一种煤矸石泡沫混凝土复合发泡剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种泡沫混凝土复合发泡剂制备方法，首先称取0.5～10重量份的十二烷基硫酸钠发泡剂和1000～3000重量份的水，混合均匀；再称取0.5～5重量份的十二醇稳泡剂和1000～10000重量份的水，混合均匀，倒入混合均匀的发泡液中；然后再将0.05～0.6％重量份的氯化钙、硫酸钠或者三乙醇胺混凝土早强剂加入发泡液中；该发泡剂的发泡倍率为21.3，开始泌水时间7min，90min后泡沫沉降距38mm，与混凝土早强剂相容性良好，用该发泡剂发泡制备的煤矸石泡沫混凝土煤矸石添加量高达76％，煤矸石颗粒最大达到5mm，产品抗压强度满足煤矿充填要求。
【专利说明】一种煤矸石泡沬混凝土复合发泡剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤矸石泡沫混凝土复合发泡剂的制备方法，该发泡剂主要用于高含量煤矸石低含量水泥的煤矸石泡沫混凝土的制备。
【背景技术】
[0002]为了防止煤矿采空区发生自然灾害，必须对煤矿采空区进行充填。以煤矸石为原料，制备用于煤矿采空区充填用的具有轻质、高强和隔热性良好的泡沫混凝土，生产成本低，制备工艺简单，流动性好，易于泵送，井下不需脱水，是一种新型的矿山充填材料。泡沫混凝土制备过程中发泡技术分为物理发泡和化学发泡方法，物理发泡法制备泡沫混凝土的工艺中，发泡剂的性能是决定泡沫混凝土强度、隔热、隔声、是否开裂的关键因素。一般来说，泡沫混凝土发泡剂应具有较好的起泡功能和稳泡功能，除此之外，还应该具有对水泥的促凝作用。
[0003]现有技术的文献中关于泡沫混凝土化学发泡方法是通过化学反应在新拌料浆中产生气体，在混凝土中产生气泡或气穴。这种措施虽然可以有效地引入少量气体，但是由于混凝土内的气泡大小、气泡数量、耐久性和气泡分布难以控制，制备的泡沫混凝土不能满足实际生产。本发明主要是使用自制的复合发泡剂制备高含量大颗粒煤矸石低含量水泥泡沫混凝土，用于煤矿采空区充填。
[0004]文献中制备泡沫混凝土的发泡剂的介绍主要有:
[0005]期刊《混凝土与水泥制品》2013年第12期总第211期第23页至第28页公开了一篇史星祥撰写的蛋白质型发泡剂的制备及其对泡沫混凝土性能的影响的研宄文章。试验以鸡毛为原料，采用水解法制备蛋白质型发泡剂，系统考察原料预处理、(^(0?) 2用量、水解时间与水解温度对发泡剂泡沫性能的影响。并向该发泡剂中掺加正丁醇与粘性物质羧甲基纤维素钠进行复配改性，以改善发泡剂泡沫性能。最后使用4种不同类型发泡剂制备泡沫混凝土，研宄其对泡沫混凝土强度以及孔结构的影响。结果表明，制备蛋白质型发泡剂最佳工艺参数为:(?(00^10^水解温度1101、水解时间2卜；复配改性时正丁醇与羧甲基纤维素钠掺量分别为0.2^,0.03%时，泡沫稳定性最好，111泌水率由38.89%降至11.59%。以改性蛋白质型发泡剂制备的300匕?3级泡沫混凝土，其强度相对其他3种发泡剂制备的要高，28(1抗压强度达到0.85即3，且其孔径在0.5臟左右，孔分布较为均匀规整。
