CN102659445B - 一种制备保水型泡沫混凝土用泡沫剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制备保水型泡沫混凝土用泡沫剂，其重量百分比组成为阴离子表面活性剂10～30％，稳泡剂5～10％，保水剂1～10％，水50～80％。将上述的阴离子表面活性剂、稳泡剂、保水剂、水按所述重量百分比加入到反应容器中，调整温度50～90℃，反应时间为1～3小时，形成均匀透明液体。采用本发明泡沫剂制备的保水型泡沫混凝土保水效果特别好，力学强度不降低，特别适合用水困难或者泡沫混凝土后续养护困难的地区浇筑泡沫混凝土。

Description

一种制备保水型泡沫混凝土用泡沫剂

一、技术领域

本发明涉及土建领域，具体说就是一种用于制备保水型泡沫混凝土用泡沫剂。

二、背景技术

泡沫混凝土是采用水泥、水、泡沫(必要时可掺入粉煤灰、细砂、砂性土、外加剂)等材料，按一定比例混合搅拌、凝固成型的一种轻质水泥类环保型新型材料，具有轻质性、高流动性、低渗透性、固化后的自立性、低弹减震性、强度可调节性、隔热性、耐久性等一系列普通混凝土所不具备的特殊性能，成为一种引人注目的建筑新材料，目前已广泛地应用于房建保温隔热建筑领域，并且在桥台台背回填、软基路段填筑、隧道空洞回填等工程项目中也有所应用。

最近几年，随着我国高速公路网的进一步完善，高速公路路线设计选择的空间越来越有限，但部分地区由于日益膨胀的交通状况，需要对现有高速公路进行拓宽改造。在扩建工程中，传统的新老路基的拼接施工方法易出现差异沉降，导致路面及路堤两侧附近的结构物被拉裂破坏，而大大增加公路营运后的维护费用，特别是我国东南沿海一带，水网发达，软土地基普遍，工后沉降现象严重，为解决这个问题需要对软土地基进行必要的处理，泡沫混凝土凭借其轻质低弹的优点被尝试着用来解决这个问题并已经拥有了成功的案例，目前采用泡沫混凝土解决沉降问题的方法在高速公路拓展工程建设中已呈现推广趋势。但是由于泡沫混凝土孔隙率高导致其内部水分很容易散失，特别是在炎热的夏天，户外浇注的泡沫混凝土内部水分损失严重，按照水泥水化规律，水分损失达到20％以上水泥水化将停止，强度不再增加。浇筑完成后缺乏后续养护或者养护不及时的泡沫混凝土强度将严重下降，甚至没有强度。因此在高速公路拓展工程或其他野外作业工程中浇筑普通泡沫混凝土，由于用水条件的困难，其后续的养护成为一个难题正制约着大规模应用。如果利用本发明泡沫剂浇筑保水型泡沫混凝土，则由于保水型泡沫混凝土能够较长时间的吸附内部水分而不让其散失，从而保证水泥水化的正常进行，因此保水型泡沫混凝土能够获得好的力学性能，彻底解决野外作业工程浇筑泡沫混凝土带来的后期养护难的问题。

制备保水型泡沫混凝土的关键就是泡沫剂，但目前市面上仅有制备普通泡沫混凝土的泡沫剂，并且品种少、产量低，且由此泡沫剂所生成的泡沫稳定性、均匀性及分散性都不理想，与水泥的结合性也不好，更是缺乏制备保水型泡沫混凝土的泡沫剂。所谓制备保水型泡沫混凝土的泡沫剂是指这样一类泡沫剂，当泡沫混凝土初凝后，残留在泡孔中的泡沫剂组分能够通过功能基团较长时间的吸附水分子，而避免其散失到空气中，从而保证水泥的后续水化。利用本发明泡沫剂制备的保水型泡沫混凝土无需经过后续严格的养护也能够保证较高的强度，彻底解决缺水条件下泡沫混凝土养护问题。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种泡沫稳定、用于制备保水型泡沫混凝土用泡沫剂。

