專利名稱：一種超輕質泡沫混凝土及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及建筑材料制備領域，具體涉及一種超輕質泡沫混凝土及其制備方法。
背景技術：
泡沫混凝土是將發(fā)泡劑引入砂漿，經成型和養(yǎng)護形成的含大量封閉氣孔的輕質混凝土。由于它具有流動度大(工作性好)、質量輕、保溫隔熱性能好等優(yōu)點，已被廣泛的應用于墻體保溫隔熱系統(tǒng)、管線回填、路基處理等領域。由于各個領域對泡沫混凝土的性能要求不同，可以制得不同密度的泡沫混凝土。通過改變孔的引入量來控制密度，泡沫混凝土可以充當建筑中的承重、保溫、隔斷和填充材料，有著巨大的經濟意義和良好的發(fā)展前景。隨著全球能源短缺問題日益嚴重，我國也出臺了一系列節(jié)能減排的政策。特別是在房屋建造方面，新建房屋執(zhí)行節(jié)能65%的新標準，從而要求建筑保溫材料要有更好的保溫隔熱能力。泡沫混凝土的保溫性能和密度密切相關，保溫系數與密度的增加成反比。當泡沫混凝土的密度降到250 kg/m3以下時，保溫系數降至O. I W/ Cm · k)左右，滿足保溫隔熱的需要。當泡沫混凝土密度進一步降低時，保溫隔熱能力也會增加。在另一方面，隨著“央視大火”和“上海大火”等火災事故的發(fā)生，中國公安部和消防部發(fā)布的[2011]65號文件也明確表明，新建房屋的墻體保溫材料應為A級不燃。而現有的有機保溫隔熱材料難以滿足這一方面的要求，本發(fā)明提出的泡沫混凝土可以很好的應用到外墻的保溫隔熱系統(tǒng)中。當超輕質泡沫混凝土應用于墻體材料時，普通硅酸鹽基泡沫混凝土凝結時間慢，會導致泡沫混凝土易塌模、下沉；而硫鋁酸鹽水泥基泡沫混凝土則表面容易粉化，使其與粘結砂漿之間粘結不緊，從而影響整個保溫系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。再加上超輕質泡沫混凝土密度降低至一定程度時，強度會偏低，這些都妨礙了超輕質泡沫混凝土的生產應用。本發(fā)明針對超輕質泡沫混凝土的這些問題，提出從原材料和生產工藝兩方面進行控制來改善超輕質泡沫混凝土強度偏低、表面易粉化等生產實際問題。目前，利用快硬水泥與發(fā)泡劑等原料制備泡沫混凝土的研究國內外已有相關報道。如專利《硫鋁酸鹽水泥發(fā)泡劑和硫鋁酸鹽水泥泡沫混凝土》(CN 1887772A)公開了一種泡沫混凝土，將硫鋁酸鹽水泥與發(fā)泡劑機械攪拌形成的泡沫混合得到泡沫混凝土。專利《一種阻燃保溫泡沫混凝土及其制備方法》(CN 102153364 A)采用水泥、礦粉、粉煤灰等作為膠凝材料，加入纖維素醚、減水劑、聚丙烯纖維等和水制成水泥漿，加入泡沫，硬化成型后即制得泡沫混凝土。由于這些技術所產的泡沫混凝土存在密度過高(一般大于500kg/m3)、保溫性能差的問題，難以替代現有的墻體保溫材料。而專利《一種超低密度泡沫混凝土及其制備方法》(CN 102153363)公開的泡沫混凝土將硫鋁酸鹽水泥與穩(wěn)泡劑、水預先攪拌得到水泥漿，再加入化學發(fā)泡劑進行混合攪拌，靜置發(fā)泡、自然成型即得到產品。該泡沫混凝土密度在13(Tl50kg/m3之間，但生成的泡沫混凝土存在抗壓強度偏低，表面易粉化，而且由于采用化學發(fā)泡，不易控制發(fā)泡過程與氣泡大小等問題。