CN115259893B - 一种轻质环保建筑材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻质环保建筑材料，其主要包括以下重量份数的原料：5～45份水泥、20～30份水、50～70份陶粒、10～25份矿渣、10～15份粉煤灰、5～10份空心玻璃微珠、5～8份超细硅粉、1～3份聚醚改性聚羧酸减水剂、0.5～1.0份发泡剂、0.2～1.0份引气剂。本发明中所制备的改性聚羧酸减水剂基本不产生额外的空气夹带，且能够使得水泥颗粒均匀地分散开，有利于混凝土内部形成尺寸更小、更均匀的孔隙结构，这极大地提升了材料的抗压性及抗冻性，对于提升轻质混凝土的耐久性具有十分重要的意义。

Description

一种轻质环保建筑材料

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种轻质环保建筑材料。

背景技术

建筑材料是建筑生产活动的物质基础，具有一定的文化特点与历史特征，随着经济发展和人们需求的不断提高，新型建筑材料的种类和功能也在不断改进和完善。新型建筑材料区别于传统建筑材料，在功能和材质上，都具有传统建筑材料所不及的性能，它的品种较多，具有轻质、高强度、保温、节能、节土、装饰等优良特性。新型建筑材料不但大大改善了人们对房屋功能的基本要求，推动了建筑施工技术现代化，还使当前建筑物更具现代气息，一定程度上满足了人们不断提高的审美需求和品味，因此新型建筑材料得以不断应用和推广。

轻质混凝土是由水泥、水及可选组份集料、渗和料和外加剂按照一定的配合比混合揽拌均匀制成料浆，然后再与由发泡剂水溶液经物理发泡方式制成的细小泡沫充分混合均匀，在施工现场或工厂掩筑成型，并在一定的条件下进行养护，硬化后含有大量微小气泡的多孔混凝土材料。轻质混凝土在原材料组成和生产工艺上与普通混凝土有很大不同，生产过程中通过发泡剂发泡引入了大量泡沫，且没有使用粗骨料，其独特的生产工艺赋予了轻质混凝土很多优良的性质：(1)轻质性：在轻质混凝土生产过程中，大量的空气泡沫被引入水泥浆内，凝结硬化后内部含有大量的独立且闭合气孔，因此轻质混凝土具有密度小质量轻的特点。在工程中常用的轻质混凝±密度范围一般小于1000kg/m³，可见，其密度要比常规土建材料小很多，如果用这种材料代替常规填土材料进行换填处理，能显著降低地基附加应力；(2)密度和强度可调节性：在一定密度范围内可根据不同的工程实际要求，可适当调整轻质混凝土中的泡沫、水泥和水等材料的用量，得到符合要求的产品。轻质混凝土的密度和抗压强度有一定的对应关系，施工过程中可以控制湿密度的大小间接保化抗压强度符合要求；(3)固化后的自立性：轻质混凝土以水泥为胶凝材料，凝结硬化后具有自立性，这一特性使得轻质混凝土可垂直填筑，施工作业面小，可避免或减少拆迁量。另外用于支挡结构物的背后填筑时，其自立的特性使得支挡结构物几乎不受侧压力，确保结构物的安全，尤其是在桥台台背回填中，使用轻质土不仅侧压力小，还能有效避免常规填料的锥坡放坡问题；(4)良好的施工性：轻质混凝土组分多为细粒成分，不含粗骨料，且施工中的水灰比较大，一般都在0.5以上，因此新拌料浆具有良好的流动性，能够实现自流平和自填充密实的特点，垂直输送高度达120m而不发生离析，其水平输送距离可长达800m。轻质混凝土一般在现场采用集中拌合，然后通过软管累送的方式进行施工，不需要修筑便道进行运输，且施工所占场地小，只需要放置机器和原材料即可。另外，由于轻质混凝土以水泥为胶凝材料，凝结硬化后具有很高的强度，不像常规填±那样需要进行压实作业，因此具有施工便捷高效的特点；(5)良好的抗震性：轻质混凝土内部含有大量封闭气孔，地震波在轻质混凝土内部传递时，受到气孔的阻碍，在不断的反射和透射作用下消耗很多地震能。此外，与传统的建筑材料相比，轻质混凝土具有密度小弹模低的特点，在地震荷载作用下自身能够发生较大变形，从而消耗大部分能量，具有良好的抗震性能；(6)隔音耐火性能好：轻质混凝土生产过程中引入了大量泡沫，凝结硬化后送些泡沫就形成了大量的封闭孔，能够有效隔离外界噪音。另外从材料组分上讲，生产轻质混凝土所用的原材料，如水泥、粉煤灰等都是不可燃烧的无机材料，具有良好的阻燃性。这一特性使得轻质混凝土在建筑保温隔热领域具有很大优势，不仅能隔音保温，而且具有良好的耐火性能；(7)环保经济：轻质混凝土所用发泡剂主要成分为离子和动植物蛋白，不含任何有毒物质，另外，在轻质混凝土生产过程中，可大量添加工业废料，如发电厂和炼钢厂排放的粉煤灰和硅粉，工厂剩余的矿渣、钢渣和煤矿石等废料，不仅变废为宝，减轻了对环境的污染，而且降低了生产的成本，具有良好的环保经济效应。

