一种轻质泡沫混凝土及其制备方法与流程

文档序号:13501841阅读:420来源:国知局
本发明公开了一种轻质泡沫混凝土及其制备方法,属于建筑材料
技术领域

背景技术
:泡沫混凝土是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡,并将泡沫与水泥浆均匀混合。然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型,经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。泡沫混凝土的密度通常在400~1600kg/m3,具有隔热、隔音、轻质、调湿、吸能、吸声、可泵送现浇等多种特性,现已成为建筑节能减排领域的研究热点,广泛应用在地暖绝热层、屋顶绝热层、墙体自保温、回填工程等方面。泡沫混凝土具有体积密度小、保温隔热的特点,在建筑领域和功能型建筑制品生产等方面应用越来越广泛。目前泡沫混凝土的制备方法主要包括以下两种:一种为预制泡沫混合法,即先制备出泡沫,再将制备出的泡沫与水泥浆混合;另一种为混合搅拌法,即混凝土的拌合与发泡同时进行。一般情况下,采用预制泡沫混合法制备出的泡沫混凝土具有良好的流动性能,可以进行远距离泵送,而采用混合搅拌法制备出的泡沫混凝土则一般不能用于泵送和现场浇筑。泡沫混凝土的强度随着引入泡沫而产生孔隙率的增加而降低,引入泡沫越多,孔隙率越大,容重越小,其强度下降幅度就越大,尤其在超轻泡沫混凝土的制备过程中,由于强度偏低,故对胶凝材料的性能要求很严格,不仅要求所采用的胶凝材料具有较高的早期强度、较快的凝结时间,还要具备早期强度发展较快、后期强度较高等特点。目前的轻质泡沫混凝土还存在力学性能较低,抗压性能不佳的问题,因此,研究开发以普通水泥为主要胶凝材料、经济耐久、性能优异的新型轻质泡沫混凝土势在必行。技术实现要素:本发明主要解决的技术问题是:针对传统泡沫混凝土抗压强度和耐水性不佳的问题,提供了一种轻质泡沫混凝土及其制备方法。为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种轻质泡沫混凝土,是由以下重量份数的原料组成:30~40份水泥,90~100份河沙,10~20份硅灰,10~20份粉煤灰,10~20份矿渣,60~70份水,8~10份减水剂,10~20份硅烷偶联剂,10~20份改性发泡剂;所述改性发泡剂的改性方法为:(1)按重量分数计,将30~40份纳米二氧化硅,20~30份纳米氧化铝,40~50份水,5~6份粘结剂,20~30份桃胶液,5~6份氟化钠和5~6份纳米锌粉,搅拌混合,得混合浆料;(2)用电喷法将混合浆料缓慢滴入液态氮中,形成分散的微球颗粒;(3)将微球颗粒进行冷冻干燥,得具有气孔结构的微球颗粒;(4)将具有气孔结构的微球颗粒置于管式炉,高温炭化,逐级升温,高温烧结,得多孔陶瓷微球;(5)将桃胶液注满柱状玻璃容器,向柱状玻璃容器中加入桃胶液质量10~15%的多孔陶瓷微球,静置,收集悬浮于玻璃容器中间段的多孔陶瓷微球,洗涤,得筛选陶瓷微球;(6)将筛选陶瓷微球置于流化床反应器中,并向流化床反应器中通入载有三甲基铝的氮气,向流化床反应器中通入含水氮气,干燥,得预处理多孔陶瓷微球;(7)按重量分数计,依次取10~20份预处理多孔陶瓷微球和50~60份冰晶石,先将冰晶石高温熔融,再加入预处理多孔陶瓷微球,电解,降温,即得改性发泡剂。所述水泥为硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥中的任意一种。所述河沙细度模数为3.3~2.3。所述矿渣为高炉矿渣,粒化高炉矿渣或矿渣棉中的任意一种。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂,三聚氰胺高效减水剂或脂肪族高效减水剂中的任意一种。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂kh-550,硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中的任意一种。