一种快硬早强型泡沫混凝土及其制备方法

1.一种快硬早强型泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一将质量百分比20％～40％的复合型水泥，15％～25％的水，5％～10％的b-半水石膏，10％～20％的Ⅰ级粉煤灰，5％～15％的S105活性矿粉，3％～5％的凝聚硅灰，5％～
15％的聚合物乳液，0.05％～0.2％的聚丙烯纤维，0.3％～0.5％的聚羧酸高效减水剂，
0.05％～0.1％的纤维素醚在净浆搅拌筒内快速分散搅匀，所述复合型水泥由质量百分比
70％～30％的P·Ⅱ42.5级或P·Ⅱ52.5级硅酸盐水泥和30％～70％的CA-60或CA-50铝酸盐水泥组成；
步骤二将分散后的净浆泵送至混泡筒，所述净浆搅拌筒与混泡筒分离设置，同时根据泡沫混凝土的容重将质量百分比0.05％～0.15％的发泡剂经机械发泡成泡沫后注入混泡筒，混泡筒旋转使净浆产生涡漩流，涡漩流慢慢吸入泡沫并自拌均匀，然后使用下一份浆料的搅拌水经由高压喷头快速清洗冲刷净浆搅拌筒的筒壁和叶片，所述清洗冲刷净浆搅拌筒的水作为下一份净浆的搅拌用水；
步骤三将混泡均匀后的泡沫混凝土泵送至浇筑点，浇筑成型至终凝产生结构强度；重复步骤一的方式，再将净浆搅拌筒内的第二份料泵送至混泡筒继续混泡，重复步骤二、步骤三，连续制备。
2.根据权利要求1所述的快硬早强型泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，所述聚合物乳液由质量百分比5％～10％的硬脂酸，20％～30％的乙烯-醋酸乙烯和60％～75％的丁苯乳液组成。
3.根据权利要求1所述的快硬早强型泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯纤维为短切型，长度为5-8mm，直径为38～40mm。
4.根据权利要求1所述的快硬早强型泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，所述聚羧酸高效减水剂是合成的母液，不含缓凝组分，固含量为40％；所述纤维素醚为动力粘度值小于
1000mPa·s的羟丙基甲基纤维素醚。
5.根据权利要求1所述的快硬早强型泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，所述发泡剂为合成类高分子表面活性剂，稀释60倍的泌水量小于60ml，沉降距小于4mm，发泡倍率大于
20。
6.根据权利要求1所述的快硬早强型泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，所述净浆搅拌筒的叶片采用波浪形窄叶片，最大转速为600～800r/min；混泡筒为最大转速300～400r/min的光壁圆筒。
7.根据权利要求1所述的快硬早强型泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤二中清洗冲刷时水流从净浆搅拌筒上端在两边对称位置以散射180度的喷射范围喷射进净浆搅拌筒内。
8.根据权利要求1所述的快硬早强型泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤三中所述泡沫混凝土的终凝时间控制在40min以内。

一种快硬早强型泡沫混凝土及其制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种泡沫混凝土及其制备方法，尤其涉及到一种快硬早强型泡沫混凝土及其制备方法，属于工程材料技术领域。\n背景技术\n[0002] 泡沫混凝土是将机械发泡方式制备出的高性能泡沫加入水泥、菱镁或石膏等胶凝材料和填充性、功能性材料的混合浆体中，搅拌均匀后成型或现浇，经自然、标准或蒸汽养护后形成的均匀微孔轻质材料。泡沫混凝土中均匀分布大量的微细气孔，其容重大大低于普通混凝土，同时泡沫混凝土还具有保温隔热效果突出、隔音性能好、抗震性能优异等很多其它优异的性能。