专利CN112010599 A公开了一种改性聚苯颗粒轻质混凝土及其制备方法，理化性能好。所述轻质混凝土的组成及重量份数为：水泥450-500份，煤渣450-500份，粉煤灰300-350份，可再分散性乳胶粉5-8份，聚丙烯纤维2-5份，羟丙基甲基纤维素3-5份，FND高效减水剂2-4份，消泡剂2-4份，聚苯颗粒20-30份，水380-430份。制备方法包括以下步骤：(10)先加入水、可再分散性乳胶粉、羟丙基甲基纤维素、FND高效减水剂和消泡剂，搅拌均匀，得到混合物A；(20)在A中加入水泥和粉煤灰，搅拌5-8min，得到混合物B；(30)在B中加入改性聚苯颗粒、聚丙烯纤维及煤渣，搅拌得到改性聚苯颗粒轻质混凝土。

专利CN113387646 B提供的轻质膨胀型超高性能混凝土，按质量份计，包括以下原料：胶凝材料700～1300份，外加剂20～150份，集料500～1400份，纤维50～250份，水150～250份；其中，按质量份计，所述胶凝材料包括：普通硅酸盐水泥500～1000份、微硅粉50～300份、粉煤灰漂珠100～200份；所述外加剂包括：减水剂5～50份、膨胀剂10～100份、消泡剂5～20份，所述集料包括：石英砂0～1300份、预湿轻集料10～600份。该申请制得的超高性能混凝土具有良好的工作性能、力学性能和耐久性能，实现了轻量化和膨胀化。

减水剂作为在混凝土中发挥作用的主要成分之一，其对于轻质混凝土的作用主要表现为对混凝土分散性、保坍性及引气性的影响。流动性是混凝土最基本、最核心的性能。减水剂加入到混凝土中可以显著提升浆体的分散性，从而改善新拌混凝土浆在工程应用过程中的和易性、均质性。这些作用极大地影响这混凝土的内部结构，直接影响其抗冻性的良好与否。高性能减水剂在较低掺量就可以显著提升混凝土的分散性能，同时能够提高混凝土浆硬化之后的力学性能和耐久性。聚羧酸减水剂作为第三代减水剂，其减水率更高，且掺量低、分散性好、保坍性强，然而，其在拌合时难免会夹带进空气进料浆中，这导致制备的混凝土中空气含量会有所升高，因此通常会加入消泡剂防止过多气泡的产生，然而，消泡剂与聚羧酸减水剂的兼容性较差，并且需要较大的添加量，这也进一步导致消泡剂在料浆中的分散性较差。另外，消泡剂的过量添加也会严重阻碍引气剂的效果，进而严重影响混凝土的抗冻性。因此，研发出一种不会引发空气夹带的高效聚羧酸减水剂并应用于制备轻质建筑材料将具有较高的应用前景。