(1)所述粘结剂为聚乙烯醇,淀粉或羟甲基纤维素中的任意一种。(1)所述桃胶液的制备过程为:将桃胶与水按质量比1:50~1:100混合溶胀后,加热搅拌溶解,即得桃胶液。(2)所述电喷法为:将所述陶瓷浆料置于容器中并使容器与一金属针孔连通,在金属针孔的下方设置一装有液态氮的金属容器,在金属针孔与金属容器之间形成电场,通过电场力的作用将陶瓷浆料滴入液态氮中;所述金属针孔直径为50~100μm。(5)所述柱状玻璃容器高度为80cm,直径为10~15cm;所述玻璃容器中间段为高度为30~50cm段。本发明的有益效果是:本发明通过添加改性发泡剂,首先,通过高温,且在氟化钠和纳米锌粉催化作用下,桃胶炭化后形成的炭化有机质与部分二氧化硅在高温条件下反应生成坚硬的碳化硅,一方面,坚硬的碳化硅骨架增强体系的抗压性能,另一方面,构成一个具有良好过滤和截流形成的多孔结构,其次,通过含三甲基铝氮气熏蒸,再经含水氮气熏蒸,在微球内部沉积氢氧化铝,在高温条件下,氢氧化铝先脱水生成氧化铝,氧化铝通过电解生成单质铝,在水泥水化过程中,多孔结构仅允许水分和气体进出微球,渗透进微球内部的水与单质铝发生反应,生成氢氧化铝和氢气,氢气通过多孔结构,起到良好的发泡的作用,同时,氢气与水一起带动生成的氢氧化铝到达微球的内表面,由于多孔结构的过滤和截流作用,随着氢氧化铝逐渐增多,氢氧化铝将沉积且堵住孔隙,使得微球内部形成密封的空心结构,一方面,空心结构分散在水泥体系中,使得水泥具有更好的隔热和隔音效果,另一方面,空心微球的存在,可在水化过程中压缩毛细管,使体系内部毛细管截断或变细,从而提高体系的耐水性能,且内部由坚硬的碳化硅桥接支撑,可进一步提升体系的抗压性能,另外,氢氧化铝可参与早期水泥的水化过程,提高水化速度,孔隙处填充的氢氧化铝可作为体系凝胶网络的连接位点,与凝胶网络连接,形成放射状的凝胶网络,很好的分散在凝胶网络中,有效提高体系的力学性能。具体实施方式将桃胶与水按质量比1:50~1:100加入1号烧杯中,用玻璃棒搅拌混合20~30min后,静置溶胀3~4h,再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为30~40℃,转速为300~500r/min条件下,加热搅拌溶解30~40min,即得桃胶液;按重量分数计,将30~40份纳米二氧化硅,20~30份纳米氧化铝,40~50份水,5~6份粘结剂,20~30份桃胶液,5~6份氟化钠和5~6份纳米锌粉加入烧杯中,于转速为300~500r/min条件下,搅拌混合30~40min,得混合浆料;将混合浆料置于容器中并使容器与一金属针孔连通,在金属针孔的下方设置一装有液态氮的金属容器,在金属针孔与金属容器之间形成电场,通过电场力的作用将陶瓷浆料滴入液态氮中,形成分散的微球颗粒;将微球颗粒置于真空冷冻干燥箱干燥40~50min,得具有气孔结构的微球颗粒;将具有气孔结构的微球颗粒置于管式炉,以60~90ml/min速率向炉内通入氮气,于温度为450~550℃条件下,炭化1~2h,随后逐级升温,继续以60~90ml/min速率向炉内通入氮气,于温度为1400~1600℃条件下,反应1~2h后,得多孔陶瓷微球;将桃胶液注满柱状玻璃容器,向柱状玻璃容器中加入桃胶液质量10~15%的多孔陶瓷微球,静置10~20min后,收集悬浮于玻璃容器中间段的多孔陶瓷微球,并用水洗涤3~5次,得筛选陶瓷微球;将筛选陶瓷微球置于流化床反应器中,并以80~100ml/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝体积含量为5~6%的氮气,持续通入40~50min后,再以20~60ml/min向流化床反应器中通入含水率为3~5%的氮气,持续通入5~15min后,出料,并干燥至恒重,得预处理多孔陶瓷微球;按重量分数计,依次取10~20份预处理多孔陶瓷微球和50~60份冰晶石,先将冰晶石加入电解槽,于温度为900~1000℃条件下,高温熔融10~20min,得熔融冰晶石,再向电解槽中加入预处理多孔陶瓷微球,以炭素体作为阳极,铝液作为阴极,随后向电解槽通入电流为80~100ka的直流电,电解8~10min,得电解多孔陶瓷微球,再将电解多孔陶瓷微球置于室温条件下降温,即得改性发泡剂;按重量分数计,将30~40份水泥,90~100份河沙,10~20份硅灰,10~20份粉煤灰,10~20份矿渣,60~70份水,8~10份减水剂,10~20份硅烷偶联剂,10~20份改性发泡剂加入混料机中,于转速为100~200r/min条件下搅拌发泡40~50min,得混合物料,再将混合物料注入模具中,静置2~3h,脱模,得坯料,再将坯料于室温条件下自然养护28~30天,即得轻质泡沫混凝土。