CN112521123B - 一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，由以下质量份数的原材料制备而成：100份活性氧化镁、30～100份硫酸镁、0.01～1份二氧化锰、0.2～2份柠檬酸钾、1～5份磷酸二氢钾、1～8份稳泡剂、0.05～0.25份抗裂剂、1～8份发泡剂，其中硫酸镁加去离子水配制成质量分数25％的硫酸镁溶液；其中，二氧化锰为催化剂，柠檬酸钾和磷酸二氢钾为外加剂。制备包括以下步骤：步骤一、将活性氧化镁、二氧化锰、磷酸二氢钾、柠檬酸钾、稳泡剂粉料按上述比例混合、搅拌；步骤二、加入质量分数为25％的硫酸镁溶液搅拌，使粉料与溶液充分混合；步骤三、加入抗裂剂搅拌1min，最后加入发泡剂搅拌30s后，快速倒入模具中成型。本发明具有质量轻、保温效果好、吸水率小、轻度高等优点。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，涉及一种保温材料，尤其涉及一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法。
背景技术
混凝土结构材料是目前用途最广的建筑材料，为现代化的高层建筑物的修建提供了原材料基础。但是混凝土结构建筑物也存在着一些很明显的缺点和劣势。例如、混凝土材料的导热系数较大，用混凝土材料修建的建筑物的保温效果较差。在冬天需要供暖的北方大量的室内热量会通过混凝土结构的建筑物传递到室外，导致能源利用不足，产生严重的浪费。因此，在混凝土建筑物外围铺筑合适的保温材料将会显著减少热量的散失，提高供暖热量的利用率，充分响应国家的建筑节能政策。
目前常用的建筑保温材料主要有：用铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥作为胶凝材料生产的泡沫混凝土，但是用这类胶凝材料生产的泡沫混凝土保温材料在使用阶段的后期强度会显著降低甚至产生开裂的现象。其次，基于氯氧镁水泥生产的泡沫混凝土具有某些显著的优势，例如，保温效果好、抗冻、力学性能优良、耐火等，但是也有非常明显的弊端—软化系数较低、耐水性能差，由于大多数的建筑保温材料都与外界环境相接触，必然会与雨水接触，导致性能下降，严重限制了它的应用与发展。
因此，已知的混凝土保温材料存在着各种各样的问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种保温效果较好的泡沫混凝土保温材料，其具有较好的保温隔热效果，并且没有明显的弊端与劣势。
为实现上述目的，本发明提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，具有这样的特征：保温材料以碱式硫酸镁水泥为胶凝材料，由以下质量份数的原材料制备而成：100份活性氧化镁、30～100份硫酸镁、0.01～1份二氧化锰、0.2～2份柠檬酸钾、1～5份磷酸二氢钾、1～8份稳泡剂、0.05～0.25份抗裂剂、1～8份发泡剂，其中硫酸镁加去离子水配制成质量分数25％的硫酸镁溶液；其中，二氧化锰为催化剂，柠檬酸钾和磷酸二氢钾为外加剂。
制备包括以下步骤：
步骤一、将活性氧化镁、二氧化锰、磷酸二氢钾、柠檬酸钾、稳泡剂粉料按上述比例混合、搅拌；
步骤二、加入质量分数为25％的硫酸镁溶液搅拌，使粉料与溶液充分混合；
步骤三、加入抗裂剂搅拌1min，最后加入发泡剂搅拌30s后，快速倒入模具中成型，养护得到用于混凝土结构建筑物外层的泡沫混凝土保温材料。
其中，按上述步骤进行制备，可实现良好的均匀搅拌效果，从而进一步保证发泡效果。
进一步，本发明提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，保温材料由以下质量份数的原材料制备而成：100份活性氧化镁、30～60份硫酸镁、0.02～0.07份二氧化锰、0.5～1.5份柠檬酸钾、1.5～3.5份磷酸二氢钾、2～6份稳泡剂、0.05～0.25份抗裂剂、5～8份发泡剂，该配比制成的保温材料保温效果更优异。
进一步，本发明提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述活性氧化镁是用菱镁矿经过煅烧得到的轻烧氧化镁粉末。
进一步，本发明提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述硫酸镁为七水硫酸镁。
进一步，本发明提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述发泡剂为质量分数27.5wt％的工业级双氧水。
进一步，本发明提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述稳泡剂为采用硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸按质量比例为1:2:1混合制备的混合物。
进一步，本发明提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述抗裂剂为实验室自制的抗裂剂，主要成分为聚丙烯纤维。
进一步，本发明提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述二氧化锰、柠檬酸钾、磷酸二氢钾为分析纯。