发明内容

有鉴于现有技术中的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种抗冻性佳、抗压性强的轻质环保建筑材料及其制备方法。

轻质混凝土耐久性是指轻质混凝止在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需花费大量资金进行加固处理而能保持其安全性、正常使用和外观要求的能力。可以说，耐久性决定着工程结构物的使用寿命。轻质混凝土不仅承受着荷载作用，同时还会受到各种环境因素的影响，如温度变化、冻融破坏和酸碱腐蚀等，因此，决定耐久性良好与否的关键主要在于材料的抗压性及抗冻性。由于轻质混凝土内部结构的特殊性，内部存在大量气泡形成的孔隙，孔隙尺寸的大小以及分布情况极大地影响着内部结构的稳定性，这则直接影响着材料的抗压强度，并且，稳定的气孔结构也是改善混凝土抗冻性的关键。

本发明中所制备的轻质建筑材料中聚醚改性聚羧酸减水剂由于分子结构上的羧酸基等阴离子基团在与水泥颗粒因静电吸引而发生吸附，噁唑啉环氧基则充分发挥空间位阻作用，使得水泥颗粒均匀地分散开，延缓水泥水化反应，同时减少了水泥的拌合用水量。另外，由于制备的聚醚-聚羧酸减水剂的表面活性相对较高，其能够很好地降低料浆的表面张力，更低的亲水疏水平衡值导致其疏水性更佳，更有利于水泥颗粒在料浆中的分散。在聚醚改性聚羧酸减水剂中由于引入了噁唑啉环氧基聚醚，导致其具备了良好的消泡性能，在拌合的过程中能够成功消除所夹带的空气。本发明中加入了聚醚-聚羧酸减水剂后所拌合的料浆中的空气含量基本与未添加任何助剂的砂浆相同，这表明该减水剂基本不会夹带空气进入到料浆中，这不仅能够节约消泡剂的使用量，并且在拌合时水泥颗粒之间的阻隔作用也会更均匀，减水剂分子结构上的羧酸基与水泥颗粒因静电吸引而发生吸附，噁唑啉环氧基则充分发挥空间位阻作用，这些作用共同导致混凝土的分散性好，保坍性、引气性佳，内部结构坚实稳固，因而具备良好的抗冻性及抗压性。

本发明的技术方案：

一种轻质环保建筑材料，包括以下重量份的原料：5～45份水泥、20～30份水、50～70份陶粒、10～25份矿渣、10～15份粉煤灰、5～10份空心玻璃微珠、5～8份超细硅粉、1～3份聚醚改性聚羧酸减水剂、0.5～1.0份发泡剂、0.2～1.0份引气剂。

所述轻质环保建筑材料及其制备方法，包括以下步骤：

S1在粉煤灰中喷洒吸附用水，吸附用水的水量为粉煤灰重量的30～40％，得到混料A；

S2将水泥、剩余的水、陶粒、矿渣、空心玻璃微珠、超细硅粉混合均匀后得到混料B；

S3将混料A、混料B以及发泡剂、引气剂、聚醚改性聚羧酸减水剂混合均匀，即得轻质环保建筑材料。

优选的，所述水泥为硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种。

优选的，所述陶粒为页岩陶粒、淤泥陶粒、煤矸石陶粒中的一种。

所述发泡剂为松香树脂型、表面活性剂型、蛋白型发泡剂、复合发泡剂的一种。

优选的，所述引气剂为松香树脂类、烷基苯磺酸盐类及皂苷类中的一种。

所述聚醚改性聚羧酸减水剂的制备方法包括以下步骤：

X1称取2～3重量份的甲氧基聚乙二醇、1.4～2.0重量份的聚甲基丙烯酸加入到2～3重量份的水中，升温至80～90℃下搅拌1～2h，将体系抽真空除去水，随后升温至150～180℃，保温4～6h，反应结束后将接枝后的产物降温至﹣80～﹣70℃，再加入6～8重量份的水将pH稀释至2～3，得到聚乙二醇-聚羧酸聚合物溶液；