所述水泥为硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥中的任意一种。所述河沙细度模数为3.3~2.3。所述矿渣为高炉矿渣,粒化高炉矿渣或矿渣棉中的任意一种。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂,三聚氰胺高效减水剂或脂肪族高效减水剂中的任意一种。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂kh-550,硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中的任意一种。所述粘结剂为聚乙烯醇,淀粉或羟甲基纤维素中的任意一种。所述金属针孔直径为50~100μm。所述柱状玻璃容器高度为80cm,直径为10~15cm;所述玻璃容器中间段为高度为30~50cm段。实例1将桃胶与水按质量比1:100加入1号烧杯中,用玻璃棒搅拌混合30min后,静置溶胀4h,再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为40℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌溶解40min,即得桃胶液;按重量分数计,将40份纳米二氧化硅,30份纳米氧化铝,50份水,6份粘结剂,30份桃胶液,6份氟化钠和6份纳米锌粉加入烧杯中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合40min,得混合浆料;将混合浆料置于容器中并使容器与一金属针孔连通,在金属针孔的下方设置一装有液态氮的金属容器,在金属针孔与金属容器之间形成电场,通过电场力的作用将陶瓷浆料滴入液态氮中,形成分散的微球颗粒;将微球颗粒置于真空冷冻干燥箱干燥50min,得具有气孔结构的微球颗粒;将具有气孔结构的微球颗粒置于管式炉,以90ml/min速率向炉内通入氮气,于温度为550℃条件下,炭化2h,随后逐级升温,继续以90ml/min速率向炉内通入氮气,于温度为1600℃条件下,反应2h后,得多孔陶瓷微球;将桃胶液注满柱状玻璃容器,向柱状玻璃容器中加入桃胶液质量15%的多孔陶瓷微球,静置20min后,收集悬浮于玻璃容器中间段的多孔陶瓷微球,并用水洗涤5次,得筛选陶瓷微球;将筛选陶瓷微球置于流化床反应器中,并以100ml/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝体积含量为6%的氮气,持续通入50min后,再以60ml/min向流化床反应器中通入含水率为5%的氮气,持续通入15min后,出料,并干燥至恒重,得预处理多孔陶瓷微球;按重量分数计,依次取20份预处理多孔陶瓷微球和60份冰晶石,先将冰晶石加入电解槽,于温度为1000℃条件下,高温熔融20min,得熔融冰晶石,再向电解槽中加入预处理多孔陶瓷微球,以炭素体作为阳极,铝液作为阴极,随后向电解槽通入电流为100ka的直流电,电解10min,得电解多孔陶瓷微球,再将电解多孔陶瓷微球置于室温条件下降温,即得改性发泡剂;按重量分数计,将40份水泥,100份河沙,20份硅灰,20份粉煤灰,20份矿渣,70份水,10份减水剂,20份硅烷偶联剂,20份改性发泡剂加入混料机中,于转速为200r/min条件下搅拌发泡50min,得混合物料,再将混合物料注入模具中,静置3h,脱模,得坯料,再将坯料于室温条件下自然养护30天,即得轻质泡沫混凝土。所述水泥为硅酸盐水泥。所述河沙细度模数为2.3。所述矿渣为高炉矿渣。