一种陶粒泡沫混凝土及其制备方法

1.本发明涉及c04b建筑材料技术领域，更具体地，本发明提供了一种陶粒泡沫混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，随着建筑市场对混凝土的综合性能要求日益增加，其对于混凝土的要求不仅仅局限在抗折强度，对混凝土的质量以及耐久性、保温性、抗震性的要求也在逐渐提升。在此背景下，陶粒泡沫混凝土的出现因具有优异的耐火性、抗渗性，在建筑加工领域有了广泛的应用。但其存在陶粒易上浮的问题，现有技术中采用特定的助剂来增加陶粒的质量，以此解决陶粒易上浮的问题，但会存在成本增加，并且会对混凝土的力学性能有不利的影响。此外，现有技术中的陶粒泡沫混凝土已经不能满足房屋墙体的施工领域日益发展的需要。
3.专利公开号为cn108395274a的中国发明专利公开了一种轻质高强陶粒泡沫混凝土及其制备方法，在本公开专利中向水泥、粉煤灰体系中加入硅灰、纤维、憎水剂等助剂，制备得到混凝的质轻和高强可以得到同时兼顾，但其方案中通过引入絮凝剂来避免陶粒上浮的现象，可能会出现陶粒过度聚集的现象，导致出现蜂窝、石包，降低了混凝土的综合质量；
4.专利公开号为cn108314365a的中国发明专利公开了一种泡沫混凝土及其制备方法，在本公开专利中采用炭化秸秆、玄武岩纤维、珍珠岩、凹凸棒土等原料，制备得到的混凝土着重解决了现有技术中轻质混凝土易开裂、收缩大的问题，但其混凝土的抗压强度、抗震性能、保温性能未有突出体现，限制了其作为轻质混凝土在建筑加工领域的应用。
5.因此，开发一种不易开裂，同时具有优异抗压强度、抗震性能、保温性能，且质轻的陶粒泡沫混凝土在建筑施工领域，尤其在房屋墙体的施工领域具有广泛的应用前景。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种陶粒泡沫混凝土，按重量份计，制备原料包括以下组分：硅酸盐水泥1-3份，陶粒0.1-0.5份，缓凝剂0.01-0.05份，砂0.4-1份，灰粉0.1-1份，发泡剂0.01-0.05份，减水剂0.01-0.05份，水0.5-1.5份。
7.作为本发明一种优选的技术方案，所述硅酸盐水泥为52.5r硅酸盐水泥。
8.作为本发明一种优选的技术放哪，所述陶粒包括铝矾土陶粒、粘土陶粒、页岩陶粒、河底泥陶粒、粉煤灰陶粒、煤矸石陶粒中的一种或几种的组合。
9.作为本发明一种更优选的技术方案，所述陶粒为粘土陶粒、粉煤灰陶粒，粘土陶粒和粉煤灰陶粒的重量比为(1.2-1.8)：(0.2-0.6)。
10.作为本发明一种最优选的技术方案，所述粘土陶粒和粉煤灰陶粒的重量比为1.6：0.4。
11.作为本发明一种优选的技术方案，所述粘土陶粒的粒径为5-50mm。
12.作为本发明一种更优选的技术方案，所述粘土陶粒的粒径为10mm。
13.作为本发明一种优选的技术方案，所述粉煤灰陶粒的粒径为5-52mm。
14.作为本发明一种更优选的技术方案，所述粉煤灰陶粒的粒径为10mm。
15.作为本发明一种优选的技术方案，所述缓凝剂包括糖钙、葡萄糖酸盐、柠檬酸盐、锌盐、磷酸盐、木质磺酸盐中的一种或几种的组合。
16.作为本发明一种更优选的技术方案，所述缓凝剂为糖钙、磷酸盐，糖钙和磷酸盐的重量比为(0.5-1)：(1-1.5)。
17.作为本发明一种最优选的技术方案，所述糖钙和磷酸盐的重量比为0.8：1.2。
18.作为本发明一种优选的技术方案，所述磷酸盐包括六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的一种或几种的组合。