X2称取0.2～0.3重量份的噁唑啉环氧基聚醚，0.3～0.4重量份的聚乙二醇-聚羧酸聚合物溶液加入到2～3重量份的水中，升温至80～90℃下搅拌1～2h，将体系抽真空除去水，随后升温至180～190℃，保温4～6h，反应结束后降至室温，加入30wt％的NaOH水溶液调节pH至7，即得到聚醚改性聚羧酸减水剂。

所述噁唑啉环氧基聚醚的制备方法包括如下步骤：

Y1称取5～6重量份的乙醇酸，7～8重量份的异丁醇胺加入到100～120重量份的二甲苯中，升温至150～170℃下搅拌14～16h，减压浓缩除去二甲苯得白色固体；

Y2称取0.6～1重量份的四丁基硫酸氢铵，4～5重量份步骤Y1中的白色固体加入到30～40重量份40wt％的NaOH水溶液中，在0～5℃下搅拌30～40min，再加入4～5重量份的环氧氯丙烷搅拌18～20h，升温至室温，加入30～40重量份的酸乙酯萃取，分液，有机相浓缩至干得黄色固体；

Y3称取磷腈碱0.1～0.2重量份，苄醇0.5～1重量份加入到2～5重量份的甲苯中，在0～5℃下搅拌30～40min后加入步骤Y2中的黄色固体，搅拌4～6h，聚合反应结束后浓缩除去溶剂得到噁唑啉环氧基聚醚。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明中所制备的聚醚改性聚羧酸减水剂由于分子结构上的羧酸基等阴离子基团与水泥颗粒因静电吸引而发生吸附，噁唑啉环氧基聚醚则充分发挥空间位阻作用，使得水泥颗粒均匀地分散开，延缓水泥水化反应，同时减少了水泥的拌合用水量；

(2)另外，由于制备的聚醚-聚羧酸减水剂的表面活性相对较高，其能够很好地降低料浆的表面张力，更低的亲水疏水平衡值导致其疏水性更佳，更有利于水泥颗粒在料浆中的分散。在聚醚改性聚羧酸减水剂中由于引入了噁唑啉环氧基聚醚侧链，导致其具备了良好的消泡性能，在拌合的过程中能够成功消除所夹带的空气，这不仅能够节约消泡剂的使用量，并且在拌合时水泥颗粒之间的阻隔作用也会更均匀，减水剂分子结构上的羧酸基与水泥颗粒因静电吸引而发生吸附，噁唑啉环氧基聚醚则充分发挥空间位阻作用，这些作用共同导致混凝土的分散性好，保坍性、引气性佳，内部结构坚实稳固，因而具备良好的抗冻性及抗压性；

(3)混凝土中添加的超细硅粉可以加强混凝土内气体空隙的封闭性，因而使得内部孔隙更小，更均匀，所使用的矿渣、煤灰等均为回收材料，绿色环保。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。

