CN103011896B

CN103011896B - 一种泡沫混凝土

Info

Publication number: CN103011896B
Application number: CN201210561385.XA
Authority: CN
Inventors: 王寿光; 耿正; 王冕; 王建州; 胡国君; 赵瑞雪; 张世江; 王贺
Original assignee: Individual
Current assignee: Wang Shouguang
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103011896A

Abstract

本发明公开的一种泡沫混凝土，该泡沫混凝土包括外掺料、胶结材料以及化学辅助剂，外掺料在泡沫混凝土中的质量百分比为25～40%、胶结材料在泡沫混凝土中的质量百分比为45～70%，化学辅助剂在泡沫混凝土中的质量百分比为5～25%，所述胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶粉，且三种成份在胶结材料中的质量比为2：2:1，本发明还公开了一种制作泡沫混凝土的方法，该方法包括发泡工艺、处理浆料、处理化学辅助剂、拌合工艺以及成型养护。本发明的优点：本发明泡沫混凝土中胶结材料采用水泥熟料、氧化钙和骨胶，避免了大量使用水泥，从而减少生产水泥时所必须的煤炭资源，不仅缓解了紧张的能源利用，还可提高泡沫混凝土的抗压强度、防渗性、隔音效果。

Description

一种泡沫混凝土

技术领域

本发明属于工程材料技术领域，尤其涉及到一种泡沫混凝土。

背景技术

泡沫混凝土是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中，经过合理养护成型，而形成的含有大量细小的封闭气孔，并具有相当强度的混凝土制品，其制作方法通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料。

目前，我国建筑行业中一般都以水泥、沙子、石子加入外加剂和水复配成混凝土的形式用于建筑，楼体以钢筋混凝土框架结构，墙体材料是以空心砖和粘土砖及泡沫混凝土砌块为主。现有的泡沫混凝土材料，大多以水泥为主，把水泥直接用作胶结材料，在混凝土中的质量百分比可占到70～85%，粉煤灰、风积沙土、砂子为外掺料，再加以发泡剂搅拌混合、养护形成混凝土，但此种配方中水泥的需求量大，水泥生产中要消耗大量的煤炭资源，并释放出大量的二氧化碳温室气体，久而久之，造成资源的短缺及加剧温室效应，使环境造成污染，而且形成的混凝土在抗压方面还有待于加强，每立方混凝土的抗压强度一般都低于2.0MPa。

现在的自密实泡沫混凝土材料还有用矿渣、水泥作为原料制成的，但都需要一些碱性激发剂和表面活性剂来提高化学活性，使之提高粘结度，提高形成后的混凝土在隔音、抗压方面的性能，但此种混凝土易开裂、吸水，即便是在材料中增加纤维、憎水剂等，成本增高却还是达到不到良好的抗渗性，配方中加入了大量的碱性激发剂和表面活性剂，使得形成后的混凝土化学试剂味道重，污染环境，对环保造成了非常不利的影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种泡沫混凝土，该混凝土原材料不污染环境、无重化学试剂气味，成本低，而且采用本发明原料制成的混凝土，可提高其在抗压强度、抗渗性、隔音等各方面的物理性能。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种泡沫混凝土，该泡沫混凝土包括外掺料、胶结材料以及化学辅助剂，泡沫混凝土中包括质量百分比为25～40%的外掺料、质量百分比为45～70%的胶结材料，以及质量百分比为5～25%的化学辅助剂，所述胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶，且三种成份在胶结材料中的质量比为2：2:1。胶结材料采用水泥熟料、氧化钙和骨胶，避免了大量使用水泥，从而减少生产水泥时所必须的煤炭资源，缓解了紧张的能源利用，骨胶是一种使用最为广泛的动物类黏结材料，这样和外掺料搅拌混合均匀后黏结性能好，强度高，水分少，干燥快，黏结定型好，且价格低廉、使用方便，使形成后的混凝土防渗性增强。除此之外，骨胶和化学辅助剂中的苯十二磺酸钠还可以用作发泡剂，无需再另加其它的发泡剂，并且利用骨胶发泡的泡沫细腻均匀，得到的泡沫直径大小合适，能够和外掺料浆料充分混合。

