一种低吸水率的发泡混凝土及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种低吸水率的发泡混凝土及其制备方法。一种低吸水率的发泡混凝土，由普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、原料土、水、增稠剂、减水剂、稳泡剂、速凝剂和发泡剂制备而成。本发明通过添加硫铝酸盐水泥和加快普通硅酸盐水泥凝结的速凝剂，减少初凝期气泡破碎，降低发泡混凝土开口孔隙率和吸水率；通过添加增稠剂，调节发泡混凝土稠度，减少气泡的上浮，使气泡分布均匀。本发明制备的发泡混凝土吸水率低，容重均一，抗压强度稳定，因此具有更为优良的保温隔热性能、力学性能和抗冻融破坏能力。
【专利说明】一种低吸水率的发泡混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明具体涉及一种低吸水率的发泡混凝土及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 发泡混凝土是一种由水泥、原料土、水和气泡混合搅拌制备而成的具有微小细孔 结构的轻质材料。发泡混凝土具有容重轻、保温隔热性好、强度可调等优点，在建筑保温、软 土路基加固等方面具有重要的应用前景。然而，发泡混凝土在初凝过程中，气泡易破碎形成 连通孔，使发泡混凝土开口孔隙率以及吸水率增大，同时破碎的气泡形成的水分使下部气 泡上浮，导致发泡混凝土分层，上下层容重不一。显然，发泡混凝土初凝时间越长，气泡破碎 现象越严重。当发泡混凝土作为保温材料使用时，吸水率高会导致其导热系数增大，材料的 保温性能显著降低；当用作轻质填土材料时，高吸水率会导致发泡混凝土易出现冻融破坏， 影响发泡混凝土的耐久性。发泡混凝土出现的上下分层现象也直接影响了其保温隔热性。
[0003] 目前，主要通过添加憎水剂（乳化石蜡、有机硅等）来降低发泡混凝土的吸水率，但 该方法存在成本高的缺点。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种低吸水率的发泡混凝土及其制备 方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是： 一种低吸水率的发泡混凝土，它是由普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、原料土、增稠 齐?、减水剂、稳泡剂、速凝剂、水和发泡剂制备而成；各原料的重量份数为：普通硅酸盐水泥 3(Γ70份、硫铝酸盐水泥5?15份、原料土 (Γ40份、水2(Γ40份、增稠剂0. 1?0. 5份、减水剂 0· f 0· 5份、稳泡剂0· f 0· 5份、速凝剂0· f 0· 5份、发泡剂0· 05、· 1份。
[0006] 所述的普通硅酸盐水泥为P. 042. 5普通硅酸盐水泥。
[0007] 所述的原料土为细砂或砂性土，最大粒径不大于5_。
[0008] 所述的增稠剂为聚丙烯酰胺或羟乙基纤维素。
[0009] 所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂。
[0010] 所述的稳泡剂为羟甲基纤维素钠或聚氧乙烯脂肪酰醇胺。
[0011] 所述的速凝剂为铝酸钠或碳酸锂。
[0012] 所述的发泡剂为十二烷基苯环酸钠、松香皂类发泡剂和动物蛋白类发泡剂中的任 意一种。
[0013] 上述一种低吸水率的发泡混凝土的制备方法，其具体步骤如下： (1) 按各原料所需的重量份数称取P. 042. 5普通硅酸盐水泥3(Γ70份、硫铝酸盐水泥 5~15份、原料土 (Γ40份、增稠剂0. 1~0. 5份、减水剂0. 1~0. 5份、稳泡剂0. 1~0. 5份、速凝剂 0. 1?0. 5份、水20?40份以及发泡剂0. 05?0. 1份； (2) 将称取的发泡剂，按发泡剂：水的重量比为1 : 50进行稀释得到发泡剂溶液，然后 用空气压缩机向发泡剂溶液中冲入压缩空气直至溶液产生气泡，备用； (3) 将称取的普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、原料土、增稠剂、减水剂、稳泡剂以及速 凝剂加入搅拌锅搅拌30s，然后将剩余的水加入后继续搅拌60s，得到混合料； (4) 将步骤（2)制备的气泡加入步骤（3)的混合料中进行快速搅拌后，得到吸低水率的 发泡混凝土。