本发明实施例中部分原料的参数如下：

硅酸盐水泥，P.O.52.5，细度(45μm)筛余：5％，云南卓一化工。

页岩陶粒，型号：A2020921-88，规格：500级，湖北汇腾轻集料。

矿渣，型号：RX-240，含水率0.1％，灵寿县若曦矿产品。

空心玻璃微珠，型号：3M S60HS，密度：0.60g/cm³，外电国际化工。

超细硅粉，CG-1250目，水分0.1％，江苏中盛硅材料。

十二烷基苯磺酸钠，型号：TD-228，pH＝5～7，深圳泰达化工。

聚羧酸减水剂，型号：SP-409，含气量≤2.7％，辽宁科隆精细化工。

磷腈碱，～0.8mol/L正己烷溶液，阿拉丁。

甲氧基聚乙二醇，MPEG-2000，羟值：25.5～31mg KOH/g，江苏海安石油化工。

复合发泡剂，型号：HTW-1，河南华泰建材。

实施例中采用的有机硅消泡剂为陶氏有机硅消泡剂，型号：AFE-3168，含量：30wt％，苏州安特孚新材料。

聚甲基丙烯酸，货号：AL670786017520，山东奥利隆化工。

对照例1

一种轻质环保建筑材料及其制备方法，包括以下步骤：

S1向10kg粉煤灰中喷洒入3kg吸附用水，混合均匀，得到混料A；

S2将45kg硅酸盐水泥、22kg水、50kg页岩陶粒、10kg矿渣、8kg空心玻璃微珠、5kg超细硅粉混合均匀后得到混料B；

S3将混料A、混料B以及0.5kg复合发泡剂、0.8kg十二烷基苯磺酸钠、2kg聚羧酸减水剂混合均匀，即得轻质环保建筑材料。

实施例1

一种轻质环保建筑材料及其制备方法，包括以下步骤：

S1向10kg粉煤灰中喷洒3kg吸附用水，混合均匀，得到混料A；

S2将45kg硅酸盐水泥、22kg水、50kg页岩陶粒、10kg矿渣、8kg空心玻璃微珠、5kg超细硅粉混合均匀后得到混料B；

S3将混料A、混料B以及0.5kg复合发泡剂、0.8kg十二烷基苯磺酸钠、2kg聚醚改性聚羧酸减水剂混合均匀，即得轻质环保建筑材料。

所述聚醚改性聚羧酸减水剂的制备方法包括如下步骤：

X1称取3kg甲氧基聚乙二醇、1.4kg聚甲基丙烯酸加入到3L水中，升温至80℃下搅拌1h，将体系抽真空除去水，随后升温至150℃，保温4h，反应结束后将接枝后的产物降温至﹣80℃，再加入6L水将pH稀释至3，得到聚乙二醇-聚羧酸聚合物溶液；

X2称取0.2kg噁唑啉环氧基聚醚，0.3kg聚乙二醇-聚羧酸聚合物溶液加入到2L水中，升温至80℃下搅拌1h，将体系抽真空除去水，随后升温至180℃，保温6h，反应结束后降至室温，加入30wt％的NaOH水溶液调节pH至7，即得到聚醚改性聚羧酸减水剂。

所述噁唑啉环氧基聚醚的制备方法包括如下步骤：

Y1称取5kg乙醇酸，7kg异丁醇胺加入到12.5L二甲苯中，升温至170℃下搅拌16h，反应结束后于﹣0.9MPa，45℃下浓缩除去二甲苯得白色固体；

Y2称取0.6kg四丁基硫酸氢铵，4kg步骤Y1中的白色固体加入到30kg 40wt％的NaOH水溶液中，在0℃下搅拌30min，再加入4kg环氧氯丙烷搅拌18h，升温至室温，加入30kg乙酸乙酯萃取，分液，有机相于﹣0.9MPa，45℃下浓缩至干得黄色固体；

Y3称取磷腈碱0.1kg，苄醇0.6kg加入到3kg甲苯中，在0℃下搅拌30min后加入步骤Y2中的黄色固体，搅拌6h，聚合反应结束后于﹣0.9MPa，45℃下浓缩除去溶剂得到噁唑啉环氧基聚醚。

