【發明內容】
[0004] 本發明目的之一是提供一種輕質高強、同時具有防水防開裂功能的輕質高性能泡 沫混凝土。
[0005] 本發明目的之二是提供上述輕質高性能泡沫混凝土的製備方法。
[0006] 為實現上述第一個目的，本發明通過如下的技術方案來實現：一種輕質高性能泡 沫混凝土，包括以下重量份的組分：水泥5(Γ60份、礦渣2(Γ35份、粉煤灰15~20份、石膏 5?10份，細集料60?80份、外加劑2. 7?7. 3份、纖維0. 1?0. 2份、水32?45份、泡沫5?25份。
[0007] 所述水泥為強度等級不小於42. 5級的普通矽酸鹽水泥。
[0008] 所述礦渣為磨細的粒化高爐礦渣，比表面積大於4000 cm2/g。
[0009] 所述粉煤灰為I級或II級粉煤灰，其中CaO含量大於10%。
[0010] 所述石膏為二水石膏或硬石膏。
[0011] 所述細集料為重鈣粉和石英砂，其中，以泡沫混凝土中，重鈣粉含量為2(Γ30份， 石英砂含量為4(Γ50份。所述石英砂的細度模數為1. 5~1. 8。
[0012] 所述重鈣粉為機械粉碎的方解石、石灰石、白堊或貝殼，細度為30(Γ450目，CaC03 含量大於98%。
[0013] 所述外加劑由穩泡劑、憎水劑、保水劑、減水劑、早強劑和緩凝劑組成，各組分在用 量：穩泡劑0. 5~1. 5份、憎水劑0. 8~1. 5份、保水劑0. 2~0. 6份、減水劑0. 8~1. 4份、早強劑 0. 3?2. 0份和緩凝劑0. f 0. 3份。
[0014] 所述穩泡劑為十二烷基苯磺酸鈉、聚丙烯醯胺、和硬脂酸鈉的一種或兩種以上混 合；所述憎水劑為有機矽憎水劑、矽烷基憎水劑、和硬脂酸鈣的一種或兩種以上混合；所述 保水劑為羥丙基甲基纖維素醚或羥乙基甲基纖維素醚；所述減水劑為聚羧酸減水劑；所述 早強劑為鋁酸鈉、碳酸鋰、和無水硫酸鈉的一種或兩種以上混合；所述緩凝劑為檸檬酸、酒 石酸、和葡萄糖酸鈉的一種或兩種以上混合。
[0015] 所述纖維為聚丙烯纖維，長度6~12mm。所述水為自來水。
[0016] 所述泡沫由發泡劑和水組成，兩者質量比為1 : 40~60,發泡劑為動物蛋白複合型 發泡劑，泡沫的密度為3(T70g/L。
[0017] 為實現上述第二個目的，本發明通過如下的技術方案來實現：上述輕質高性能泡 沫混凝土的製備方法，包括以下步驟： (1) 按照配合比稱量水泥、礦渣、粉煤灰、石膏、細集料、外加劑、纖維、發泡劑和水； (2) 將水泥、礦渣、粉煤灰、石膏、細集料、纖維等乾料倒入攪拌機中攪拌均勻； (3) 加水及外加劑至乾料中攪拌均勻，製成水泥漿料； (4) 將發泡劑與水按1 : 4(Γ60比例混合加入發泡機中，發泡壓力控制在 0. 5MPa~l. OMPa的範圍內，發泡筒長度不少於50 cm，便可製備出性能優良的泡沫； (5) 泡沫加入水泥漿料中攪拌混合均勻，澆注成型後經自然養護而成輕質高性能泡沫 混凝土。
[0018] 本發明與現有技術相比具有以下優點： (1)本發明中，礦渣為磨細的粒化高爐礦渣，比表面積大於4000 cm2/g，細顆粒礦渣有 利於泡沫混凝土的早期強度，降低水化反應產生的水化熱，減少泡沫混凝土早期收縮開裂。 粉煤灰為I級或II級粉煤灰，其中CaO含量大於10%，I級或II級粉煤灰中玻璃微珠含量較 高，粉煤灰的形態效應作用顯著，能有效減少用水量，提高流動度；同時對粉煤灰中CaO含 量有明確的要求，可有效促進粉煤灰發生二次水化反應，顯著提高泡沫混凝土的後期強度。
[0019] (2)本發明中，細集料的細度為30(Γ450目的重鈣粉，石英砂的細度模數為 1.5~1. 8,與水泥、礦渣、粉煤灰和石膏形成了多區間顆粒級配關係，有效提高漿體緻密性， 從而提高泡沫混凝土的強度與體積穩定性。
