低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡剂及制备方法与流程

1.本发明涉及到建筑材料生产制造技术，特别涉及到一种低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡剂及制备方法。


背景技术：

2.泡沫混凝土是一种多孔的建筑材料，由于其结构特性使其具有轻质、保温、隔热、隔音、耐火、减震等优良的性能，并被广泛应用在建筑工程领域。普通泡沫混凝土以硅酸盐水泥作为胶凝材料，采用物理发泡法或化学发泡法制备泡沫混凝土。物理发泡法是指采用物理的方法(高速搅拌法和压缩空气)将空气混入到浆料中，使浆料产生气泡，从而得到泡沫混凝土。化学发泡法是指利用发泡剂直接在浆料中发生化学反应生成气泡，浆料包裹气泡得到内部多孔的泡沫混凝土。
3.专利号为zl201510777068.5的发明专利公开了一种泡沫混凝土发泡剂及其应用，将十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、三萜皂甙按配方比例混合均匀，并通过搅拌与其质量比为1∶25～30的水中溶解，形成发泡剂初始溶液；在搅拌的同时将稳泡剂均匀散入发泡剂溶液中，并高速搅拌，形成具有一定粘度的泡沫混凝土发泡剂溶液；采用专用制泡机对发泡剂溶液进行发泡，即将发泡剂溶液倒入搅拌釜中，搅拌的同时不间断的吹入空气，制取泡沫；测定形成泡沫稳定性、泡沫尺寸大小等泡沫性能；将测定合格的泡沫掺入水泥浆体中，并在浆体中加入配合比用量的铝粉；将混合均匀泡沫混凝土浆体倒入磨具中，并进行蒸气养护，进而得到泡沫混凝土。显然，该发明专利采用物理发泡技术制备泡沫混凝土，发泡剂的采用主要是为了对早期泡沫进行补充，进一步保证泡沫混凝土的产品质量。
4.碱矿渣水泥是以碱金属化合物和磨细水淬高炉矿渣为主要组分的新型建筑材料，与常用的普通硅酸盐水泥相比，碱矿渣水泥凝结硬化快，早期强度高，且水化热更低，并具有低碳环保低能耗的特点，被公认为一种未来最具发展潜力的新型胶凝材料之一。显然，采用碱矿渣水泥制备泡沫混凝土，不仅充分发挥碱矿渣水泥的优势，并且，还可以和泡沫混凝土的优势相结合。
5.然而，目前还没有一种有效的碱矿渣水泥泡沫混凝土的制备方法。


技术实现要素：

6.为解决现有技术目前还没有一种有效的碱矿渣水泥泡沫混凝土制备方法的问题，本发明提出一种低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡剂及制备方法。
7.本发明低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡剂，包括，发泡剂、表面活性剂、稳泡剂和激发剂；其中，所述发泡剂为铝粉，其粒度为1200至1300目；所述表面活性剂为水性硬脂酸钙；所述稳泡剂为茶皂素；所述激发剂为氢氧化钠
‑
水玻璃溶液；以采用碱矿渣水泥100克制备泡沫混凝土计算，各组分的使用量为：铝粉2.0～3.5克，水性硬脂酸钙0.60～2.10克，茶皂素0.06～0.16克，氢氧化钠
‑
水玻璃溶液40～50克。
8.进一步的，所述水性硬脂酸钙的质量百分比为45％至55％的。
9.进一步的，所述茶皂素中三萜皂甙的质量分数55％至65％。
10.进一步的，所述氢氧化钠
‑
水玻璃溶液的模数为1.1～1.3；所述模数为溶液中sio2和na2o的摩尔比。
11.本发明低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土制备方法，采用碱矿渣水泥作为胶凝剂，采用铝粉为发泡剂，其粒度为1200至1300目；采用水性硬脂酸钙为表面活性剂；采用茶皂素为稳泡剂；采用氢氧化钠
‑
水玻璃溶液为激发剂；以采用碱矿渣水泥100克制备泡沫混凝土计算，各组分的使用量为：铝粉2.0～3.5克，水性硬脂酸钙0.60～2.10克，茶皂素0.06～0.16克，氢氧化钠
‑
水玻璃溶液40～50克。
12.进一步的，所述水性硬脂酸钙的质量百分比为45％至55％的。
13.进一步的，所述茶皂素中三萜皂甙的质量分数55％至65％。
14.进一步的，所述氢氧化钠
‑