实施例2

一种轻质环保建筑材料及其制备方法，包括以下步骤：

S1向10kg粉煤灰中喷洒3kg吸附用水，混合均匀，得到混料A；

S2将45kg硅酸盐水泥、22kg水、50kg页岩陶粒、10kg矿渣、8kg空心玻璃微珠、5kg超细硅粉混合均匀后得到混料B；

S3将混料A、混料B以及0.5kg复合发泡剂、0.8kg十二烷基苯磺酸钠、2kg聚羧酸减水剂、0.5kg有机硅消泡剂混合均匀，即得轻质环保建筑材料。

实施例3

一种轻质环保建筑材料及其制备方法，包括以下步骤：

S1向10kg粉煤灰中喷洒3kg吸附用水，混合均匀，得到混料A；

S2将45kg硅酸盐水泥、22kg水、50kg页岩陶粒、10kg矿渣、8kg空心玻璃微珠混合均匀后得到混料B；

S3将混料A、混料B以及0.5kg复合发泡剂、0.8kg十二烷基苯磺酸钠、2kg聚醚改性聚羧酸减水剂混合均匀，即得轻质环保建筑材料。

所述聚醚改性聚羧酸减水剂的制备方法包括如下步骤：

X1称取3kg甲氧基聚乙二醇、1.4kg聚甲基丙烯酸加入到3L水中，升温至80℃下搅拌1h，将体系抽真空除去水，随后升温至150℃，保温4h，反应结束后将接枝后的产物降温至﹣80℃，再加入6L水将pH稀释至3，得到聚乙二醇-聚羧酸聚合物溶液；

X2称取0.2kg噁唑啉环氧基聚醚，0.3kg聚乙二醇-聚羧酸聚合物溶液加入到2L水中，升温至80℃下搅拌1h，将体系抽真空除去水，随后升温至180℃，保温6h，反应结束后降至室温，加入30wt％的NaOH水溶液调节pH至7，即得到聚醚改性聚羧酸减水剂。

所述噁唑啉环氧基聚醚的制备方法包括如下步骤：

Y1称取5kg乙醇酸，7kg异丁醇胺加入到12.5L二甲苯中，升温至170℃下搅拌16h，反应结束后于﹣0.9MPa，45℃下浓缩除去二甲苯得白色固体；

Y2称取0.6kg四丁基硫酸氢铵，4kg步骤Y1中的白色固体加入到30kg 40wt％的NaOH水溶液中，在0℃下搅拌30min，再加入4kg环氧氯丙烷搅拌18h，升温至室温，加入30kg乙酸乙酯萃取，分液，有机相于﹣0.9MPa，45℃下浓缩至干得黄色固体；

Y3称取磷腈碱0.1kg，苄醇0.6kg加入到3kg甲苯中，在0℃下搅拌30min后加入步骤Y2中的黄色固体，搅拌6h，聚合反应结束后于﹣0.9MPa，45℃下浓缩除去溶剂得到噁唑啉环氧基聚醚。

测试例1

有关轻质混凝土抗冻性的试验方法，目前我国尚无明确的标准规范可依，但混凝土材料的抗冻性试验方法较为成熟，可以进行一定的参考。现行的《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T50082-2009)中有关混凝土抗冻试验有两种方法：慢冻法和快冻法。本发明中参考慢冻法进行实验，具体方法为：依照配合比规定制作轻质混凝土料浆，并按要求浇筑到尺寸为100mm×100mm×100mm的模具中，共计4组抗冻试验，每组有5个试样。试样在室内带模养护1天后拆模，随后将试样搬到养护室进行标养。养护龄期为24天时，取出试件，并用油漆笔对试样进行编号，然后放入20℃的水中进行浸泡，当试件到达28天养护龄期时，从水中取出试样，检查外观后立即用湿抹布擦去表面多余的水分，并立即进行称重，称重完后将试样包裹紧实。将包裹好的试件放入冷冻箱内，进行冷冻试验，每隔1h降低10℃，直至温度降至﹣20℃，保持恒温。冷冻结束后，立即从冷冻箱内取出试样，放入温度20℃的水中融化，几分钟后待表面冰层融化，可将保鲜膜与试样剥离，试样继续在水中融化，融化时间为12h。在进行规定次数的冻融循环试验后，对试样进行称重，并计算质量损失率。