上述泡沫混凝土中外掺料包括工业废料，工业废料包括粉煤灰或自燃后的煤矸石中的一种或两种混合。本发明采用的原料是多种工业废料的混合物，解决了多种工业废料对环境的污染，且利用的是粉煤灰、自燃后的煤矸石，其自身化学活性使任何添加的外掺料快速凝结固化,不需要利用其他的表面活性剂和碱性激发剂，成本显著减低，并放出大量的热量，加速粉剂的胶凝材料的反应，以及粉剂的胶凝材料与任何外掺料之间的水化热化学反应,满足施工需要，一般的泡沫混凝养护3～7天后才可拆模，本发明的泡沫混凝土养护48小时便可拆模，显著缩短了施工时间。

上述混凝土中的外掺料还可包括风积沙土、砂子、壤土、粘土中的一种、两种或两种以上混合。现有的混凝土原材料水泥中添加土不会增强其抗压强度，利用本发明的胶结材料，可把工业废料和各种土壤添加到混凝土中，不受限制，可增强混凝土的抗压强度，每立方的抗压强度提高到2.5MPa以上。

上述泡沫混凝土中化学辅助剂包括硫酸钠和苯十二磺酸钠，且两种成份在化学辅助剂中的质量百分比为：硫酸钠10～80%，苯十二磺酸钠5～45%。

上述化学辅助剂还包括聚乙烯醇，且其在化学辅助剂中的质量百分比为5～45%

所述的聚乙烯醇的分子量为110000～200000。

上述的化学辅助剂还可包括三乙醇胺，且其在化学辅助剂中的质量百分比为1～30%。所采用的化学辅助剂用量少，无重化学试剂味道，不会对环境造成污染，分子量为110000～200000的聚乙烯醇属于粘度较高的聚合物，吸水性强，现有泡沫混凝土在施工时由于材料大量采用水泥，流动度小，因此必须要用高频率的振捣棒或振动板振动才能使外掺料与水泥混合，此时振动的噪音超出80分贝。本发明的泡沫混凝土采用聚乙烯醇、三乙醇胺这些高分子材料流动度大、且非常易于水泥熟料、骨胶、氧化钙混合，不需要用高频率的振捣棒或振动板，节能、降噪，同时形成完整密实、弹性良好、抗渗性强的泡沫混凝土。

本发明还公开了一种制备所述泡沫混凝土的方法，该方法包括以下步骤：（1）发泡工艺：在高压反应釜内，温度低于70°C的条件下，分别将骨胶粉、苯十二磺酸钠溶于水形成质量浓度为10%的溶液，再分别取骨胶溶液和苯十二磺酸钠溶液加水混合，骨胶溶液、苯十二磺酸钠溶液与水的体积比为30:73:30，形成混合液后用压力发泡机搅拌发泡，检查泡沫正常备用；（2）处理浆料：将质量百分比为45～70%的胶结材料与质量百分比为25～40%的外掺料投入混凝土搅拌机中，搅拌均匀后备用，胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶粉，且三种成份在胶结材料中的质量比为2：2:1；（3）处理化学辅助剂：化学辅助剂包括质量百分比为10～80%的硫酸钠、质量百分比为5～45%的聚乙烯醇、以及质量百分比为1～30%的三乙醇胺，在高压釜内各成份溶于水形成质量浓度为10%的溶液，再将三种溶液在高压釜内拌成混合溶液，此时高压反应釜的温度小于65°C；（4）拌合工艺：先将经步骤（2）拌合好的浆料与泡沫混合，加入的料浆与泡沫体积比1:2～5，再按照化学辅助剂在混凝土所占的质量百分比为5～25%的比例，将步骤（3）得到的化学辅助剂混合液通入，搅拌均匀；（5）成型与养护：将搅拌均匀的泡沫混凝土输送到模具中，浇入模具后24～48小时就可拆模，湿度保持85%以上，养护3天便可使用。

