CN108424167A - 一种轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土及其制备技术领域，具体涉及一种轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，所述轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，包括以下步骤：将粉煤灰30～50重量份、水泥15～35重量份、细砂15～30重量份、硅藻土5～12重量份、氨基改性二氧化硅3～15重量份、聚合氯化铝3～12重量份、轻骨料15～48重量份、增强纤维1～5重量份和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得混合物；然后加入减水剂、助剂和发泡剂混合均匀后，进行压模，即得到混凝土墙板。通过本发明的方法制备得到的轻质发泡复合混凝土墙板具有重量轻、强度高、抗冲击性能优良的特点，能够满足建筑业对混凝土性能指标要求，具有较好的应用前景。

Description

一种轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土及其制备技术领域，具体涉及一种轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法。
背景技术
近几年来，随着建筑节能政策的驱动，建筑节能技术和节能材料有了飞速发展。混凝土是建筑业使用最多的建筑材料，随着经济的发展和技术的进步，人们对建筑材料的要求也不断提高，不但要求混凝土具有高强度、耐久的要求，而且混凝土还应满足轻质、环保的要求。目前在工业和民用建筑中使用最多的普通混凝土，虽然强度(一般为20-30MPa)能够基本满足建筑结构的要求，但是比较笨重。然而，目前普通混凝土和加气混凝土都属于脆性材料，很容易因收缩而产生微裂缝，甚至完全破坏。市场上的轻质混凝土的强度很低(一般＜5MPa)，无法满足建筑结构的要求，只能做非承重的隔墙或保温材料。此外，加气混凝墙板非常脆，很容易在运输和施工过程中破碎，且不能再墙板上打钉。因此，制备具有轻质高强、防水防开裂功能的泡沫混凝土是紧迫需要的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，通过该方法制备得到的混凝土墙板具有重量轻、强度高，抗冲击和抗震性能优良，能够满足建筑业对混凝土性能指标要求，具有良好的应用前景。
为了实现上述目的，本发明提供一种轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废旧橡胶粒在pH为6～6.5的酸性溶液中浸泡3～5h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与马来酸酐在水中混合均匀后，在80～120℃下搅拌反应1～2h，得到改性橡胶；
(2)将粉煤灰30～50重量份、水泥15～35重量份、细砂15～30重量份、硅藻土5～12重量份、氨基改性二氧化硅3～15重量份、聚合氯化铝3～12重量份、轻骨料15～48重量份、增强纤维1～5重量份和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得混合物；
(3)将0.5～1.5重量份减水剂、0～5重量份其它助剂在水中分散均匀后加入上述混合物中，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将1～3重量份发泡剂加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；
(4)混凝土材料前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的20～60％为止，将模具盖好封紧，待发泡剂产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后进行养护。
通过上述技术方案，本发明采用粉煤灰、水泥、细砂、氨基改性二氧化硅和硅藻土复合作为骨料，提高混凝土的内部孔隙率，显著降低混凝土的弹性模量，同时降低混凝土的堆积密度和质量密度，具有轻质化的特点，通过对废旧橡胶进行改性，能够在橡胶粒的表面引入带电官能团，与其它原料混合后通过电荷间相互作用，提高其结合力，从而提高混凝土的抗冲击和抗震性能，通过加入增强纤维，能够显著提高混凝土的抗裂性能和强度，聚合氯化铝能够提高混凝土的强度。本发明通过各组分间的相互配合调节，显著降低混凝土墙板的质量密度，提高混凝土墙板的强抗冲击强度和抗震性能，该混凝土墙板可广泛应用于建筑物维护结构及水平称重结构。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种轻质发泡复合混凝土墙板，由如下重量份数的原料制成：粉煤灰30～50重量份、水泥15～35重量份、细砂15～30重量份、硅藻土5～12重量份、氨基改性二氧化硅3～15重量份、聚合氯化铝3～12重量份、轻骨料15～48重量份、废旧橡胶粒3～8重量份、增强纤维1～5重量份、发泡剂1～3重量份、减水剂0.5～1.5重量份、其它助剂0～5重量份。
为了进一步提高所述轻质混凝土的强度，优选条件下，所述轻质发泡复合混凝土墙板，由如下重量份数的原料制成：粉煤灰35～45重量份、水泥20～30重量份、细砂20～25重量份、硅藻土6～10重量份、氨基改性二氧化硅5～12重量份、聚合氯化铝5～10重量份、轻骨料20～45重量份、废旧橡胶粒3～6重量份、增强纤维2～5重量份、发泡剂1～3重量份、减水剂0.5～1.5重量份、其它助剂0～5重量份。更优选的，所述轻质发泡复合混凝土墙板，由如下重量份数的原料制成：粉煤灰40重量份、水泥25重量份、细砂23重量份、硅藻土8重量份、氨基改性二氧化硅8重量份、聚合氯化铝6重量份、轻骨料30重量份、废旧橡胶粒3～5重量份、增强纤维5重量份、发泡剂2重量份、减水剂1.2重量份、其它助剂3重量份。
通过加入轻质骨料能够在不影响混凝土强度的条件下降低混凝土的质量，优选条件下，所述轻骨料选自黏土陶粒、浮石、聚乙烯泡沫塑料、蓖麻杆秸和膨胀蛭石中的至少一种；所述轻骨料的粒径为1～5mm。
优选条件下，所述橡胶粒的粒径为1～5mm。
本发明采用氨基改性够的二氧化硅作为骨料之一，能够与其它组份之间形成较强的结合力，从而提高混凝土的强度和抗冲击性能，优选条件下，所述氨基改性二氧化硅的粒径为0.5～1mm。
