CN110818360A - 一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，属于建筑材料技术领域，包含以下重量份的组分：9~27份膨胀珍珠岩、420份胶凝材料、155~195份水、20~60份乳胶粉、1.25~2.1份发泡剂、1.5份增稠剂、0.5份减水剂。本发明制备的泡沫轻质土中，由于加入了轻骨料膨胀珍珠岩，改善施工易出现的泵送消泡、离析和泌水等现象，起到骨架作用在保证强度的同时降低其密度；加入可再分散乳胶粉，提高材料的韧性、抗冲击性和降低吸水率提高耐久性。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土及其制备方法。
背景技术
泡沫轻质土作为一种无机多孔材料，应用于公路路基，是一项改变常规公路路基填筑工艺方法的新型技术。泡沫轻质土的制作工艺体现了新科技、新技术、环境保护及资源二次利用等特点，具有十分广阔应用前景。泡沫轻质土材料具有密度小、质量轻、强度大于常规回填土、填筑后形成一个整体、无侧向压力、对地基荷载小等优势。使用泡沫轻质土填筑后，公路处于超固结状态，由此减少沉降和不均匀沉降、减少公路路基填料本身的工后沉降、避免桥头跳车病害，具有明显的技术优势。
当前主要对的制备工艺与性能进行研究。然而，各因素对稳定制备及性能的影响程度并不清晰，制备技术也存在诸多亟待解决的问题，如施工稳定性差、密度等级偏高、孔结构较差等；由于材料的韧性差、抗冲击性低和耐久性差等影响工程应用时具有多重功能。
公告号为CN 109020614 A的中国专利公开了一种泡沫轻质土，包括如下质量比的各组分，赤泥268～401份，脱硫石膏13～20份，水泥382～256份，水329～337份，32～33份泡沫。所述赤泥为烧结法赤泥，脱硫石膏其细度要求为过4.75mm方孔筛，所述泡沫是由复合发泡剂稀释为发泡液。赤泥基泡沫轻质土湿密度为780～820kg/m3，28d无侧限抗压强度为0.81～1.20MPa，但该技术方案的泡沫轻质土在其密度下抗压强度较低，抗裂性较差。施工过程中容易离析和体积变形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土及其制备方法，本发明所要解决的技术问题：针对泡沫轻质土在公路应用时施工稳定性差，存在易开裂韧性差、抗冲击性低和耐久性低等问题，保留泡沫轻质土材料具有的轻质、保温和环保等优势的同时，提高泡沫轻质土强度、韧性和抗冲击性能使在工程应用时能够兼具多重功能，提高其施工性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，包含以下重量份的组分：9~27份膨胀珍珠岩、420份胶凝材料、155~195份水、20~60份乳胶粉、1.25~2.1份发泡剂、1.5份增稠剂、0.5份减水剂。
优选地，所述胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，其中水泥在胶凝材料中的质量百分数为80％，粉煤灰在胶凝材料中的质量百分数为20％。
优选地，所述乳胶粉为水溶性可分散性乳胶粉，是以丙烯酸酯共聚物为基础或乙烯－醋酸乙烯酯共聚物为基础或丙稀酸共聚物为基础的混合物。
优选地，所述增稠剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素中的一种或两种 。
优选地，所述发泡剂是采用水泥发泡剂。
优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
优选地，所述膨胀珍珠岩粒径范围为1~2mm，所述膨胀珍珠岩的堆积密度为100~120kg/m3。
