CN107188609A - 地聚物泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地聚物泡沫混凝土及其制备方法，利用本方法可利用大量的工业废料和农作物秸秆，并提高泡沫混凝土的强度、防止泡沫混凝土开裂等。本发明通过下述技术方案予以实现：将(25％～45％)钢渣粉、(0％～12.5％)改性赤泥、(25％～45％)改性偏高岭土、(0％～25％)粉煤灰、(0.5％～5％)促凝剂、(1.0％～6.0％)激发剂混合、搅拌均匀后制备成料浆；同时将发泡剂按照配合比与水按1∶15的比例稀释，采用真空发泡机或高速搅拌机制备细密稳定的泡沫；根据密度设计要求将制备获得的泡沫按体积比混入搅拌均匀的料浆中搅拌混泡，泡沫与料浆的体积比为1～4倍，搅拌2.5～3.5min至泡沫均匀分散于料浆中，制成地聚合物泡沫混凝土。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫混凝土材料及其制备方法，特别是一种地聚物泡沫混凝土材料及其制备方法。
背景技术
泡沫泡沫混凝土经过几十年的快速发展，广泛应用于节能保温、桥台填筑、矿山回填等领域。目前制备泡沫混凝土所用的胶凝材料主要是水泥、棱镁、石膏三大胶凝材料，其中水泥基泡沫混凝土应用最为广泛。
工程实践中，通常使用偏高岭土作为外掺料改善泡沫混凝土的粘聚性和保水性。如公开号为CN101353265A“泡沫混凝土制品”，但其主要胶凝材料仍是硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥。公开号为CN102701656A的“偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土及其制备方法”，大量使用了粉煤灰，实际应用中会出现开裂等质量问题。
为促进我国产业结构调整升级，我国的泡沫混凝土需向以下方向发展：(1)所胶凝材料尽可能使用非水泥或非水泥熟料，从而减少水泥生产过程中粉尘、二氧化碳等排放，减轻大气污染；(2)降低泡沫混凝土密度和导热系数，提高其强度，使泡沫混凝土在轻质时达到墙体材料强度标准；(3)防开裂。添加纤维进行增强防裂，提高泡沫混凝土及其制品质量；(4)大量使用工业固废，通过碱激发发挥其胶凝性能，从而达到少用水泥的目标。
偏高岭土通过碱激发制备地聚合物胶凝材料的研究处于探索阶段，通常认为制备获得的地聚合物料浆黏度大，容易包裹气泡，且凝结时间快，不易于控制，会使地聚合物制品成型性能不佳，密实度差，导致其应用不广泛，目前尚没有以其作为主要胶凝材料制备泡沫混凝土的相关研究。如何改性偏高岭土并将其应用于制备泡沫混凝土是一项重要而迫切的工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种地聚合物泡沫混凝土及其制备方法，解决已有泡沫混凝土强度较低、导热系数较高、容重较大、易开裂和耗能较高的技术问题。
本发明的技术方案：
一种地聚物泡沫混凝土，其特征在于其组分按质量百分比如下：
一种地聚物泡沫混凝土，其特征在于其组分按重量百分比如下：
所述钢渣粉是指转录钢渣经过选铁后磨细所得的含量小于1％，活性指数大于5％，细度小于250目的钢渣粉末。
所述改性赤泥为烧结法赤泥或拜耳法赤泥经过压滤处理后，加入赤泥质量25％的(5～10)mm的秸秆纤维粉末，搅拌均匀而得。
所述改性偏高岭土为天然高岭土在600℃～900℃煅烧3～5h，再粉碎成300目以上的粉末。
所述促凝剂为高炉粒化矿渣，经粉磨后所得细度在800～4500kg/m2的粉末。
所述激发剂为赤泥附液，其主要化学成为Cl-：105～560mg/L，SO4 2-：85～128mg/L，CO3 2-：105～560mg/L，OH-：896～1534mg/L，Al3+：267～438mg/L，F-：7.8～20.2mg/L，溶解性总固体：7791～16615mg/L。
所述发泡剂为动物蛋白发泡剂、松香发泡剂或植物蛋白发泡剂。
所述粉煤灰是II级粉煤灰或I级粉煤灰。
一种应用上述地聚物泡沫混凝土的制备方法，其制备方法包括以下步骤：
(1)料浆制备：将除激发剂和发泡剂之外全部物料按照配合比加入到搅拌机中混合、搅拌均匀，按比例加入激发剂和水，搅拌制备成料浆；