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂kh-550。所述粘结剂为聚乙烯醇。所述金属针孔直径为100μm。所述柱状玻璃容器高度为80cm,直径为15cm;所述玻璃容器中间段为高度为50cm段。实例2将桃胶与水按质量比1:100加入1号烧杯中,用玻璃棒搅拌混合30min后,静置溶胀4h,再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为40℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌溶解40min,即得桃胶液;按重量分数计,将40份纳米二氧化硅,30份纳米氧化铝,50份水,6份粘结剂,30份桃胶液,6份氟化钠和6份纳米锌粉加入烧杯中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合40min,得混合浆料;将混合浆料置于容器中并使容器与一金属针孔连通,在金属针孔的下方设置一装有液态氮的金属容器,在金属针孔与金属容器之间形成电场,通过电场力的作用将陶瓷浆料滴入液态氮中,形成分散的微球颗粒;将微球颗粒置于真空冷冻干燥箱干燥50min,得具有气孔结构的微球颗粒;将具有气孔结构的微球颗粒置于管式炉,以90ml/min速率向炉内通入氮气,于温度为550℃条件下,炭化2h,随后逐级升温,继续以90ml/min速率向炉内通入氮气,于温度为1600℃条件下,反应2h后,得多孔陶瓷微球;按重量分数计,依次取20份多孔陶瓷微球和60份冰晶石,先将冰晶石加入电解槽,于温度为1000℃条件下,高温熔融20min,得熔融冰晶石,再向电解槽中加入多孔陶瓷微球,以炭素体作为阳极,铝液作为阴极,随后向电解槽通入电流为100ka的直流电,电解10min,得电解多孔陶瓷微球,再将电解多孔陶瓷微球置于室温条件下降温,即得改性发泡剂;按重量分数计,将40份水泥,100份河沙,20份硅灰,20份粉煤灰,20份矿渣,70份水,10份减水剂,20份硅烷偶联剂,20份改性发泡剂加入混料机中,于转速为200r/min条件下搅拌发泡50min,得混合物料,再将混合物料注入模具中,静置3h,脱模,得坯料,再将坯料于室温条件下自然养护30天,即得轻质泡沫混凝土。所述水泥为硅酸盐水泥。所述河沙细度模数为2.3。所述矿渣为高炉矿渣。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂kh-550。所述粘结剂为聚乙烯醇。所述金属针孔直径为100μm。所述柱状玻璃容器高度为80cm,直径为15cm;所述玻璃容器中间段为高度为50cm段。实例3按重量分数计,将40份水泥,100份河沙,20份硅灰,20份粉煤灰,20份矿渣,70份水,10份减水剂,20份硅烷偶联剂,20份发泡剂加入混料机中,于转速为200r/min条件下搅拌发泡50min,得混合物料,再将混合物料注入模具中,静置3h,脱模,得坯料,再将坯料于室温条件下自然养护30天,即得轻质泡沫混凝土。所述水泥为硅酸盐水泥。所述河沙细度模数为2.3。所述矿渣为高炉矿渣。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂kh-550。所述粘结剂为聚乙烯醇。所述金属针孔直径为100μm。所述柱状玻璃容器高度为80cm,直径为15cm;所述玻璃容器中间段为高度为50cm段。所述发泡剂为纳米铝粉。对比例:常州某建材有限公司生产的泡沫混凝土。将实例1至3所得泡沫混凝土和对比例产品进行性能检测,具体检测方法如下:制作试件,尺寸为100mm×100mm×100mm,参照jc/t1062检测抗压强度;参照jg/t266检测吸水率。具体检测结果如表1所示:表1检测内容实例1实例2实例3对比例抗压强度/mpa1.221.060.80.65吸水率/%29.438.642.559.2由表1检测结果可知,本发明所得轻质泡沫混凝土具有优异的抗压性能和耐水性能。当前第1页12
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