CN107759129A - 一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂及其制备方法，所述的泡沫剂包括有泡沫剂母液，还可以包括有泡沫助剂、固化剂、稳泡剂及水。本发明公布的泡沫剂制备工艺简单，原料可以广泛采购。相比于现有泡沫剂，本发明所述的泡沫剂提供了一种掺入石粉后导致的泡沫混凝土匀质性差、塌陷变形及开裂等问题的解决方法。

Description

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂及其制备方法。

背景技术

泡沫混凝土是一种轻质多功能性的建筑材料，其具有的隔音降噪、隔热耐火、制造成本低廉、成型工艺多样等特点，广泛应用于建筑屋面隔热、建筑外墙保温、轻质隔墙，公路桥梁基础垫层等建筑领域。一般来讲，泡沫混凝土主要是泡沫剂通过机械方式或压缩空气发泡后，与水泥浆体或者水泥与其他矿物掺和料(如：粉煤灰、矿渣等)形成的复合浆体，进一步混合均匀后，成型硬化而成一种功能材料。

目前，应用于泡沫混凝土的掺合料主要包括有粉煤灰、矿渣、硅灰等。其中，粉煤灰的研究较多，应用比较成熟，涉及石灰石粉在泡沫混凝土中的应用以及对泡沫混凝土的性能影响的探索尚未见到比较全面的报道。

石粉是石料加工企业在生产过程中产生的副产品，其主要性状为超细固体粉状废料，主要矿物组成为石灰石、水滑石等。长期以来，由于石粉经济附加值较低，往往被生产企业废弃，造成资源的浪费和环境的污染。近年以来，将石粉作为泡沫混凝土生产的原材料，部分替代水泥、粉煤灰等胶凝材料被证明是具有可行性和潜在经济价值的。

经实验发现，石粉能否应用于泡沫混凝土主要有两方面影响因素：一方面，石粉作为超细粉体，表现出一定的疏水性，与起泡溶液混合后，导致泡沫剂的性能降低或者失效；另一方面，石粉在接触水后会部分溶出钙、镁离子，导致水溶液的硬度升高，导致泡沫持续时间降低、泡沫破裂，引发掺石粉泡沫混凝土匀质性差、更易塌陷、成型困难以及开裂等一系列问题，限制了石粉在泡沫混凝土领域的应用。

泡沫剂是一种有机表面活性剂，是影响泡沫混凝土质量的重要因素。根据原料来源，其主要分为松香皂类、合成表面活性剂类、蛋白质类及复合类等种。有机表面活性剂受到亲水性官能团和亲油性官能团两方面的影响，表现出不同的性能。

松香皂类和部分合成表面活性剂类泡沫剂，亲水基团一般为磺酸盐，也称为磺酸盐型表面活性剂。经试验研究发现，磺酸盐型表面活性剂，遇到硬水或者钙、镁离子溶液时，产生沉淀，导致发泡能力下降，泡沫经时泌水增大，泡沫匀质性和稳定性变差。如：中国专利CN201410303336.5《一种松香发泡剂》，其主要工艺是将磺酸基团引入松香类天然化合物的分子结构中，以提高天然化合物分子的亲水性能；中国专利CN201310511515.3《一种木质素基泡沫混凝土发泡剂及其制备方法与应用》，其主要工艺也是将天然木质素进行磺化反应，以获得足够的起泡性能。但是上述泡沫剂中一方面是起泡能力较差，易受到其他表面活性物质的影响；另一方面，其中的磺酸基团可以与溶液中钙、镁离子发生沉淀反应，导致发泡剂性能下降或者失效。

合成非离子表面活性剂起泡性能较差，泡径过大，泡沫壁薄，起泡稳定不好，已得到了广泛的认同。如：中国专利CN201410379164.X《一种早强型复合泡沫混凝土发泡剂及其制备方法》和中国专利CN201310292824.6《一种复合型水泥发泡剂及其制备方法》均提及合成非离子表面活性剂存在的主要问题。