(2)泡沫准备：在制备料浆的同时，将发泡剂按照配合比与水按1∶15的比例稀释。采用真空发泡剂或告诉搅拌机制备成细密稳定的泡沫；
(3)混泡：根据密度设计要求，将制备的泡沫按体积比搅拌均匀的料浆中搅拌混泡，泡沫与料浆的体积比为1～4倍，搅拌2.5～3.5min至泡沫均匀分散于料浆中制成地聚物泡沫混凝土。
按上述方法所制得的泡沫混凝土及其制品在标准28d测得的干体积密度为368～1049kg/m3，抗压强度为0.4～19.3MPa，导热系数0.080～0.150W/(m·K)。
本发明采取上述措施，所制备的地聚合物泡沫混凝土具有如下特征：
(1)生态环保。本发明大量采用了钢渣、粉煤灰、赤泥等工业固体废物和农作物秸秆，减少了这些废物的堆积，减轻了环境污染和生态破坏。
(2)高强度。将赤泥用秸秆进行改性，既控制了赤泥的碱度，又提高了泡沫混凝土强度。
(3)防开裂。本发明中加入秸秆改性赤泥，秸秆也有效增强了泡沫混凝土的防开裂性能。
(4)本发明克服了偏高岭土基地聚合物不易作为主要胶凝材料制备泡沫混凝土的技术偏见，对偏高岭土进行了高强度改性，而将其应用在泡沫混凝土中可变害为利，料浆黏度大更易于包裹气泡，凝结硬化快可使浇注稳定性更好，对泡沫在体系中的稳定极为有利，且凝结时间快，可使浇注稳定性更好，对泡沫在体系中的稳定极为有利。
本发明制备的地聚物泡沫混凝土在力学性能和保温隔热性能方面优于常用的同密度等级的水泥泡沫混凝土，可广泛应用于建筑外墙保温、屋面保温材料、保温隔热板等制品。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，仅对本发明作进一步的描述，而不是对本发明保护范围的限制。
实施例1：
一种地聚物泡沫混凝土，其组分和质量百分比如下：
钢渣粉26.0％，改性赤泥5％，改性偏高岭土26.30％，磨细矿渣粉3.50％，赤泥附液4.10％，发泡剂1.20％。
制备方法：将钢渣粉、改性赤泥、改性偏高岭土、磨细矿渣粉等干物料搅拌混合均匀，加入碱激发剂和水搅拌制得均匀料浆；同时将发泡剂与水按1∶15稀释，采用高速搅拌机发泡；再将制得的泡沫按体积比混入料浆，搅拌2.5～3min至泡沫均匀分布于料浆中；最后注模成型，24h后拆模，标准养护28d测干体积密度、抗压强度、抗折强度。
检测结果：干体积密度1049kg/m3，抗压强度为19.3MPa，抗折强度3.8MPa。
实施例2
一种地聚物泡沫混凝土，其组分和质量百分比如下：
钢渣粉30.0％，改性赤泥7.50％，改性偏高岭土30.50％，磨细矿渣粉4.50％，赤泥附液3.62％，发泡剂1.16％。
制备方法：将钢渣粉、改性赤泥、改性偏高岭土、磨细矿渣粉等搅拌混合均匀，加入碱激发剂和水搅拌制得均匀料浆；同时将发泡剂与水按1∶15稀释，采用高速搅拌机发泡；再将制得的泡沫按体积比混入料浆，搅拌2.5～3min至泡沫均匀分布于料浆中；最后注模成型，24h后拆模，标准养护28d测干体积密度、抗压强度、导热系数。
检测结果：干体积密度730kg/m3，抗压强度为4.2MPa，导热系数0.132W/(m·K)。
实施例3
一种偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土，其组分和质量百分比如下：
钢渣粉30.0％，改性赤泥7.50％，改性偏高岭土30.50％，磨细矿渣粉4.50％，赤泥附液3.62％，发泡剂1.16％。
制备方法：将钢渣粉、改性赤泥、改性偏高岭土、磨细矿渣粉等干物料搅拌混合均匀，加入碱激发剂和水搅拌制得均匀料浆；同时将发泡剂与水按1∶15稀释，采用高速搅拌机发泡；再将制得的泡沫按体积比混入料浆，搅拌2.5～3min至泡沫均匀分布于料浆中；最后注模成型，24h后拆模，标准养护28d测干体积密度、抗压强度。
检测结果：干体积密度453kg/m3，抗压强度为1.5MPa，抗折强度0.6MPa。
实施例4
一种偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土，其组分和质量百分比如下：
钢渣粉30.0％，改性赤泥7.50％，改性偏高岭土30.50％，磨细矿渣粉4.50％，赤泥附液3.62％，发泡剂1.16％，I级粉煤灰15.70％
