一种碱激发增强的水泥水玻璃速凝泡沫混凝土及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种速凝泡沫混凝土及其制备方法，属于泡沫混凝土领域。
技术背景
2.泡沫混凝土又称发泡水泥，具有轻质、保温、隔热、隔音、阻燃、抗震、绿色环保等优点。作为一种新型绿色建筑材料，泡沫混凝土在保温材料、隔音材料、填充材料等方面得到了广泛的应用，具有广阔的应用前景。
3.普通泡沫混凝土在制备过程中由于所用水灰比较高，导致初凝时间较长，需要养护数日甚至十数日才能达到一定强度，客观上造成了较长的施工周期，增加了生产成本，同时由于普通泡沫混凝土无法达到速凝效果，导致其无法在需要快速成型起强度的隔音、保温、充填等领域使用，这限制了泡沫混凝土的适用范围。
4.针对现有技术的不足，亟需研制出一种能够缩短施工周期、降低生产成本、拓宽泡沫混凝土的适用范围的速凝泡沫混凝土材料。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种碱激发增强的水泥水玻璃速凝泡沫混凝土及其制备方法。该泡沫混凝土使用水泥、粉煤灰、矿渣、水玻璃、发泡剂、稳泡剂等作为原材料，利用水泥水玻璃混合后迅速凝固的特性大大降低了泡沫混凝土的凝固时间，缩短了施工周期；同时水玻璃与粉煤灰矿渣等工业废弃物碱激发生成性能优良的地质聚合物，保证泡沫混凝土强度的前提下，高效利用工业废弃物，既绿色环保，又降低了原材料成本。
6.本发明的目的在于提供一种碱激发增强水泥水玻璃速凝泡沫混凝土材料。
7.为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
8.本发明提供一种碱激发增强水泥水玻璃速凝泡沫混凝土，由水泥、粉煤灰、矿渣、水玻璃、水、发泡剂、稳泡剂制成，各组分按重量份数记为：水泥100份，粉煤灰10-50份，矿渣10-50份，水玻璃20-60份，水60-150份，发泡剂0.1-0.8份，稳泡剂0.1-0.5份。
9.优选的，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；
10.优选的，所述粉煤灰脱硫粉煤灰，粒径控制为15-30μm；主要成分为sio2和al2o3，其他为杂质。
11.优选的，所述矿渣粒径控制在15-35μm，比表面积≥450m2/kg，主要成分为cao、sio2和al2o3，其他为杂质。
12.优选的，所述水玻璃为钾水玻璃或钠水玻璃；
13.优选的，所述发泡剂为动植物蛋白发泡剂；
14.优选的，所述稳泡剂为非离子表面活性剂；
15.进一步优选的，所述水玻璃为钠水玻璃，模数为1.3-3.5，波美度为20-45
°bé
。
16.根据上述方案，本发明所选用的材料性能及技术原理为：
17.硅酸盐水泥在工程上应用非常广泛的水硬性胶凝材料，它的主要矿物为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙等，其中的硅酸三钙和硅酸二钙的水化产物为c-s-h凝胶和氢氧化钙，c-s-h凝胶提供了水泥的主要强度。在水泥浆液中，硅酸三钙和硅酸二钙水化过程中释放出了大量的游离的ca
2
离子，所以硅酸盐水泥浆液是富含游离ca
2
离子的碱性溶液。
18.当液体水玻璃加入水泥浆以后，水玻璃中的sio
32-立刻与水泥浆中的游离ca
2
结合生成具有一定强度的水化硅酸钙凝胶，水玻璃与ca
2
离子之间的反应很快，同时，水泥浆液中的ca
2
浓度降低，水泥继续水化，也生成水化硅酸钙凝胶，随着两种反应的进行，胶质体越来越多，浆液很快就会失去流动性而凝固成稳定的结石体，为材料提供前期强度。
19.粉煤灰和矿渣含有相当多的活性组分sio2和al2o3，在水玻璃的碱激发作用下,活性组分中的硅氧键及铝氧键断开，并通过缩聚作用重新组合生成硅氧四面体[sio4]单元和铝氧四面体[alo4]单元相间的三维立体网状结构，该反应产物也称为地质聚合物，具有良好的力学性能，能够和水泥形成的水化硅酸钙一起为材料提供后期强度。
[0020]
与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：
[0021]
