CN108947577A - 一种发泡水泥及其制备方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发泡水泥及其制备方法、应用，发泡水泥主要由以下原料制得：水泥，EPS颗粒，硫铝酸盐促强减缩剂，纤维素醚，矿粉，玻璃微珠，外添加剂，水。制备方法包括：(A)将水泥、矿粉、玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、外添加剂、水混合搅拌2‑5min；(B)添加EPS颗粒后再搅拌3‑5min后形成浆料，送至模具中压制定型2‑3h，脱模即可。本发明实施例的发泡水泥通过在配料上进行合理设计，性能得到了有效的提升，通过将硫铝酸盐促强减缩剂、纤维素醚共同作用调节水泥浆体粘度，并且选择玻璃微珠来增加浆体本身的可塑性和流动性，提高浆体的包裹性。

Description

一种发泡水泥及其制备方法、应用

技术领域

本发明涉及水泥加工制造领域，具体而言，涉及一种发泡水泥及其制备方法、应用。

背景技术

水泥，粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。ce水泥的历史最早可追溯到5000年前的中国秦安大地湾人，他们铺设了类似现代水泥的地面。后来古罗马人在建筑中使用的石灰与火山灰的混合物，这种混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。

目前，传统利用水泥浆包裹聚苯颗粒生产轻质高强自保温砌块存在的主要问题有：1、当聚苯颗粒体积占比比较大时，生产过程浇注成型要求混合料流动性高，由于水泥浆与颗粒比重差异大，混料时产生离析导致颗粒在砌块中整体分布不均匀；2、普通水泥浆体粘聚性差无法对颗粒进行完全包裹，导致砌块强度、导热及阻燃性能差；3、普通水泥浆包裹颗粒强度发展慢，脱模时间长影响生产效率。4、为了较好包裹颗粒，只能降低颗粒体积比，导致砌块容重增大，导热系数增加。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种发泡水泥，该发泡水泥通过在配料上进行合理设计，性能得到了有效的提升，通过将硫铝酸盐促强减缩剂、纤维素醚共同作用调节水泥浆体粘度，并且选择玻璃微珠来增加浆体本身的可塑性和流动性，提高浆体的包裹性，利用这种带有微珠的浆体替代以往常规的发泡浆体，克服了由于发泡多孔及带入水分高引起的强度偏低，水泥水化硬化慢，脱模时间长(24小时)，粘模，后期由于水分蒸发引起收缩开裂和脱皮等问题的发生。

本发明的第二目的在于提供上述发泡水泥的制备方法，该方法操作简单，前后步骤衔接紧密，易于形成产业化，能够实现与生产的直接对接，整个工艺步骤无三废产生，安全环保。

本发明的第三目的在于提供上述发泡水泥的进一步应用，应用非常广泛，适用于建筑、制造、装潢、水利、国防等多个领域。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种发泡水泥，主要由以下原料制得：水泥，EPS颗粒，硫铝酸盐促强减缩剂，纤维素醚，矿粉，玻璃微珠，外添加剂，水。

现有技术中的水泥浆包裹聚苯颗粒生产轻质高强自保温砌块存在的主要问题有：1、当聚苯颗粒体积占比比较大时，生产过程浇注成型要求混合料流动性高，由于水泥浆与颗粒比重差异大，混料时产生离析导致颗粒在砌块中整体分布不均匀；2、普通水泥浆体粘聚性差无法对颗粒进行完全包裹，导致砌块强度、导热及阻燃性能差；3、普通水泥浆包裹颗粒强度发展慢，脱模时间长影响生产效率。4、为了较好包裹颗粒，只能降低颗粒体积比，导致砌块容重增大，导热系数增加。

本发明为了彻底解决上述技术问题，提供了一种发泡水泥砌块，该发泡水泥从配料方面进行改进，利用了硫铝酸盐促强减缩材料作为原料激发水泥水化活性，配合纤维素醚来降低水胶比。并利用了玻璃为主代替传统的发泡剂来增加浆体的可塑性和流动性，提高了浆体的包裹性，也进一步减少了水泥中的水分。可见发明人通过在原料选择上进行合理设计后，在尽可能多的包裹颗粒的情况下，浆体快速凝结硬化达到脱模强度要求，且后期强度稳定增长(现有技术的脱模时间均在24小时左右，而本发明的脱模时间在2-3h)，砌块干密度650-750kg/m³，一般2-3h即可脱模。28天抗压强度达到3.5MPa。各项指标均由于现有技术中的水泥砌块。