本发明的泡沫剂是阴离子和非离子表面活性剂作为主要成分，同时复配亲水性聚合物，从而提高泡沫的稳定性兼具保水功能。阴-非离子表面活性剂协同增效作用，使液膜上吸附层中分子间相互作用增强，表面活性剂分子在液膜上排列紧密，使表面吸附增加。由于吸附层中分子排列紧密以及分子之间较强的相互作用使表面黏度增大、表面膜机械强度增加，使之受外力作用时不易破裂，从而增加了液膜的强度，降低透气性，使溶液产生的泡沫泡径小、泡壁厚，泡沫稳定性好。复配的亲水性聚合物的分子结构与阴离子表面活性剂分子结构有相似之处，根据“相似相容”原理，两种聚合物分子之间也能够紧密结合相互缠绕，更进一步提高液膜的机械强度，并且亲水性聚合物分子链上部分基团能够与水分子氢键相结合，使得泡沫剂水分能够被吸附在泡沫液膜上不流失，降低泡沫泌水率提高泡沫稳定性；当水泥固化气泡破灭后，泡沫剂的亲水性聚合物能够与水泥的主要成分硅酸三钙反应，从而被固定到保水型泡沫混凝土孔壁上，其亲水基团能够吸附大量水分子，避免水分从孔缝之间蒸发出去从而保证水泥后续水化。

本发明与现有的技术相比，有以下优点：

1、采用本发明泡沫剂制备的保水型泡沫混凝土保水效果特别好。在夏季，利用该泡沫剂制备的保水型泡沫混凝土砌块放置户外连续暴晒七天后测试失水率，其平均值不超过10％，而相同测试条件下普通泡沫混凝土的平均失水率为55％。

2、采用本发明泡沫剂制备的保水型泡沫混凝土力学强度不降低。在夏季，利用此泡沫剂制备的保水型泡沫混凝土砌块放置户外连续暴晒七天后测试抗压强度，其值与放在恒温恒湿的养护箱中的泡沫混凝土砌块抗压强度测试值相差不过0.5MPa。

3、本发明泡沫剂制备工艺简单，原料来源广泛，不易变质，运输方便。

4、本发明泡沫剂水溶性好，引入气泡平均孔径较小，泡壁厚，气泡稳定性高，对混凝土强度影响较小。

本发明发泡剂可用于生产泡沫混凝土、多空隙轻型墙体材料、轻型防石材料等多孔轻质材料，这些材料具有质轻、隔热、隔音、防火和抗盐冻剥蚀等优点，特别适用于生产无须后期养护的泡沫混凝土，可应用在用水困难或者泡沫混凝土后期养护不便利的地区。

本发明的泡沫剂制备的保水型泡沫混凝土与普通泡沫混凝土性能比较如表1所示：

表1：不同类型泡沫混凝土失水率和抗压强度一览表

由表1中数据可以分析得到，采用市场上购买的泡沫剂制备的普通泡沫混凝土经过7天暴晒后内部水分损失严重，平均失水率达到55.9％，由于缺乏足够的水分进行水泥水化导致其抗压强度仅为0.76MPa；而采用本发明泡沫剂制备的保水型泡沫混凝土内部水分损失较少，平均失水率仅为8.5％，从而保证了水泥正常水化使其拥有较高的抗压强度，平均值为2.2MPa；通过剖开泡沫混凝土砌块，观察内部情况发现：普通泡沫混凝土砌块内部很粉有很多灰，而本发明泡沫剂制备的保水型泡沫混凝土内部泡孔结构清晰，部分部位颜色比较深，分析认为普通泡沫混凝土砌块内部的灰分是其内部失水后没有水化的硅酸盐水泥粉，保水型泡沫混凝土由于水泥水化完全，因此泡孔结构清晰，深颜色部位表明该处还有少量水分，上述现象也从直观感觉方面印证表1中的数据。