进一步，本发明提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中，使用搅拌机将粉料搅拌均匀，转速为180r/min，搅拌时间为1min。
本发明制备的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料保温性能良好，用于保温。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种以碱式硫酸镁水泥为胶凝材料制备的泡沫混凝土保温材料，在活性氧化镁、硫酸镁溶液、柠檬酸钾的共同作用下，会生成碱式硫酸镁水泥基体，以该碱式硫酸镁水泥为胶凝材料，通过发泡剂、稳泡剂、催化剂、抗裂剂等物质的共同作用，在碱式硫酸镁水泥中引入生成较多能够稳定存在的封闭孔隙，由于空气的密度和导热系数均低于碱式硫酸镁水泥材料，故引入封闭的气泡能够降低制备的保温材料的导热系数和质量，提高材料的保温效果，达到制备保温材料的目的。即泡沫混凝土中封闭的气孔不仅能增强自身的保温效果，而且还能减轻自重、节省原料，并充分发挥碱式硫酸镁水泥的高强、质轻和保温效果好的优势。具体有益效果包括：
一、干密度和导热系数降低，质量轻、保温效果好；
二、材料的吸水率较小，体积吸水率在5％～10％，受雨水影响较小。
三、强度较高，不易断裂。
附图说明
图1是碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的封闭孔结构形貌图；
图2是碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料孔壁的水化产物晶须微观形貌图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，保温材料以碱式硫酸镁水泥为胶凝材料，由以下质量份数的原材料制备而成：100份活性氧化镁、50份七水硫酸镁、0.02份二氧化锰、0.5份柠檬酸钾、1.5份磷酸二氢钾、3份稳泡剂、0.1份抗裂剂、8份发泡剂。其中活性氧化镁是用菱镁矿经过煅烧得到的轻烧氧化镁粉末；七水硫酸镁加去离子水配制成25wt％的硫酸镁溶液；发泡剂为质量分数27.5wt％的工业级双氧水；稳泡剂为采用硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸按质量比例为1:2:1混合制备的混合物；抗裂剂为聚丙烯纤维。
制备包括以下步骤：
步骤一、将活性氧化镁、二氧化锰、磷酸二氢钾、柠檬酸钾、稳泡剂等粉料按上述比例混合，使用转速为180r/min搅拌机将混合粉料搅拌1min至其均匀；
步骤二、然后加入质量分数为25％的硫酸镁溶液搅拌2min，使粉料与溶液充分混合；
步骤三、再加入抗裂剂搅拌1min，最后加入发泡剂搅拌30s后，快速倒入100mm×100mm×100mm的模具中成型，养护得到用于混凝土结构建筑物外层的泡沫混凝土保温材料。
用以上配比制备的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的干密度273kg/m3，导热系数0.058W/(m·k)，抗压强度为1.1MPa，体积吸水率8.19％。
图1和图2分别为碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的封闭孔结构形貌图及孔壁的水化产物晶须微观形貌图，从图中可以看出，该孔壁的晶须晶体结构完整，导致孔壁的强度较高。由此也可看出，该保温材料属于轻质高强材料。
实施例2
本实施例提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，保温材料以碱式硫酸镁水泥为胶凝材料，由以下质量份数的原材料制备而成：100份活性氧化镁、60份七水硫酸镁、0.02份二氧化锰、0.5份柠檬酸钾、1.5份磷酸二氢钾、3份稳泡剂、0.1份抗裂剂、8份发泡剂。其中活性氧化镁是用菱镁矿经过煅烧得到的轻烧氧化镁粉末；七水硫酸镁加去离子水配制成25wt％的硫酸镁溶液；发泡剂为质量分数27.5wt％的工业级双氧水；稳泡剂为采用硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸按质量比例为1:2:1混合制备的混合物；抗裂剂为聚丙烯纤维。
制备包括以下步骤：
步骤一、将活性氧化镁、二氧化锰、磷酸二氢钾、柠檬酸钾、稳泡剂等粉料按上述比例混合，使用转速为180r/min搅拌机将混合粉料搅拌1min至其均匀；
步骤二、然后加入质量分数为25％的硫酸镁溶液搅拌2min，使粉料与溶液充分混合；
步骤三、再加入抗裂剂搅拌1min，最后加入发泡剂搅拌30s后，快速倒入100mm×100mm×100mm的模具中成型，养护得到用于混凝土结构建筑物外层的泡沫混凝土保温材料。
用以上配比制备的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的干密度264kg/m3，导热系数0.055W/(m·k)，抗压强度为0.8MPa，体积吸水率为9.24％。
实施例3