蛋白类泡沫剂适应性广泛，发泡性能稳定，合成工艺复杂，但价格较高，导致一直未能在国内广泛推广使用。近年以来，将上述泡沫剂进行复合而产生的复合类泡沫剂，虽然弥补了使用上述泡沫剂存在的问题，收到了一定的效果，但该类型泡沫剂质量参差不齐，影响了泡沫混凝土技术的推广。需要指出的是，复合类泡沫剂多使用磺酸盐类表面活性剂为发泡组分、助泡剂组分。如：中国专利CN201410379164.X《一种早强型复合泡沫混凝土发泡剂及其制备方法》，其复合泡沫剂中包含十六烷基磺酸钠、十二烷基磺酸钠等，易受水质硬度影响的发泡组分；中国专利CN201510714903.0《一种混凝土发泡剂》和中国专利CN201410701061.0《一种稳定的混凝土发泡剂》使用了十六烷基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚醚硫酸钠等合成非离子表面活性剂组分。由于磺酸基团对钙、镁离子的敏感性，导致实际使用中，复合类泡沫剂在硬水及高浓度钙、镁离子类溶液中的发泡效果和稳泡性能也难以令人满意。

因此需要提供一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂及其制备方法来解决上述问题，降低掺入石粉对泡沫混凝土性能的影响，促进了粉体废弃物的推广使用。

发明内容

本发明针对现有混凝土泡沫剂体系不能适用于掺石粉泡沫混凝土生产的问题，提出一种发泡倍数高、泡沫稳定性好以及广泛适用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂及其制备方法，完全满足各类等级掺石粉泡沫混凝土的生产。

为实现上述发明目的，本发明采取如下的技术方案：

所述一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，其特征在于：由泡沫剂母液组成，所述泡沫剂母液包含以下组分，且质量百分比为：椰油酰基丙氨酸三乙醇胺0％-100％，椰油酰甘氨酸钠0％-100％，椰子油脂肪酸甘氨酸钾0％-100％，月桂酰两性基乙酸钠0％-100％，椰油酰两性基二乙酸二钠0％-100％，各组分之和100％。

所述一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，其特征在于：由泡沫剂母液，泡沫助剂、固化剂、稳泡剂和水复合而成；所述泡沫剂母液包含以下组分，且质量百分比为：椰油酰基丙氨酸三乙醇胺0％-100％，椰油酰甘氨酸钠0％-100％，椰子油脂肪酸甘氨酸钾0％-100％，月桂酰两性基乙酸钠0％-100％，椰油酰两性基二乙酸二钠0％-100％，各组分之和100％。

进一步的优选方案，所述一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，其特征在于：各组分的质量百分比为：泡沫剂母液5％-100％，泡沫助剂0％-50％，固化剂0％-12％，稳泡剂0％-10％和水0％-95％。

进一步的优选方案，所述一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，其特征在于：所述泡沫助剂包含以下组分，且质量百分比为：三萜皂苷0％-100％，茶皂素0％-100％，异辛基葡糖苷0％-100％，月桂酰单异丙醇胺0％-100％，各组分之和100％。

进一步的优选方案，所述一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，其特征在于：所述固化剂包含以下组分，且质量百分比为：硫氰酸铁0％-100％，硫氰酸钠0％-100％，甲酸钙0％-100％，三乙醇胺0％-50％，三异丙醇胺0％-60％，硝酸钙0％-100％，各组分之和100％。

进一步的优选方案，所述一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，其特征在于：所述稳泡剂包含以下组分，且质量百分比为：明胶0％-100％，卡拉胶0％-50％，葡甘露聚糖0％-30％，海藻酸丙二醇酯0％-100％，各组分之和100％。

所述一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，其特征在于：按比例称取泡沫剂母液，并通过机械震荡或者超声分散方式形成稳定均一的溶液体系。

所述一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：按比例称取泡沫剂母液，泡沫助剂、固化剂、稳泡剂和水；