本发明中通过加入增强纤维，能够提高混凝土的抗裂性能和强度，优选条件下，所述增强纤维选自聚丙烯纤维、聚己二酰己二胺纤维、玻璃纤维和硅酸铝纤维中的至少一种。
通过加入发泡剂能够在混凝土内部性能气孔，从而进一步降低混凝土的质量，优选条件下，所述发泡剂为铝粉、镁粉、锌粉、双氧水和松香皂中的至少一种。
优选条件下，所述减水剂为NF型或FDN型或UNF-2型或AF型或S型或MF型高效减水剂。
为了进一步优化轻质混凝土的综合性能以及施工性能，所述其它助剂选自稳泡剂、憎水剂、保水剂、早强剂和缓凝剂中的至少一种。其中，所述稳泡剂为十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、硬脂酸钠中的至少一种；所述憎水剂为有机硅憎水剂、硅烷基憎水剂、硬脂酸钙中的至少一种；所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基增强纤维素醚；所述早强剂为铝酸钠、碳酸锂、无水硫酸钠中的至少一种；所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸钠中的至少一种。
本发明还提供一种所述轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，包括如下步骤：
(1)将废旧橡胶粒在pH为6～6.5的酸性溶液中浸泡3～5h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与马来酸酐在水中混合均匀后，在80～120℃下搅拌反应1～2h，得到改性橡胶；
(2)将粉煤灰30～50重量份、水泥15～35重量份、细砂15～30重量份、硅藻土5～12重量份、氨基改性二氧化硅3～15重量份、聚合氯化铝3～12重量份、轻骨料15～48重量份、增强纤维1～5重量份和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得混合物；
(3)将0.5～1.5重量份减水剂、0～5重量份其它助剂在水中分散均匀后加入上述混合物中，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将1～3重量份发泡剂加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；
(4)混凝土材料前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的20～60％为止，将模具盖好封紧，待发泡剂产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后进行养护。
优选条件下，所述氨基改性二氧化硅的制备方法为：将正硅酸四丁酯在pH为10～12的氢氧化钠水溶液中混合均匀，然后在60～80℃下静置120～150min，离心洗涤得到纳米二氧化硅，将所述纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH550在甲苯中混合均匀，然后在100～120℃下回流5～8h。
优选条件下，所述养护方法为用80℃蒸汽养护1～16天，直到材料达到设计强度；或在60℃下加热，3小时后拆模；或在拆模之后，将混凝土切割加工成各种尺寸的砌块或墙板，再进行蒸汽养护或自然养护。
本发明采用粉煤灰、水泥、细砂、氨基改性二氧化硅和硅藻土复合作为骨料，提高混凝土墙板的内部孔隙率，显著降低混凝土墙板的弹性模量，同时降低混凝土的堆积密度和质量密度，具有轻质化的特点，通过对废旧橡胶进行改性，能够在橡胶粒的表面引入带电官能团，与其它原料混合后通过电荷间相互作用，提高其结合力，从而提高混凝土墙板的抗冲击和抗震性能，通过加入增强纤维，能够显著提高混凝土墙体的抗裂性能和强度，聚合氯化铝能够提高混凝土的强度。本发明通过各组分间的相互配合调节，显著降低混凝土墙板的质量密度，提高混凝土墙板的强抗冲击强度和抗震性能，该混凝土墙板可广泛应用于建筑物维护结构及水平称重结构。
实施例1
(1)将4重量份废旧橡胶粒在pH为6～6.5的酸性溶液中浸泡4h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与10重量份马来酸酐在水中混合均匀后，在100℃下搅拌反应1h，得到改性橡胶；
将正硅酸四丁酯在pH为10～12的氢氧化钠水溶液中混合均匀，然后在60℃下静置120min，离心洗涤得到纳米二氧化硅，将所述纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH550在甲苯中混合均匀，然后在100～120℃下回流6h，得到粒径为0.5mm，表面氨基含量为0.6mmol/g的氨基改性二氧化硅；
(2)将粉煤灰40重量份、水泥25重量份、细砂23重量份、硅藻土8重量份、氨基改性二氧化硅8重量份、聚合氯化铝6重量份、黏土陶粒10重量份(1～5mm)、浮石10重量份(1～5mm)、聚乙烯泡沫塑料10重量份、聚丙烯纤维5重量份和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得混合物；
(3)将聚羧酸减水剂(型号PASP-Ca，购自山东远联化工有限公司)1.2重量份、1重量份十二烷基苯磺酸钠、0.5重量份硬脂酸钙、0.5重量份羟乙基甲基增强纤维素醚、0.5重量份铝酸钠和0.5重量份葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料中国，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将2重量份双氧水(5wt％)加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；
(4)混凝土材料前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的30％为止，将模具盖好封紧，待双氧水产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后进自然养护28天。
实施例2
