CN104193274A - 碱矿渣发泡混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了碱矿渣发泡混凝土，包括矿渣和碱激发剂，所述碱激发剂为氢氧化钠或水玻璃，碱激发剂为氢氧化钠时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：矿渣：59～65份；NaOH：5～6份；水：23～26份；发泡剂：4.8～12.2份；碱激发剂为水玻璃时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：矿渣：56～61份；水玻璃：9～11份；水：21～25份；发泡剂：5.0～12.2份；所述泡沫混凝土的容重为290-610kg/m3。本发明的碱矿渣发泡混凝土凝结速度短，强度发展快，而且后期强度较高，且耐水、耐候性能优异，能够长期使用。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，涉及泡沫混凝土，特别涉及一种碱矿渣泡沫混凝土。
背景技术
泡沫混凝土是采用发泡剂通过机械制出泡沫，再将泡沫加入胶凝材料浆体，制成泡沫料浆，然后成型或现浇，经自然养护、蒸汽养护所形成的微孔轻质保温材料。近年来，国家节能政策的广泛推行，加快了泡沫混凝土产业发展，其年产量及应用领域逐渐增大。
目前，国内外泡沫混凝土的胶凝材料主要为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、火山灰质复合胶凝材料。这导致现有的泡沫混凝土普遍存在凝结时间长，强度发展慢，拆模时间长，抗压强度低的缺陷(体积密度为800kg/m3～850kg/m3的泡沫混凝土，抗压强度低于2MPa，密度低于400kg/m3时，强度不足0.5MPa)。
众所周知，泡沫混凝土的强度与干密度和保温隔热性能是相互矛盾的，在低密度条件下获得高强度必须有高强度基体作基础。为此，有人使用镁质胶凝材料，制备出了密度380kg/m3，强度1.0MPa的泡沫混凝土，但镁水泥耐水性差，长期使用时易分解，使得强度下降，同时存在起霜、返卤等缺陷。
碱矿渣胶结材是以碱金属化合物和磨细水淬高炉矿渣为主要组分的新型胶凝材料，也是国内外公认的二十一世纪最具开发潜力的胶凝材料。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碱矿渣发泡混凝土。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
碱矿渣发泡混凝土，包括矿渣和碱激发剂，所述碱激发剂为氢氧化钠或水玻璃，碱激发剂为氢氧化钠时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：59～65份；
NaOH：5～6份；
水：23～26份；
发泡剂：4.8～12.2份；
碱激发剂为水玻璃时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：56～61份；
水玻璃：9～11份；
水：21～25份；
发泡剂：5.0～12.2份；
所述泡沫混凝土的容重为290-610kg/m3。
作为本发明碱矿渣发泡混凝土的优选，所述矿渣为水淬高炉矿渣，其比表面积为440-460m2/kg，密度为2.85-2.95g/cm3，碱度系数M0＝0.95～1.05，活性系数Ma＝0.42～0.48，质量系数Mk＝1.65～1.85。
作为本发明碱矿渣发泡混凝土的优选，所述矿渣按质量计由以下组分组成：SiO2：30～34份；Al2O3：12～16份；Fe2O3：0.5～1.0份；MgO：8～12份；CaO：34～38份；Na2O：0.5～1.0份；K2O：0.1～0.5份；烧失量：0.5～1.5份；其他：0.5～3.0份。
作为本发明碱矿渣发泡混凝土的进一步优选，
碱激发剂为氢氧化钠时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：63～65份；
NaOH：5～6份；
水：25～26份；
发泡剂：4.8～5.2份；
碱激发剂为水玻璃时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：60～61份；
水玻璃：10～11份；
水：24～25份；
发泡剂：5.0～5.4份；
所述泡沫混凝土的容重为590～610kg/m3。
作为本发明碱矿渣发泡混凝土的进一步优选，
碱激发剂为氢氧化钠时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：62～63份；
NaOH：5～6份；
水：25～26份；
发泡剂：6.3～6.7份；
碱激发剂为水玻璃时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：59～60份；
水玻璃：9～10份；
水：23～24份；
发泡剂：6.5～6.9份；
所述泡沫混凝土的容重为490～510kg/m3。
作为本发明碱矿渣发泡混凝土的进一步优选，
碱激发剂为氢氧化钠时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：60～61份；
NaOH：5～6份；
水：24～25份；
发泡剂：8.8～9.2份；
碱激发剂为水玻璃时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：57～58份；
水玻璃：9～10份；
水：21～22份；
发泡剂：9.3～9.7份；
所述泡沫混凝土的容重为390～410kg/m3。
作为本发明碱矿渣发泡混凝土的进一步优选，