水玻璃溶液的模数为1.1～1.3；所述模数为溶液中sio2和na2o的摩尔比。
15.进一步的，在制备低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土时，将所述铝粉与水性硬脂酸钙和水混合制成发泡剂悬浊液后，再加入到碱矿渣水泥浆料中，其中，所述发泡剂悬浊液中各组分的重量百分比分别为：铝粉10～15％wt、水74～88％wt、水性硬脂酸钙3.0～12％wt。
16.进一步的，所述低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡制备方法，包括以下步骤：
17.s1、配制发泡剂悬浊液
18.s11、按发泡剂10～15％wt、水74～88％wt、表面活性剂3.0～12％wt的比例备料，其中，所述发泡剂为铝粉，其粒度为1200至1300目；所述表面活性剂为质量百分比为45％至55％的水性硬脂酸钙；
19.s12、将水倒入设置有搅拌器的容器中，在搅拌的同时将铝粉分散在水中且持续搅拌；
20.s13、在搅拌条件下，将水性硬脂酸钙加入水
‑
铝粉的混合液中，形成水
‑
铝粉
‑
硬脂酸钙的悬浊液，即发泡剂悬浊液；
21.s2、配制氢氧化钠
‑
水玻璃溶液
22.将氢氧化钠加入到水玻璃溶液中，直到模数为1.1～1.3；搅拌混匀；所述模数为溶液中sio2和na2o的摩尔比；
23.s3、配制碱矿渣水泥泥浆
24.s31、按重量比为碱矿渣水泥∶水∶茶皂素＝100∶30～60∶0.06～0.16的比例计算，取计算量90％以上的水倒入水泥胶砂搅拌机中，在搅拌的情况下，加入计算量的碱矿渣水泥；
25.s32、将计算量余下的水倒入容器中，在搅拌的情况下，加入计算量的茶皂素；
26.s33、在搅拌的情况下，将溶解混匀的茶皂素溶液加入到水泥胶砂搅拌机中；
27.s34、持续搅拌，制成泥浆；
28.s4、加入氢氧化钠
‑
水玻璃溶液
29.按照碱矿渣水泥重量的40～50％加入步骤s2配制的氢氧化钠
‑
水玻璃溶液，持续快速搅拌；
30.s5、加入发泡剂悬浊液
31.按照碱矿渣水泥重量的20～25％加入步骤s1配制的发泡剂悬浊液，持续10
‑
20s的
快速搅拌，制成碱矿渣水泥浆体；
32.s6、将碱矿渣水泥浆体倒入模具中，待浆体在模具中充分发泡后再进行养护。
33.本发明低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡剂及制备方法的有益技术效果为将碱矿渣水泥的优势和泡沫混凝土的优势有机的结合在一起，充分显示了环保节能、绿色高效的特点。
附图说明
34.附图1是本发明低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡制备方法的步骤示意图。
35.下面结合附图和具体实施方式对本发明低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡剂及制备方法作进一步的说明。
具体实施方式
36.结合实施例对本发明的思路及技术方法进行完整地描述，充分理解本发明的目的和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下获得的其它实施例，均属于本发明的保护范围。
37.本发明低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡剂，包括，发泡剂、表面活性剂、稳泡剂和激发剂；其中，所述发泡剂为铝粉，其粒度为1200至1300目；所述表面活性剂为水性硬脂酸钙；所述稳泡剂为茶皂素；所述激发剂为氢氧化钠
‑
水玻璃溶液；以采用碱矿渣水泥100克制备泡沫混凝土计算，各组分的使用量为：铝粉2.0～3.5克，水性硬脂酸钙0.60～2.10克，茶皂素0.06～0.16克，氢氧化钠
‑
水玻璃溶液40～50克。本发明低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡剂，以铝粉作为发泡剂，其主要化学反应是铝与碱的反应，即：
38.2al 2oh
‑
2na

6h2o＝2naal(oh)4 3h2↑
39.显然，碱的主要来源为碱矿渣水泥和添加进去的氢氧化钠