本实施例提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，保温材料以碱式硫酸镁水泥为胶凝材料，由以下质量份数的原材料制备而成：100份活性氧化镁、43份七水硫酸镁、0.02份二氧化锰、0.5份柠檬酸钾、1.5份磷酸二氢钾、4份稳泡剂、0.1份抗裂剂、4份发泡剂。其中活性氧化镁是用菱镁矿经过煅烧得到的轻烧氧化镁粉末；七水硫酸镁加去离子水配制成25wt％的硫酸镁溶液；发泡剂为质量分数27.5wt％的工业级双氧水；稳泡剂为采用硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸按质量比例为1:2:1混合制备的混合物；抗裂剂为聚丙烯纤维。
制备包括以下步骤：
步骤一、将活性氧化镁、二氧化锰、磷酸二氢钾、柠檬酸钾、稳泡剂等粉料按上述比例混合，使用转速为180r/min搅拌机将混合粉料搅拌1min至其均匀；
步骤二、然后加入质量分数为25％的硫酸镁溶液搅拌2min，使粉料与溶液充分混合；
步骤三、再加入抗裂剂搅拌1min，最后加入发泡剂搅拌30s后，快速倒入100mm×100mm×100mm的模具中成型，养护得到用于混凝土结构建筑物外层的泡沫混凝土保温材料。
用以上配比制备的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的干密度328kg/m3，导热系数0.088W/(m·k)，抗压强度为1.9MPa，体积吸水率为6.56％。
实施例4
本实施例提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，保温材料以碱式硫酸镁水泥为胶凝材料，由以下质量份数的原材料制备而成：100份活性氧化镁、50份七水硫酸镁、0.02份二氧化锰、0.6份柠檬酸钾、1.5份磷酸二氢钾、5份稳泡剂、0.1份抗裂剂、7份发泡剂。其中活性氧化镁是用菱镁矿经过煅烧得到的轻烧氧化镁粉末；七水硫酸镁加去离子水配制成25wt％的硫酸镁溶液；发泡剂为质量分数27.5wt％的工业级双氧水；稳泡剂为采用硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸按质量比例为1:2:1混合制备的混合物；抗裂剂为聚丙烯纤维。
制备包括以下步骤：
步骤一、将活性氧化镁、二氧化锰、磷酸二氢钾、柠檬酸钾、稳泡剂等粉料按上述比例混合，使用转速为180r/min搅拌机将混合粉料搅拌1min至其均匀；
步骤二、然后加入质量分数为25％的硫酸镁溶液搅拌2min，使粉料与溶液充分混合；
步骤三、再加入抗裂剂搅拌1min，最后加入发泡剂搅拌30s后，快速倒入100mm×100mm×100mm的模具中成型，养护得到用于混凝土结构建筑物外层的泡沫混凝土保温材料。
用以上配比制备的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的干密度281kg/m3，导热系数0.064W/(m·k)，抗压强度为1.0MPa，体积吸水率为8.99％。
实施例5
本实施例提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，保温材料以碱式硫酸镁水泥为胶凝材料，由以下质量份数的原材料制备而成：100份活性氧化镁、30份七水硫酸镁、0.01份二氧化锰、0.2份柠檬酸钾、1份磷酸二氢钾、1份稳泡剂、0.05份抗裂剂、1份发泡剂。其中活性氧化镁是用菱镁矿经过煅烧得到的轻烧氧化镁粉末；七水硫酸镁加去离子水配制成25wt％的硫酸镁溶液；发泡剂为质量分数27.5wt％的工业级双氧水；稳泡剂为采用硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸按质量比例为1:2:1混合制备的混合物；抗裂剂为聚丙烯纤维。
制备包括以下步骤：
步骤一、将活性氧化镁、二氧化锰、磷酸二氢钾、柠檬酸钾、稳泡剂等粉料按上述比例混合，使用转速为180r/min搅拌机将混合粉料搅拌1min至其均匀；
步骤二、然后加入质量分数为25％的硫酸镁溶液搅拌2min，使粉料与溶液充分混合；
步骤三、再加入抗裂剂搅拌1min，最后加入发泡剂搅拌30s后，快速倒入100mm×100mm×100mm的模具中成型，养护得到用于混凝土结构建筑物外层的泡沫混凝土保温材料。
用以上配比制备的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的干密度364kg/m3，导热系数0.097W/(m·k)，抗压强度为2.8MPa，体积吸水率为9.71％。
实施例6
本实施例提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，保温材料以碱式硫酸镁水泥为胶凝材料，由以下质量份数的原材料制备而成：100份活性氧化镁、100份七水硫酸镁、1份二氧化锰、2份柠檬酸钾、5份磷酸二氢钾、8份稳泡剂、0.25份抗裂剂、8份发泡剂。其中活性氧化镁是用菱镁矿经过煅烧得到的轻烧氧化镁粉末；七水硫酸镁加去离子水配制成25wt％的硫酸镁溶液；发泡剂为质量分数27.5wt％的工业级双氧水；稳泡剂为采用硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸按质量比例为1:2:1混合制备的混合物；抗裂剂为聚丙烯纤维。
制备包括以下步骤：
步骤一、将活性氧化镁、二氧化锰、磷酸二氢钾、柠檬酸钾、稳泡剂等粉料按上述比例混合，使用转速为180r/min搅拌机将混合粉料搅拌1min至其均匀；