19.作为本发明一种优选的技术方案，所述砂包括粗砂、中砂、细砂中的一种或几种的组合。
20.作为本发明一种更优选的技术方案，所述砂为粗砂、细砂，粗砂和细砂的重量比为(1-5)：1。
21.作为本发明一种最优选的技术方案，所述粗砂和细砂的重量比为3.5：1。
22.作为本发明一种优选的技术方案，所述粗砂的粒度为10-50目，细砂的粒度为50-150目。
23.作为本发明一种更优选的技术方案，所述粗砂的粒度为20-40目，细砂的粒度为70-110目。
24.作为本发明一种优选的技术方案，所述灰粉的粒度为200-600目。
25.作为本发明一种优选的技术方案，所述灰粉包括粉煤灰、石灰石粉、硅灰中的一种或几种的组合。
26.作为本发明一种优选的技术方案，所述硅酸盐水泥、砂、灰粉的重量比为(2-3)：(0.2-0.8):1。
27.本技术人发现，通过对硅酸盐水泥、砂、灰粉进行合理复配，可以在提升混凝土强度的同时，还增强了混凝土的和易性以及耐久性，有效解决了混凝土易出现碳化的现象，本技术人经过大量的实验探究意外发现，当使用粒度为20-40的粗砂和粒度为70-110的细砂进行合理复配作为砂使用，且当硅酸盐水泥、砂、灰粉的重量比为2.5:0.6:1时，加入的粗砂和细砂能够均匀的分散于体系中，改善体系的水灰比和塌落度，有效避免体系总粉煤灰因脱落出现的沁浆现象，同时降低体系的孔隙率，避免混凝土出现碳化现象，提升混凝土的抗裂性能，延长缓凝土的使用寿命。此外，体系中的粗砂和细砂以及粉煤灰通过协同作用，改善了体系中颗粒间的界面强度，增强了混凝土的密度，提升了混凝土的抗压强度。
28.作为本发明一种优选的技术方案，所述发泡剂包括十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、松香酸钠、动植物蛋白类发泡剂中的一种或几种的组合。
29.作为本发明一种更优选的技术方案，所述发泡剂为松香酸钠。
30.作为本发明一种优选的技术方案，所述硅酸盐水泥和发泡剂的重量比为2.5：(0.2-0.3)。
31.本技术人意外发现，当使用松香酸钠为发泡剂，并严格控制其与硅酸盐水泥的重量比为2.5:0.037时，可以在包裹有陶粒的硅酸盐水泥体系中形成稳定独立的气泡的同时，提升混凝土的保温和抗震性能，并且有效控制本体系中塌落度，与本体系中粗砂和中砂协
同作用，有效避免体系中的粉煤灰易上浮的现象，此外降低体系中毛细孔通道的数量，改善混凝土体系中的密度，在提升混凝土耐久性的同时，还增强了混凝土的抗压性能，使得陶瓷泡沫混凝土的抗压性能、抗震性能、保温性能得到同时兼顾，扩展了陶瓷混凝土在轻质房屋墙体的施工领域的应用范围。
32.作为本发明一种优选的技术方案，所述减水剂包括木质素磺酸盐类减水剂、萘系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂、脂肪酸系高效减水剂、聚羧酸盐系高效减水剂中的一种或几种的组合。
33.作为本发明一种优选的技术方案，所述减水剂为萘系高效减水剂。
34.本发明第二方面提供了一种陶粒泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：
35.(1)将硅酸盐水泥与陶粒充分混合，得到包裹陶粒的水泥；
36.(2)将步骤(1)所述的包裹陶粒的水泥与混凝剂、砂、灰粉、发泡剂、减水剂和水混合，充分搅拌，得到混合物；
37.(3)将步骤(2)所述的混合物置于模具中，干燥后，即得所述陶粒泡沫混凝土。
38.其中，作为本发明一种优选的技术方案，步骤(3)所述干燥的温度为45-55℃。