[0014] 本发明的有益效果如下： (1)本发明所述发泡混凝土的组分中，硫铝酸盐水泥具有水化速度快的优点，同时速凝 剂的使用可以加速普通硅酸盐水泥的水化速度，两者的协同作用可以有效缩短发泡混凝土 的初凝时间，减少初凝过程中气泡的破碎量，从而有效减小发泡混凝土的开口孔隙率，降低 其吸水率；制备的发泡混凝土吸水率低。
[0015] (2)通过加入增稠剂可以提高发泡混凝土的稠度，减少气泡的上浮，使气泡分布均 匀，所制备的发泡混凝土容重、抗压强度更为均一、更为稳定。
[0016] (3)本发明制备的发泡混凝土具有更为优良的保温隔热性能、力学性能和抗冻融 破坏能力。
【具体实施方式】
[0017] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的 内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0018] 实施例1 : 一种低吸水率的发泡混凝土，按如下方法制备得到： (1) 称取70份(重量份，下同)P. 042. 5普通硅酸盐水泥、10份硫铝酸盐水泥、0. 3份聚丙 烯酰胺、0. 3份羟甲基纤维素钠、0. 1份聚羧酸高效减水剂、0. 3份碳酸锂、20份水以及0. 06 份动物蛋白类发泡剂； (2) 将发泡剂按发泡剂：水重量比为1:50稀释成发泡剂溶液，然后用空气压缩机向发 泡剂溶液中加入压缩空气以产生气泡，备用； (3) 将称取的普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、增稠剂、减水剂、稳泡剂以及速凝剂加入 搅拌锅，搅拌30s，然后将称取的水(扣除配制发泡剂溶液所需的水)加入后继续搅拌60s，得 到混合料； (4) 将步骤（2)制备得到的气泡加入到步骤（3)得到的混合料中进行快速搅拌后，即得 到低吸水率的发泡混凝土。
[0019] 将本实施例制备得到的发泡混凝土分别倒入2组70X70X70mm三联模具中， 养护28d后，测试其性能，结果为：开口孔隙率为30%、吸水率为12%，6个发泡混凝土试块 容重分别为 7. 8kN/m3、7. 9kN/m3、7. 9kN/m3、8. 0kN/m3、7. 9kN/m3、7. 8kN/m3,抗压强度分别为 3. 52MPa、3. 54MPa、3. 56MPa、3. 65MPa、3. 55MPa、3. 49MPa。
[0020] 对比试验：称取80份P. 042. 5普通硅酸盐水泥、0. 1份聚羧酸高效减水剂、20份 水和0. 06份动物蛋白类发泡剂，按照实施例1操作步骤制备发泡混凝土，养护28d后，测试 其性能，结果为：开口孔隙率为62%，吸水率为33%，6个发泡混凝土试块容重分别为7. 5kN/ m3、7. 6kN/m3、7. 9kN/m3、8. lkN/m3、8. 2kN/m3、8. 3kN/m3,抗压强度分别为 3. 33MPa、3. 44MPa、 3. 56MPa、3. 65MPa、3. 66MPa、3. 72MPa。
[0021] 与对比试验相比，本实施例制备的低吸水率发泡混凝土的开口孔隙率和吸水率显 著减小，且制备得到的发泡混凝土，每批次的容重差和抗压强度差远小于对比试验样品（即 容重更为均匀，抗压强度更为稳定)。
[0022] 实施例2 : 一种低吸水率的发泡混凝土，各组分配比按重量份数计为：60份P. 042. 5普通硅酸盐 水泥、10份硫铝酸盐水泥、〇. 1份聚丙烯酰胺、〇. 2份聚氧乙烯脂肪酰醇胺、0. 1份聚羧酸高 效减水剂、0. 3份碳酸锂、30份水以及0. 07份动物蛋白类发泡剂。
[0023] 制备方法同实施例1，将本实施例制备得到的发泡混凝土分别倒入2组 70X70X70mm三联模具中，养护28d后，测试其性能，结果为：开口孔隙率为42%，吸水率 为 23%，6 个发泡混凝土试块容重分别为 5. 8kN/m3、5. 8kN/m3、5. 9kN/m3、6. 0kN/m3、6. lkN/m3、 6. lkN/m3,抗压强度分别为 2. 13MPa、2. 20MPa、2. 40MPa、2. 55MPa、2. 66MPa、2. 65MPa。