表1抗冻性实验结果表

轻质混凝土在外界温度较低时内部小孔中的水分会冻结产生冰胀压力，当膨胀为大于孔壁的抗拉强度时，孔壁就会破坏，温度回升，结冰水融化，又会带着一部分析出物，此现象称为轻质混凝土的冻融破坏。轻质混凝土的抗冻性是指在吸水饱和状态下，能抵抗多次冻融循环作用而不发生破坏的性质。当混凝土内部的孔隙大，且孔隙分布不均时，其内部的气孔壁就越薄，冻融过程中越容易破坏，吸收的水分也越多，而实施例1中所添加的聚醚改性聚羧酸减水剂一方面能够降低水泥拌合时的含水率，另一方面和引气剂一通混凝土内部形成了均匀且稳定的微小气孔，内部孔隙分布均匀，超细硅粉加入使得混凝土内气体空隙的封闭性更佳，因此混凝土的内部结实稳固，不易在冻融时受到破坏。对照例1中所使用的聚羧酸减水剂虽然在一定程度上也能减少水泥中的含水量，然而，在拌合时其所夹带的空气会使得混凝土内部的气孔孔隙过大，这将导致冻融时水分很容易进入空隙中，低温下结冰从内部破坏了混凝土的结构，因此抗冻性表现较差。

测试例2

对对照例及实施例所制备的混凝土进行抗压强度的测试，测试方法参照《蒸压加气混凝土性能试验方法》(GB/T 11969-2020)进行操作，拌制出的混凝土，装入尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体试模中，然后将试模放在振动台上振动，振动应持续至试模表面无浆且无明显大气泡溢出为止。试件成型抹面后用塑料薄膜覆盖表面，在温度为20℃、相对湿度≥50％的环境中静置2d，在编号拆模后立即放入20℃、相对湿度≥95％以上的养护室中进行养护。试验前将压缩机的底板和顶板用干毛巾擦干净，将试样置于电子万能试验机底板的中心处，注意压缩方向应垂直于试样的浇筑方向，开动试验机，并调整底座使得试样顶面与压板面平行，以保证压缩过程中能充分接触，当快要接触时，启动程序，保证压力机以2kN/s的速度进行加载，压缩过程中注意随时观察试样的变形情况，直到试样破坏，停止试验并保存试验数据。每组压缩实验有3个试样，毎个试样的抗压强度按照式1计算，取3次测试结果的平均值作该组试样的强度值。

f_cu＝F/A——式1

f_cu—试样的抗压强度，单位MPa；

F—破坏荷载，单位kN；

A—试样的受压面积，mm²。

表2抗压强度测试值

实验方案	抗压强度/MPa
		对照例1	38.6
实施例1	43.2
		实施例2	37.4
实施例3	36.7

减水剂作为在混凝土中发挥作用的主要成分之一，其对于轻质混凝土的作用主要表现为对混凝土分散性、保坍性及引气性的影响。流动性是混凝土最基本、最核心的性能。减水剂加入到混凝土中可以显著提升浆体的分散性，从而改善新拌混凝土浆在工程应用过程中的和易性、均质性。这些作用极大地影响着混凝土的内部结构，从而影响混凝土的抗压强度。从表2可以看出，实施例1中所制备的混凝土材料抗压强度最佳，这可能是由于由于制备的聚醚-聚羧酸减水剂的表面活性相对较高，其能够很好地降低料浆的表面张力，更低的亲水疏水平衡值导致其疏水性更佳，更有利于水泥颗粒在料浆中的分散。减水剂分子结构上的羧酸基与水泥颗粒因静电吸引而发生吸附，噁唑啉环氧基聚醚则充分发挥空间位阻作用，这些作用共同导致混凝土的分散性好，保坍性、引气性佳，内部结构坚实稳固，因而具备良好的抗压性。

测试例3

对对照例及实施例中制备得到的混凝土进行夹杂空气量测定，具体测试方法为：取2kg各例中制备的未养护的混凝土料浆放入搅拌器中搅拌均匀后放入容器内，通过振动压实，余量则用水填满，填满后将水倒出，计算出所倒出的水占容器的体积分数，即为该材料内的空气含量，具体测试结果见表3.

