粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土及其组合物和制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土组合物，使用该组合物制备粉煤灰 基地聚合物泡沫混凝土的方法，以及通过该方法得到的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土。
【背景技术】
[0002] 随着我国墙体材料改革与建筑节能政策的推行，节能型建筑材料的开发和应用受 到广泛的重视，国内大力发展节能、利废、保温、轻质、隔热等新型材料。其中，泡沫混凝土砌 块在非承重墙体材料中，占有重要的地位。
[0003] 泡沫混凝土有质轻、隔热保温、隔音耐火、抗震性能好等诸多优点。现阶段，国内外 对泡沫混凝土的研究主要集中在以硅酸盐水泥为凝胶材料的体系，但是所用凝胶材料能耗 高，污染大，硅酸盐水泥在生产过程中产生大量的粉尘，烟尘以及二氧化碳、二氧化硫等造 成大气污染和温室效应的废气，环境污染极为严重，急需要开发出新型的无机胶凝材料取 代水泥。
[0004] 粉煤灰是火力电厂排除的工业废弃物，其排放量随着经济的快速发展而不断增 加，2013年我国粉煤灰的排放量将近4. 2吨，而利用率仅为67%左右，不但占用大量土地， 而且还对空气、地下水产生恶劣影响。以粉煤灰制备的地聚合物是一类新型高性能无机聚 合物材料。粉煤灰基地聚物是新型的无机胶凝材料，可取代水泥。由于其特殊的硅氧四面 体和铝氧四面体随机分布的三维网络结构，使得地聚合物材料与有机高分子材料、水泥、陶 瓷相比有更好的机械强度和耐热性能。
[0005] 在目前的保温、轻质、隔热的建筑材料里，通常采用物理法或化学法发泡制备泡沫 混凝土材料。然而，化学法发泡的过程不容易控制，特别是铝粉发泡，容易造成塌模现象，从 而影响泡沫混凝土的产品合格率。此外，物理法发泡是通过机械方法将发泡剂水溶液制备 成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂组成的料浆中，经混合搅 拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料。但是，通过上述发泡法很难获得低干密度、低导热 系数的材料。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种以粉煤灰为主要原 料的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土及其组合物和制备方法，该粉煤灰基地聚合物泡沫混凝 土具有较低的干密度和导热系数。
[0007] 本发明的发明人经过了深入的研究发现，通过结合物理发泡和化学发泡的方法， 能够意外地制备出具有较低的干密度和导热系数的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土，且该粉 煤灰基地聚合物泡沫混凝土还具有较高的抗压强度，从而完成了本发明。
[0008] 通过结合物理发泡和化学发泡的方法，能够制备出具有较低的干密度和导热系数 的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土原因推测为：浆料中的物理泡沫在降低粉煤灰基地质聚合 物的密度的同时，还可以有效防止铝粉反应释放出大量氢气的溢出，使其基体中形成更多 的致密闭孔结构。
[0009] 也即，本发明提供一种粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土组合物，该组合物含有粉煤 灰、发泡剂、水玻璃、铝粉和水，且组合物的各成分独立保存，其中，相对于100g的所述粉 煤灰，所述发泡剂的用量为0. 46-2. 34g，所述水玻璃的用量为30-70g，所述铝粉的用量为 0· 1-0. 9g，所述水的用量为18. 8-93. 7g。
[0010] 本发明还提供一种粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土的制备方法，其中，该方法包括 以下步骤，
[0011] 1)将水玻璃与粉煤灰进行混合后得到混合物，再将得到的混合物与铝粉进行混合 得到浆料A，其中，相对于100g的所述粉煤灰，所述水玻璃的用量为30-70g，所述铝粉的用 量为 0. 1-0. 9g ;
[0012] 2)将发泡剂和水混合得到泡沫B ;
[0013] 3)将所述泡沫B与所述浆料A混合均匀后入模，并进行养护处理，其中，相对于 100g的所述粉煤灰，所述泡沫B的用量为70-384ml。
[0014] 本发明还提供了一种通过上述方法制备得到的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土。
[0015] 根据本发明的得到的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土具有较低的干密度和导热系 数，且具有较高的抗压强度。
[0016] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0017] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0018] 本发明提供的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土组合物含有粉煤灰、发泡剂、水玻璃、 铝粉和水，其中，相对于100g的所述粉煤灰，所述发泡剂的用量为〇. 46-2. 34g，所述水玻璃 的用量为30-70g，所述铝粉的用量为0. 1-0. 9g，所述水的用量为18. 8-93. 7g。
[0019] 优选地，相对于100g的所述粉煤灰，所述发泡剂的用量为0. 46-1. 4g，所述水玻璃 的用量为40-55g，所述铝粉的用量为0. 2-0. 8g，所述水的用量为18. 8-56. Ig ;