39.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
40.1、本发明制备得到的陶粒泡沫混凝土，通过使用重量比为1.6：0.4的粘土陶粒和粉煤灰陶粒，尤其当粘土陶粒的粒径为10mm，粉煤灰陶粒的粒径为10mm时，在有效降低混凝土质量、耐火性、保温性以及抗震性的同时，改善本体系中的水灰比，降低体系的水灰热，提升混凝土的抗压强度和耐久性；
41.2、本发明制备得到的陶粒泡沫混凝土，通过向体系中加入重量比为0.8：1.2的糖钙和六偏磷酸钠时，其与本体系中的萘系减水剂通过相互协同作用，并严格控制加入量，在提升混凝土抗压性能的同时，与本体系中的粗砂和细砂共同作用，改善体系的塌落度，避免本体系出现沁浆现象，此外还解决了现有技术中陶粒泡沫混凝土易开裂的问题；
42.3、本发明制备得到的陶粒泡沫混凝土，向体系中加入粉煤灰，并控制体系中硅酸盐水泥、砂、灰粉的重量比为2.5:0.6:1时，在提升混凝土的抗裂性能的同时，还增强了混凝土的密度，提升了混凝土的抗压强度；
43.4、本发明制备得到的陶粒泡沫混凝土，当使用松香酸钠为发泡剂，并严格控制其与硅酸盐水泥的重量比为2.5:0.037时，可以在包裹有陶粒的硅酸盐水泥体系中形成稳定独立的气泡的同时，提升混凝土的保温和抗震性能的基础上，还提升混凝土耐久性和抗压性能，扩大了混凝土的应用范围；
44.5、本发明制备得到的陶粒泡沫混凝土，采用粘土陶粒和粉煤灰陶粒，粒径分别为20-40目、70-110目的粗砂和细砂，与体系中的松香酸钠、糖钙、六偏磷酸钠和萘系高效减水剂通过协同作用，在有效解决粉煤灰易上浮的问题，避免了陶瓷泡沫混凝土易开裂的现象，制备得到混凝土具有优异的抗压强度、耐久性能和保温抗震性能，在建筑施工领域，尤其在房屋墙体的施工领域具有潜在的应用前景。
具体实施方式
45.实施例
46.实施例1
47.实施例1提供了一种陶粒泡沫混凝土，按重量份计，制备原料包括以下组分：硅酸盐水泥1份，陶粒0.1份，缓凝剂0.01份，砂0.4份，灰粉0.1份，发泡剂0.01份，减水剂0.01份，水0.5份。
48.所述硅酸盐水泥为52.5r硅酸盐水泥，购自德州中联大坝水泥有限公司；
49.所述陶粒为粘土陶粒、粉煤灰陶粒，粘土陶粒和粉煤灰陶粒的重量比为1.6：0.4；粘土陶粒购自范县先达保温材料经营部，粒径为10mm；粉煤灰陶粒购自河北泽旭建材科技发展有限公司，粒径为10mm；
50.所述缓凝剂为糖钙、六偏磷酸钠，糖钙和磷酸盐的重量比为0.8：1.2；糖钙购自青岛华农玉田农业科技有限公司；六偏磷酸钠的cas号为10124-56-8；
51.所述砂为粗砂、细砂，粗砂和细砂的重量比为3.5：1；粗砂和细砂均购自灵寿县永顺矿产品加工厂，粗砂的粒度为20-40目，细砂的粒度为70-110目；
52.所述灰粉为粉煤灰，购自灵寿县汇鑫矿业加工厂，粒度为325目；
53.所述发泡剂为松香酸钠，购自河南天酬化工产品有限公司；
54.所述减水剂为萘系高效减水剂，购自山东汇邦新材料科技有限公司；
55.所述陶粒泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：
56.(1)将硅酸盐水泥与陶粒充分混合，得到包裹陶粒的水泥；
57.(2)将步骤(1)所述的包裹陶粒的水泥与混凝剂、砂、灰粉、发泡剂、减水剂和水混合，充分搅拌，得到混合物；
58.(3)将步骤(2)所述的混合物置于模具中，干燥后，即得所述陶粒泡沫混凝土。
59.其中，步骤(3)所述干燥的温度为50℃。
60.实施例2