为了进一步提高原料之间的配比增效效果，各原料之间的配比最好为：以质量份数计，水泥1-30份，EPS颗粒5-10份，硫铝酸盐促强减缩剂3-6份，纤维素醚4-7份，矿粉2-10份，玻璃微珠3-4份，外添加剂1-2份，水20-30份。

优选地，水泥5-20份，EPS颗粒7-9份，硫铝酸盐促强减缩剂4-5份，纤维素醚5-6份，矿粉5-8份，玻璃微珠3.2-3.8份，外添加剂1.5-1.8份，水25-28份。

更优地，以质量份数计，水泥10份，EPS颗粒8份，硫铝酸盐促强减缩剂4.5份，纤维素醚5.5份，矿粉7份，玻璃微珠3.5份，外添加剂1.7份，水26份。

这里需要注意的是，各个原料的具体用量需要控制在比较适宜的范围内，虽然纤维素醚可以用于调节浆体粘聚性，但是如果掺加量过大时会延长浆体凝结时间，影响快速脱模，进而影响到砌块的各方面性能，因此纤维素醚的用量需要准确控制，同样地，硫铝酸盐促强减缩剂如果加量太大也会对砌块本身的硬度有影响，因此正因为每个原料均有其准确的作用，那么在配料时，需要根据其具体作用对用量进行准确把握，尤其是对于本发明主要起到改善砌块性能的硫铝酸盐促强减缩剂、纤维素醚以及玻璃微珠这三种成分的用量，更需要控制在适宜的用量范围内，通过将用量优化后，本发明的水泥砌块强度显著增强，不黏膜，脱模时间显著减少，不脱皮，不容易发生开裂，另外砌块本身的阻燃性能、导热性能等其他物理性能方面，也取得了显著的进步，为后续制备具有本发明性能的发泡水泥提供了可参考的专业数据，具有一定的指导意义，也更有利于水泥产品的市场推广，形成更广泛的经济效益。

优选地，本发明中的玻璃微珠的粒径最好控制在2-90μm之间，还可以为3μm、5μm、7μm、20μm、30μm、50μm等，正是利用了玻璃微珠本身的高分散性、良好的流动性能、稳定性，耐打磨、抗酸碱性能，从而改善砌块本身的流动性以及各个原料混合后的分散性能，最终提高砌块的各方面物理性能。

在本发明中的外添加剂属于现有技术中比较常见的几种添加剂，一般为pH调节剂、稳定剂、抗氧剂中的一种或几种，比较常见，所以在此不做赘述。

本发明实施例除了提供了一种发泡水泥的配方，还提供了发泡水泥的制备方法，具体包括如下步骤：

(A)将水泥、矿粉、玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、外添加剂、水混合搅拌2-5min；

(B)添加EPS颗粒后再搅拌3-5min后形成浆料，送至模具中压制定型2-3h，脱模即可。

本发明实施例的发泡水泥的制备方法操作步骤简单，前后步骤衔接紧密，易于产业化，配套设备成本低，占地面积小，能够实现与生产的直接对接，整个工艺步骤无三废产生，安全环保。

优选地，步骤(A)中，混合搅拌的搅拌速率控制在300rpm以上，更优为400-500rpm之间。

优选地，步骤(B)中，混合搅拌的搅拌速率控制在300rpm以上，更优为400-500rpm之间。

将整个制备方法中的各个操作参数控制在比较适宜的范围内，更有利于制备得到的产品各方面性能的优化。

本发明最终制备得到的发泡水泥应用范围非常广泛，可以广泛应用在建筑、制造、装潢、水利、国防方面。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的发泡水泥通过在配料上进行合理设计，性能得到了有效的提升，通过将硫铝酸盐促强减缩剂、纤维素醚共同作用调节水泥浆体粘度，并且选择玻璃微珠来增加浆体本身的可塑性和流动性，提高浆体的包裹性，利用这种带有微珠的浆体替代以往常规的发泡浆体，克服了由于发泡多孔及带入水分高引起的强度偏低，水泥水化硬化慢，脱模时间长(24小时)，粘模，后期由于水分蒸发引起收缩开裂和脱皮等问题的发生。

(2)本发明的发泡水泥的制备方法，操作简单，前后步骤衔接紧密，易于形成产业化，能够实现与生产的直接对接，整个工艺步骤无三废产生，安全环保。

(3)本发明制备得到的发泡水泥应用非常广泛，可以广泛应用于建筑、制造、装潢、水利、国防等多个领域。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