制备方法：将钢渣粉、改性赤泥、改性偏高岭土、磨细矿渣粉、I级粉煤灰等干物料搅拌混合均匀，加入碱激发剂和水制备均匀料浆；同时将发泡剂与水按1∶15稀释，采用高速搅拌机发泡；再将制得的泡沫按体积比混入料浆，搅拌2.5～3min至泡沫均匀分布于料浆中；最后注模成型，24h后拆模，标准养护28d测干体积密度、抗压强度、导热系数。
检测结果：干体积密度550kg/m3，抗压强度：2.8MPa导热系数：0.107W/(m·K)。
实施例5
一种地聚物泡沫混凝土，其组分和质量百分比如下：
钢渣粉30.0％，改性赤泥7.5％，改性偏高岭土30.5％，磨细矿渣粉4.50％，赤泥附液3.62％，发泡剂1.16％，I级粉煤灰18.0％。
制备方法：将钢渣粉、改性赤泥、改性偏高岭土、磨细矿渣粉、I级粉煤灰等物料搅拌混合均匀，加入碱激发剂和水制备均匀料浆；同时将发泡剂与水按1∶15稀释，采用真空发泡机发泡；再将制得的泡沫按体积比混入料浆，搅拌2.5～3min至泡沫均匀分布于料浆中；最后注模成型，24h后拆模，标准养护28d测干体积密度、抗压强度、导热系数。
检测结果：干体积密度500kg/m3，抗压强度为2.4MPa，导热系数0.105W/(m·K)。
实施例6
一种地聚物泡沫混凝土，其组分和质量百分比如下：
钢渣粉35.0％，改性赤泥9.58％，改性偏高岭土34.70％，磨细矿渣粉5.0％，赤泥附液3.80％，发泡剂1.2％，I级粉煤灰21.0％。
制备方法：将钢渣粉、改性赤泥、改性偏高岭土、磨细矿渣粉、I级粉煤灰等物料搅拌混合均匀，加入碱激发剂和水制备均匀料浆；同时将发泡剂与水按1∶15稀释，采用真空发泡机发泡；再将制得的泡沫按体积比混入料浆，搅拌2.5～3min至泡沫均匀分布于料浆中；最后注模成型，24h后拆模，标准养护28d测干体积密度、抗压强度、抗折强度。
检测结果：干体积密度523kg/m3，抗压强度为1.9MPa，抗折强度1.6MPa。
Claims (9)
1.一种地聚物泡沫混凝土，其特征在于其组分按质量百分比如下：
2.一种地聚物泡沫混凝土，其特征在于其最佳组分按重量百分比如下：
3.根据权利要求1和权利要求2，一种地聚物泡沫混凝土，其特征在于：所述钢渣粉是指转录钢渣经过选铁后磨细所得的含量小于1％，活性指数大于5％，细度小于250目的钢渣粉磨。
4.根据权利要求1和权利要求2，一种地聚物泡沫混凝土，其特征在于：所述改性赤泥为烧结法赤泥或拜耳法赤泥经过压滤处理后，加入赤泥质量25％的(5～10)mm的秸秆纤维粉末，搅拌均匀而得。
5.根据权利要求1和权利要求2，一种地聚物泡沫混凝土，其特征在于：所述改性偏高岭土为天然高岭土在600℃～900℃煅烧3～5h，再粉碎成300目以上的粉末。
6.根据权利要求1和权利要求2，一种地聚物泡沫混凝土，其特征在于：所述促凝剂为高炉粒化矿渣，经粉磨后所得细度在800～4500kg/m2的粉末。
7.根据权利要求1和权利要求2，一种地聚物泡沫混凝土，其特征在于：所述激发剂为赤泥附液，其主要化学成为Cl-：105～560mg/L，SO4 2-：85～128mg/L，CO3 2-：105～560mg/L，OH-：896～1534mg/L，Al3+：267～438mg/L，F-：7.8～20.2mg/L，溶解性总固体：7791～16615mg/L。
8.根据权利要求1和权利要求2，一种地聚物泡沫混凝土，其特征在于：所述发泡剂为动物蛋白发泡剂、松香发泡剂或植物蛋白发泡剂。
9.根据权利要求1-8，一种地聚物泡沫混凝土，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：
(1)料浆制备：将除激发剂和发泡剂之外全部物料按照配合比加入到搅拌机中混合、搅拌均匀，按比例加入激发剂和水，搅拌制备成料浆；
(2)泡沫准备：在制备料浆的同时，将发泡剂按照配合比与水按1∶15的比例稀释。采用真空发泡剂或告诉搅拌机制备成细密稳定的泡沫；
(3)混泡：根据密度设计要求，将制备的泡沫按体积比搅拌均匀的料浆中搅拌混泡，泡沫与料浆的体积比为1～4倍，搅拌2.5～3.5min至泡沫均匀分散于料浆中制成地聚物泡沫混凝土。
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