四、附图说明

图1为采用本发明泡沫剂制备的保水型泡沫混凝土砌块放置户外暴晒七天后内部情况照片

图2为采用购买泡沫剂制备的普通泡沫混凝土砌块放置户外暴晒七天后内部情况照片

五、具体实施方式

本发明的制备保水型泡沫混凝土用泡沫剂，其重量百分比组成为：

所述的阴离子表面活性剂为：碳链长度为8～20的烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、α-烯基磺酸盐、肥皂、碳链长度为12-18并且EO加合数为2～9的脂肪醇醚硫酸盐、碳链长度为12-15并且EO加合数为3～9的脂肪醇醚羧酸盐、碳链长为10～18的脂肪酸甲酯磺酸盐中的一种或者几种。

所述的稳泡剂为：三乙醇胺、***胶、明胶、聚甲基纤维素钠中的一种或者几种。

所述的保水剂为：聚乙烯醇1799、聚乙烯醇2488、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵。

本发明的泡沫剂制备方法如下：

将上述的阴离子表面活性剂、稳泡剂、保水剂、水按权利要求1所述重量百分比加入到反应容器中，调整温度50～90℃，反应时间为1～3小时，形成均匀透明液体。

采用此发明泡沫剂制备保水型泡沫混凝土，具体操作如下：

1)以硅酸盐水泥作为胶凝材料，掺加适量粉煤灰，按照水泥∶粉煤灰∶水＝1∶0.1～1∶0.4～0.6的质量比混合搅拌均匀制备水泥混凝土浆料。

2)将发明的泡沫剂兑水稀释50～70倍后用发泡机制备成泡沫，将此泡沫掺入到上述拌好的水泥混凝土浆料中，搅拌均匀浇筑即形成泡沫混凝土。

具体实施方式

实施例1：

将α-烯基磺酸盐、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、三乙醇胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇1799复配，可以得到本发明的泡沫剂，其重量百分比：