[0020] 更优选地，相对于100g的所述粉煤灰，所述发泡剂的用量为0. 7-1. 4g，所述水玻 璃的用量为45-55g，所述铝粉的用量为0. 6-0. 8g，所述水的用量为37. 6-56. lg。
[0021] 更进一步优选地，所述发泡剂和所述水的重量比为1 :30-50,更进一步优选地，所 述发泡剂和所述水的重量比为1 :35-45。
[0022] 在本发明中，使用上述组合物制备粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土的方法为后述的 粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土的制备方法。另外，在进行制备粉煤灰基地聚合物泡沫混凝 土之前，优选将组合物中的各成分独立保存。
[0023] 在本发明中，对所述发泡剂没有特别的限定，可以为本领域常规用于物理发泡的 各种发泡剂。作为这样的发泡剂可以举出动物蛋白发泡剂、松香发泡剂、植物蛋白发泡剂和 复合型发泡剂中的一种或多种。
[0024] 根据本发明，所述水玻璃的模数为1-2,优选为1. 2-1. 8,更优选为1. 3-1. 5。作为 这样的水玻璃可以通过商购获得，或者通过将商购的模数高度水玻璃调制而成。作为调制 的方法，例如可以通过将模数高水玻璃用水和NaOH配置成所设定的模数和浓度。所述配 置的方法为本领域所公知，在此不再详述。另外，优选将配置得到的水玻璃在使用前陈化 12-24小时。
[0025] 优选地，所述水玻璃的固含量为34_46重量％，更优选为35_40重量％。
[0026] 在本发明中，所述粉煤灰可以为火电厂产生的一级和/或二级粉煤灰，其主要含 有30-65重量％的SiOjP 14. 6-41重量％的Al 203。优选地，所述粉煤灰的烧失量为1-5重 量％，更优选为1-4重量％。
[0027] 在本发明中，对于所述铝粉没有特别的限定，所述铝粉可以通过商购获得。优选 地，所述铝粉的粒径可以为10-30um〇
[0028] 上面详细描述了本发明的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土组合物的成分和组成，下 面对使用本发明的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土组合物制备粉煤灰基地聚合物泡沫混凝 土的方法进行说明。
[0029] 本发明提供的粉煤灰基地聚合物泡沫混凝土的制备方法包括以下步骤，
[0030] 1)将水玻璃与粉煤灰进行混合后得到混合物，再将得到的混合物与铝粉进行混合 得到浆料A，其中，相对于100g的所述粉煤灰，所述水玻璃的用量为30_70g，所述铝粉的用 量为 0. 1-0. 9g ;
[0031] 2)将发泡剂和水混合得到泡沫B ;
[0032] 3)将所述泡沫B与所述浆料A混合均匀后入模，并进行养护处理，其中，相对于 100g的所述粉煤灰，所述泡沫B的用量为70-384ml。
[0033] 根据本发明，为了在保证较高的抗压强度的条件下，进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导热系数，优选的情况下，步骤1)中，相对于100g的所述 粉煤灰，所述水玻璃的用量为40-55g，所述铝粉的用量为0. 2-0. 8g ;更优选地，相对于100g 的所述粉煤灰，所述水玻璃的用量为45-55g，所述铝粉的用量为0. 6-0. 8g。
[0034] 根据本发明，所述水玻璃的模数为1-2,优选为1. 2-1. 8,更优选为1. 3-1. 5。作为 这样的水玻璃可以通过商购获得，或者通过将商购的模数高度水玻璃调制而成。作为调制 的方法，例如可以通过将模数高水玻璃用水和NaOH配置成所设定的模数和浓度。所述配 置的方法为本领域所公知，在此不再详述。另外，优选将配置得到的水玻璃在使用前陈化 12-24小时。
[0035] 优选地，所述水玻璃的固含量为34_46重量％，更优选为35_40重量％。
[0036] 在本发明中，所述粉煤灰可以为火电厂产生的一级和/或二级粉煤灰，其主要含 有30-65重量％的SiOjP 14. 6-41重量％的Al 203。优选地，所述粉煤灰的烧失量为1-5重 量％，更优选为1-4重量％。
[0037] 根据本发明，将水玻璃与粉煤灰进行混合的条件没有特别的限定，只要能够将水 玻璃和粉煤灰均匀混合即可。例如可以将水玻璃加入到粉煤灰中，利用行星式砂浆搅拌机 先在55_65rpm/min的速度下搅拌0. 5-1. 5分钟，再在115_135rpm/min的速度下搅拌4-6 分钟。混合的温度没有特别的限定，可以为室温（例如为15-35Γ )。
[0038] 在本发明中，进一步将上述水玻璃与粉煤灰的混合物与铝粉进行混合得到浆料A。 优选的情况下，所述混合的条件包括：混合的温度为15-35Γ，混合的时间为0. 5-5min，优 选为 0· 5-2min。
[0039] 在本发明中，对于所述铝粉没有特别的限定，所述铝粉可以通过商购获得。优选 地，所述铝粉的粒径可以为10-30um〇
[0040] 在本发明的步骤2)中，通过将发泡剂和水混合来得到泡沫B。优选该混合在搅拌 下进行，对于所述搅拌只要能够得到细密稳定的气泡即可，没有特别的限定。优选的情况 下，先在200-600rpm/min的速度下搅拌2-3分钟，再在2500-4000rpm/min的速度下搅拌 6-7分钟。搅拌的温度没有特别的限定，可以为室温（例如为15-35°C )。
[0041] 在本发明中，对所述发泡剂没有特别的限定，可以为本领域常规用于物理发泡的 各种发泡剂。作为这样的发泡剂可以举出动物蛋白发泡剂、松香发泡剂、植物蛋白发泡剂和 复合型发泡剂中的一种或多种。
[0042] 根据本发明，所述发泡剂和水的用量没有特别的限定，只要能够得到细密稳定的 气泡B即可。优选地，相对于100g的所述粉煤灰，所述发泡剂的用量为0. 46-2. 34g，所 述水的用量为18. 8-93. 7g ;更优