CN111187018B - 一种发泡水泥增强剂及使用该增强剂的发泡水泥 - Google Patents
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Abstract
一种发泡水泥增强剂及使用该增强剂的发泡水泥，包括如下质量份数的原料：硅灰：40‑60份；纳米晶须：20‑40份；纤维：1‑3份。本申请采用纳米晶须作为水泥硬化的核心，从而提高水泥硬化之后的韧性和强度，硅灰起到填充缝隙的作用，而纤维深度参与到纳米晶须表面的水泥硬化以及缝隙填充中去，主要是起到初步桥连以及加强后续得到的各个部分。
Description
技术领域
本申请涉及一种发泡水泥增强剂及使用该增强剂的发泡水泥。
背景技术
发泡水泥是通过发泡操作将水泥浆进行现浇或者模具成型，然后养护之后形成内封闭形式的多孔结构，由于多孔结构本身就具有低导热性的效果，使得混凝土本身即实现轻质化以及低导热化。
但是需要注意的是，现在的轻质化很大程度上在以降低抗压强度为代价，但是抗压强度低直接导致发泡水泥的使用范围以及使用时的稳定性存在障碍，从而影响了发泡水泥的推广；当然现在也有一些通过加入各类物质以提高其抗压强度，但是此种方法直接导致整个合成过程复杂，各类物质混合均匀的难度加大，从而缺陷点位增多，造成了发泡水泥本身性质的稳定性变差。
发明内容
为了解决上述问题，本申请一方面提出了一种发泡水泥增强剂，包括如下质量份数的原料：硅灰：40-60份；纳米晶须：20-40份；纤维：1-3份。本申请采用纳米晶须作为水泥硬化的核心，从而提高水泥硬化之后的韧性和强度，硅灰起到填充缝隙的作用，而纤维深度参与到纳米晶须表面的水泥硬化以及缝隙填充中去，主要是起到初步桥连以及加强后续得到的各个部分。
优选的，所述纤维包括有机高分子纤维、棕丝。
优选的，所述棕丝包括15mm-30mm棕丝和30mm-50mm棕丝；所述有机高分子纤维长度为9mm-15mm。本申请采用两种材料，即棕丝和有机高分子纤维，并且利用级配的方式，采用短的高分子纤维作为第一级连接的物质，然后利用棕丝作为第二级连接的物质，本申请所用的高分子纤维具有一定的亲水性，因此在使用过程中，高分子纤维可以更好的完成水泥在凝固过程中各个组份之间的连接，而棕丝作为最终的增强组份，起到将其所在的各部分连接为一体的作用。
优选的，以纤维单独计，有机高分子纤维质量份数为15-25份，所述15mm-30mm棕丝的质量份数为50-70份，所述30mm-50mm棕丝的质量份数为15-25份。
优选的，包括如下质量份数的原料：硅灰：50份；纳米晶须：30份；纤维：2份；其中纤维以纤维的质量单独计，包括有机高分子纤维：20份；15mm-30mm棕丝：60份；30mm-50mm棕丝：20份。
优选的，所述纳米晶须为硫酸钙纳米晶须。
优选的，所述有机高分子纤维为PP纤维，所述PP纤维的接触角为30°-70°。未经改性的PP纤维的接触角为102°，通过对PP纤维进行改性，得到具有一定亲水性的PP纤维，从而使得本申请可以在水泥搅拌过程中PP纤维渗入到内部，从而具有更好的初步连接的作用。
另一方面，本申请提出了一种发泡水泥，包括如下质量份数的原料：水泥：60-80份；粉煤灰：15-35份；增强剂：1-3份；发泡剂：2-4份。本申请的发泡水泥中的水泥水化会优先在纳米晶须表面成核硬化，以纳米晶须为核心形成大量长柱状水合硅酸三钙，长柱状水化产物会相互交叉镶嵌形成坚硬的大块硬化体，增加水泥硬化体的韧性和强度，并且此过程中有硅灰的存在，硅灰平均粒径为150nm，一部分小粒径的硅灰会填充满硬化体的小缝隙中，一部分活性硅灰与体系中氢氧化钙会反应生产硅酸钙，起到增加强度的作用。
优选的，包括如下质量份数的原料：水泥：70份；粉煤灰：25份；增强剂：2.5份；发泡剂：3份。
优选的，包括如下质量份数的原料：所述发泡水泥制备过程中的质量水灰比为0.4-0.6。
本申请能够带来如下有益效果：
1、本申请的加强剂采用纳米晶须作为水泥硬化的核心，从而提高水泥硬化之后的韧性和强度，硅灰起到填充缝隙的作用，而纤维深度参与到纳米晶须表面的水泥硬化以及缝隙填充中去，主要是起到初步桥连以及加强后续得到的各个部分；
2、本申请采用两种材料，即棕丝和有机高分子纤维，并且利用级配的方式，采用短的高分子纤维作为第一级连接的物质，然后利用棕丝作为第二级连接的物质，本申请所用的高分子纤维具有一定的亲水性，因此在使用过程中，高分子纤维可以更好的完成水泥在凝固过程中各个组份之间的连接，而棕丝作为最终的增强组份，起到将其所在的各部分连接为一体的作用；