‑
水玻璃溶液，由于反应参加物之一来源于水泥浆料中，使得反应所产生的气泡很容易被浆料包裹，从而更好更快的形成泡沫混凝土。
40.作为优选之一，所述表面活性剂为质量百分比为45％至55％的水性硬脂酸钙；所述稳泡剂为茶皂素，其中，所述茶皂素中三萜皂甙质量分数55％至65％。
41.为了更好激发碱矿渣水泥的水化活性，有效促进铝粉与碱的反应，采用氢氧化钠
‑
水玻璃溶液作为激发剂，且将模数调整为1.1～1.3；所述模数为溶液中sio2和na2o的摩尔比。
42.本发明低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土制备方法，采用碱矿渣水泥作为胶凝剂，采用铝粉为发泡剂，其粒度为1200至1300目；采用水性硬脂酸钙为表面活性剂；采用茶皂素为稳泡剂；采用氢氧化钠
‑
水玻璃溶液为激发剂；以采用碱矿渣水泥100克制备泡沫混凝土计算，各组分的使用量为：铝粉2.0～3.5克，水性硬脂酸钙0.60～2.10克，茶皂素0.06～0.16克，氢氧化钠
‑
水玻璃溶液40～50克。
43.同样，作为优选之一，所述表面活性剂为质量百分比为45％至55％的水性硬脂酸钙；所述稳泡剂为茶皂素，其中，所述茶皂素中三萜皂甙质量分数55％至65％。
44.同样，为了更好激发碱矿渣水泥的水化活性，有效促进铝粉与碱的反应，采用氢氧化钠
‑
水玻璃溶液作为激发剂，且将模数调整为1.1～1.3；所述模数为溶液中sio2和na2o的
摩尔比。
45.为保证铝粉能均匀的分散到浆料中，进一步提高发泡剂铝粉的发泡效率，在制备低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土时，将所述铝粉与水性硬脂酸钙和水混合制成发泡剂悬浊液后，再加入到碱矿渣水泥浆料中，其中，所述发泡剂悬浊液中各组分的重量百分比分别为：铝粉10～15％wt、水74～88％wt、水性硬脂酸钙3.0～12％wt。
46.附图1是本发明低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡制备方法的步骤示意图，由图可知，所述低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡制备方法，包括以下步骤：
47.s1、配制发泡剂悬浊液
48.s11、按发泡剂10～15％wt、水74～88％wt、表面活性剂3.0～12％wt的比例备料，其中，所述发泡剂为铝粉，其粒度为1200至1300目；所述表面活性剂为质量百分比为45％至55％的水性硬脂酸钙；
49.s12、将水倒入设置有搅拌器的容器中，在搅拌的同时将铝粉分散在水中且持续搅拌；
50.s13、在搅拌条件下，将水性硬脂酸钙加入水
‑
铝粉的混合液中，形成水
‑
铝粉
‑
硬脂酸钙的悬浊液，即发泡剂悬浊液；
51.s2、配制氢氧化钠
‑
水玻璃溶液
52.将氢氧化钠加入到水玻璃溶液中，直到模数为1.1～1.3；搅拌混匀；所述模数为溶液中sio2和na2o的摩尔比；
53.s3、配制碱矿渣水泥泥浆
54.s31、按重量比为碱矿渣水泥∶水∶茶皂素＝100∶30～60∶0.06～0.16的比例计算，取计算量90％以上的水倒入水泥胶砂搅拌机中，在搅拌的情况下，加入计算量的碱矿渣水泥；
55.s32、将计算量余下的水倒入容器中，在搅拌的情况下，加入计算量的茶皂素；
56.s33、在搅拌的情况下，将溶解混匀的茶皂素溶液加入到水泥胶砂搅拌机中；
57.s34、持续搅拌，制成泥浆；
58.s4、加入氢氧化钠
‑
水玻璃溶液
59.按照碱矿渣水泥重量的40～50％加入步骤s2配制的氢氧化钠
‑
水玻璃溶液，持续快速搅拌；
60.s5、加入发泡剂悬浊液
61.按照碱矿渣水泥重量的20～25％加入步骤s1配制的发泡剂悬浊液，持续10
‑
20s的快速搅拌，制成碱矿渣水泥浆体；
62.s6、将碱矿渣水泥浆体倒入模具中，待浆体在模具中充分发泡后再进行养护。
63.具体实施例
64.实施例1：
65.一种低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡制备方法，包括以下步骤：