碱激发剂为氢氧化钠时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：59～60份；
NaOH：5～6份；
水：23～24份；
发泡剂：11.8～12.2份；
碱激发剂为水玻璃时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：56～57份；
水玻璃：9～10份；
水：21～23份；
发泡剂：11.8～12.2份；
所述泡沫混凝土的容重为290～310kg/m3。
本发明制备所述碱矿渣发泡混凝土的方法，包括以下步骤：
1)、按配比选取原材料；
2)、混合步骤1)所选矿渣和碱激发剂并加水搅拌；
3)、向步骤1)所选发泡剂中加水并进行发泡处理；
4)、将步骤3)所得泡沫加入步骤2)所得碱矿渣浆体，搅拌两者至均匀混合；
5)、浇筑养护得碱矿渣泡沫混凝土。
本发明的有益效果在于：
本发明以碱矿渣为发泡混凝土的胶凝材料，并对矿渣、混凝土组分及含量进行优化；最终得到的碱矿渣发泡混凝土凝结速度短，强度发展快，而且后期强度较高，如密度为400kg/m3时，1d即可拆模，28d强度可达2MPa(如实施例6所示)；另外，本发明的发泡混凝土耐水、耐候性能优异，能够长期使用。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明制备碱矿渣泡沫混凝土工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1：
本实施例制备碱矿渣发泡混凝土的方法，包括以下步骤：
1)、按配比选取原材料，本实施例所选原材料为：矿渣：63～65份；NaOH：5～6份；水：25～26份；发泡剂：4.8～5.2份；
2)、混合步骤1)所选矿渣和碱激发剂并加水搅拌；
3)、向步骤1)所选发泡剂中加水并进行发泡处理；
4)、将步骤3)所得泡沫加入步骤2)所得碱矿渣浆体，搅拌两者至均匀混合；
5)、浇筑养护得碱矿渣泡沫混凝土。
本实施例中：
所述矿渣为水淬高炉矿渣，其比表面积为440-460m2/kg，密度为2.85-2.95g/cm3，碱度系数M0＝0.95～1.05，活性系数Ma＝0.42～0.48，质量系数Mk＝1.65～1.85；
所述矿渣按质量计由以下组分组成：SiO2：30～34份；Al2O3：12～16份；Fe2O3：0.5～1.0份；MgO：8～12份；CaO：34～38份；Na2O：0.5～1.0份；K2O：0.1～0.5份；烧失量：0.5～1.5份；其他：0.5～3.0份。
实施例2：
本实施例制备碱矿渣发泡混凝土的方法，包括以下步骤：
1)、按配比选取原材料，本实施例所选原材料为：矿渣：60～61份；水玻璃：10～11份；水：24～25份；发泡剂：5.0～5.4份；
2)、混合步骤1)所选矿渣和碱激发剂并加水搅拌；
3)、向步骤1)所选发泡剂中加水并进行发泡处理；
4)、将步骤3)所得泡沫加入步骤2)所得碱矿渣浆体，搅拌两者至均匀混合；
5)、浇筑养护得碱矿渣泡沫混凝土。
本实施例中：
所述矿渣为水淬高炉矿渣，其比表面积为440-460m2/kg，密度为2.85-2.95g/cm3，碱度系数M0＝0.95～1.05，活性系数Ma＝0.42～0.48，质量系数Mk＝1.65～1.85；
所述矿渣按质量计由以下组分组成：SiO2：30～34份；Al2O3：12～16份；Fe2O3：0.5～1.0份；MgO：8～12份；CaO：34～38份；Na2O：0.5～1.0份；K2O：0.1～0.5份；烧失量：0.5～1.5份；其他：0.5～3.0份。
对实施例1、2所得碱矿渣泡沫混凝土进行性能测试，结果如表1所示：
表1 实施例1、2所得碱矿渣泡沫混凝土主要性能
| 性能指标 | 表观密度kg/m3 | 抗压强度MPa | 导热系数W/(m·k) |
| 实施例1 | 592 | 2.88 | 0.138 |
| 实施例2 | 601 | 3.48 | 0.139 |
实施例3：
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例所选原材料为：矿渣：62～63份；NaOH：5～6份；水：25～26份；发泡剂：6.3～6.7份。
实施例4：
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例所选原材料为：矿渣：59～60份；水玻璃：9～10份；水：23～24份；发泡剂：6.5～6.9份；
对实施例3、4所得碱矿渣泡沫混凝土进行性能测试，结果如表2所示：
表2 实施例3、4所得碱矿渣泡沫混凝土主要性能
| 性能指标 | 表观密度kg/m3 | 抗压强度MPa | 导热系数W/(m·k) |
| 实施例3 | 505 | 1.44 | 0.112 |
| 实施例4 | 503 | 2.61 | 0.111 |
实施例5：
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例所选原材料为：矿渣：60～61份；NaOH：5～6份；水：24～25份；发泡剂：8.8～9.2份。
实施例6：
本实施例与实施例2的区别在于，本实施例所选原材料为：矿渣：57～58份；水玻璃：9～10份；水：21～22份；发泡剂：9.3～9.7份。
对实施例5、6所得碱矿渣泡沫混凝土进行性能测试，结果如表3所示：
表3 实施例5、6所得碱矿渣泡沫混凝土主要性能
| 性能指标 | 表观密度kg/m3 | 抗压强度MPa | 导热系数W/(m·k) |
| 实施例5 | 385 | 0.78 | 0.096 |
| 实施例6 | 404 | 2.02 | 0.098 |
实施例7：
