一种发泡水泥及其制备方法与流程

本发明涉及水泥技术领域，具体涉及一种发泡水泥。

背景技术：

外墙保温是房屋建筑节能工程中的重要环节，外墙保温材料需要具备较高的防火、防潮、隔音以及耐久等性能。传统的外墙保温材料以聚苯乙烯(苯板)为代表的有机保温材料为主，然而，上述有机保温材料的绿色环保以及耐久性较差，因此，为了提高环保以及耐久性能，近年来，人们纷纷将发泡水泥材料制成的保温芯材应用于建筑物外墙作为保温层使用。

现有制备发泡水泥的技术大体分为两种，一种为物理发泡，即将产生的气泡通过机械方式注入水泥浆体中，使得浆体包裹气泡，固化后形成微小封闭空隙的材料，其缺点为泡沫机械混合过程中损失大。另一种方式为化学发泡方式，通过在水泥浆体中掺入特殊化学添加剂(如双氧水)，利用添加剂同水泥浆体物质发生化学反应产生气体，当水泥浆固化后，固体中就形成了相互独立的气泡体系，其缺点为发泡速度快，很难控制泡沫稳定性和一致性，另外制备的发泡水泥的强度也还不够高。

中国专利文献(cn102942380a)公开了一种外墙用发泡水泥保温材料及其制备方法，其原料由普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、膨胀剂、促凝增强剂、增粘剂、减水剂、防水剂、发泡剂、泡沫稳定剂、纤维、水按特定的重量份配比而成。该文献公开的外墙用发泡水泥保温材料在耐久性以及环保性上得到了很大提高，并且其孔隙率达到80-95％，但是，在使用时，其防火、防潮、隔音以及抗压的综合性能依然不理想。原因在于：影响发泡水泥材料的防火、防潮、隔音以及抗压性能的因素不是单一的，材料的孔隙率、闭孔率等因素交互作用对发泡水泥材料的综合性能产生影响，而材料的孔隙率、闭孔率等因素又与发泡水泥的主体材料、主体材料的发泡速度以及固化速度的相互匹配度密切相关。而该文献公开的发泡水泥保温材料只考虑了材料的孔隙率，没有考虑对发泡水泥材料的上述综合性能产生影响的闭孔率，实际上，当水泥主体材料的选择与影响水泥发泡速度、固化速度的助剂的选择不相匹配或者水泥的发泡速度与固化速度不相匹配时，就会导致发泡水泥内部相邻的单孔之间联通成为通孔，从而造成发泡水泥材料内部的闭孔率下降，此时，虽然发泡水泥材料具有较高的孔隙率，其综合性能依然不理想。

因此，如何通过选择适合的发泡水泥的主体材料，并在主体材料的基础之上配合使用影响水泥发泡速度与固化速度的其他助剂以及调节剂，从而使得水泥的主体材料、发泡速度以及固化速度之间相互匹配，进而使最终的发泡水泥成品具有较高的闭孔率和孔隙率，最终提高发泡水泥的保温、防火、隔音、防潮以及抗压的综合性能，这是现有技术中还未解决的技术难题。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种发泡水泥及其制备方法，其目的在于，提供一种发泡水泥，通过添加碳酸氢钙和磷酸混合作为发泡剂，使得本发明水泥的发泡速率适宜，成泡细腻且多，通过本发明添加的复配稳泡剂的进一步稳定，使得产生的气泡能在较长时间内稳定存在，不会破灭或逸出飞散。

本发明提供一种发泡水泥，由以下原料制备而成：硫铝酸盐水泥、泡孔调节剂、稳泡剂、碳酸氢钠、磷酸、硬脂酸钙、减水剂、硅藻土、三氧化二铝、氢氧化铝和水。

作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：硫铝酸盐水泥100-150份、泡孔调节剂1-5份、稳泡剂5-10份、碳酸氢钠5-15份、磷酸1-2份、硬脂酸钙20-40份、减水剂2-5份、硅藻土10-15份、三氧化二铝10-15份、氢氧化铝5-10份和水50-100份。