步骤2：将泡沫剂母液，泡沫助剂、固化剂、稳泡剂溶于水中，通过机械震荡或者超声分散方式形成稳定均一的溶液体系。

有益效果

相比与传统泡沫剂，本发明中所制备的泡沫剂用于掺石粉泡沫混凝土的制备中，具有不受石粉及其溶出物的影响，发泡倍数大、泡沫细腻，所制备泡沫泡沫混凝土匀质性好、不易塌陷，可应用于制备300kg/m³及其以上等级掺石粉泡沫混凝土中。本发明中所使用的助泡剂可以提升溶液的引气量，优化大小泡沫的比例，增加泡壁的厚度，提高泡沫的保持性。本发明中所使用的固化剂可以加快泡沫混凝土的水化进程，提高泡沫混凝土的早期强度，降低泡沫混凝土塌陷的发生。本发明中所使用的稳泡剂可以增加泡沫混凝土粘度和保水性能，防止泡沫混凝土塌陷和早期失水而产生的开裂问题。本发明所使用的原材料来源渠道多，采购方便，对环境无伤害。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下实施例中，按照行业标准JGJ/T 318-2014《石灰石粉在混凝土中的应用技术规程》中，取石灰石粉占胶凝材料最大掺入量35％制备泡沫混凝土浆体，石灰石粉其他理化均按照规程要求执行。

以下实施例中，按照行业标准JG/T266-2011《泡沫混凝土》规定中对泡沫剂产生的泡沫性能进行检测，包括：泡沫剂发泡倍数、1小时泡沫剂泌水量和1小时泡沫剂沉降。

以下实施例中，按照行业标准JG/T266-2011《泡沫混凝土》规定中对硬化后的泡沫混凝土强度进行测定，其中泡沫混凝土试块尺寸为100mm*100mm*100mm，养护条件遵从泡沫混凝土相关标准。

实施例1：

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，由泡沫剂母液组成，各组分配比按照质量百分比为：泡沫剂母液：椰油酰基丙氨酸三乙醇胺95％，椰油酰甘氨酸钠5％。

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，包括如下步骤：第一步是按比例称取泡沫剂母液；第二步是将各组分混合，通过机械分散、超声分散等方式，形成稳定均一的溶液体系。

本实施例得到的用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂性能及掺石粉泡沫混凝土性能检测结果见表1.

表1，泡沫剂泡沫性能及泡沫混凝土强度

实施例2：

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，由泡沫剂母液组成，各组分配比按照质量百分比为：月桂酰两性基乙酸钠93％，椰油酰两性基二乙酸二钠7％。

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，包括如下步骤：第一步是按比例称取泡沫剂母液；第二步是将各组分混合后，通过机械分散、超声分散等方式，形成稳定均一的溶液体系。

本实施例得到的用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂性能及掺石粉泡沫混凝土性能检测结果见表2.

表2，泡沫剂泡沫性能及泡沫混凝土强度

实施例3：

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，由泡沫剂母液组成，各组分配比按照质量百分比为：泡沫剂母液：椰油酰甘氨酸钠90％，椰子油脂肪酸甘氨酸钾2％，椰油酰两性基二乙酸二钠8％。

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，包括如下步骤：第一步是按比例称取泡沫剂母液；第二步是将各组分混合，通过机械分散、超声分散等方式，形成稳定均一的溶液体系。

本实施例得到的用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂性能及掺石粉泡沫混凝土性能检测结果见表3.

表3，泡沫剂泡沫性能及泡沫混凝土强度

实施例4：

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，由泡沫剂母液组成，各组分配比按照质量百分比为：椰油酰基丙氨酸三乙醇胺1％，椰子油脂肪酸甘氨酸钾97％，月桂酰两性基乙酸钠1％。

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，包括如下步骤：第一步是按比例称取泡沫剂母液；第二步是将各组分混合，通过机械分散、超声分散等方式，形成稳定均一的溶液体系。

本实施例得到的用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂性能及掺石粉泡沫混凝土性能检测结果见表4.

表4，泡沫剂泡沫性能及泡沫混凝土强度

实施例5：

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，由泡沫剂母液组成，各组分配比按照质量百分比为：椰子油脂肪酸甘氨酸钾2％，月桂酰两性基乙酸钠2％，椰油酰两性基二乙酸二钠96％。

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，包括如下步骤：第一步是按比例称取泡沫剂母液；第二步是将各组分混合，通过机械分散、超声分散等方式，形成稳定均一的溶液体系。

本实施例得到的用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂性能及掺石粉泡沫混凝土性能检测结果见表5.