1)配料计算：确定砌块湿容重，根据设定的容重和各种原材料的密度计算各种原材料用量；

2)严格按照上述步骤计算的各种原材料(水泥、矿粉、玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、EPS颗粒、外添加剂和水等)质量用计量秤计量配料，称量的各个原料质量为：水泥1kg、EPS颗粒10kg、硫铝酸盐促强减缩剂3kg、纤维素醚7kg、矿粉2kg、玻璃微珠4kg、pH调节剂1kg、稳定剂0.5kg、抗氧剂0.5kg、水20kg；

3)搅拌成型：把经过计量的水泥、矿粉、玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、外添加剂和水等投入卧式搅拌机，搅拌约2min钟后加入EPS颗粒再搅拌约3min，搅料完毕后放到泵送机中，通过管道泵送至每个模具中，料浆泵送完毕后盖上模具母槽。

4)2-3h到达脱模时间由脱模机脱模，再用叉车运送至指定地点进行养护，养护后对砌块的性能进行检测。

实施例2

1)配料计算：确定砌块湿容重，根据设定的容重和各种原材料的密度计算各种原材料用量；

2)严格按照上述步骤计算的各种原材料(水泥、矿粉、粒径为2μm的玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、EPS颗粒、外添加剂和水等)质量用计量秤计量配料，称量的各个原料质量为：水泥30kg、EPS颗粒5kg、硫铝酸盐促强减缩剂6kg、纤维素醚4kg、矿粉10kg、玻璃微珠3kg、pH调节剂0.5kg、稳定剂0.3kg、抗氧剂0.2kg、水30kg；

3)搅拌成型：把经过计量的水泥、矿粉、玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、pH调节剂、稳定剂和水等投入卧式搅拌机，300rpm搅拌约5min钟后加入EPS颗粒再400rpm条件下搅拌约5min，搅料完毕后放到泵送机中，通过管道泵送至每个模具中，料浆泵送完毕后盖上模具母槽。

4)2-3h到达脱模时间由脱模机脱模，再用叉车运送至指定地点进行养护，养护后对砌块的性能进行检测。

实施例3

1)配料计算：确定砌块湿容重，根据设定的容重和各种原材料的密度计算各种原材料用量；

2)严格按照上述步骤计算的各种原材料(水泥、矿粉、粒径为90μm的玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、EPS颗粒、外添加剂和水等)质量用计量秤计量配料，称量的各个原料质量为：水泥20kg、EPS颗粒7kg、硫铝酸盐促强减缩剂5kg、纤维素醚5kg、矿粉8kg、玻璃微珠3.8kg、pH调节剂0.5kg、稳定剂0.5kg、抗氧剂0.5kg、水28kg；

3)搅拌成型：把经过计量的水泥、矿粉、玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、稳定剂、抗氧剂和水等投入卧式搅拌机，500rpm搅拌约5min钟后加入EPS颗粒再400rpm条件下搅拌约5min，搅料完毕后放到泵送机中，通过管道泵送至每个模具中，料浆泵送完毕后盖上模具母槽。

4)2-3h到达脱模时间由脱模机脱模，再用叉车运送至指定地点进行养护，养护后对砌块的性能进行检测。

实施例4

1)配料计算：确定砌块湿容重，根据设定的容重和各种原材料的密度计算各种原材料用量；

2)严格按照上述步骤计算的各种原材料(水泥、矿粉、粒径为70μm的玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、EPS颗粒、外添加剂和水等)质量用计量秤计量配料，称量的各个原料质量为：水泥5kg、EPS颗粒9kg、硫铝酸盐促强减缩剂4kg、纤维素醚6kg、矿粉5kg、玻璃微珠3.2kg、pH调节剂0.5kg、稳定剂0.5kg、抗氧剂0.8kg、水25kg；

3)搅拌成型：把经过计量的水泥、矿粉、玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、pH调节剂、稳定剂、抗氧剂和水等投入卧式搅拌机，400rpm搅拌约4min钟后加入EPS颗粒再400rpm条件下搅拌约5min，搅料完毕后放到泵送机中，通过管道泵送至每个模具中，料浆泵送完毕后盖上模具母槽。

4)2-3h到达脱模时间由脱模机脱模，再用叉车运送至指定地点进行养护，养护后对砌块的性能进行检测。

实施例5

1)配料计算：确定砌块湿容重，根据设定的容重和各种原材料的密度计算各种原材料用量；

2)严格按照上述步骤计算的各种原材料(水泥、矿粉、粒径为80μm的玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、EPS颗粒、外添加剂和水等)质量用计量秤计量配料，称量的各个原料质量为：水泥10kg、EPS颗粒8kg、硫铝酸盐促强减缩剂4.5kg、纤维素醚5.5kg、矿粉7kg、玻璃微珠3.5kg、pH调节剂0.5kg、稳定剂0.5kg、抗氧剂0.7kg、水26kg；