因此，發(fā)明一種密度低、抗壓強度高、表面不易粉化的泡沫混凝土具有重要意義和實際需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種超輕質泡沫混凝土的制備方法；該泡沫混凝土具有密度低(120kg/nTl80kg/m3)、強度高(O. 3Mpa以上)、表面不易粉化、凝結時間快(小于5小時)等特點。本發(fā)明解決其技術問題采用以下技術方案一種超輕質泡沫混凝土，其特征在于其組分包括膠凝材料、水、羥乙基甲基纖維素醚、玄武巖纖維、泡沫和減水劑，所述的膠凝材料由42. 5鐵鋁酸鹽水泥和粒化高爐礦渣按質量比為7 9:1組成，所述的水與膠凝材料重量比為O. 37、. 45，所述的羥乙基甲基纖維素醚為膠凝材料質量O. 029Γ0. 2%，所述的玄武巖纖維為膠凝材料質量比的O. 19Γ0. 3%，所述的減水劑為膠凝材料質量比的O. 19Γ0. 4%，所述的泡沫為膠凝材料質量的69Tl3%。
按上述方案，所述的泡沫的制備方法是將發(fā)泡劑、水以1:30質量比在電動網狀機械發(fā)泡機中混合，并在200(T4000rpm下機械攪拌，進行充分發(fā)泡。按上述方案，所述的?；郀t礦渣為采用符合國家標準GB/T 203-2008的?；郀t礦渣。按上述方案，所述減水劑為聚羧酸減水劑，其固含量為20%，質量百分比計。按上述方案，所述的發(fā)泡劑為松香與動物蛋白復合表面活性劑按質量比為(3飛)I的混合物。按上述方案，所述玄武巖纖維長度范圍為6 18mm。按上述方案，所述的羥乙基甲基纖維素醚的粘度范圍為5000(Tl00000mPa*S。本發(fā)明的超輕質泡沫混凝土的制備方法，包括有以下步驟
1)取料取膠凝材料、水、羥乙基甲基纖維素醚、玄武巖纖維、泡沫和減水劑，所述的膠凝材料由42. 5鐵鋁酸鹽水泥和粒化高爐礦渣按質量比為7 9:1組成，所述的水與膠凝材料重量比為O. 37、. 45，所述的羥乙基甲基纖維素醚為膠凝材料質量O. 029Γ0. 2%，所述的玄武巖纖維為膠凝材料質量比的O. 19Π). 3%，所述的減水劑為膠凝材料質量比的O. 19Π). 4%，所述的泡沫為膠凝材料質量的6°/Γ 3% ；
2)水泥漿的制備將水、膠凝材料、減水劑和玄武巖纖維混合均勻后在120rpm下慢攪2min,再在 240rpm 下快攬 2min ；
3)混合料的制備將泡沫與步驟2)所得的水泥漿混合，并加入羥乙基甲基纖維素醚，在120rpm下攪拌2min,得到衆(zhòng)體；
4)成型將所得漿體注入模具中，脫模后放入養(yǎng)護室標準養(yǎng)護，靜置28d，即得超輕質泡沫混凝土。按上述方案，所述的泡沫的制備方法是將發(fā)泡劑、水以1:30質量比在電動網狀機械發(fā)泡機中混合，并在200(T4000rpm下機械攪拌，進行充分發(fā)泡。本發(fā)明中各原材料的作用為膠凝材料由鐵鋁酸鹽水泥與?；郀t礦渣按比例組成，與水反應，生成C-S-H凝膠、AH3凝膠、鈣礬石和Ca(OH)2等，提供泡沫混凝土的基礎骨架。由于超輕質泡沫混凝土孔隙率大、氣孔多，使得漿體在澆筑成型的塑性階段易發(fā)生塌模、下沉等現象。