3、本申请的发泡水泥中的水泥水化会优先在纳米晶须表面成核硬化，以纳米晶须为核心形成大量长柱状水合硅酸三钙，长柱状水化产物会相互交叉镶嵌形成坚硬的大块硬化体，增加水泥硬化体的韧性和强度，并且此过程中有硅灰的存在，硅灰平均粒径为150nm，一部分小粒径的硅灰会填充满硬化体的小缝隙中，一部分活性硅灰与体系中氢氧化钙会反应生产硅酸钙，起到增加强度的作用；
4、本申请得到的发泡水泥的干密度在350-450kg/m3之间，加入增强剂后，其抗压强度由1.5MPa提升到5MPa；干燥收缩值由1.5mm/m降低到0.2mm/m，本增强剂对于发泡水泥的性能提升较为明显。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本申请进行详细阐述。
本申请通过如下的合成以及表征方面的实施例来说明该申请的具体实施方式，具体合成步骤如下：
S1、增强剂的配置，其具体组份按照表1进行设置；
表1：
S2、发泡水泥的合成，按照表2进行配置，然后按照如下方式进行；
表2：
S3、将增强剂和水加入到搅拌机中，900r/min下搅拌2min，然后加入水泥和粉煤灰搅拌15min，再将发泡剂加入搅拌机中，1300r/min下搅拌1min；
S4、发泡成型、脱模：将料浆注入模具中发泡成型，然后在30℃的环境中养护12h后脱模；
S5、初期养护：将脱模后的坯体在温度为25℃，相对湿度≥70％的环境中养护5d得到胚体；
S6、后期养护：将坯体自然养护20天，即得到发泡水泥板；
S7、测量发泡水泥板的密度、其抗压强度、干燥收缩值，具体数据如表3所示。
表3：
| 序号 | 干密度(kg/m3) | 抗压强度(MPa) | 干燥收缩率(mm/m) |
| 1 | 420 | 4.5 | 0.17 |
| 2 | 407 | 4.7 | 0.21 |
| 3 | 378 | 4.4 | 0.22 |
| 4 | 401 | 2.4 | 0.35 |
| 5 | 399 | 3.4 | 0.41 |
| 6 | 410 | 3.3 | 0.42 |
| 7 | 400 | 2.9 | 0.55 |
| 8 | 381 | 2.2 | 0.72 |
| 9 | 412 | 2.5 | 0.69 |
| 10 | 385 | 2.9 | 0.61 |
| 11 | 405 | 1.5 | 1.5 |
由此可见，只有在有机纤维较短，而棕丝较长时，才能起到提高发泡水泥性能的作用；三种长度的级配也能起到明显的提高作用；而硅灰，纳米晶须以及纤维之间有明显的协同作用，推测是按照如下机理进行：水泥水化会优先在纳米晶须表面成核硬化，以纳米晶须为核心形成大量长柱状水合硅酸三钙，长柱状水化产物会相互交叉镶嵌形成坚硬的大块硬化体，增加水泥硬化体的韧性和强度，并且此过程中有硅灰的存在，一部分小粒径的硅灰会填充满硬化体的小缝隙中，一部分活性硅灰与体系中氢氧化钙会反应生产硅酸钙，起到增加强度的作用。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (6)
1.一种发泡水泥增强剂，其特征在于：包括如下质量份数的原料：硅灰：40-60份；纳米晶须：20-40份；纤维：1-3份；
所述纤维包括有机高分子纤维、棕丝；
所述棕丝包括15mm-30mm棕丝和30mm-50mm棕丝；所述有机高分子纤维长度为9mm-15mm；
以纤维单独计，有机高分子纤维质量份数为15-25份，所述15mm-30mm棕丝的质量份数为50-70份，所述30mm-50mm棕丝的质量份数为15-25份；
所述有机高分子纤维为PP纤维，所述PP纤维的接触角为30.0°-70.0°。
2.根据权利要求1所述的一种发泡水泥增强剂，其特征在于：包括如下质量份数的原料：硅灰：50份；纳米晶须：30份；纤维：2份；其中纤维以纤维的质量单独计，包括有机高分子纤维：20份；15mm-30mm棕丝：60份；30mm-50mm棕丝：20份。
3.根据权利要求1所述的一种发泡水泥增强剂，其特征在于：所述纳米晶须为硫酸钙纳米晶须。
4.一种用权利要求1-3任一所述的发泡水泥增强剂的发泡水泥，其特征在于：包括如下质量份数的原料：水泥：60-80份；粉煤灰：15-35份；增强剂：1-3份；发泡剂：2-4份。
5.根据权利要求4所述的一种发泡水泥，其特征在于：包括如下质量份数的原料：水泥：70份；粉煤灰：25份；增强剂：2.5份；发泡剂：3份。
6.根据权利要求4所述的一种发泡水泥，其特征在于：包括如下质量份数的原料：所述发泡水泥制备过程中的质量水灰比为0.4-0.6。
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