(1)本发明利用水泥水化过程中形成的游离ca
2
与水玻璃中的sio
32-速凝形成的水化硅酸钙凝胶提供前期强度而迅速成型，达到速凝目的，利用粉煤灰矿渣与水玻璃生成的地质聚合物和水泥水化生成的水化硅酸钙等物质提供后期强度，使强度达到实际施工应用要求。
[0022]
(2)本发明有效利用粉煤灰、矿渣等工业固体废弃物，变废为宝，节能减排，绿色环保。
[0023]
(3)本发明利用水泥水玻璃速凝特性制备了一种水泥水玻璃速凝泡沫混凝土材料，凝固时间几十秒到几十分钟可调，可以大大缩短施工周期，降低生产成本。
[0024]
(4)该材料的速凝特性使得泡沫混凝土现场浇筑快速成型成为可能，进一步拓宽了泡沫混凝土的适用范围。
具体实施方式
[0025]
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的描述，本发明的优点和特点会因进一步的描述更加清晰，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员的理解应为，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
[0026]
实施例1
[0027]
(1)水泥浆制备：按比例称取水泥100份，粉煤灰10份，矿渣40份，加入80份水搅拌制成浆液；
[0028]
(2)泡沫制备：按比例称取发泡剂0.35份，稳泡剂0.25份，通过发泡机制成泡沫；
[0029]
(3)水泥浆与泡沫混合：将步骤(2)中制备的泡沫缓慢导入水泥浆，将二者混合均匀得泡沫水泥浆；
[0030]
(4)速凝泡沫混凝土制备：按比例称取水玻璃30份，与步骤(3)中制备的泡沫水泥浆以双液注浆的方式快速注入磨具中，静置数分钟后即凝固，养护3d后拆模，即为所制备的速凝泡沫混凝土。
[0031]
实施例2
[0032]
(1)水泥浆制备：按比例称取水泥100份，粉煤灰20份，矿渣30份，加入90份水搅拌制成浆液；
[0033]
(2)泡沫制备：按比例称取发泡剂0.3份，稳泡剂0.2份，通过发泡机制成泡沫；
[0034]
(3)水泥浆与泡沫混合：将步骤(2)中制备的泡沫缓慢导入水泥浆，将二者混合均匀得泡沫水泥浆；
[0035]
(4)速凝泡沫混凝土制备：按比例称取水玻璃40份，与步骤(3)中制备的泡沫水泥浆以双液注浆的方式快速注入磨具中，静置数分钟后即凝固，养护3d后拆模，即为所制备的速凝泡沫混凝土。
[0036]
实施例3
[0037]
(1)水泥浆制备：按比例称取水泥100份，粉煤灰30份，矿渣20份，加入100份水搅拌制成浆液；
[0038]
(2)泡沫制备：按比例称取发泡剂0.35份，稳泡剂0.3份，通过发泡机制成泡沫；
[0039]
(3)水泥浆与泡沫混合：将步骤(2)中制备的泡沫缓慢导入水泥浆，将二者混合均匀得泡沫水泥浆；
[0040]
(4)速凝泡沫混凝土制备：按比例称取水玻璃50份，与步骤(3)中制备的泡沫水泥浆以双液注浆的方式快速注入磨具中，静置数分钟后即凝固，养护3d后拆模，即为所制备的速凝泡沫混凝土。
[0041]
实施例4
[0042]
(1)水泥浆制备：按比例称取水泥100份，粉煤灰40份，矿渣10份，加入110份水搅拌制成浆液；
[0043]
(2)泡沫制备：按比例称取发泡剂0.3份，稳泡剂0.3份，通过发泡机制成泡沫；
[0044]
(3)水泥浆与泡沫混合：将步骤(2)中制备的泡沫缓慢导入水泥浆，将二者混合均匀得泡沫水泥浆；
[0045]
(4)速凝泡沫混凝土制备：按比例称取水玻璃60份，与步骤(3)中制备的泡沫水泥浆以双液注浆的方式快速注入磨具中，静置数分钟后即凝固，养护3d后拆模，即为所制备的速凝泡沫混凝土。
[0046]
对实施例1-4制备的速凝泡沫混凝土材料的性能进行测试，按照jgt266-2011《泡沫混凝土》测试抗压强度；
[0047]
序号胶凝时间/s干密度/kg/m33h强度/mpa1d强度/mpa7d强度/mpa28d强度/mpa实施例1718870.471.622.383.89实施例2888560.441.542.253.64实施例3928310.401.432.163.37实施例41018100.371.291.933.03