(1)将3重量份废旧橡胶粒在pH为6～6.5的酸性溶液中浸泡3h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与9重量份马来酸酐在水中混合均匀后，在120℃下搅拌反应1h，得到改性橡胶；
将正硅酸四丁酯在pH为11～12的氢氧化钠水溶液中混合均匀，然后在80℃下静置150min，离心洗涤得到纳米二氧化硅，将所述纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH550在甲苯中混合均匀，然后在120℃下回流5h，得到粒径为1mm，表面氨基含量为0.8mmol/g的氨基改性二氧化硅；
(2)将粉煤灰35重量份、水泥35重量份、细砂15重量份、硅藻土12重量份、聚乙烯泡沫塑料5重量份(1～5mm)、膨胀蛭石10重量份、聚合氯化铝12重量份、聚己二酰己二胺纤维1重量份和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得混合物；
(3)将1.5重量份将聚羧酸减水剂(型号PASP-Ca，购自山东远联化工有限公司)、1重量份十二烷基苯磺酸钠、1重量份硬脂酸钙、1重量份羟乙基甲基增强纤维素醚、1重量份铝酸钠和1重量份葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料中国，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将1重量份双氧水(5wt％)加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；
(4)混凝土材料前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的20％为止，将模具盖好封紧，待双氧水产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后进自然养护28天。
实施例3
(1)将6重量份废旧橡胶粒在pH为6～6.5的酸性溶液中浸泡5h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与15重量份马来酸酐在水中混合均匀后，在80℃下搅拌反应2h，得到改性橡胶；
将正硅酸四丁酯在pH为10～11的氢氧化钠水溶液中混合均匀，然后在70℃下静置120min，离心洗涤得到纳米二氧化硅，将所述纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH550在甲苯中混合均匀，然后在100℃下回流8h，得到粒径为1mm，表面氨基含量为1.2mmol/g的氨基改性二氧化硅；
(2)将粉煤灰45重量份、水泥15重量份、细砂30重量份、硅藻土5重量份、氨基改性二氧化硅48重量份、聚合氯化铝3重量份、黏土陶粒10重量份(1～5mm)、浮石18重量份(1～5mm)、膨胀蛭石20重量份(1～5mm)、聚己二酰己二胺纤维5重量份和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得混合物；
(3)将0.5重量份将聚羧酸减水剂(型号PASP-Ca，购自山东远联化工有限公司)、1重量份十二烷基苯磺酸钠、0.5重量份硬脂酸钙、1重量份羟乙基甲基增强纤维素醚、0.5重量份铝酸钠和1重量份葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料中国，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将3重量份双氧水(5wt％)加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；
(4)混凝土材料前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的60％为止，将模具盖好封紧，待双氧水产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后进自然养护28天。
实施例4
(1)将8重量份废旧橡胶粒在pH为6～6.5的酸性溶液中浸泡3h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与20重量份马来酸酐在水中混合均匀后，在120℃下搅拌反应1.5h，得到改性橡胶；
将正硅酸四丁酯在pH为11的氢氧化钠水溶液中混合均匀，然后在75℃下静置120min，离心洗涤得到纳米二氧化硅，将所述纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH550在甲苯中混合均匀，然后在120℃下回流8h，得到粒径为0.5mm，表面氨基含量为0.5mmol/g的氨基改性二氧化硅；
(2)将粉煤灰30重量份、水泥30重量份、细砂20重量份、硅藻土10重量份、氨基改性二氧化硅5重量份、聚合氯化铝10重量份、浮石10重量份(1～5mm)、聚乙烯泡沫塑料10重量份、玻璃纤维2重量份和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得混合物；
(3)将0.8重量份将聚羧酸减水剂(型号PASP-Ca，购自山东远联化工有限公司)、1重量份十二烷基苯磺酸钠、1重量份铝酸钠和1重量份葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料中国，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将1重量份双氧水(5wt％)加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；
(4)混凝土材料前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的30％为止，将模具盖好封紧，待双氧水产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后进自然养护28天。
实施例5
(1)将5重量份废旧橡胶粒在pH为6～6.5的酸性溶液中浸泡5h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与10重量份马来酸酐在水中混合均匀后，在100℃下搅拌反应2h，得到改性橡胶；