所述步骤（2）中的外掺料包括工业废料，工业废料包括粉煤灰或自燃后的煤矸石中的一种或两种混合。

上述步骤（2）中外掺料还可包括风积沙土、砂子、壤土、粘土中的一种、两种或两种以上混合。

综上所述，本发明的有益效果：本发明泡沫混凝土中胶结材料采用水泥熟料、氧化钙和骨胶，避免了大量使用水泥，从而减少生产水泥时所必须的煤炭资源，不仅缓解了紧张的能源利用，还使混凝土强度高，水分少，干燥快，黏结定型好，且价格低廉、使用方便。除此之外，骨胶还可以用作发泡剂，无需再另加其它的发泡剂，利用骨胶发泡的泡沫细腻均匀，得到的泡沫直径大小合适，能够和外掺料浆料充分混合。本发明采用的外掺料是多种工业废料与土壤的混合物，解决了多种工业废料对环境的污染，变废为宝，成本低廉，养护24～48小时便可拆模，养护3天就可使用，显著缩短了施工时间，满足施工需要，且在施工时无噪音、节能，同时形成的泡沫混凝土完整密实、弹性良好、抗压性强、隔音效果好、抗渗性强。

具体实施方式

以下结合具体实施例对发明内容做进一步的说明

实施例一：本发明的泡沫混凝土的配方，包括外掺料、胶结材料以及化学辅助剂，每公斤泡沫混凝土中包括质量百分比为25%的外掺料、质量百分比为45%的胶结材料，以及质量百分比为15%的化学辅助剂，所述胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶，且三种成份在胶结材料中的质量比为2：2:1。外掺料包括工业废料，工业废料包括粉煤灰、湿排灰或自燃后的煤矸石中的一种或两种混合。外掺料还可包括风积沙土、砂子与粉煤灰、自燃后的煤矸石按任意比例混合即可，把工业废料作为外掺料，实现了废料循环再利用，添加风积沙土、砂子主要是为了填补外掺料。

除上述成份外，所述的化学辅助剂包括硫酸钠和聚乙烯醇，且两种成份在化学辅助剂中的质量百分比为：硫酸钠10～80%，聚乙烯醇5～45%。选用的聚乙烯醇的分子量在110000～200000范围内。

本发明还公开了一种制备泡沫混凝土的方法，该方法包括以下步骤：（1）发泡工艺：在高压反应釜内，温度低于70°C的条件下，分别将骨胶粉、苯十二磺酸钠溶于水形成质量浓度为10%的溶液，再分别取骨胶溶液和苯十二磺酸钠溶液加水混合，骨胶溶液、苯十二磺酸钠溶液与水的体积比为30:73:30，形成混合液后用压力发泡机搅拌发泡，检查泡沫正常备用；（2）处理浆料：将质量百分比为45～70%的胶结材料与质量百分比为25～40%的外掺料投入混凝土搅拌机中，搅拌均匀后备用，胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶粉，且三种成份在胶结材料中的质量比为2：2:1；（3）处理化学辅助剂：化学辅助剂包括质量百分比为10～80%的硫酸钠、质量百分比为5～45%的聚乙烯醇、以及质量百分比为1～30%的三乙醇胺，在高压釜内各成份溶于水形成质量浓度为10%的溶液，再将三种溶液在高压釜内拌成混合溶液，此时高压反应釜的温度小于65°C；（4）拌合工艺：先将经步骤（2）拌合好的浆料与泡沫混合，加入的料浆与泡沫体积比1:2～5，再按照化学辅助剂在混凝土所占的质量百分比为5～25%的比例，将步骤（3）得到的化学辅助剂混合液通入，搅拌均匀；（5）成型与养护：将搅拌均匀的泡沫混凝土输送到模具中，浇入模具后24～48小时就可拆模，湿度保持85%以上，养护3天便可使用。