一方面加入快硬的鐵鋁酸鹽水泥可以增強漿體的早期強度，提高泡沫混凝土的支撐骨架；另一方面，與硫鋁酸鹽水泥基相比，加入鐵鋁酸鹽水泥制得的低密度泡沫混凝土不易粉化，使得泡沫混凝土作為保溫層與粘結層的結合更為緊密；再者，鐵鋁酸鹽水泥有微膨脹的特性，能夠補償泡沫混凝土由于泡沫破滅以及水泥水化收縮引起的體系收縮情況。加入?；郀t礦渣提高泡沫混凝土的耐磨性，同時與鐵鋁酸鹽水泥水化形成的堿性環(huán)境(pH在12 13之間)反應，具有水化活性提高強度，同時也可以作為微集料填充骨架孔隙。減水劑的作用一方面可以減少漿體的用水量，從而加快泡沫混凝土的凝結時間，細化毛細孔，另一方面起到分散漿體的作用，從而改善由于重力作用下漿體的沉降引起泡沫混凝土的不均勻問題。發(fā)泡劑的功能在于在高速攪拌下，形成憎水基團向外，憎油基團向內的穩(wěn)定的氣泡。玄武巖纖維的加入可以阻止泡沫混凝土內微裂紋的擴展，并由呈空間分布的纖維將泡沫混凝土的人工孔“串”起來，吸收應力并提供額外的強度，從而改善泡沫混凝土的抗壓強度與抗裂性。纖維素醚可以增加粘度，加強泡沫的強度，提高泡沫的穩(wěn)定性，進一步減少由于泡沫破裂而產生的坍塌、下沉。制備工藝上，在泡沫與漿體混合之后再加入纖維素醚，從而避免了纖維素醚直接加入水泥漿中，大幅增加水泥漿粘度，使泡沫大量破滅的情況的發(fā)生，而且充分發(fā)揮纖維素醚提高泡沫穩(wěn)定性的優(yōu)點。本發(fā)明與現有技術相比具有以下主要的優(yōu)點
該超輕質泡沫混凝土干密度小，導熱系數低，抗壓強度高，可以制得防火等級為A級的 板材，用于外墻外保溫系統(tǒng)中。同時該超輕質泡沫混凝土凝結時間快(小于5小時)，表面不易粉化。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不僅僅局限于下面的實例。實施例I :
本發(fā)明所述的膠凝材料由42. 5鐵鋁酸鹽水泥和粒化高爐礦渣按質量比為9:1組成，?；郀t礦渣為采用符合國家標準GB/T 203-2008的粒化高爐礦渣，所述的水與膠凝材料重量比為O. 4，所述的羥乙基甲基纖維素醚為膠凝材料質量O. 04%，所述的羥乙基甲基纖維素醚的粘度范圍為5000(Tl00000mPa*S，所述的玄武巖纖維為膠凝材料質量比O. 2%，玄武巖纖維長度范圍為6 18mm，所述的減水劑為聚羧酸減水劑，采用的是武漢華軒高新技術有限公司生產的KH-5聚羧酸減水劑(其主要組分是聚羧酸，減水率為30%，下同)，其固含量為20%，其為膠凝材料質量比為O. 2%，所述的發(fā)泡劑為松香與動物蛋白復合表面活性劑按質量比為4 1的混合物,制得的泡沫為膠凝材料質量比為11%。I)水泥漿的制備按配比稱取定量的水200g、鐵鋁酸鹽水泥450g、?；郀t礦S 50g、減水劑lg、玄武巖纖維Ig,混合均勻后在120rpm下慢攪2min,并在240rpm下快攪2min。2)泡沫的制備將I. 8g發(fā)泡劑與54g水混合，在200(T4000rpm高速攪拌，使?jié){體充分發(fā)泡，得到55. 8g泡沫。3)混合料的制備將制得的泡沫與水泥漿混合，并加入羥乙基甲基纖維素醚O. 2g,在 120rpm 下慢攪 2min。4)成型將所得漿體注入模具中，放入養(yǎng)護室標準養(yǎng)護，靜置28d，即得超輕質泡沫混凝土。測定所得超輕質泡沫混凝土拆模時間為3. 5小時，密度為160 kg/m3，28d強度為O. 3IMpa,導熱系數為 O. 07W/ (m · k)。