将正硅酸四丁酯在pH为12的氢氧化钠水溶液中混合均匀，然后在45℃下静置150min，离心洗涤得到纳米二氧化硅，将所述纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH550在甲苯中混合均匀，然后在110℃下回流6h，得到粒径为1mm，表面氨基含量为0.8mmol/g的氨基改性二氧化硅；
(2)将粉煤灰50重量份、水泥20重量份、细砂25重量份、硅藻土6重量份、氨基改性二氧化硅12重量份、聚合氯化铝5重量份、黏土陶粒10重量份(1～5mm)、浮石15重量份(1～5mm)、聚乙烯泡沫塑料15重量份、膨胀蛭石5重量份、玻璃纤维2重量份、硅酸铝纤维3重量份和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得混合物；
(3)将2重量份将聚羧酸减水剂(型号PASP-Ca，购自山东远联化工有限公司)在水中分散均匀后加入上述粉料中国，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将1.5重量份双氧水(5wt％)加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；
(4)混凝土材料前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的50％为止，将模具盖好封紧，待双氧水产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后进自然养护28天。
对比例1
按照实施例1的方法，不同的是：不对废旧橡胶进行改性。
对比例2
按照实施例1的方法，不同的是：采用二氧化硅替代氨基改性二氧化硅。
实验例1：对实施例1-5和对比例1-2所制备的混凝土墙板的性能进行测试，实验结果如表1所示。
表1实施例1-5和对比例1-2中各混凝土墙板的性能表
密度等级/kg/m3 抗压强度/MPa 吸水率/％
GB/T2542-2003 GB/T29062-2012 GB/T11970-1997
实施例1 580 5.3 7.5
实施例2 650 5.8 7.6
实施例3 650 4.9 8.3
实施例4 700 4.5 8.5
实施例5 750 4.8 9.6
对比例1 600 3.1 11.0
对比例2 615 2.9 9.8
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废旧橡胶粒在pH为6～6.5的酸性溶液中浸泡3～5h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与马来酸酐在水中混合均匀后，在80～120℃下搅拌反应1～2h，得到改性橡胶；
(2)将粉煤灰30～50重量份、水泥15～35重量份、细砂15～30重量份、硅藻土5～12重量份、氨基改性二氧化硅3～15重量份、聚合氯化铝3～12重量份、轻骨料15～48重量份、增强纤维1～5重量份和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得混合物；
(3)将0.5～1.5重量份减水剂、0～5重量份其它助剂在水中分散均匀后加入上述混合物中，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将1～3重量份发泡剂加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；
(4)混凝土材料前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的20～60％为止，将模具盖好封紧，待发泡剂产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后进行养护。
2.根据权利要求1所述的轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，其特征在于，所述氨基改性二氧化硅的的制备方法为：将正硅酸四丁酯在pH为10～12的氢氧化钠水溶液中混合均匀，然后在60～80℃下静置120～150min，离心洗涤得到纳米二氧化硅，将所述纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH550在甲苯中混合均匀，然后在100～120℃下回流5～8h。
3.根据权利要求1所述的轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，其特征在于，所述轻骨料选自黏土陶粒、浮石、聚乙烯泡沫塑料、蓖麻杆秸和膨胀蛭石中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，其特征在于，所述增强纤维选自聚丙烯纤维、聚己二酰己二胺纤维、玻璃纤维和硅酸铝纤维中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，其特征在于，所述发泡剂为铝粉、镁粉、锌粉、双氧水和松香皂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，其特征在于，所述减水剂为NF型或FDN型或UNF-2型或AF型或S型或MF型高效减水剂。
7.根据权利要求1所述的轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，其特征在于，所述其它助剂选自稳泡剂、憎水剂、保水剂、早强剂和缓凝剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的轻质发泡复合混凝土墙板的制备方法，其特征在于，所述稳泡剂为十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、硬脂酸钠中的至少一种；
所述憎水剂为有机硅憎水剂、硅烷基憎水剂、硬脂酸钙中的至少一种；
所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基增强纤维素醚；
所述早强剂为铝酸钠、碳酸锂、无水硫酸钠中的至少一种；
所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸钠中的至少一种。
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