由于泡沫混凝土在制备时没有不规则的大骨料，在泡沫的“滚珠效应”下，其流动性非常大，施工方便，可以浇筑到机械和人工无法进入的隐蔽区域和地下空间，同时兼具极佳的防火和抗冻性能，因此深受国内外工程施工人员的青睐。\n[0003] 泡沫混凝土中的泡沫是较为脆弱的物相，常因浆体及机械搅拌的摩擦而导致稳定性下降。泡沫混凝土主要存在两个问题：一是泡沫混凝土在空间上会产生体积变形，下层浆体由于受到上层浆体的挤压作用而被压缩；目前较常使用的控制方法是分层浇筑，分层浇筑虽然能防止产生体积变形，但却大大降低了其应用效率。二是泡沫混凝土胶凝材料凝结时间较长，会有大量泡沫因失稳而破灭，严重影响泡沫混凝土性能；目前解决此问题的最有效途径是提高泡沫混凝土胶凝材料的凝结速度，缩短其凝结时间。\n[0004] 当前，快硬泡沫混凝土的研究主要局限于采用早强剂和促硬材料调整泡沫混凝土的凝结时间，对于特快硬泡沫混凝土鲜有尝试，主要原因是缺乏有效的凝结时间表征方法，并难以对泡沫混凝土初凝时的浆体状态以及终凝时所能承受后续浇筑层的压力进行分析；\n此外，快凝快硬的胶凝材料对泡沫混凝土制备工艺的要求较高，不仅要实现胶凝材料快速均匀的分散，在叶片或搅拌筒的死角处不堆积硬化，而且浆料的出料速度要快，目前的搅拌工艺均不能很好的满足其生产要求。\n[0005] 硅酸盐水泥和铝酸盐水泥单独使用时有各自相对稳定的凝结时间，但如果两者复掺使用，在一定掺量范围以内，胶凝材料凝结时间便会变得很快，有的甚至出现“闪凝”特征。因此，通过掺加掺合料以及聚合物可以调节胶凝材料的凝结硬化时间，改善泡沫混凝土的内在结构，提高泡沫混凝土浇筑时的稳定性和可操作性。\n发明内容\n[0006] 为解决上述技术问题，本发明公开了一种快硬早强型泡沫混凝土及其制备方法，该快硬早强型泡沫混凝土的凝结时间通过掺合料及聚合物掺量的增减来控制，制备出的泡沫混凝土收缩小、柔性大、抗沉降性能好。\n[0007] 本发明采用的技术方案为：\n[0008] 一种快硬早强型泡沫混凝土，所述泡沫混凝土由以下质量百分比组分物质经过混合搅拌制备而成：\n[0009] 复合型水泥           20% 40%，\n~\n[0010] 水                   15% 25%，\n~\n[0011] b-半水石膏           5% 10%，\n~\n[0012] Ⅰ级粉煤灰           10% 20%，\n~\n[0013] S105活性矿粉         5% 15%，\n~\n[0014] 凝聚硅灰             3% 5%，\n~\n[0015] 聚合物乳液           5% 15%，\n~\n[0016] 聚丙烯纤维           0.05% 0.2%，\n~\n[0017] 聚羧酸高效减水剂     0.3% 0.5%，\n~\n[0018] 纤维素醚             0.05% 0.1%，\n~\n[0019] 发泡剂               0.05% 0.15%。\n~\n[0020] 所述复合型水泥由质量百分比70% 30%的P×Ⅱ42.5级或P×Ⅱ52.5级硅酸盐水泥~\n和30% 70%的CA-60或CA-50铝酸盐水泥组成。\n~\n[0021] 所述聚合物乳液由质量百分比5% 10%的硬脂酸，20% 30%的乙烯-醋酸乙烯和60%~ ~ ~\n75%的丁苯乳液组成。\n[0022] 所述聚丙烯纤维为短切型，长度为5-8mm，直径为38 40mm。\n~\n[0023] 所述聚羧酸高效减水剂是合成的母液，不含缓凝组分，固含量为40%；所述纤维素醚为动力粘度值小于1000mPa×s的羟丙基甲基纤维素醚。\n[0024] 所述发泡剂为合成类高分子表面活性剂，稀释60倍的泌水量小于60ml，沉降距小于4mm，发泡倍率大于20。