實施例2
本發(fā)明所述的所述的膠凝材料由42. 5鐵鋁酸鹽水泥和?；郀t礦渣按質量比為9:1組成，粒化高爐礦渣為采用符合國家標準GB/T 203-2008的?；郀t礦渣，所述的水與膠凝材料重量比為O. 33，所述的羥乙基甲基纖維素醚為膠凝材料質量O. 06%，所述的羥乙基甲基纖維素醚的粘度范圍為5000(Tl00000mPa*S，所述的玄武巖纖維為膠凝材料質量比O. 3%，所述的減水劑為聚羧酸減水劑，其固含量為20%,其為膠凝材料質量比為O. 2%，所述的發(fā)泡劑為松香與動物蛋白復合表面活性劑按質量比為3 1的混合物，制得的泡沫與膠凝材料質量比為12%。I)水泥漿的制備按配比稱取定量的水165g、鐵鋁酸鹽水泥450g、?；郀t礦渣 50g、減水劑lg、玄武巖纖維I. 5g,混合均勻后在120rpm下慢攪2min,并在240rpm下快攪2min。2)泡沫的制備將2g發(fā)泡劑與60g水混合，在200(T4000rpm高速攪拌，使?jié){體充分發(fā)泡，得到62g泡沫。3)混合料的制備將制得的泡沫與水泥漿混合，并加入羥乙基甲基纖維素醚O. 3g,在 120rpm 下慢攪 2min。4)成型將所得漿體注入模具中，放入養(yǎng)護室標準養(yǎng)護，靜置28d，即得超輕質泡沫混凝土。測定所得超輕質泡沫混凝土拆模時間為4小時，密度為130 kg/m3，28d強度為O. 3Mpa，導熱系數為 O. 06W/ (m · k)。實施例3:
本發(fā)明所述的膠凝材料由42. 5鐵鋁酸鹽水泥和粒化高爐礦渣按質量比為7. 3:1組成，?；郀t礦渣為采用符合國家標準GB/T 203-2008的?；郀t礦渣，所述的水與膠凝材料重量比為O. 45，所述的羥乙基甲基纖維素醚為膠凝材料質量O. 02%，所述的羥乙基甲基纖維素醚的粘度范圍為5000(Tl00000mPa*s，所述的玄武巖纖維為膠凝材料質量比O. 1%，所述的減水劑為聚羧酸減水劑，其固含量為20%，其為膠凝材料質量比為O. 4%，所述的發(fā)泡劑為松香與動物蛋白復合表面活性劑按質量比為6 1的混合物，制得的泡沫與膠凝材料質量比為6% οI)水泥漿的制備按配比稱取定量的水225g、鐵鋁酸鹽水泥440g、?；郀t礦渣60g、減水劑2g、纖維O. 5g,混合均勻后在120rpm下慢攪2min,并在240rpm下快攪2min。2)泡沫的制備將Ig發(fā)泡劑與30g水混合，在200(T4000rpm高速攪拌，使?jié){體充分發(fā)泡。3)混合料的制備將泡沫與水泥漿混合，并加入羥乙基甲基纖維素醚O. lg、早強劑IOg,在120rpm下慢攪2min。4)成型將所得漿體注入模具中，放入養(yǎng)護室標準養(yǎng)護，靜置28d，即得超輕質泡沫混凝土。測定所得超輕質泡沫混凝土拆模時間為3小時，密度為250 kg/m3, 28d強度為O. 8Mpa，導熱系數為 O. 055W/ (m · k)。實施例4
