粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土及其組合物和制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土組合物,使用該組合物制備粉煤灰 基地聚合物泡沫混凝土的方法,以及通過該方法得到的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土。
【背景技術】
[0002] 隨著我國墻體材料改革與建筑節(jié)能政策的推行,節(jié)能型建筑材料的開發(fā)和應用受 到廣泛的重視,國內大力發(fā)展節(jié)能、利廢、保溫、輕質、隔熱等新型材料。其中,泡沫混凝土砌 塊在非承重墻體材料中,占有重要的地位。
[0003] 泡沫混凝土有質輕、隔熱保溫、隔音耐火、抗震性能好等諸多優(yōu)點?,F(xiàn)階段,國內外 對泡沫混凝土的研究主要集中在以硅酸鹽水泥為凝膠材料的體系,但是所用凝膠材料能耗 高,污染大,硅酸鹽水泥在生產過程中產生大量的粉塵,煙塵以及二氧化碳、二氧化硫等造 成大氣污染和溫室效應的廢氣,環(huán)境污染極為嚴重,急需要開發(fā)出新型的無機膠凝材料取 代水泥。
[0004] 粉煤灰是火力電廠排除的工業(yè)廢棄物,其排放量隨著經濟的快速發(fā)展而不斷增 加,2013年我國粉煤灰的排放量將近4. 2噸,而利用率僅為67%左右,不但占用大量土地, 而且還對空氣、地下水產生惡劣影響。以粉煤灰制備的地聚合物是一類新型高性能無機聚 合物材料。粉煤灰基地聚物是新型的無機膠凝材料,可取代水泥。由于其特殊的硅氧四面 體和鋁氧四面體隨機分布的三維網絡結構,使得地聚合物材料與有機高分子材料、水泥、陶 瓷相比有更好的機械強度和耐熱性能。
[0005] 在目前的保溫、輕質、隔熱的建筑材料里,通常采用物理法或化學法發(fā)泡制備泡沫 混凝土材料。然而,化學法發(fā)泡的過程不容易控制,特別是鋁粉發(fā)泡,容易造成塌?,F(xiàn)象,從 而影響泡沫混凝土的產品合格率。此外,物理法發(fā)泡是通過機械方法將發(fā)泡劑水溶液制備 成泡沫,再將泡沫加入到含硅質材料、鈣質材料、水及各種外加劑組成的料漿中,經混合攪 拌、澆注成型、養(yǎng)護而成的一種多孔材料。但是,通過上述發(fā)泡法很難獲得低干密度、低導熱 系數(shù)的材料。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的上述問題,提供一種以粉煤灰為主要原 料的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土及其組合物和制備方法,該粉煤灰基地聚合物泡沫混凝 土具有較低的干密度和導熱系數(shù)。
[0007] 本發(fā)明的發(fā)明人經過了深入的研究發(fā)現(xiàn),通過結合物理發(fā)泡和化學發(fā)泡的方法, 能夠意外地制備出具有較低的干密度和導熱系數(shù)的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土,且該粉 煤灰基地聚合物泡沫混凝土還具有較高的抗壓強度,從而完成了本發(fā)明。
[0008] 通過結合物理發(fā)泡和化學發(fā)泡的方法,能夠制備出具有較低的干密度和導熱系數(shù) 的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土原因推測為:漿料中的物理泡沫在降低粉煤灰基地質聚合 物的密度的同時,還可以有效防止鋁粉反應釋放出大量氫氣的溢出,使其基體中形成更多 的致密閉孔結構。
[0009] 也即,本發(fā)明提供一種粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土組合物,該組合物含有粉煤 灰、發(fā)泡劑、水玻璃、鋁粉和水,且組合物的各成分獨立保存,其中,相對于100g的所述粉 煤灰,所述發(fā)泡劑的用量為0. 46-2. 34g,所述水玻璃的用量為30-70g,所述鋁粉的用量為 0· 1-0. 9g,所述水的用量為18. 8-93. 7g。
[0010] 本發(fā)明還提供一種粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土的制備方法,其中,該方法包括 以下步驟,
[0011] 1)將水玻璃與粉煤灰進行混合后得到混合物,再將得到的混合物與鋁粉進行混合 得到漿料A,其中,相對于100g的所述粉煤灰,所述水玻璃的用量為30-70g,所述鋁粉的用 量為 0. 1-0. 9g ;