\n[0025] 一种快硬早强型泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：\n[0026] 步骤一 将质量百分比20% 40%的复合型水泥，15% 25%的水，5% 10%的b-半水石~ ~ ~\n膏，10% 20%的Ⅰ级粉煤灰，5% 15%的S105活性矿粉，3% 5%的凝聚硅灰，5% 15%的聚合物乳~ ~ ~ ~\n液，0.05% 0.2%的聚丙烯纤维，0.3% 0.5%的聚羧酸高效减水剂，0.05% 0.1%的纤维素醚在~ ~ ~\n净浆搅拌筒内快速分散搅匀；\n[0027] 步骤二 将分散后的净浆泵送至混泡筒，同时根据泡沫混凝土的容重将质量百分比0.05% 0.15%的发泡剂经机械发泡成泡沫后注入混泡筒，混泡筒旋转使净浆产生涡漩流，~\n涡漩流慢慢吸入泡沫并自拌均匀，然后使用下一份浆料的搅拌水经由高压喷头快速清洗冲刷净浆搅拌筒的筒壁和叶片；\n[0028] 步骤三 将混泡均匀后的泡沫混凝土泵送至浇筑点，浇筑成型至终凝产生结构强度；重复步骤一的方式，再将净浆搅拌筒内的第二份料泵送至混泡筒继续混泡，重复步骤二、步骤三，连续制备。\n[0029] 所述净浆搅拌筒与混泡筒分离设置；净浆搅拌筒的叶片采用波浪形窄叶片，最大转速为600 800r/min；混泡筒最大转速为300 400r/min的光壁圆筒。\n~ ~\n[0030] 步骤二中所述冲刷清洗净浆搅拌筒的水作为下份净浆料的搅拌用水，冲刷清洗时水流从净浆搅拌筒上端在两边对称位置以散射180度的喷射范围喷射进净浆搅拌筒内。\n[0031] 步骤三中所述泡沫混凝土的终凝时间控制在40min以内。\n[0032] 本发明有益效果为：（1）本发明采用的搅拌筒的外筒是可拆卸的，搅拌叶片是波浪形的窄叶片，这种叶片不仅可以保证高速旋转下转杆的受力较小，而且冲刷方便，可做到每批次料洗净，不会因为浆料积留时间较长而影响泡沫混凝土的性能，针对快硬早强型泡沫混凝土胶凝材料凝结速度快的特点，能将积聚死角的胶凝材料在搅拌筒内快速分散，确保了最少时间内将浆料搅拌均匀，为后面混泡和浇筑节约时间。（2）本发明搅拌筒内搅拌好的浆料经抽泵送至混泡筒后，下一批次的搅拌水由180度散射喷头喷入立式搅拌筒，可以充分冲刷干净上批次遗留下来的胶凝材料，使每一批次的残余浆料都会被下一批次消化，不会因为胶凝材料积聚时间过长而导致搅拌锅难以清洗，清洗完成后的水再泵送回搅拌筒以清洗泵送管。（3）本发明大大减少泡沫混凝土胶凝材料的凝结时间，减少随时间失稳的泡沫数量，优化其内部孔结构。（4）本发明根据工程需要调节掺合料和聚合物乳液用量来控制泡沫混凝土的浇筑时间，克服了常规泡沫混凝土收缩大、容易发生脆性开裂的缺点，增加了泡沫混凝土收的使用范围。\n具体实施方式\n[0033] 以下结合具体实施例对本发明做进一步的说明。\n[0034] 实施例1：\n[0035] 一种快硬早强型泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：\n[0036] 步骤一 用质量百分比70%的P×Ⅱ42.5级硅酸盐水泥和30%的CA-60铝酸盐水泥制成复合型水泥，用5%的硬脂酸、20%的乙烯-醋酸乙烯和75%的丁苯乳液合成聚合物乳液；将质量百分比20%的复合型水泥，19.2%的水，5%的b-半水石膏，20%的Ⅰ级粉煤灰，15%的S105活性矿粉，5%的凝聚硅灰，15%的聚合物乳液，0.2%的聚丙烯纤维，0.5%的聚羧酸高效减水剂，\n0.1%的纤维素醚在净浆搅拌筒内以180r/min的速度搅拌成浆体材料快速分散搅匀；\n[0037] 步骤二 将分散后的净浆在45s后由抽泵自动抽至混泡筒，同时根据泡沫混凝土的容重将质量百分比0.05%的发泡剂经机械发泡成泡沫后注入混泡筒，混泡筒以80r/min的转速旋转使净浆产生涡漩流，涡漩流慢慢吸入泡沫并自拌均匀，然后使用下一份浆料的搅拌水经由高压喷头快速清洗冲刷净浆搅拌筒的筒壁和叶片，冲刷清洗时水流从净浆搅拌筒上端在两边对称位置以散射180度的喷射范围喷射进净浆搅拌筒内；\n[0038] 步骤三 将混泡均匀后的泡沫混凝土泵送至浇筑点，浇筑成型至终凝产生结构强度，终凝时间控制在40min以内；重复步骤一的方式，再将净浆搅拌筒内的第二份料泵送至混泡筒继续混泡，重复步骤二、步骤三，连续制备。\n[0039] 所述净浆搅拌筒与混泡筒分离设置；净浆搅拌筒的叶片采用波浪形窄叶片，最大转速为600 800r/min；混泡筒最大转速为300 400r/min的光壁圆筒。\n~ ~\n[0040] 根据相关测试方法对上述泡沫混凝土硬化后的性能进行测试，其结果如表1所示。