[0006]期刊《浙江大学学报(理学版)》2012年第5期39卷第606至第610页公开了一篇肖红力撰写的泡沫混凝土发泡剂的发泡性能研宄的研宄文章。研宄表明，用月桂酰基肌氨酸钠、甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸酯和丙烯酸交联树脂对常用发泡剂十二烷基苯磺酸钠进行复配研宄.通过罗氏泡沫仪的起泡高度和消泡半衰期表征发泡剂泡沫稳定性，并对产生的结果进行解释.实验结果表明，在适当条件下，3种复配添加剂都能在一定程度上改善十二烷基苯磺酸钠的泡沫性能，其中0.7%的十二烷基苯磺酸钠加入0.175%的甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸酯和0.07%的丙烯酸交联树脂所组成的三组分复合体系，泡沫性能优异。
[0007]期刊《混凝土》2009年第11期总第241期第78页至第82页公开了一篇李森兰撰写的发泡剂与其泡沫混凝土抗压强度的关系探析的研宄文章。通过对发泡剂原液的结构、泡沫结构以及发泡剂泡沫与水泥、粉煤灰浆料相互搅拌混合过程的分析，发现发泡剂本身的性质、最佳稀释倍数以及最合适的水灰比是决定泡沫混凝土抗压强度的重要因素。要提高发泡剂的性质，关键在于使用“多羧基单烃基”的表面活性剂和与之配套的稳定剂。
[0008]以上研宄表明，泡沫混凝土发泡剂是决定泡沫混凝土性能的关键因素，发泡剂的配方决定了泡沫混凝土的质量。但上述现有技术中至少存在以下问题:
[0009](1)蛋白类发泡剂由于材料来源有限，成本较高，市场竞争力不足；且其保质期较短，温度为25?301:时，3天便腐朽发臭，容易变质，制约了它在工业化生产中的大规模推广。
[0010](2)制备泡沫混凝土所用发泡剂十二烷基苯磺酸钠用量较大，为0.7%，且复配组分为三组分复配体系，工艺复杂。
[0011](3)发泡剂十二烷基苯磺酸钠制得的泡沫得稳定性差，不足以支撑煤矸石大颗粒挤压，泡沫浆料出现冒泡现象。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是提供一种高效实用的大颗粒煤矸石泡沫混凝土发泡剂的配方。
[0013]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0014]本发明的石泡沫混凝土发泡剂的制备方法，包括步骤:
[0015]八、称取0.5?10重量份的十二烷基硫酸钠发泡剂和1000?3000重量份的水，混合均匀；
[0016]8、称取0.5?5重量份的十二醇稳泡剂和1000?10000重量份的水，混合均匀，倒入混合均匀的发泡液中；
[0017]0、用0.05?0.6%重量份的氯化钙、硫酸钠或者三乙醇胺混凝土早强剂加入发泡液中；
[0018]0、称取20重量份的？0425水泥、55?65重量份的颗粒大小为0.5?6臟的煤矸石、15?20重量份的水，然后在搅拌机中搅拌均匀制备出混凝土浆体；将预备的泡沫加入混凝土浆体中，搅拌2?6-=至浆体均匀，制备出泡沫混凝土浆体，然后将制备好的泡沫混凝土浆体注入预先准备的模具中成型，静养24小时后放入混凝土标准恒温恒湿养护箱中养护到各个龄期，其中混凝土标准恒温恒湿养护箱的温度为19?21X:，相对湿度为95 %?99%。
[0019]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明的泡沫混凝土发泡剂具有以下优占.