作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：硫铝酸盐水泥115-135份、泡孔调节剂2-4份、稳泡剂6-8份、碳酸氢钠7-12份、磷酸1.2-1.8份、硬脂酸钙25-35份、减水剂3-4份、硅藻土12-14份、三氧化二铝11-14份、氢氧化铝6-8份和水65-85份。

作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：硫铝酸盐水泥125份、泡孔调节剂3份、稳泡剂7份、碳酸氢钠10份、磷酸1.6份、硬脂酸钙30份、减水剂3.5份、硅藻土13份、三氧化二铝12份、氢氧化铝7份和水75份。

作为本发明进一步的改进，所述泡孔调节剂选自hy-602、hy-606、p-530、s100、dc190、dc5043、dc193c和yt-318中的一种或几种。

作为本发明进一步的改进，所述稳泡剂为三乙醇胺和聚丙烯酰胺复配的稳泡剂。

作为本发明进一步的改进，所述三乙醇胺和所述聚丙烯酰胺的质量比为2:5。

作为本发明进一步的改进，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐减水剂和干酪素中的一种。

本发明进一步保护上述一种发泡水泥的制备方法，按照以下方法制备：将硫铝酸盐水泥、泡孔调节剂、稳泡剂、减水剂、硬脂酸钙和硅藻土均匀混合，加入掺有碳酸氢钠的水溶液搅拌10min，制成水泥浆，然后加入磷酸搅拌1min，快速加入三氧化二铝和氢氧化铝搅拌均匀，入模成型，拆模养护至龄期，形成发泡水泥。

作为本发明进一步的改进，所述搅拌速度为500-700r/min。

本发明具有如下有益效果：

1.本发明将硫铝酸盐水泥、硬脂酸钙和硅藻土作为发泡水泥的凝胶材料，硬化快，泡沫稳定，孔径细小且吸水率低，具有较好的抗压、隔热、隔音和防水性能；

2.本发明采用碳酸氢钙和磷酸混合作为发泡剂，其发泡速率适宜，成泡细腻且多，通过本发明添加的复配稳泡剂的进一步稳定，使得产生的气泡能在较长时间内稳定存在，不会破灭或逸出飞散；

3.本发明通过添加阻燃三氧化铝和氢氧化铝，进一步提高发泡水泥的防火性能；

4.本发明制备的发泡水泥具有很好的保温、防火、隔音、防潮以及抗压的综合性能，且制备方法简单，形成的泡沫稳定，孔径细小且均匀，原料来源广，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为发泡水泥的制备工艺图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本发明的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。

实施例1

原料组成(重量份)：硫铝酸盐水泥100份、泡孔调节剂p-5301份、稳泡剂5份、碳酸氢钠5份、磷酸1份、硬脂酸钙20份、木质素磺酸盐减水剂2份、硅藻土10份、三氧化二铝10份、氢氧化铝5份和水50份。所述稳泡剂为三乙醇胺和聚丙烯酰胺复配的稳泡剂，所述三乙醇胺和所述聚丙烯酰胺的质量比为2:5。

按照以下方法制备：将硫铝酸盐水泥、泡孔调节剂p-530、稳泡剂、木质素磺酸盐减水剂、硬脂酸钙和硅藻土均匀混合，加入掺有碳酸氢钠的水溶液搅拌10min，搅拌速度为500r/min，制成水泥浆，然后加入磷酸搅拌1min，快速加入三氧化二铝和氢氧化铝搅拌均匀，入模成型，拆模养护至龄期，形成发泡水泥。

实施例2

原料组成(重量份)：硫铝酸盐水泥150份、泡孔调节剂yt-3185份、稳泡剂10份、碳酸氢钠15份、磷酸2份、硬脂酸钙40份、聚羧酸减水剂5份、硅藻土15份、三氧化二铝15份、氢氧化铝10份和水100份。所述稳泡剂为三乙醇胺和聚丙烯酰胺复配的稳泡剂，所述三乙醇胺和所述聚丙烯酰胺的质量比为2:5。

按照以下方法制备：将硫铝酸盐水泥、泡孔调节剂yt-318、稳泡剂、聚羧酸减水剂、硬脂酸钙和硅藻土均匀混合，加入掺有碳酸氢钠的水溶液搅拌10min，搅拌速度为700r/min，制成水泥浆，然后加入磷酸搅拌1min，快速加入三氧化二铝和氢氧化铝搅拌均匀，入模成型，拆模养护至龄期，形成发泡水泥。