本發(fā)明所述的膠凝材料由42. 5鐵鋁酸鹽水泥和粒化高爐礦渣按質量比為7. 3:1組成，?；郀t礦渣為采用符合國家標準GB/T 203-2008的?；郀t礦渣，所述的水與膠凝材料重量比為O. 36，所述的羥乙基甲基纖維素醚為膠凝材料質量O. 06%，所述的羥乙基甲基纖維素醚的粘度范圍為5000(Tl00000mPa*s，所述的玄武巖纖維為膠凝材料質量比O. 3%，所述的減水劑為聚羧酸減水劑，其固含量為20%，其為膠凝材料質量比為O. 3%，所述的發(fā)泡劑為松香與動物蛋白復合表面活性劑按質量比為3 1的混合物，制得的泡沫與膠凝材料質量比為8. 4%οI)水泥漿的制備按配比稱取定量的水180g、鐵鋁酸鹽水泥440g、粒化高爐礦渣60g、減水劑I. 5g、纖維I. 5g,混合均勻后在120rpm下慢攪2min,并在240rpm下快攪2min。2)泡沫的制備將I. 4g發(fā)泡劑與42g水混合，在200(T4000rpm攪拌，使?jié){體充分
發(fā)泡。 3)混合料的制備將制得的泡沫與水泥漿混合，并加入羥乙基甲基纖維素醚O. 3g,在 240rpm 下攪拌 2min。4)成型將所得漿體注入模具中，放入養(yǎng)護室標準養(yǎng)護，靜置28d，即得超輕質泡沫混凝土。測定所得超輕質泡沫混凝土拆模時間為3小時，密度為180 kg/m3，28d強度為O. 55Mpa，導熱系數為 O. 07W/ (m · k)。實施例5
本發(fā)明所述的膠凝材料由42. 5鐵鋁酸鹽水泥和?；郀t礦渣按質量比為10:1組成，?；郀t礦渣為采用符合國家標準GB/T 203-2008的?；郀t礦渣，所述的水與膠凝材料重量比為O. 37，所述的羥乙基甲基纖維素醚為膠凝材料質量O. 12%，所述的羥乙基甲基纖維素醚的粘度范圍為5000(Tl00000mPa*s，所述的玄武巖纖維為膠凝材料質量比O. 2%，所述的減水劑為聚羧酸減水劑，其固含量為20%，其為膠凝材料質量比為O. 3%，所述的發(fā)泡劑為松香與動物蛋白復合表面活性劑按質量比為4 1的混合物，制得的泡沫與膠凝材料質量比為8% οI)水泥漿的制備按配比稱取定量的水185g、鐵鋁酸鹽水泥445g、?；郀t礦渣55g、減水劑I. 5g、纖維Ig,混合均勻后在120rpm下慢攪2min,并在240rpm下快攪2min。2)泡沫的制備將I. 3g發(fā)泡劑與39g水混合，在200(T4000rpm攪拌，使?jié){體充分發(fā)泡。3)混合料的制備將制得的泡沫與水泥漿混合，并加入羥乙基甲基纖維素醚O. 6g,在 240rpm 下攪拌 2min。4)成型將所得漿體注入模具中，放入養(yǎng)護室標準養(yǎng)護，靜置28d，即得超輕質泡沫混凝土。測定所得超輕質泡沫混凝土拆模時間為3小時，密度為200 kg/m3，28d強度為O. 58Mpa，導熱系數為 O. 07W/ (m · k)。本發(fā)明所列舉的各原料，以及本發(fā)明各原料的上下限、區(qū)間取值，以及工藝參數的上下限、區(qū)間取值都能實現本發(fā)明，在此不一一列舉實施例。
權利要求
1.ー種超輕質泡沫混凝土，其特征在于其組分包括膠凝材料、水、羥こ基甲基纖維素醚、玄武巖纖維、泡沫和減水劑，所述的膠凝材料由42. 5鐵鋁酸鹽水泥和?；郀t礦渣按質量比為7 9:1組成，所述的水與膠凝材料重量比為O. 37、. 45，所述的羥こ基甲基纖維素醚為膠凝材料質量O. 029Γ0. 2%，所述的玄武巖纖維為膠凝材料質量比的O. 19Γ0. 3%，所述的減水劑為膠凝材料質量比的O. 19Γ0. 4%，所述的泡沫為膠凝材料質量的6°/Γ 3%。