[0024] 对比试验：称取70份P. 042. 5普通硅酸盐水泥、0. 1份聚羧酸高效减水剂、30份水 以及〇. 07份动物蛋白类发泡剂，按照实施例1中的步骤制备发泡混凝土，养护28d后，测试 其性能，结果为：开口孔隙率为68%，吸水率为39%，6个发泡混凝土试块容重分别为5. 5kN/ m3、5. 6kN/m3、5. 6kN/m3、6. lkN/m3、6. 3kN/m3、6. 3kN/m3,抗压强度分别为 1. 95MPa、2. OIMPa、 2.09MPa、2. 68MPa、2. 77MPa、2. 78MPa。
[0025] 与对比试验相比，本实施例所制备的低吸水率发泡混凝土的开孔隙率和吸水率显 著减小，且制备得到的发泡混凝土，每批次的容重差和抗压强度差远小于对比试验样品（即 容重更为均匀，抗压强度更为稳定)。
[0026] 实施例3 : 一种低吸水率的发泡混凝土，各组分配比按重量份数计为：35份P. 042. 5普通硅酸盐 水泥、5份硫铝酸盐水泥、20份砂性土 (最大粒径为4mm)、0. 2份羟乙基纤维素、0. 3份羟甲基 纤维素钠、〇. 1份聚羧酸高效减水剂、〇. 5份碳酸锂、40份水以及0. 07份松香皂类发泡剂。
[0027] 制备方法同实施例1，将本实施例制备得到的发泡混凝土分别倒入2组 70 X 70 X 70mm三联模具中，养护28d后，测试其性能，结果为：开口孔隙率为45%，发泡混凝 土的吸水率为24%，6个发泡混凝土试块容重分别为7.91^/111 3、8.01^/1113、8.01^/1113、8.11^/ m3、8. 2kN/m3、8. lkN/m3,抗压强度分别为 2. 57MPa、2. 61MPa、2. 59MPa、2. 63MPa、2. 65MPa、 2. 62MPa〇
[0028] 对比试验：称取40份P. 042. 5普通硅酸盐水泥、20份砂性土 (最大粒径为4mm)、 〇. 1份聚羧酸高效减水剂、40份水以及0. 07份松香皂类发泡剂，按照实施例1中的步骤制 备气泡混凝土，养护28d后，测试其性能，结果为：开口孔隙率为72%，吸水率为45%，6个发 泡混凝土试块容重分别为 7. 5kN/m3、7. 5kN/m3、7. 6kN/m3、8. 0kN/m3、8. 3kN/m3、8. 6kN/m3,抗 压强度分别为 2. 35MPa、2. 38MPa、2. 43MPa、2. 59MPa、2. 75MPa、2. 83MPa。
[0029] 与对比试验相比，本实施例所制备的低吸水率发泡混凝土的开孔隙率和吸水率显 著减小，且制备得到的发泡混凝土，每批次的容重差和抗压强度差远小于对比试验样品（即 容重更为均匀，抗压强度更为稳定)。
[0030] 实施例4 : 一种低吸水率的发泡混凝土，各组分配比按重量份数计为：40份P. 042. 5普通硅酸盐 水泥、15份硫铝酸盐水泥、25份细砂(最大粒径2mm)、0. 3份聚丙烯酰胺、0. 3份聚氧乙烯脂 肪酰醇胺、0. 5份聚羧酸高效减水剂、0. 1份碳酸锂、20份水以及0. 05份松香皂类发泡剂。
[0031] 制备方法同实施例1，将本实施例制备得到的发泡混凝土分别倒入2组 70X 70X 70mm三联模具中，养护28d后，测试其性能，结果为：开口孔隙率为58%，吸水率为 30%，6 个发泡混凝土试块容重分别为 9. 9kN/m3、9. 9kN/m3、10kN/m3、10. lkN/m3、10. lkN/m3、 10. 2kN/m3,抗压强度分别为 4. 68MPa、4. 69MPa、4. 71MPa、4. 73MPa、4. 75MPa、4. 78MPa。
[0032] 对比试验：称取55份P. 042. 5普通硅酸盐水泥、25份细砂(最大粒径2mm)、0. 5份 聚羧酸高效减水剂、20份水以及0. 05份松香皂类发泡剂，按照实施例1中的步骤制备气泡 混凝土，养护28d后，测试其性能，结果为：开口孔隙率为69%，发泡混凝土的吸水率为40%， 6 个发泡混凝土试块容重分别为 9. 6kN/m3、9. 8kN/m3、9. 8kN/m3、10kN/m3、10. 2kN/m3、10. 3kN/ m3,抗压强度分别为 4. 55MPa、4. 63MPa、4. 64MPa、4. 77MPa、4. 79MPa、4. 83MPa。