[0020] (3)本發明中，外加劑由穩泡劑、憎水劑、保水劑、減水劑、早強劑和緩凝劑組成。穩 泡劑是一種表面活性劑，能夠在液相表面形成單分子吸附膜，使液面堅固不易破裂，達到穩 定氣泡的目的，同時可以增加料漿的粘稠度，使泡沫更好的在漿體內保持穩定，從而提高泡 沫混凝土的強度。憎水劑能有效地改變矽酸鹽材料的表面特性，生成牢固的疏水性網狀矽 氧烷分子膜，使水分無法滲入到顆粒內部，從而使泡沫混凝土具有較好防水功能。保水劑的 保水作用可以避免水分被基層吸收或蒸發，保證水泥水化所需要的水，保持泡沫混凝土的 流動性和穩定性。減水劑減少了用水量，提高了漿料的流動性與泡沫混凝土的強度。早強 齊?可促進水泥水化，提高泡沫混凝土的早期強度。緩凝劑可延緩水泥凝結，保證了泡沫混凝 土的施工性能。
[0021] (4)本發明中，纖維是阻止開裂的重要組分之一，在漿體中呈三維網絡結構，可承 受漿體收縮產生的拉應力，減少裂紋，防止微裂縫的發展。
[0022] (5)本發明中，發泡劑為表面活性劑與動物蛋白複合型發泡劑，發泡速度快、泡徑 均勻、而且泡沫細小、泡沫的穩定性好、持續時間長，有效提高了泡沫混凝土的穩定性與強 度。
【具體實施方式】
[0023] 以下實施例中，普通矽酸鹽水泥的強度等級不小於42. 5級。礦渣為磨細的粒化高 爐礦渣，比表面積大於4000 cm2/g。I級粉煤灰和II級粉煤灰的CaO含量均大於10%。所 述細集料為重鈣粉和石英砂，其中，以泡沫混凝土中，重鈣粉含量為2(Γ30份，石英砂含量 為4(Γ50份。所述石英砂的細度模數為1. 5~1. 8。重鈣粉為機械粉碎的方解石、石灰石、白 堊或貝殼，細度為30(Γ450目，0&〇)3含量大於98%。聚丙烯纖維的長度6?12mm。水為自來 水。
[0024] 所述泡沫由發泡劑和水組成，兩者質量比為1 : 40~60,發泡劑為動物蛋白複合型 發泡劑，泡沫的密度為3(T70g/L。
[0025] 實施例1 普通矽酸鹽水泥60份，礦渣20份，II級粉煤灰15份，硬石膏5份，重鈣粉30份，石英 砂40份，硬脂酸鈉1. 5份，硬脂酸鈣1份，羥丙基甲基纖維素醚0. 4份，聚羧酸減水劑1. 0 份，碳酸鋰0. 5份，酒石酸0. 2份，聚丙烯纖維0. 1份，自來水35份，密度50g/L的泡沫13 份。
[0026] 製備方法： 1) 按照配合比稱量各組分； 2) 將水泥、礦渣、粉煤灰、石膏、細集料、纖維等乾料倒入攪拌機中攪拌均勻； 3) 加水及外加劑至乾料中攪拌均勻，製成水泥漿料； 4) 將發泡劑與水按1 : 4(Γ60比例混合加入發泡機中，把控制發泡壓力在 0. 5MPa~l. OMPa的範圍內，發泡筒長度不少於50 cm，便可製備出性能優良的泡沫； 5) 泡沫按設計用量加入水泥漿料中攪拌混合均勻，澆注成型後經自然養護而成。
[0027] 所得輕質高性能泡沫混凝土的幹容重540kg/m3, 28天強度4. 4Mpa，導熱係數 0. 079wAm · K)，吸水率4. 8%，線性收縮率0. 28%。
[0028] 實施例2 普通矽酸鹽水泥50份，礦渣20份，II級粉煤灰20份，二水石膏10份，重鈣粉20份， 石英砂50份，聚丙烯醯胺1. 2份，矽烷基憎水劑0. 8份，羥乙基甲基纖維素醚0. 6份，聚羧 酸減水劑1. 0份，無水硫酸鈉1份，葡萄糖酸鈉0. 3份，聚丙烯纖維0. 1份，自來水38份，密 度40g/L的泡沫10份。
[0029] 製備方法同實施例1。
[0030] 所得輕質高性能泡沫混凝土的幹容重550kg/m3, 28天強度4. 2Mpa，導熱係數 0. 085wAm · K)，吸水率4. 5%，線性收縮率0. 25%。