步骤二、然后加入质量分数为25％的硫酸镁溶液搅拌2min，使粉料与溶液充分混合；
步骤三、再加入抗裂剂搅拌1min，最后加入发泡剂搅拌30s后，快速倒入100mm×100mm×100mm的模具中成型，养护得到用于混凝土结构建筑物外层的泡沫混凝土保温材料。
用以上配比制备的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的干密度304kg/m3，导热系数0.084W/(m·k)，抗压强度为1.4MPa，体积吸水率为8.47％。
实施例7
本实施例提供一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，保温材料以碱式硫酸镁水泥为胶凝材料，由以下质量份数的原材料制备而成：100份活性氧化镁、45份七水硫酸镁、0.07份二氧化锰、1.5份柠檬酸钾、3.5份磷酸二氢钾、6份稳泡剂、0.15份抗裂剂、5份发泡剂。其中活性氧化镁是用菱镁矿经过煅烧得到的轻烧氧化镁粉末；七水硫酸镁加去离子水配制成25wt％的硫酸镁溶液；发泡剂为质量分数27.5wt％的工业级双氧水；稳泡剂为采用硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸按质量比例为1:2:1混合制备的混合物；抗裂剂为聚丙烯纤维。
制备包括以下步骤：
步骤一、将活性氧化镁、二氧化锰、磷酸二氢钾、柠檬酸钾、稳泡剂等粉料按上述比例混合，使用转速为180r/min搅拌机将混合粉料搅拌1min至其均匀；
步骤二、然后加入质量分数为25％的硫酸镁溶液搅拌2min，使粉料与溶液充分混合；
步骤三、再加入抗裂剂搅拌1min，最后加入发泡剂搅拌30s后，快速倒入100mm×100mm×100mm的模具中成型，养护得到用于混凝土结构建筑物外层的泡沫混凝土保温材料。
用以上配比制备的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的干密度279kg/m3，导热系数0.061W/(m·k)，抗压强度为0.96MPa，体积吸水率为7.42％。
Claims (9)
1.一种碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，其特征在于：
保温材料以碱式硫酸镁水泥为胶凝材料，由以下质量份数的原材料制备而成：100份活性氧化镁、30~100份硫酸镁、0.01~1份二氧化锰、0.2~2份柠檬酸钾、1~5份磷酸二氢钾、1~8份稳泡剂、0.05~0.25份抗裂剂、1~8份发泡剂，其中硫酸镁加去离子水配制成质量分数25%的硫酸镁溶液；
所述稳泡剂为采用硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸按质量比例为1:2:1混合制备的混合物；
制备包括以下步骤：
步骤一、将活性氧化镁、二氧化锰、磷酸二氢钾、柠檬酸钾、稳泡剂粉料按上述比例混合、搅拌；
步骤二、加入质量分数为25%的硫酸镁溶液搅拌，使粉料与溶液充分混合；
步骤三、加入抗裂剂搅拌1min，最后加入发泡剂搅拌30s后，快速倒入模具中成型，养护得到用于混凝土结构建筑物外层的泡沫混凝土保温材料。
2.根据权利要求1所述的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，其特征在于：
其中，保温材料由以下质量份数的原材料制备而成：100份活性氧化镁、30~60份硫酸镁、0.02~0.07份二氧化锰、0.5~1.5份柠檬酸钾、1.5~3.5份磷酸二氢钾、2~6份稳泡剂、0.05~0.25份抗裂剂、5~8份发泡剂。
3.根据权利要求1所述的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，其特征在于：
其中，所述活性氧化镁是用菱镁矿经过煅烧得到的轻烧氧化镁粉末。
4.根据权利要求1所述的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，其特征在于：
其中，所述硫酸镁为七水硫酸镁。
5.根据权利要求1所述的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，其特征在于：
其中，所述发泡剂为质量分数27.5 wt%的工业级双氧水。
6.根据权利要求1所述的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，其特征在于：
其中，所述抗裂剂为聚丙烯纤维。
7.根据权利要求1所述的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，其特征在于：
其中，所述二氧化锰、柠檬酸钾、磷酸二氢钾为分析纯。
8.根据权利要求1所述的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土保温材料的制备方法，其特征在于：
其中，步骤一中，使用搅拌机将粉料搅拌均匀，转速为180 r/min，搅拌时间为1min。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的制备方法制得的材料在保温中的应用。
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