对本发明泡沫混凝土进行抗压强度的试验，从本发明泡沫混凝土中，取一立方米的泡沫混凝土重复多次试验，根据《中华人民共和国建筑工业行业标准-泡沫混凝土》中的规程，用压力试验机压混凝土，以2kN/s±0.5kN/s的速度连续加压，直至破坏，记录破坏压力，多次试验后，每立方泡沫混凝土平均抗压强度为5.2MPa，而现有的泡沫混凝土一般在2.0MPa以下。

对本发明泡沫混凝土做吸水性、抗渗性试验，根据《中华人民共和国建筑工业行业标准-泡沫混凝土》中的规程，从泡沫混凝土中选取100mm×100mm×100mm的试件多组，将试件放入干燥箱，在80±5°C下干燥，干燥冷却至室温后，称量试件的重量记为M₀，再将试件放入20±5°C的恒温水槽内，然后加水至试件高度的1/3，保持24h，再加水至试件高度的2/3,经24h后，加水高出试件30mm以上，保持24h，将试件从水中取出，用湿布抹去表面水分，立即称取每块重量记为Mg，吸水率W_R按如下公式计算：

经过多次试验，泡沫混凝土的平均吸水率为8%，抗渗性良好。再从本发明泡沫混凝土中取厚度10cm×10cm×10cm的试件，多次试验渗水性，30天后混凝土的另一面均无渗水，45天时混凝土的平均透水高度0.9cm，抗渗性良好。

实施例二：本发明的泡沫混凝土的配方，包括外掺料、胶结材料以及化学辅助剂，每公斤泡沫混凝土中包括质量百分比为40%的外掺料、质量百分比为50%的胶结材料，以及质量百分比为5%的化学辅助剂，所述胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶，且三种成份在胶结材料中的质量比为2：2:1。外掺料包括工业废料，工业废料包括粉煤灰、湿排灰或自燃后的煤矸石中的一种或两种混合。外掺料还可包括壤土，壤土与粉煤灰、自燃后的煤矸石按任意比例混合即可，把工业废料作为外掺料，实现了废料循环再利用，添加壤土主要是为了填补外掺料。

除上述成份外，所述的化学辅助剂包括硫酸钠和聚乙烯醇、苯十二磺酸钠，且成份在化学辅助剂中的质量百分比为：硫酸钠10～80%，聚乙烯醇5～45%、苯十二磺酸钠1～15%。选用的聚乙烯醇的分子量在110000～200000范围内。化学辅助剂还可包括三乙醇胺，且其在化学辅助剂中的质量百分比为1～30%。

根据《中华人民共和国建筑工业行业标准-泡沫混凝土》中的规程，测得本发明的泡沫混凝土的密度在260～320kg/m³范围内，导热系数在0.06～0.3w/m·k范围内，达到行业标准，但根据实施例一中的试验，本发明泡沫混凝土的抗压强度和抗渗性均显著增强。

实施例三：本发明公开的一种泡沫混凝土，每公斤泡沫混凝土中包括质量百分比为25%的外掺料、质量百分比为70%的胶结材料，以及质量百分比为5%的化学辅助剂，所述胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶，且三种成份在胶结材料中的质量比为2：2:1。所述外掺料包括工业废料，工业废料包括粉煤灰、湿排灰或自燃后的煤矸石中的一种或两种混合。外掺料还可包括粘土，粘土与工业废料可按任意比例混合均匀即可。

所述化学辅助剂包括硫酸钠和聚乙烯醇，且两种成份在化学辅助剂中的质量百分比为：硫酸钠10～80%，聚乙烯醇5～45%。聚乙烯醇的分子量为110000～200000。