[0012] 2)將發(fā)泡劑和水混合得到泡沫B ;
[0013] 3)將所述泡沫B與所述漿料A混合均勻后入模,并進行養(yǎng)護處理,其中,相對于 100g的所述粉煤灰,所述泡沫B的用量為70-384ml。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種通過上述方法制備得到的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的得到的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土具有較低的干密度和導熱系 數(shù),且具有較高的抗壓強度。
[0016] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0017] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是,此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。
[0018] 本發(fā)明提供的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土組合物含有粉煤灰、發(fā)泡劑、水玻璃、 鋁粉和水,其中,相對于100g的所述粉煤灰,所述發(fā)泡劑的用量為〇. 46-2. 34g,所述水玻璃 的用量為30-70g,所述鋁粉的用量為0. 1-0. 9g,所述水的用量為18. 8-93. 7g。
[0019] 優(yōu)選地,相對于100g的所述粉煤灰,所述發(fā)泡劑的用量為0. 46-1. 4g,所述水玻璃 的用量為40-55g,所述鋁粉的用量為0. 2-0. 8g,所述水的用量為18. 8-56. Ig ;
[0020] 更優(yōu)選地,相對于100g的所述粉煤灰,所述發(fā)泡劑的用量為0. 7-1. 4g,所述水玻 璃的用量為45-55g,所述鋁粉的用量為0. 6-0. 8g,所述水的用量為37. 6-56. lg。
[0021] 更進一步優(yōu)選地,所述發(fā)泡劑和所述水的重量比為1 :30-50,更進一步優(yōu)選地,所 述發(fā)泡劑和所述水的重量比為1 :35-45。
[0022] 在本發(fā)明中,使用上述組合物制備粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土的方法為后述的 粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土的制備方法。另外,在進行制備粉煤灰基地聚合物泡沫混凝 土之前,優(yōu)選將組合物中的各成分獨立保存。
[0023] 在本發(fā)明中,對所述發(fā)泡劑沒有特別的限定,可以為本領域常規(guī)用于物理發(fā)泡的 各種發(fā)泡劑。作為這樣的發(fā)泡劑可以舉出動物蛋白發(fā)泡劑、松香發(fā)泡劑、植物蛋白發(fā)泡劑和 復合型發(fā)泡劑中的一種或多種。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明,所述水玻璃的模數(shù)為1-2,優(yōu)選為1. 2-1. 8,更優(yōu)選為1. 3-1. 5。作為 這樣的水玻璃可以通過商購獲得,或者通過將商購的模數(shù)高度水玻璃調制而成。作為調制 的方法,例如可以通過將模數(shù)高水玻璃用水和NaOH配置成所設定的模數(shù)和濃度。所述配 置的方法為本領域所公知,在此不再詳述。另外,優(yōu)選將配置得到的水玻璃在使用前陳化 12-24小時。
[0025] 優(yōu)選地,所述水玻璃的固含量為34_46重量%,更優(yōu)選為35_40重量%。
[0026] 在本發(fā)明中,所述粉煤灰可以為火電廠產生的一級和/或二級粉煤灰,其主要含 有30-65重量%的SiOjP 14. 6-41重量%的Al 203。優(yōu)選地,所述粉煤灰的燒失量為1-5重 量%,更優(yōu)選為1-4重量%。
[0027] 在本發(fā)明中,對于所述鋁粉沒有特別的限定,所述鋁粉可以通過商購獲得。優(yōu)選 地,所述鋁粉的粒徑可以為10-30um〇
[0028] 上面詳細描述了本發(fā)明的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土組合物的成分和組成,下 面對使用本發(fā)明的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土組合物制備粉煤灰基地聚合物泡沫混凝 土的方法進行說明。