66.s1、配制发泡剂悬浊液
67.s11、按铝粉11.5％wt、水85.3％wt和水性硬脂酸钙3.2％wt的比例备料，其中，铝粉的粒度为1200至1300目，水性硬脂酸钙的质量百分比为45％至55％；
68.s12、将计算量的水倒入设置有搅拌器的容器中，在搅拌的同时将计算量的铝粉分
散在水中且持续搅拌；
69.s13、在搅拌条件下，将计算量的水性硬脂酸钙加入水
‑
铝粉的混合液中，形成水
‑
铝粉
‑
硬脂酸钙的悬浊液，即发泡剂悬浊液；
70.s2、配制氢氧化钠
‑
水玻璃溶液
71.将氢氧化钠加入到水玻璃溶液中，直到模数为1.1～1.3；搅拌混匀；所述模数为溶液中sio2和na2o的摩尔比；
72.s3、配制碱矿渣水泥泥浆
73.s31、按碱矿渣水泥100克、水50克和茶皂素0.062克的比例备料，将47克的水倒入泥浆搅拌机中；其中，水的实际加入量以步骤5在水泥浆料中加入发泡剂悬浊液后，体系中的水胶比为0.55为准，所述水胶比是指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值，即水与碱矿渣水泥的重量比；
74.s32、将计算量余下的水倒入容器中，在搅拌的情况下，加入计算量的茶皂素；
75.s33、在搅拌的情况下，将溶解混匀的茶皂素溶液加入到水泥胶砂搅拌机中；
76.s34、持续搅拌，制成泥浆；
77.s4、加入氢氧化钠
‑
水玻璃溶液
78.按碱矿渣水泥重量的40～50％加入步骤s2配制的氢氧化钠
‑
水玻璃溶液，持续快速搅拌；具体加入量以体系中的碱当量为7％为准；所述碱含量为水泥中碱物质的百分比含量，其碱物质用na2o合计当量表达；
79.s5、加入发泡剂悬浊液
80.按碱矿渣水泥重量的20％加入步骤s1配制的发泡剂悬浊液，持续10
‑
20s的快速搅拌，制成碱矿渣水泥浆体；
81.s6、将碱矿渣水泥浆体倒入模具中，待浆体在模具中充分发泡后再进行养护。
82.实施例2、3
83.实施例2和3的其他步骤均与实施例1相同，区别仅在于在步骤s1发泡剂悬浊液配料时增加发泡剂铝粉的含量，使得步骤s5加入发泡剂悬浊液后，铝粉的实际加入量分别为2.83克和3.39克。
84.实施例4、5、6
85.实施例4、5、6的其他步骤均与实施例1相同，区别仅在于在步骤s1发泡剂悬浊液配料时增加表面活性剂水性硬脂酸钙的含量，使得步骤s5加入发泡剂悬浊液后，水性硬脂酸钙的实际加入量为0.96克；同时，在步骤s31的步骤中茶皂素的加入分别调整为0.073克、0.102克和0.124克。
86.实施例7、8、9
87.实施例7、8、9的其他步骤均与实施例1相同，区别仅在于在步骤s1发泡剂悬浊液配料时增加表面活性剂水性硬脂酸钙的含量，使得步骤s5加入发泡剂悬浊液后，水性硬脂酸钙的实际加入量为1.98克；同时，在步骤s31的步骤中茶皂素的加入分别调整为0.102克、0.130克和0.145克。
88.实施例1～9各项数据及检测结果列于附表1。
89.附表1：各实施例的相关数据及检测结果
[0090][0091]
说明：
[0092]
表中所述水胶比是指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值。本发明采用碱矿渣水泥为胶凝材料，即每立方米混凝土用水量与碱矿渣水泥用量的比值。
[0093]
表中所述碱含量是指水泥中碱物质的含量，用na2o合计当量表达。本发明中即k％＝m(na2o)/m(碱矿渣)
×
100％。
[0094]
从附表1可以看出，
[0095]
(1)发泡剂铝粉的加入量在较宽范围内(2.26～3.39克/100克碱矿渣水泥)都能满足混凝土密度小于250kg/m3的要求；
[0096]
(2)茶皂素在较低含量(0.062克/100克碱矿渣水泥)时，就能满足混凝土密度小于250kg/m3的要求；
[0097]
(3)水性硬脂酸钙在较低含量(0.63克/100克碱矿渣水泥)时，就能满足混凝土密度小于250kg/m3的要求。
[0098]
显然，本发明低密度碱矿渣水泥泡沫混凝土化学发泡剂及制备方法的有益技术效果为将碱矿渣水泥的优势和泡沫混凝土的优势有机的结合在一起，充分显示了环保节能、绿色高效的特点。