2.按權利要求I所述的超輕質泡沫混凝土，其特征在于所述的泡沫的制備方法是將發(fā)泡劑、水以1:30質量比在電動網狀機械發(fā)泡機中混合，并在200(T4000rpm下機械攪拌，進行充分發(fā)泡。
3.如權利要求I或2所述的超輕質泡沫混凝土，其特征在于所述的粒化高爐礦渣為采用符合國家標準GB/T 203-2008的?；郀t礦渣。
4.如權利要求I或2所述的超輕質泡沫混凝土，其特征在于所述減水劑為聚羧酸減水齊U，其固含量為20%，質量百分比計。
5.如權利要求2所述的超輕質泡沫混凝土，其特征在于所述的發(fā)泡劑為松香與動物蛋白復合表面活性劑按質量比為(3飛)1的混合物。
6.如權利要求I或2所述的超輕質泡沫混凝土，其特征在于所述玄武巖纖維長度范圍為6 18mm。
7.如權利要求I或2所述的超輕質泡沫混凝土，其特征在于所述的羥こ基甲基纖維素醚的粘度范圍為5000(Tl00000mPa*s。
8.權利要求I所述的超輕質泡沫混凝土的制備方法，包括有以下步驟 1)取料取膠凝材料、水、羥こ基甲基纖維素醚、玄武巖纖維、泡沫和減水劑，所述的膠凝材料由42. 5鐵鋁酸鹽水泥和粒化高爐礦渣按質量比為7 9:1組成，所述的水與膠凝材料重量比為O. 37、. 45，所述的羥こ基甲基纖維素醚為膠凝材料質量O. 029Γ0. 2%，所述的玄武巖纖維為膠凝材料質量比的O. 19Π). 3%，所述的減水劑為膠凝材料質量比的O. 19Π). 4%，所述的泡沫為膠凝材料質量的6°/Γ 3% ； 2)水泥漿的制備將水、膠凝材料、減水劑和玄武巖纖維混合均勻后在120rpm下慢攪2min,再在 240rpm 下快攬 2min ； 3)混合料的制備將泡沫與步驟2)所得的水泥漿混合，并加入羥こ基甲基纖維素醚，在120rpm下攪拌2min,得到衆(zhòng)體； 4)成型將所得漿體注入模具中，脫模后放入養(yǎng)護室標準養(yǎng)護，靜置28d，即得超輕質泡沫混凝土。
9.按權利要求7所述的超輕質泡沫混凝土的制備方法，其特征在于所述的泡沫的制備方法是將發(fā)泡劑、水以1:30質量比在電動網狀機械發(fā)泡機中混合，并在200(T4000rpm下機械攪拌，進行充分發(fā)泡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超輕質泡沫混凝土及其制備方法，包括有以下步驟將水、膠凝材料、減水劑和玄武巖纖維混合均勻后在120rpm下慢攪2min，再在240rpm下快攪2min；將泡沫與水泥漿混合，并加入羥乙基甲基纖維素醚，在120rpm下攪拌2min，得到漿體；將所得漿體注入模具中，脫模后放入養(yǎng)護室標準養(yǎng)護，靜置28d，即得超輕質泡沫混凝土。本發(fā)明與現有技術相比具有以下主要的優(yōu)點該超輕質泡沫混凝土干密度小，導熱系數低，抗壓強度高，可以制得防火等級為A級的板材，用于外墻外保溫系統(tǒng)中。同時該超輕質泡沫混凝土凝結時間快(小于5小時)，表面不易粉化。
文檔編號C04B38/02GK102863193SQ201210352478
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權日2012年9月21日
發(fā)明者馬保國, 劉敏, 李相國, 蹇守衛(wèi), 蘇雷, 趙志廣 申請人:武漢理工大學