3)搅拌成型：把经过计量的水泥、矿粉、玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、pH调节剂、稳定剂、抗氧剂和水等投入卧式搅拌机，350rpm搅拌约5min钟后加入EPS颗粒再450rpm条件下搅拌约4min，搅料完毕后放到泵送机中，通过管道泵送至每个模具中，料浆泵送完毕后盖上模具母槽。

4)2-3h到达脱模时间由脱模机脱模，再用叉车运送至指定地点进行养护，养护后对砌块的性能进行检测。

比较例1

1)配料计算：确定砌块湿容重，根据设定的容重和各种原材料的密度计算各种原材料用量；

2)严格按照上述步骤计算的各种原材料(水泥、矿粉、粒径为80μm的玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、EPS颗粒、外添加剂和水等)质量用计量秤计量配料，称量的各个原料质量为：水泥10kg、EPS颗粒8kg、硫铝酸盐促强减缩剂4.5kg、矿粉7kg、pH调节剂0.5kg、稳定剂0.5kg、抗氧剂0.7kg、水26kg；

3)搅拌成型：把经过计量的水泥、矿粉、玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、pH调节剂、稳定剂、抗氧剂和水等投入卧式搅拌机，350rpm搅拌约5min钟后加入EPS颗粒再450rpm条件下搅拌约4min，搅料完毕后放到泵送机中，通过管道泵送至每个模具中，料浆泵送完毕后盖上模具母槽。

4)2-3h到达脱模时间由脱模机脱模，再用叉车运送至指定地点进行养护，养护后对砌块的性能进行检测。

实验例1

将实施例1-5制备得到的发泡水泥砌块与比较例1制备得到的水泥砌块的性能进行检测，具体检测结果如下表1所示：

表1砌块性能检测结果

从上表1中可以看出本发明实施例的发泡水泥密度高，密实度比较高，脱模时间显著减少，强度高，保温性能好，可以实现在高流动性入模条件下，达到对聚苯颗粒的完全包裹，无收缩开裂和脱皮，性能非常优异，然而比较例制备得到的水泥砌块一般脱模时间会比较长，强度低，对其应用范围会有一定的限制作用。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种发泡水泥，其特征在于，主要由以下原料制得：水泥，EPS颗粒，硫铝酸盐促强减缩剂，纤维素醚，矿粉，玻璃微珠，外添加剂，水。

2.根据权利要求1所述的发泡水泥，其特征在于，以质量份数计，水泥1-30份，EPS颗粒5-10份，硫铝酸盐促强减缩剂3-6份，纤维素醚4-7份，矿粉2-10份，玻璃微珠3-4份，外添加剂1-2份，水20-30份。

3.根据权利要求2所述的发泡水泥，其特征在于，以质量份数计，水泥5-20份，EPS颗粒7-9份，硫铝酸盐促强减缩剂4-5份，纤维素醚5-6份，矿粉5-8份，玻璃微珠3.2-3.8份，外添加剂1.5-1.8份，水25-28份。

4.根据权利要求3所述的发泡水泥，其特征在于，以质量份数计，水泥10份，EPS颗粒8份，硫铝酸盐促强减缩剂4.5份，纤维素醚5.5份，矿粉7份，玻璃微珠3.5份，外添加剂1.7份，水26份。

5.根据权利要求4所述的发泡水泥，其特征在于，所述外添加剂包括pH调节剂、稳定剂、抗氧剂中的一种或几种。

6.根据权利要求4所述的发泡水泥，其特征在于，所述玻璃微珠的粒径控制在2-90μm之间。

7.权利要求1-6任一项所述的发泡水泥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(A)将水泥、矿粉、玻璃微珠、硫铝酸盐促强减缩剂、外添加剂、水混合搅拌2-5min；

(B)添加EPS颗粒后再搅拌3-5min后形成浆料，送至模具中压制定型2-3h，脱模即可。

8.根据权利要求7所述的发泡水泥的制备方法，其特征在于，所述步骤(A)中，混合搅拌的搅拌速率控制在300rpm以上，更优为400-500rpm之间。

9.根据权利要求7所述的发泡水泥的制备方法，其特征在于，所述步骤(B)中，混合搅拌的搅拌速率控制在300rpm以上，更优为400-500rpm之间。

10.权利要求1-6任一项所述的发泡水泥在建筑、制造、装潢、水利、国防方面的应用。