[0033] 与对比试验相比，本实施例所制备的低吸水率发泡混凝土的开孔隙率和吸水率显 著减小，且制备得到的发泡混凝土，每批次的容重差和抗压强度差远小于对比试验样品（即 容重更为均匀，抗压强度更为稳定)。
[0034] 实施例5 : 一种低吸水率的发泡混凝土，各组分配比按重量份数计为：45份P. 042. 5普通硅酸盐 水泥、15份硫铝酸盐水泥、20份细砂(最大粒径2mm)、0. 5份羟乙基纤维素、0. 3份聚氧乙烯 脂肪酰醇胺、〇. 2份聚羧酸高效减水剂、0. 2份铝酸钠、20份水以及0. 07份松香皂类发泡剂。
[0035] 制备方法同实施例1，将本实施例制备得到的发泡混凝土分别倒入2组 70X70X70mm三联模具中，养护28d后，测试其性能，结果为：开口孔隙率为34%，吸水率 为 15%，6 个发泡混凝土试块容重分别为 8. lkN/m3、8. lkN/m3、8. 0kN/m3、7. 9kN/m3、8. OkN/m3、 8. OkN/m3,抗压强度分别为 2. 68MPa、2. 70MPa、2. 66MPa、2. 62MPa、2. 66MPa、2. 68MPa。
[0036] 实施例6 : 一种低吸水率的发泡混凝土，各组分配比按重量份数计为：55份P. 042. 5普通硅酸盐 水泥、10份硫错酸盐水泥、15份砂性土 (最大粒径为4mm)、0. 5份轻乙基纤维素、0. 5份聚氧 乙烯脂肪酰醇胺、〇. 1份聚羧酸高效减水剂、〇. 3份铝酸钠、20份水以及0. 1份十二烷基苯环 酸钠。
[0037] 制备方法同实施例1，将本实施例制备得到的发泡混凝土分别倒入2组 70X 70X 70mm三联模具中，养护28d后，测试其性能，结果为：吸水率为32%，开口孔隙率 为 13%，6 个发泡混凝土试块容重分别为 8. 2kN/m3、8. lkN/m3、8. 0kN/m3、7. 9kN/m3、7. 8kN/m3、 7. 8kN/m3,抗压强度分别为 2. 78MPa、2. 75MPa、2. 65MPa、2. 58MPa、2. 44MPa、2. 45MPa。
[0038] 实施例7 : 一种低吸水率的发泡混凝土，各组分配比按重量份数计为：35份P. 042. 5普通硅酸盐 水泥、5份硫铝酸盐水泥、40份细砂(最大粒径2mm)、0. 3份羟乙基纤维素、0. 4份聚氧乙烯脂 肪酰醇胺、〇. 3份聚羧酸高效减水剂、0. 5份碳酸锂、20份水以及0. 08份松香皂类发泡剂。
[0039] 制备方法同实施例1，将本实施例制备得到的发泡混凝土分别倒入2组 70X70X70mm三联模具中，养护28d后，测试其性能，结果为：开口孔隙率为52%，吸水率 为 27%，6 个发泡混凝土试块容重分别为 7. 8kN/m3、7. 8kN/m3、7. 9kN/m3、7. 9kN/m3、8. OkN/m3、 8. OkN/m3,抗压强度分别为 2. 59MPa、2. 60MPa、2. 62MPa、2. 62MPa、2. 64MPa、2. 63MPa。
[0040] 实施例8 一种低吸水率的发泡混凝土的制备方法，它包括如下步骤： (1)称取P. 042. 5普通硅酸盐水泥35份、硫铝酸盐水泥5份、原料土 30份、增稠剂0. 2 份、减水剂〇. 1份、稳泡剂〇. 1份、速凝剂〇. 5份、水30份以及发泡剂0. 05份备用。
[0041] 所述的普通硅酸盐水泥为P. 042. 5普通硅酸盐水泥。
[0042] 所述的原料土为细砂，最大粒径不大于5_。
[0043] 所述的增稠剂为聚丙烯酰胺。
[0044] 所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂。
[0045] 所述的稳泡剂为羟甲基纤维素钠。
[0046] 所述的速凝剂为碳酸锂。
[0047] 所述的发泡剂为动物蛋白类发泡剂。
[0048] (2)将称取的P. 042. 5普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、原料土、增稠剂、减水剂、 稳泡剂以及速凝剂加入搅拌锅，搅拌30s，然后将称取的水(扣除步骤3配制发泡剂溶液所 需的水）加入混合料中继续搅拌60s。