实施例3

原料组成(重量份)：硫铝酸盐水泥115份、泡孔调节剂hy-6062份、稳泡剂6份、碳酸氢钠7份、磷酸1.2份、硬脂酸钙25份、萘磺酸盐减水剂3份、硅藻土12份、三氧化二铝11份、氢氧化铝6份和水65份。所述稳泡剂为三乙醇胺和聚丙烯酰胺复配的稳泡剂，所述三乙醇胺和所述聚丙烯酰胺的质量比为2:5。

按照以下方法制备：将硫铝酸盐水泥、泡孔调节剂hy-606、稳泡剂、萘磺酸盐减水剂、硬脂酸钙和硅藻土均匀混合，加入掺有碳酸氢钠的水溶液搅拌10min，搅拌速度为550r/min，制成水泥浆，然后加入磷酸搅拌1min，快速加入三氧化二铝和氢氧化铝搅拌均匀，入模成型，拆模养护至龄期，形成发泡水泥。

实施例4

原料组成(重量份)：硫铝酸盐水泥135份、泡孔调节剂s1004份、稳泡剂8份、碳酸氢钠12份、磷酸1.8份、硬脂酸钙35份、干酪素4份、硅藻土14份、三氧化二铝14份、氢氧化铝8份和水85份。所述稳泡剂为三乙醇胺和聚丙烯酰胺复配的稳泡剂，所述三乙醇胺和所述聚丙烯酰胺的质量比为2:5。

按照以下方法制备：将硫铝酸盐水泥、泡孔调节剂s100、稳泡剂、干酪素、硬脂酸钙和硅藻土均匀混合，加入掺有碳酸氢钠的水溶液搅拌10min，搅拌速度为650r/min，制成水泥浆，然后加入磷酸搅拌1min，快速加入三氧化二铝和氢氧化铝搅拌均匀，入模成型，拆模养护至龄期，形成发泡水泥。

实施例5

原料组成(重量份)：硫铝酸盐水泥125份、泡孔调节剂dc50433份、稳泡剂7份、碳酸氢钠10份、磷酸1.6份、硬脂酸钙30份、萘磺酸盐减水剂3.5份、硅藻土13份、三氧化二铝12份、氢氧化铝7份和水75份。所述稳泡剂为三乙醇胺和聚丙烯酰胺复配的稳泡剂，所述三乙醇胺和所述聚丙烯酰胺的质量比为2:5。

按照以下方法制备：将硫铝酸盐水泥、泡孔调节剂dc5043、稳泡剂、萘磺酸盐减水剂、硬脂酸钙和硅藻土均匀混合，加入掺有碳酸氢钠的水溶液搅拌10min，搅拌速度为600r/min，制成水泥浆，然后加入磷酸搅拌1min，快速加入三氧化二铝和氢氧化铝搅拌均匀，入模成型，拆模养护至龄期，形成发泡水泥。

测试例1

对本发明实施例1-5制备的发泡水泥进行性能测试，结果见表1。

表1性能测试结果表

如上表所示，采用本发明提供的发泡水泥孔隙率不小于90％，闭孔率不小于95％，导热系数在0.03-0.05w/m·k范围内，其保温隔热隔音效果十分优良。

由于考虑了闭孔率对发泡水泥综合性能的影响，本发明的发泡水泥控制闭孔率在95％以上，使得本发明发泡水泥导热系数低，保温效果好；由于发泡水泥内部的闭孔率高，与现有技术中的发泡水泥相比，相同厚度的发泡水泥内部气相和固相之间间隔的层数较多，因此隔音效果和防水效果的提升都十分明显，其中吸水率可控制在2％到4％之间；本发明的发泡水泥干密度在155kg/m³到162kg/m³之间，因此可根据需要，用于不同位置的保温材料，质轻方便；本发明的发泡水泥承压能力好，抗压强度在1到1.2之间，可以根据需要选择，用作辅助用的承重材料。

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。