将上述的阴离子表面活性剂、稳泡剂、保水剂、水按实施例1所述重量百分比加入到反应容器中，调整温度50～90℃，反应时间为1～3小时，形成均匀透明液体。

采用此发明泡沫剂制备保水型泡沫混凝土，具体操作如下：

1)以硅酸盐水泥作为胶凝材料，掺加适量粉煤灰，按照水泥∶粉煤灰∶水＝1∶0.1～1∶0.4～0.6的质量比混合搅拌均匀制备水泥混凝土浆料。

2)将发明的泡沫剂兑水稀释50～70倍后用发泡机制备成泡沫，将此泡沫掺入到上述拌好的水泥混凝土浆料中，搅拌均匀浇筑即形成保水型泡沫混凝土。

实施例2：

将上述的阴离子表面活性剂、稳泡剂、保水剂、水按实施例2所述重量百分比加入到反应容器中，调整温度50～90℃，反应时间为1～3小时，形成均匀透明液体。

采用此发明泡沫剂制备保水型泡沫混凝土，具体操作如下：

1)以硅酸盐水泥作为胶凝材料，掺加适量粉煤灰，按照水泥∶粉煤灰∶水＝1∶0.1～1∶0.4～0.6的质量比混合搅拌均匀制备水泥混凝土浆料。

2)将发明的泡沫剂兑水稀释50～70倍后用发泡机制备成泡沫，将此泡沫掺入到上述拌好的水泥混凝土浆料中，搅拌均匀浇筑即形成保水型泡沫混凝土。

实施例3：

将上述的阴离子表面活性剂、稳泡剂、保水剂、水按实施例3所述重量百分比加入到反应容器中，调整温度50～90℃，反应时间为1～3小时，形成均匀透明液体。

采用此发明泡沫剂制备保水型泡沫混凝土，具体操作如下：

1)以硅酸盐水泥作为胶凝材料，掺加适量粉煤灰，按照水泥∶粉煤灰∶水＝1∶0.1～1∶0.4～0.6的质量比混合搅拌均匀制备水泥混凝土浆料。

2)将发明的泡沫剂兑水稀释50～70倍后用发泡机制备成泡沫，将此泡沫掺入到上述拌好的水泥混凝土浆料中，搅拌均匀浇筑即形成保水型泡沫混凝土。

实施例4：

将上述的阴离子表面活性剂、稳泡剂、保水剂、水按实施例4所述重量百分比加入到反应容器中，调整温度50～90℃，反应时间为1～3小时，形成均匀透明液体。

采用此发明泡沫剂制备保水型泡沫混凝土，具体操作如下：

1)以硅酸盐水泥作为胶凝材料，掺加适量粉煤灰，按照水泥∶粉煤灰∶水＝1∶0.1～1∶0.4～0.6的质量比混合搅拌均匀制备水泥混凝土浆料。

2)将发明的泡沫剂兑水稀释50～70倍后用发泡机制备成泡沫，将此泡沫掺入到上述拌好的水泥混凝土浆料中，搅拌均匀浇筑即形成保水型泡沫混凝土。

实施例5：

将上述的阴离子表面活性剂、稳泡剂、保水剂、水按实施例5所述重量百分比加入到反应容器中，调整温度50～90℃，反应时间为1～3小时，形成均匀透明液体。

采用此发明泡沫剂制备保水型泡沫混凝土，具体操作如下：

1)以硅酸盐水泥作为胶凝材料，掺加适量粉煤灰，按照水泥∶粉煤灰∶水＝1∶0.1～1∶0.4～0.6的质量比混合搅拌均匀制备水泥混凝土浆料。

2)将发明的泡沫剂兑水稀释50～70倍后用发泡机制备成泡沫，将此泡沫掺入到上述拌好的水泥混凝土浆料中，搅拌均匀浇筑即形成保水型泡沫混凝土。

Claims (3)

1.一种制备保水型泡沫混凝土用泡沫剂，其特征在于重量百分比组成为：

将上述的阴离子表面活性剂、稳泡剂、保水剂、水按配比加入到反应容器中，调整温度50～90℃，反应时间为1～3小时，形成均匀透明液体；

所述的阴离子表面活性剂为：碳链长度为8～20的烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、d-烯基磺酸盐、肥皂、碳链长度为12-18并且EO加合数为2～9的脂肪醇醚硫酸盐、碳链长度为12-15并且EO加合数为3～9的脂肪醇醚羧酸盐、碳链长为10～18的脂肪酸甲酯磺酸盐中的一种或者几种；

所述的稳泡剂为：三乙醇胺、***胶、明胶、聚丙烯酰胺、聚甲基纤维素钠中的一种或者几种；

所述的保水剂为：聚乙烯醇1799、聚乙烯醇2488、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵。

2.一种制备保水型泡沫混凝土用泡沫剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将阴离子表面活性剂、稳泡剂、保水剂、水加入到反应容器中，调整温度50～90℃，反应时间为1～3小时，形成均匀透明液体；

所述的组成重量百分比为：

所述的阴离子表面活性剂为：碳链长度为8～20的烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、α-烯基磺酸盐、肥皂、碳链长度为12-18并且EO加合数为2～9的脂肪醇醚硫酸盐、碳链长度为12-15并且EO加合数为3～9的脂肪醇醚羧酸盐、碳链长为10～18的脂肪酸甲酯磺酸盐中的一种或者几种；

所述的稳泡剂为：三乙醇胺、***胶、明胶、聚丙烯酰胺、聚甲基纤维素钠中的一种或者几种；

所述的保水剂为：聚乙烯醇1799、聚乙烯醇2488、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵。

3.如权利要求1所述的一种制备保水型泡沫混凝土用泡沫剂的应用，其特征在于将泡沫剂兑水稀释50～70倍后用发泡机制备成泡沫，将此泡沫掺入到拌好的水泥浆中制备保水型泡沫混凝土。