[0049] (3)将发泡剂按发泡剂：水重量比为1:50配制发泡剂稀释溶液，然后用空气压缩 机向稀释溶液冲入压缩空气，产生气泡。
[0050] (4)将步骤（3)制备的气泡加入步骤（2)的混合料中进行快速搅拌，即制备得到低 吸水率的发泡混凝土。
[0051] 实施例9 一种低吸水率的发泡混凝土的制备方法，它包括如下步骤： (1)称取P. 042. 5普通硅酸盐水泥50份、硫铝酸盐水泥10份、增稠剂0. 2份、减水剂 0. 1份、稳泡剂0. 5份、速凝剂0. 3份、水40份以及发泡剂0. 1份备用。
[0052] 所述的普通硅酸盐水泥为P. 042. 5普通硅酸盐水泥。
[0053] 所述的增稠剂为羟乙基纤维素。
[0054] 所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂。
[0055] 所述的稳泡剂为聚氧乙烯脂肪酰醇胺。
[0056] 所述的速凝剂为铝酸钠。
[0057] 所述的发泡剂为十二烷基苯环酸钠。
[0058] (2)将称取的P. 042. 5普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、增稠剂、减水剂、稳泡剂以 及速凝剂加入搅拌锅，搅拌30s，然后将称取的水(扣除步骤3配制发泡剂溶液所需的水)力口 入混合料中继续搅拌60s。
[0059] (3)将发泡剂按发泡剂：水重量比为1:50配制发泡剂溶液，然后用空气压缩机向 发泡剂溶液冲入压缩空气，产生气泡。
[0060] (4)将步骤（3)制备的气泡加入步骤（2)的混合料中进行快速搅拌，即可制得一种 低吸水率的发泡混凝土。
【权利要求】
1. 一种低吸水率的发泡混凝土，其特征在于，所述发泡混凝土由普通硅酸盐水泥、硫铝 酸盐水泥、原料土、水、增稠剂、减水剂、稳泡剂、速凝剂和发泡剂，各原料重量份数为：普通 硅酸盐水泥3(Γ70份、硫铝酸盐水泥5?15份、原料土 (Γ40份、水2(Γ40份、增稠剂0. f 0. 5 份、减水剂〇. l~〇. 5份、稳泡剂0. 1~0. 5份、速凝剂0. 1~0. 5份、发泡剂0. 05、. 1份。
2. 根据权利要求1所述的低吸水率的发泡混凝土，其特征在于，所述的普通硅酸盐水 泥为P. 042. 5普通硅酸盐水泥。
3. 根据权利要求1所述的低吸水率的发泡混凝土，其特征在于，所述的原料土为细砂 或砂性土，最大粒径不大于5_。
4. 根据权利要求1所述的低吸水率的发泡混凝土，其特征在于，所述的增稠剂为聚丙 烯酰胺或羟乙基纤维素。
5. 根据权利要求1所述的低吸水率的发泡混凝土，其特征在于，所述的减水剂为聚羧 酸高效减水剂。
6. 根据权利要求1所述的低吸水率的发泡混凝土，其特征在于，所述的稳泡剂为羟甲 基纤维素钠或聚氧乙烯脂肪酰醇胺。
7. 根据权利要求1所述的低吸水率的发泡混凝土，其特征在于，所述的速凝剂为铝酸 钠或碳酸锂。
8. 根据权利要求1所述的低吸水率的发泡混凝土，其特征在于，所述的发泡剂为十二 烷基苯环酸钠、松香皂类发泡剂或动物蛋白类发泡剂。
9. 权利要求1所述的低吸水率的发泡混凝土的制备方法，其特征在于，按如下步骤进 行： (1) 按各原料所需的重量份数称取普通硅酸盐水泥3(Γ70份、硫铝酸盐水泥5~15份、 原料土 (Γ40份、增稠剂0. f 0. 5份、减水剂0. f 0. 5份、稳泡剂0. f 0. 5份、速凝剂0. f 0. 5 份、水2(Γ40份和发泡剂0. 05?0. 1份； (2) 将发泡剂按发泡剂：水重量比为1:50配制成发泡剂溶液，然后用空气 压缩机向发泡剂溶液中加入压缩空气，直至溶液产生气泡，备用； (3) 将称取的普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、原料土、增稠剂、减水剂、稳泡剂和速凝 剂加入搅拌锅搅拌30s，然后将剩余的水加入后继续搅拌60s，得到混合料； (4) 将步骤（2)制备的气泡加入到步骤（3)的混合料中进行快速搅拌， 得到低吸水率的发泡混凝土。
【文档编号】C04B38/10GK104150951SQ201410420179
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】余剑英, 章灿林, 赵满喜, 谢云飞, 杨光, 周吉 申请人:武汉理工大学