\n[0041] 表1 实施例1制备的泡沫混凝土的性能\n[0042]\n[0043] 实施例2：\n[0044] 一种快硬早强型泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：\n[0045] 步骤一 用质量百分比50%的P×Ⅱ52.5级硅酸盐水泥和50%的CA-50铝酸盐水泥制成复合型水泥，用10%的硬脂酸、28%的乙烯-醋酸乙烯和62%的丁苯乳液合成聚合物乳液；将质量百分比36%的复合型水泥，23.3%的水，10%的b-半水石膏，13%的Ⅰ级粉煤灰，8%的S105活性矿粉，3%的凝聚硅灰，6%的聚合物乳液，0.1%的聚丙烯纤维，0.4%的聚羧酸高效减水剂，\n0.2%的纤维素醚在净浆搅拌筒内以180r/min的速度搅拌成浆体材料快速分散搅匀；\n[0046] 步骤二 将分散后的净浆在45s后由抽泵自动抽至混泡筒，同时根据泡沫混凝土的容重将质量百分比0.15%的发泡剂经机械发泡成泡沫后注入混泡筒，混泡筒以80r/min的转速旋转使净浆产生涡漩流，涡漩流慢慢吸入泡沫并自拌均匀，然后使用下一份浆料的搅拌水经由高压喷头快速清洗冲刷净浆搅拌筒的筒壁和叶片，冲刷清洗时水流从净浆搅拌筒上端在两边对称位置以散射180度的喷射范围喷射进净浆搅拌筒内；\n[0047] 步骤三 将混泡均匀后的泡沫混凝土泵送至浇筑点，浇筑成型至终凝产生结构强度，终凝时间控制在40min以内；重复步骤一的方式，再将净浆搅拌筒内的第二份料泵送至混泡筒继续混泡，重复步骤二、步骤三，连续制备。\n[0048] 所述净浆搅拌筒与混泡筒分离设置；净浆搅拌筒的叶片采用波浪形窄叶片，最大转速为600 800r/min；混泡筒最大转速为300 400r/min的光壁圆筒。\n~ ~\n[0049] 根据相关测试方法对上述泡沫混凝土硬化后的性能进行测试，其结果如表2所示。\n[0050] 表2 实施例2制备的泡沫混凝土的性能\n[0051]\n[0052] 实施例3：\n[0053] 一种快硬早强型泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：\n[0054] 步骤一 用质量百分比60%的P×Ⅱ42.5级硅酸盐水泥和40%的CA-50铝酸盐水泥制成复合型水泥，用7%的硬脂酸、24%的乙烯-醋酸乙烯和69%的丁苯乳液合成聚合物乳液；将质量百分比30%的复合型水泥，20.2%的水，8%的b-半水石膏，15%的Ⅰ级粉煤灰，12%的S105活性矿粉，4%的凝聚硅灰，10%的聚合物乳液，0.05%的聚丙烯纤维，0.3%的聚羧酸高效减水剂，\n0.05%的纤维素醚在净浆搅拌筒内以180r/min的速度搅拌成浆体材料快速分散搅匀；\n[0055] 步骤二 将分散后的净浆在45s后由抽泵自动抽至混泡筒，同时根据泡沫混凝土的容重将质量百分比0.1%的发泡剂经机械发泡成泡沫后注入混泡筒，混泡筒以80r/min的转速旋转使净浆产生涡漩流，涡漩流慢慢吸入泡沫并自拌均匀，然后使用下一份浆料的搅拌水经由高压喷头快速清洗冲刷净浆搅拌筒的筒壁和叶片，冲刷清洗时水流从净浆搅拌筒上端在两边对称位置以散射180度的喷射范围喷射进净浆搅拌筒内；\n[0056] 步骤三 将混泡均匀后的泡沫混凝土泵送至浇筑点，浇筑成型至终凝产生结构强度，终凝时间控制在40min以内；重复步骤一的方式，再将净浆搅拌筒内的第二份料泵送至混泡筒继续混泡，重复步骤二、步骤三，连续制备。\n[0057] 所述净浆搅拌筒与混泡筒分离设置；净浆搅拌筒的叶片采用波浪形窄叶片，最大转速为600 800r/min；混泡筒最大转速为300 400r/min的光壁圆筒。\n~ ~\n[0058] 根据相关测试方法对上述泡沫混凝土硬化后的性能进行测试，其结果如表3所示。\n[0059] 表3 实施例3制备的泡沫混凝土的性能\n[0060]\n[0061] 上述实施例仅为进一步说明本发明，并非对发明做出的任何限制，凡在本发明实质内容上做出的简单修改和改进均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。