[0031] 實施例3 普通矽酸鹽水泥55份，礦渣25份，I級粉煤灰15份，二水石膏5份，重鈣粉25份，石英 砂45份，十二烷基苯磺酸鈉1. 5份，有機矽憎水劑1份，羥丙基甲基纖維素醚0. 5份，聚羧 酸減水劑1. 0份，鋁酸鈉1. 5份，檸檬酸0. 3份，聚丙烯纖維0. 1份，自來水36份，密度60g/ L的泡沫15份。
[0032] 製備方法同實施例1。
【權利要求】
1. 一種輕質高性能泡沫混凝土，包括以下重量份的組分：水泥5(Γ60份、礦渣2(Γ35 份、粉煤灰15?20份、石膏5?10份，細集料60?80份、外加劑2. 7?7. 3份、纖維(λ 1?2份、 水32?45份、泡沫5?25份。
2. 根據權利要求1所述的輕質高性能泡沫混凝土，其特徵在於，所述水泥為強度等級 不小於42. 5級的普通矽酸鹽水泥。
3. 根據權利要求1所述的輕質高性能泡沫混凝土，其特徵在於，所述礦渣為磨細的粒 化高爐礦渣，比表面積大於4000 cm2/g。
4. 根據權利要求1所述的輕質高性能泡沫混凝土，其特徵在於，所述粉煤灰為I級或 II級粉煤灰，其中CaO含量大於10% ;所述石膏為二水石膏或硬石膏。
5. 根據權利要求1所述的輕質高性能泡沫混凝土，其特徵在於，所述細集料為重鈣粉 和石英砂，其中，以泡沫混凝土中，重鈣粉含量為2(Γ30份，石英砂含量為4(Γ50份，所述石 英砂的細度模數為1. 5~1. 8 ;所述重鈣粉為機械粉碎的方解石、石灰石、白堊或貝殼，細度 為300?450目，CaC03含量大於98%。
6. 根據權利要求1所述的輕質高性能泡沫混凝土，其特徵在於，所述外加劑由穩泡劑、 憎水劑、保水劑、減水劑、早強劑和緩凝劑組成，各組分在用量：穩泡劑〇. 5~1. 5份、憎水劑 0. 8~1. 5份、保水劑0. 2~0. 6份、減水劑0. 8~1. 4份、早強劑0. 3~2. 0份和緩凝劑0. 1~0. 3 份。
7. 根據權利要求1所述的輕質高性能泡沫混凝土，其特徵在於，所述穩泡劑為十二烷 基苯磺酸鈉、聚丙烯醯胺、硬脂酸鈉的一種或兩種以上混合；所述憎水劑為有機矽憎水劑、 矽烷基憎水劑、硬脂酸鈣的一種或兩種以上混合；所述保水劑為羥丙基甲基纖維素醚或羥 乙基甲基纖維素醚；所述減水劑為聚羧酸減水劑；所述早強劑為鋁酸鈉、碳酸鋰、無水硫酸 鈉的一種或兩種以上混合；所述緩凝劑為檸檬酸、酒石酸、葡萄糖酸鈉的一種或兩種以上混 合。
8. 根據權利要求1所述的輕質高性能泡沫混凝土，其特徵在於，所述纖維為聚丙烯纖 維，長度6~12mm ;所述水為自來水。
9. 根據權利要求1所述的輕質高性能泡沫混凝土，其特徵在於，所述泡沫由發泡劑和 水組成，兩者質量比為1 : 40~60,發泡劑為動物蛋白複合型發泡劑，泡沫的密度為3(T70g/ L〇
10. 權利要求1、任一項所述的輕質高性能泡沫混凝土的製備方法，包括以下步驟： (1) 按照配合比稱量水泥、礦渣、粉煤灰、石膏、細集料、外加劑、纖維、發泡劑和水； (2) 將水泥、礦渣、粉煤灰、石膏、細集料、纖維等乾料倒入攪拌機中攪拌均勻； (3) 加水及外加劑至乾料中攪拌均勻，製成水泥漿料； (4) 將發泡劑與水按1 : 4(Γ60比例混合加入發泡機中，把控制發泡壓力在 0. 5MPa~l. OMPa的範圍內，發泡筒長度不少於50 cm，便可製備出性能優良的泡沫； (5) 泡沫加入水泥漿料中攪拌混合均勻，澆注成型後經自然養護而成輕質高強度泡沫 混凝土。
【文檔編號】C04B28/04GK104108912SQ201410274787
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】王新祥, 李建新, 王元光, 陳培鑫, 陳耿, 張永健, 鄭靚 申請人:廣東省建築科學研究院