[0029] 本發(fā)明提供的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土的制備方法包括以下步驟,
[0030] 1)將水玻璃與粉煤灰進行混合后得到混合物,再將得到的混合物與鋁粉進行混合 得到漿料A,其中,相對于100g的所述粉煤灰,所述水玻璃的用量為30_70g,所述鋁粉的用 量為 0. 1-0. 9g ;
[0031] 2)將發(fā)泡劑和水混合得到泡沫B ;
[0032] 3)將所述泡沫B與所述漿料A混合均勻后入模,并進行養(yǎng)護處理,其中,相對于 100g的所述粉煤灰,所述泡沫B的用量為70-384ml。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明,為了在保證較高的抗壓強度的條件下,進一步降低得到的粉煤灰基 地聚合物泡沫混凝土的干密度和導熱系數(shù),優(yōu)選的情況下,步驟1)中,相對于100g的所述 粉煤灰,所述水玻璃的用量為40-55g,所述鋁粉的用量為0. 2-0. 8g ;更優(yōu)選地,相對于100g 的所述粉煤灰,所述水玻璃的用量為45-55g,所述鋁粉的用量為0. 6-0. 8g。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明,所述水玻璃的模數(shù)為1-2,優(yōu)選為1. 2-1. 8,更優(yōu)選為1. 3-1. 5。作為 這樣的水玻璃可以通過商購獲得,或者通過將商購的模數(shù)高度水玻璃調制而成。作為調制 的方法,例如可以通過將模數(shù)高水玻璃用水和NaOH配置成所設定的模數(shù)和濃度。所述配 置的方法為本領域所公知,在此不再詳述。另外,優(yōu)選將配置得到的水玻璃在使用前陳化 12-24小時。
[0035] 優(yōu)選地,所述水玻璃的固含量為34_46重量%,更優(yōu)選為35_40重量%。
[0036] 在本發(fā)明中,所述粉煤灰可以為火電廠產生的一級和/或二級粉煤灰,其主要含 有30-65重量%的SiOjP 14. 6-41重量%的Al 203。優(yōu)選地,所述粉煤灰的燒失量為1-5重 量%,更優(yōu)選為1-4重量%。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明,將水玻璃與粉煤灰進行混合的條件沒有特別的限定,只要能夠將水 玻璃和粉煤灰均勻混合即可。例如可以將水玻璃加入到粉煤灰中,利用行星式砂漿攪拌機 先在55_65rpm/min的速度下攪拌0. 5-1. 5分鐘,再在115_135rpm/min的速度下攪拌4-6 分鐘?;旌系臏囟葲]有特別的限定,可以為室溫(例如為15-35Γ )。
[0038] 在本發(fā)明中,進一步將上述水玻璃與粉煤灰的混合物與鋁粉進行混合得到漿料A。 優(yōu)選的情況下,所述混合的條件包括:混合的溫度為15-35Γ,混合的時間為0. 5-5min,優(yōu) 選為 0· 5-2min。
[0039] 在本發(fā)明中,對于所述鋁粉沒有特別的限定,所述鋁粉可以通過商購獲得。優(yōu)選 地,所述鋁粉的粒徑可以為10-30um〇
[0040] 在本發(fā)明的步驟2)中,通過將發(fā)泡劑和水混合來得到泡沫B。優(yōu)選該混合在攪拌 下進行,對于所述攪拌只要能夠得到細密穩(wěn)定的氣泡即可,沒有特別的限定。優(yōu)選的情況 下,先在200-600rpm/min的速度下攪拌2-3分鐘,再在2500-4000rpm/min的速度下攪拌 6-7分鐘。攪拌的溫度沒有特別的限定,可以為室溫(例如為15-35°C )。
[0041] 在本發(fā)明中,對所述發(fā)泡劑沒有特別的限定,可以為本領域常規(guī)用于物理發(fā)泡的 各種發(fā)泡劑。作為這樣的發(fā)泡劑可以舉出動物蛋白發(fā)泡劑、松香發(fā)泡劑、植物蛋白發(fā)泡劑和 復合型發(fā)泡劑中的一種或多種。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明,所述發(fā)泡劑和水的用量沒有特別的限定,只要能夠得到細密穩(wěn)定的 氣泡B即可。優(yōu)選地,相對于100g的所述粉煤灰,所述發(fā)泡劑的用量為0. 46-2. 34g,所 述水的用量為18. 8-93. 7g ;更優(yōu)