通过采用上述技术方案，膨胀珍珠岩为轻骨料，其中膨胀珍珠岩的超轻质和高保温两大特性使得它被广泛的应用于建筑工程领域；另一方面，膨胀珍珠岩具有轻质、多孔、化学稳定性好、提高施工稳定性等优点，改善施工易出现泵送消泡、离析和泌水等现象。掺入适量的珍珠岩不仅能够降低轻质混凝土的密度，而且其强度和泵送性能也能达到规范要求；可再分散乳胶粉对泡沫轻质土进行改善，胶粉能在发泡水泥水化产物表面形成聚合物膜并成为孔壁的一部分，增加内聚力，提高抵抗应力、应变破坏的能力可有效阻止泡沫轻质土塑性收缩，提高泡沫轻质土的抗裂性能和抗冲击性能；减水剂，进一步增加混凝土拌合料中颗粒之间的分散均匀性，从而可以减少水的使用量。发泡剂在机械作用下产生丰富均匀的泡沫，将泡沫与浆料拌合均匀，起到制备泡沫轻质土的效果；防水剂可以进一步增加泡沫轻质土的防水性能。
所述膨胀珍珠岩泡沫轻质土的制备方法，包括以下步骤：
S1、膨胀珍珠岩预湿处理，常温下，按设定的配合比，称取相应分量膨胀珍珠岩再加入三分之一配比的水进行预湿处理5~10min；
S2、膨胀珍珠岩水泥浆料制备，首先，称取相应分量水泥、粉煤灰、增稠剂、乳胶粉投入搅拌机初步搅拌20~30s；其次，将处理后的膨胀珍珠岩投入搅拌机继续搅拌40~60s；最后，加入剩余的水和减水剂，继续搅拌10~15min制成膨胀珍珠岩水泥浆料；
S3、泡沫与浆料的混合，称取相应分量发泡剂和水以1：50进行稀释，搅拌2~3min后启动发泡机进行发泡，然后将制备的泡沫加入到膨胀珍珠岩水泥浆料中，继续搅拌2~3min成混合浆料，混合浆料浇筑并养护成型后即生成膨胀珍珠岩泡沫轻质土。
通过采用上述技术方案，将水泥与粉煤灰、增稠剂、乳胶粉搅拌混合，有助于提高混合均匀性；在预混合后的干混料中加入预湿后的膨胀珍珠岩搅拌，以使掺和料均匀的分散，再加水进行搅拌融合，从而形成均匀的浆料；并向浆料中通入泡沫，使得泡沫与浆料搅拌混合，从而形成泡沫轻质土拌合料。
进一步的，所述发泡剂是采用水泥发泡剂，其泡沫泌水率低、与水泥基材料亲和性好、可提升浆体的和易性，试验中发泡剂与水进行了50倍稀释。
通过采用上述技术方案，试验中使用的是羟丙基甲基纤维素醚为白色或类白色粉末，溶解速度快、分散性好。能溶于水及部分溶剂，溶于水及部分溶剂，HPMC还具有增稠能力防止离析，分散性好具有很好的保水性。
所述的膨胀珍珠岩粒径范围为1~2mm，所述膨胀珍珠岩的堆积密度为100~120kg/m3。其特点是表观密度轻、导热系数低、化学稳定性好、无毒无味诸多优良性能，改善施工易出现的泵送消泡、离析和泌水等现象，起到骨架作用在保证强度的同时降低其密度。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明中在泡沫轻质土中引入膨胀珍珠岩，利用的膨胀珍珠岩多孔结构，在控制泡沫轻质土轻质化特性的同时，改善大体积施工易出现泵送消泡、泌水离析等现象，使其强度和泵送性能也能达到规范要求的效果。
2.本发明中在泡沫轻质土拌合料中加入具有高的黏结能力和成膜性能的乳胶粉，可改善砂浆的折强度、防水性、耐磨性和易施工性，更具有较强的柔韧性，提高其抗裂性能和耐久性性能的效果。防止施工过程中容易出现的离析、消泡和体积变形等现象。提高泡沫轻质土的韧性和抗冲击性，防止冲击荷载和动力荷载下容易出现裂缝等现象。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步解释。
一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，包含以下重量份的组分：9~27份膨胀珍珠岩、420份胶凝材料、155~195份水、20~60份乳胶粉、1.25~2.1份发泡剂、1.5份增稠剂、0.5份减水剂；
所述胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，其中水泥在胶凝材料中的质量百分数为80％，粉煤灰在胶凝材料中的质量百分数为20％。
优选地，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰为标号 32.5MPa 的Ⅱ级复合硅酸盐水泥，符合标准《通用硅酸盐水泥》 GB1752007。
所述乳胶粉为可再分散乳胶粉是一种水溶性可再分散粉末，以丙烯酸酯共聚物为基础或乙烯－醋酸乙烯酯共聚物为基础或丙稀酸共聚物为基础的混合物，以聚乙烯醇作为保护胶体。
试验之前，采用浸泡法对膨胀珍珠岩进行改性处理，需要做预湿处理5~10min。