实施例四：本发明的泡沫混凝土，每公斤泡沫混凝土中包括质量百分比为25%的外掺料、质量百分比为50%的胶结材料，以及质量百分比为25%的化学辅助剂，所述胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶，且三种成份在胶结材料中的质量比为2：2:1。外掺料包括工业废料，工业废料包括粉煤灰、湿排灰或自燃后的煤矸石中的一种或两种混合。所述外掺料还可包括风积沙土、砂子、壤土、粘土中的一种、两种或两种以上混合，所述化学辅助剂包括硫酸钠和聚乙烯醇，且两种成份在化学辅助剂中的质量百分比为：硫酸钠10～80%，聚乙烯醇5～45%。化学辅助剂还可包括三乙醇胺，且其在化学辅助剂中的质量百分比为1～30%。

上述述聚乙烯醇的分子量为110000～200000。

实施例五：本发明的泡沫混凝土的配方，每公斤泡沫混凝土中包括质量百分比为30%的外掺料、质量百分比为60%的胶结材料，以及质量百分比为10%的化学辅助剂，所述胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶，且三种成份在胶结材料中的质量比为2：2:1。外掺料包括工业废料，工业废料包括粉煤灰、湿排灰或自燃后的煤矸石中的一种或两种混合。所述外掺料还可包括积沙土、砂子、壤土、粘土中的一种、两种或两种以上混合，所述化学辅助剂包括硫酸钠和聚乙烯醇，且两种成份在化学辅助剂中的质量百分比为：硫酸钠10～80%，聚乙烯醇5～45%。化学辅助剂还可包括三乙醇胺，且其在化学辅助剂中的质量百分比为1～30%。

上述述聚乙烯醇的分子量为110000～200000。

本实施例仅为进一步说明本发明，并非对发明做出的任何限制，凡在本发明实质上内容做出的简单修改和改进均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims

1.一种制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，该泡沫混凝土包括外掺料、胶结材料以及化学辅助剂，在泡沫混凝土中，外掺料的质量百分比为25～40%、胶结材料的质量百分比为45～70%，化学辅助剂的质量百分比为5～25%，制备方法包括以下步骤：（1）发泡工艺：在高压反应釜内，温度低于70°C的条件下，分别将骨胶粉、苯十二磺酸钠溶于水形成质量浓度为10%的溶液，再分别取骨胶溶液和苯十二磺酸钠溶液加水混合，骨胶溶液、苯十二磺酸钠溶液与水的体积比为30:73:30，形成混合液后用压力发泡机搅拌发泡，检查泡沫正常备用；（2）处理浆料：将质量百分比为45～70%的胶结材料与质量百分比为25～40%的外掺料投入混凝土搅拌机中，搅拌均匀后备用，胶结材料包括水泥熟料、氧化钙和骨胶粉，且三种成份在胶结材料中的质量比为2：2:1；（3）处理化学辅助剂：化学辅助剂包括质量百分比为10～80%的硫酸钠、质量百分比为5～45%的聚乙烯醇、质量百分比为1～15%苯十二磺酸钠，以及质量百分比为1～30%的三乙醇胺，在高压釜内各成份溶于水形成质量浓度为10%的溶液，再将三种溶液在高压釜内拌成混合溶液，此时高压反应釜的温度小于65°C；（4）拌合工艺：先将经步骤（2）拌合好的浆料与泡沫混合，加入的料浆与泡沫体积比1:2～5，再按照化学辅助剂在混凝土所占的质量百分比为5～25%的比例，将步骤（3）得到的化学辅助剂混合液通入，搅拌均匀；（5）成型与养护：将搅拌均匀的泡沫混凝土输送到模具中，浇入模具后24～48小时就可拆模，湿度保持85%以上，养护3天便可使用。

2.根据权利要求1所述的一种制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的外掺料包括工业废料，工业废料包括粉煤灰或自燃后的煤矸石中的一种或两种混合。

3.根据权利要求2所述的一种制备泡沫混凝土的方法，其特征在于，步骤（2）中外掺料还包括风积沙土、砂子、壤土、粘土中的一种、或两种以上混合。