表3夹杂空气量测试结果表

实验方案	空气含量/vol％
		对照例1	14.5
实施例1	4.1
		实施例2	4.3
实施例3	4.2

从表3测试结果可以看出，对照例中所制备的混凝土空气夹带量明显高于实施例1-3，而实施例1中所使用的聚醚改性聚羧酸减水剂的夹带量则明显较少，与实施例2中使用消泡剂的效果基本相同，这可能是由于在聚醚改性聚羧酸减水剂中由于引入了噁唑啉环氧基聚醚侧链，导致具备了良好的消泡性能，在拌合的过程中即能够成功消除所夹带的空气，这不仅有利于混凝土内部孔隙结构的形成，也能够减少消泡剂的使用，降低了成本。

Claims (6)

1.一种轻质环保建筑材料，其特征在于，主要包括以下重量份的原料：5~45份水泥、20~30份水、50~70份陶粒、10~25份矿渣、10~15份粉煤灰、5~10份空心玻璃微珠、5~8份超细硅粉、1~3份聚醚改性聚羧酸减水剂、0.5~1.0份发泡剂、0.2~1.0份引气剂；

所述聚醚改性聚羧酸减水剂的制备方法包括以下步骤：

X1称取2~3重量份的甲氧基聚乙二醇、1.4~2.0重量份的聚甲基丙烯酸加入到2~3重量份的水中，升温至80~90℃下搅拌1~2h，将体系抽真空除去水，随后升温至150~180℃，保温4~6h，反应结束后将接枝后的产物降温至﹣80~﹣70℃，再加入6~8重量份的水将pH稀释至2~3，得到聚乙二醇-聚羧酸聚合物溶液；

X2称取0.2~0.3重量份的噁唑啉环氧基聚醚，0.3~0.4重量份的聚乙二醇-聚羧酸聚合物溶液加入到2~3重量份的水中，升温至80~90℃下搅拌1~2h，将体系抽真空除去水，随后升温至180~190℃，保温4~6h，反应结束后降至室温，加入30wt%的NaOH水溶液调节pH至7，即得到聚醚改性聚羧酸减水剂；

所述噁唑啉环氧基聚醚的制备方法包括如下步骤：

Y1称取5~6重量份的乙醇酸，7~8重量份的异丁醇胺加入到100~120重量份的二甲苯中，升温至150~170℃下搅拌14~16h，减压浓缩除去二甲苯得白色固体；

Y2称取0.6~1重量份的四丁基硫酸氢铵，4~5重量份步骤Y1中的白色固体加入到30~40重量份40wt%的NaOH水溶液中，在0~5℃下搅拌30~40min，再加入4~5重量份的环氧氯丙烷搅拌18~20h，升温至室温，加入30~40重量份的酸乙酯萃取，分液，有机相浓缩至干得黄色固体；

Y3称取磷酸酯0.1~0.2重量份，苄醇0.5~1重量份加入到2~5重量份的甲苯中，在0~5℃下搅拌30~40min后加入步骤Y2中的黄色固体，搅拌4~6h，聚合反应结束后浓缩除去溶剂得到噁唑啉环氧基聚醚。

2.如权利要求1所述的轻质环保建筑材料，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种。

3.如权利要求1所述的轻质环保建筑材料，其特征在于：所述陶粒为页岩陶粒、淤泥陶粒、煤矸石陶粒中的一种。

4.如权利要求1所述的轻质环保建筑材料，其特征在于：所述发泡剂为松香树脂型、表面活性剂型、蛋白型发泡剂、复合发泡剂的一种。

5.如权利要求1所述的轻质环保建筑材料，其特征在于：所述引气剂为松香树脂类、烷基苯磺酸盐类及皂苷类中的一种。

6.如权利要求1~5任一项所述的轻质环保建筑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1在粉煤灰中喷洒吸附用水，吸附用水的水量为粉煤灰重量的30~40%，得到混料A；

S2将水泥、剩余的水、陶粒、矿渣、空心玻璃微珠、超细硅粉混合均匀后得到混料B；

S3将混料A、混料B以及发泡剂、引气剂、聚醚改性聚羧酸减水剂混合均匀，即得轻质环保建筑材料。