采用如下方法制备：
步骤一： 泡沫轻质土原料的配比
按重量份数计，分别选取9~27份膨胀珍珠岩、420份胶凝材料、155~195份水、20~60份乳胶粉、1.25~2.1份发泡剂、1.5份增稠剂、0.5份减水剂；
所述的胶凝材料由水泥和粉煤灰组合而成，其中水泥在胶凝材料中的质量百分数为80%，粉煤灰在胶凝材料中的质量百分数为 20%。
步骤二：制备膨胀珍珠岩泡沫轻质土
S1、膨胀珍珠岩预湿处理，常温下，按设定的配合比，称取相应分量膨胀珍珠岩再加入三分之一配比的水进行预湿处理5~10min；
S2、膨胀珍珠岩水泥浆料制备，首先，称取相应分量水泥、粉煤灰、增稠剂、乳胶粉投入搅拌机初步搅拌20~30s；其次，将处理后的膨胀珍珠岩投入搅拌机继续搅拌40~60s；最后，加入剩余的水和减水剂，继续搅拌10~15min制成膨胀珍珠岩水泥浆料；
S3、泡沫与浆料的混合，称取相应分量发泡剂和水以1：50进行稀释，搅拌2~3min后启动发泡机进行发泡，然后将制备的泡沫加入到膨胀珍珠岩水泥浆料中，继续搅拌2~3min成混合浆料，混合浆料浇筑并养护成型后即生成膨胀珍珠岩泡沫轻质土。
实施例1
一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，包括以下步骤：
S1、称取155kg水，将三分之一配比的水加入9kg膨胀珍珠岩里进行预湿处理5~10min。
S2、首先，称取335kg水泥、85kg粉煤灰、1.5kg羟丙基甲基纤维素和40kg可再分散性乳胶粉投入搅拌机初步搅拌20~30s，其次，将处理后的膨胀珍珠岩投入搅拌机继续搅拌40~60s。最后，再将剩余的水和0.5kg聚羧酸减水剂搅拌后倒入搅拌机，继续搅和10~15min，
S3、同时称取1.25kg水泥发泡剂和水以1：50进行稀释，搅拌2~3min后启动发泡机进行发泡，然后将制备的泡沫加入到膨胀珍珠岩水泥浆料中，继续搅拌2~3min成混合浆料，混合浆料浇筑并养护成型后即生成膨胀珍珠岩泡沫轻质土。
实施例2
一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，包括以下步骤：
S1、称取178kg水，将三分之一配比的水加入18kg膨胀珍珠岩里进行预湿处理5~10min。
S2、首先，称取335kg水泥、85kg粉煤灰、1.5kg羟丙基甲基纤维素和20kg可再分散性乳胶粉投入搅拌机初步搅拌20~30s，其次，将处理后的膨胀珍珠岩投入搅拌机继续搅拌40~60s。最后，再将剩余的水和0.5kg聚羧酸减水剂搅拌后倒入搅拌机，继续搅和10~15min，
S3、同时称取1.68kg水泥发泡剂和水以1：50进行稀释，搅拌2~3min后启动发泡机进行发泡，然后将制备的泡沫加入到膨胀珍珠岩水泥浆料中，继续搅拌2~3min成混合浆料，混合浆料浇筑并养护成型后即生成膨胀珍珠岩泡沫轻质土。
实施例3
一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，包括以下步骤：
S1、称取193kg水，将三分之一配比的水加入27kg膨胀珍珠岩里进行预湿处理5~10min。
S2、首先，称取335kg水泥、85kg粉煤灰、1.5kg羟丙基甲基纤维素和40kg可再分散性乳胶粉投入搅拌机初步搅拌20~30s，其次，将处理后的膨胀珍珠岩投入搅拌机继续搅拌40~60s。最后，再将剩余的水和0.5kg聚羧酸减水剂搅拌后倒入搅拌机，继续搅和10~15min，
S3、同时称取2.1kg发泡剂和水以1：50进行稀释，搅拌2~3min后启动发泡机进行发泡，然后将制备的泡沫加入到膨胀珍珠岩水泥浆料中，继续搅拌2~3min成混合浆料，混合浆料浇筑并养护成型后即生成膨胀珍珠岩泡沫轻质土。
对比例1
与实施例1基本一致，区别在于未添加乳胶粉。
对比例2
与实施例2基本一致，区别在于未添加乳胶粉。
对比例3
与实施例3基本一致，区别在于未添加乳胶粉。
对比例4
与实施例1基本一致，区别在于未添加膨胀珍珠岩。
对比例5
与实施例1基本一致，区别在于未添加乳胶粉和膨胀珍珠岩。
性能检测