[0020]操作工艺简单，在室温条件下制备，原料常见，用量少，为2组分复配。原料煤矸石不需要煅烧，所用的煤矸石颗粒最大可以达到既可以节约能源，也可以节省破碎设备和费用。
【具体实施方式】
[0021]下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0022]本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0023]实施例1
[0024]本发明的泡沫混凝土发泡剂的制备方法，包括步骤:
[0025]八、称取1?3重量份的十二烷基硫酸钠发泡剂和1000?1500重量份的水，混合均匀；
[0026]8、称取0.5?2重量份的十二醇稳泡剂和1000?5000重量份的水，混合均匀，倒入混合均匀的发泡液中；
[0027]匕用的0.1?0.3%重量份的氯化钙、硫酸钠或者三乙醇胺混凝土早强剂加入发泡液中；
[0028]0、称取20重量份的？0425水泥、55?65重量份的颗粒大小为0.5?6臟的煤矸石、15?20重量份的水，然后在搅拌机中搅拌均匀制备出混凝土浆体；将预备的泡沫加入混凝土浆体中，搅拌2?6-=至浆体均匀，制备出泡沫混凝土浆体，然后将制备好的泡沫混凝土浆体注入预先准备的模具中成型，静养24小时后放入混凝土标准恒温恒湿养护箱中养护到各个龄期，其中混凝土标准恒温恒湿养护箱的温度为19?21X:，相对湿度为95 %?99%。
[0029]实施例2
[0030]八、称取3?5重量份的十二烷基硫酸钠发泡剂和1200?2000重量份的水，混合均匀；
[0031]8、称取2?3重量份的十二醇稳泡剂和3000?5000重量份的水，混合均匀，倒入混合均匀的发泡液中；
[0032]0、用的0.2?0.4%重量份的氯化钙、硫酸钠或者三乙醇胺混凝土早强剂加入发泡液中；
[0033]0、称取20重量份的？0425水泥、55?65重量份的颗粒大小为0.5?6臟的煤矸石、15?20重量份的水，然后在搅拌机中搅拌均匀制备出混凝土浆体；将预备的泡沫加入混凝土浆体中，搅拌2?6-=至浆体均匀，制备出泡沫混凝土浆体，然后将制备好的泡沫混凝土浆体注入预先准备的模具中成型，静养24小时后放入混凝土标准恒温恒湿养护箱中养护到各个龄期，其中混凝土标准恒温恒湿养护箱的温度为19?21X:，相对湿度为95 %?99%。
[0034]实施例3
[0035]八、称取5?8重量份的十二烷基硫酸钠发泡剂和1500?2800重量份的水，混合均匀；
[0036]8、称取0.5?5重量份的十二醇稳泡剂和1000?10000重量份的水，混合均匀，倒入混合均匀的发泡液中；
[0037]0、用的0.05?0.6%重量份的氯化钙、硫酸钠或者三乙醇胺混凝土早强剂加入发泡液中；
[0038]0、称取20重量份的？0425水泥、55?65重量份的颗粒大小为0.5?6臟的煤矸石、15?20重量份的水，然后在搅拌机中搅拌均匀制备出混凝土浆体；将预备的泡沫加入混凝土浆体中，搅拌2?6-=至浆体均匀，制备出泡沫混凝土浆体，然后将制备好的泡沫混凝土浆体注入预先准备的模具中成型，静养24小时后放入混凝土标准恒温恒湿养护箱中养护到各个龄期，其中混凝土标准恒温恒湿养护箱的温度为19?21X:，相对湿度为95 %?99%。
[0039]上述实施例具有较强的适应性和较佳实施效果，具体实施中可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
[0040]上述实施例与现有技术的测试结果对比如下:
[0041]本发明操作工艺简单，在室温条件下制备，原料常见，用量少，为2组分复配；制备的发泡剂产生的泡沫强度高，可以加入76%质量比的颗粒大小为5皿左右的煤矸石。
[0042]本发明制备的发泡剂的发泡倍率为21.3，开始泌水时间7-11,90111111后泡沫沉降距38臟，与混凝土早强剂相容性良好。
[0043]使用本发明制备的发泡剂制备的煤矸石泡沫混凝土，水泥用量少，节约成本，制备出的煤矸石混凝土满足煤矿采空区充填强度要求。
[0044]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种煤矸石泡沫混凝土复合发泡剂的制备方法，其特征在于，包括步骤:A、称取0.5?10重量份的十二烷基硫酸钠发泡剂和1000?3000重量份的水，混合均匀； B、称取0.5?5重量份的十二醇稳泡剂和1000?10000重量份的水，混合均匀，倒入混合均匀的发泡液中； C、用0.05?0.6%重量份的氯化钙、硫酸钠或者三乙醇胺混凝土早强剂加入所述发泡液中。
【文档编号】C04B38/02GK104446621SQ201410681489
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】张欣, 周海兵, 周剑林, 冯涛, 申少华, 伍泽广 申请人:湖南科技大学