61.实施例2提供了一种陶粒泡沫混凝土，按重量份计，制备原料包括以下组分：硅酸盐水泥3份，陶粒0.5份，缓凝剂0.05份，砂1份，灰粉1份，发泡剂0.05份，减水剂0.05份，水1.5份。
62.所述硅酸盐水泥为52.5r硅酸盐水泥，购自德州中联大坝水泥有限公司；
63.所述陶粒为粘土陶粒、粉煤灰陶粒，粘土陶粒和粉煤灰陶粒的重量比为1.6：0.4；粘土陶粒购自范县先达保温材料经营部，粒径为10mm；粉煤灰陶粒购自河北泽旭建材科技发展有限公司，粒径为10mm；
64.所述缓凝剂为糖钙、六偏磷酸钠，糖钙和磷酸盐的重量比为0.8：1.2；糖钙购自青岛华农玉田农业科技有限公司；六偏磷酸钠的cas号为10124-56-8；
65.所述砂为粗砂、细砂，粗砂和细砂的重量比为3.5：1；粗砂和细砂均购自灵寿县永顺矿产品加工厂，粗砂的粒度为20-40目，细砂的粒度为70-110目；
66.所述灰粉为粉煤灰，购自灵寿县汇鑫矿业加工厂，粒度为325目；
67.所述发泡剂为松香酸钠，购自河南天酬化工产品有限公司；
68.所述减水剂为萘系高效减水剂，购自山东汇邦新材料科技有限公司；
69.所述陶粒泡沫混凝土的制备方法同实施例1。
70.实施例3
71.实施例3提供了一种陶粒泡沫混凝土，按重量份计，制备原料包括以下组分：硅酸盐水泥2.5份，陶粒0.25份，缓凝剂0.03份，砂0.6份，灰粉1份，发泡剂0.037份，减水剂0.025
份，水1份。
72.所述硅酸盐水泥为52.5r硅酸盐水泥，购自德州中联大坝水泥有限公司；
73.所述陶粒为粘土陶粒、粉煤灰陶粒，粘土陶粒和粉煤灰陶粒的重量比为1.6：0.4；粘土陶粒购自范县先达保温材料经营部，粒径为10mm；粉煤灰陶粒购自河北泽旭建材科技发展有限公司，粒径为10mm；
74.所述缓凝剂为糖钙、六偏磷酸钠，糖钙和磷酸盐的重量比为0.8：1.2；糖钙购自青岛华农玉田农业科技有限公司；六偏磷酸钠的cas号为10124-56-8；
75.所述砂为粗砂、细砂，粗砂和细砂的重量比为3.5：1；粗砂和细砂均购自灵寿县永顺矿产品加工厂，粗砂的粒度为20-40目，细砂的粒度为70-110目；
76.所述灰粉为粉煤灰，购自灵寿县汇鑫矿业加工厂，粒度为325目；
77.所述发泡剂为松香酸钠，购自河南天酬化工产品有限公司；
78.所述减水剂为萘系高效减水剂，购自山东汇邦新材料科技有限公司；
79.所述陶粒泡沫混凝土的制备方法同实施例1。
80.对比例1
81.对比例1具体的实施方式同实施例3，不同之处在于，所述砂为粗砂。
82.对比例2
83.对比例2具体的实施方式同实施例3，不同之处在于，所述硅酸盐水泥和松香酸钠的重量比为2:0.8。
84.性能评价
85.将实施例1-3、对比例1-2制备得到的陶瓷泡沫混凝土制成200mm
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200mm
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200mm的样品，在温度为20℃，湿度为98％的条件下养护28h后，进行相关的性能测试。
86.(1)抗压性能测试
87.将上述样品按照gb/t50081-2019《普通混凝土力学性能实验方法》进行抗压性能测试，测得数据见表1；
88.(2)耐久性能测试
89.将上述样品按照gb/t50082-2006《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法》进行冻融循环抗压强度损失率的测定，损失率越低，说明产品的耐久性能越好，测得数据见表1。
90.表1
91.