按照实施例1-3、对比例1-3的方法各制备试样，并按照以下方法检测标准试样块的各项性能，各组试样块的测试结果取平均值，测试结果如表1所示：
1、干密度：按照JG/T266-2011《泡沫混凝土》标准测试试块的干密度；
2、28天抗压强度：按照GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》制作标准试块，并测量标准试块养护28天的抗压强度；
3、28天抗折强度：按照GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》制作标准试块，并测量标准试块养护28天的抗压强度；
4、28天抗冲击性能测试：参照ACI(美国混凝土协会)544委员会推荐的方法进行落锤试验测定；
5、含水率：按照GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》测量含水率。
表1以上各实施例制得的标准混凝土试块的性能测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，其特征在于：包含以下重量份的组分：9~27份膨胀珍珠岩、420份胶凝材料、155~195份水、20~60份乳胶粉、1.25~2.1份发泡剂、1.5份增稠剂、0.5份减水剂。
2.根据权利要求1所述的一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，其特征在于：所述胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，其中水泥在胶凝材料中的质量百分数为80％，粉煤灰在胶凝材料中的质量百分数为20％。
3.根据权利要求1所述的一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，其特征在于：所述乳胶粉为水溶性可分散性乳胶粉，是以丙烯酸酯共聚物为基础或乙烯－醋酸乙烯酯共聚物为基础或丙稀酸共聚物为基础的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，其特征在于：所述增稠剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素中的一种或两种 。
5.根据权利要求1所述的一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，其特征在于：所述发泡剂是采用水泥发泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，其特征在于： 所述减水剂为聚羧酸减水剂。
7.根据权利要求1所述的一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土，其特征在于：所述膨胀珍珠岩粒径范围为1~2mm，所述膨胀珍珠岩的堆积密度为100~120kg/m3。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种膨胀珍珠岩泡沫轻质土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、膨胀珍珠岩预湿处理，常温下，按配比称取相应分量膨胀珍珠岩再加入三分之一配比的水进行预湿处理5~10min；
S2、膨胀珍珠岩水泥浆料制备，首先，称取相应分量水泥、粉煤灰、增稠剂、乳胶粉投入搅拌机初步搅拌20~30s；其次，将处理后的膨胀珍珠岩投入搅拌机继续搅拌40~60s；最后，加入剩余的水和减水剂，继续搅拌10~15min制成膨胀珍珠岩水泥浆料；
S3、泡沫与浆料的混合，称取相应分量发泡剂和水以1：50进行稀释，搅拌2~3min后启动发泡机进行发泡，然后将制备的泡沫加入到膨胀珍珠岩水泥浆料中，继续搅拌2~3min成混合浆料，混合浆料浇筑并养护成型后即生成膨胀珍珠岩泡沫轻质土。
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