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例所选原材料为：矿渣：59～60份；NaOH：5～6份；水：23～24份；发泡剂：11.8～12.2份。
实施例8：
本实施例与实施例2的区别在于，本实施例所选原材料为：矿渣：56～57份；水玻璃：9～10份；水：21～23份；发泡剂：11.8～12.2份。
对实施例7、8所得碱矿渣泡沫混凝土进行性能测试，结果如表4所示：
表4 实施例7、8所得碱矿渣泡沫混凝土主要性能
| 性能指标 | 表观密度kg/m3 | 抗压强度MPa | 导热系数W/(m·k) |
| 实施例7 | 308 | 0.67 | 0.076 |
| 实施例8 | 299 | 1.06 | 0.074 |
由此可见，本发明的碱矿渣发泡混凝土凝绝热效果好，抗压强度高，表观密度低，有效的解决了表观密度、抗压强度与导热系数之间的矛盾。
需要说明的是：本发明中表观密度测试参照GB/T11969《蒸汽加气混凝土性能测试方法》测定，抗压强度测试参照JC/T1062-2007《泡沫混凝土砌块》测定，导热系数试验方法参照GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测定。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.碱矿渣发泡混凝土，包括矿渣和碱激发剂，所述碱激发剂为氢氧化钠或水玻璃，其特征在于：碱激发剂为氢氧化钠时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：59～65份；
NaOH：5～6份；
水：23～26份；
发泡剂：4.8～12.2份；
碱激发剂为水玻璃时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：56～61份；
水玻璃：9～11份；
水：21～25份；
发泡剂：5.0～12.2份；
所述泡沫混凝土的容重为290-610kg/m3。
2.根据权利要求1所述碱矿渣发泡混凝土，其特征在于：所述矿渣为水淬高炉矿渣，其比表面积为440-460m2/kg，密度为2.85-2.95g/cm3，碱度系数M0＝0.95～1.05，活性系数Ma＝0.42～0.48，质量系数Mk＝1.65～1.85。
3.根据权利要求1所述碱矿渣发泡混凝土，其特征在于：所述矿渣按质量计由以下组分组成：SiO2：30～34份；Al2O3：12～16份；Fe2O3：0.5～1.0份；MgO：8～12份；CaO：34～38份；Na2O：0.5～1.0份；K2O：0.1～0.5份；烧失量：0.5～1.5份；其他：0.5～3.0份。
4.根据权利要求1所述碱矿渣发泡混凝土，其特征在于：
碱激发剂为氢氧化钠时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：63～65份；
NaOH：5～6份；
水：25～26份；
发泡剂：4.8～5.2份；
碱激发剂为水玻璃时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：60～61份；
水玻璃：10～11份；
水：24～25份；
发泡剂：5.0～5.4份；
所述泡沫混凝土的容重为590～610kg/m3。
5.根据权利要求1所述碱矿渣发泡混凝土，其特征在于：
碱激发剂为氢氧化钠时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：62～63份；
NaOH：5～6份；
水：25～26份；
发泡剂：6.3～6.7份；
碱激发剂为水玻璃时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：59～60份；
水玻璃：9～10份；
水：23～24份；
发泡剂：6.5～6.9份；
所述泡沫混凝土的容重为490～510kg/m3。
6.根据权利要求1所述碱矿渣发泡混凝土，其特征在于：
碱激发剂为氢氧化钠时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：60～61份；
NaOH：5～6份；
水：24～25份；
发泡剂：8.8～9.2份；
碱激发剂为水玻璃时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：57～58份；
水玻璃：9～10份；
水：21～22份；
发泡剂：9.3～9.7份；
所述泡沫混凝土的容重为390～410kg/m3。
7.根据权利要求1所述碱矿渣发泡混凝土，其特征在于：
碱激发剂为氢氧化钠时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：59～60份；
NaOH：5～6份；
水：23～24份；
发泡剂：11.8～12.2份；
碱激发剂为水玻璃时，所述碱矿渣发泡混凝土按质量计由以下组分组成：
矿渣：56～57份；
水玻璃：9～10份；
水：21～23份；
发泡剂：11.8～12.2份；
所述泡沫混凝土的容重为290～310kg/m3。
8.制备如权利要求1-7任意一项所述碱矿渣发泡混凝土的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)、按配比选取原材料；
2)、混合步骤1)所选矿渣和碱激发剂并加水搅拌；
3)、向步骤1)所选发泡剂中加水并进行发泡处理；
4)、将步骤3)所得泡沫加入步骤2)所得碱矿渣浆体，搅拌两者至均匀混合；
5)、浇筑养护得碱矿渣泡沫混凝土。
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