表5，泡沫剂泡沫性能及泡沫混凝土强度

实施例6：

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，由泡沫剂母液组成，各组分配比按照质量百分比为：椰油酰基丙氨酸三乙醇胺24％，椰油酰甘氨酸钠22％，椰子油脂肪酸甘氨酸钾17％，月桂酰两性基乙酸钠16％，椰油酰两性基二乙酸二钠21％。

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，包括如下步骤：第一步是按比例称取泡沫剂母液；第二步是将各组分混合，通过机械分散、超声分散等方式，形成稳定均一的溶液体系。

本实施例得到的用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂性能及掺石粉泡沫混凝土性能检测结果见表6.

表6，泡沫剂泡沫性能及泡沫混凝土强度

实施例7：

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，由泡沫剂母液，泡沫助剂、固化剂和稳泡剂和水组成，各组分配比按照质量百分比为：泡沫剂母液5.2％，包括：月桂酰两性基乙酸钠3％，椰油酰两性基二乙酸二钠2.2％，；泡沫助剂：三萜皂苷3.2％；固化剂9％：三异丙醇胺2.5％，硝酸钙6.5％；稳泡剂6.5％：明胶3.6％，卡拉胶1.4％，葡甘露聚糖0.5％，海藻酸丙二醇酯1％；水：76.1％。

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，包括如下步骤：第一步是按比例称取泡沫剂母液，泡沫助剂、固化剂、稳泡剂和水；第二步是将各组分溶于水中，通过机械分散、超声分散等方式，形成稳定均一的溶液体系。

本实施例得到的用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂性能及掺石粉泡沫混凝土性能检测结果见表7.

表7，泡沫剂泡沫性能及泡沫混凝土强度

实施例8：

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，由泡沫剂母液，泡沫助剂、固化剂和稳泡剂和水组成，各组分配比按照质量百分比为：泡沫剂母液45.6％，包括：椰油酰基丙氨酸三乙醇胺5.1％，椰油酰甘氨酸钠8.6％，椰子油脂肪酸甘氨酸钾13.2％，月桂酰两性基乙酸钠18.7％；泡沫助剂36.4％：茶皂素16.2％，异辛基葡糖苷10.1％，月桂酰单异丙醇胺10.1％；固化剂6％：硫氰酸钠2％，甲酸钙3％，三乙醇胺1％；稳泡剂5.5％：明胶1.5％，葡甘露聚糖1.5％，海藻酸丙二醇酯2.5％；水：6.5％。

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，包括如下步骤：第一步是按比例称取泡沫剂母液，泡沫助剂、固化剂、稳泡剂和水；第二步是将各组分溶于水中，通过机械分散、超声分散等方式，形成稳定均一的溶液体系。

本实施例得到的用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂性能及掺石粉泡沫混凝土性能检测结果见表8.

表8，泡沫剂泡沫性能及泡沫混凝土强度

实施例9：

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，由泡沫剂母液，泡沫助剂、固化剂和稳泡剂和水组成，各组分配比按照质量百分比为：泡沫剂母液75.2％，包括：椰油酰基丙氨酸三乙醇胺12.9％，椰油酰甘氨酸钠13.1％，椰子油脂肪酸甘氨酸钾13.3％，月桂酰两性基乙酸钠14.7％，椰油酰两性基二乙酸二钠21.2％；泡沫助剂6％：三萜皂苷1.5％，茶皂素1.5％，异辛基葡糖苷2％，月桂酰单异丙醇胺1％；固化剂8.6％：硫氰酸铁1.3％，硫氰酸钠1.3％，甲酸钙2％，三乙醇胺1％，三异丙醇胺1％，硝酸钙2％；稳泡剂7％：明胶4.8％，葡甘露聚糖1.2％，卡拉胶1％；水：3.2％。

一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，包括如下步骤：第一步是按比例称取泡沫剂母液，泡沫助剂、固化剂、稳泡剂和水；第二步是将各组分溶于水中，通过机械分散、超声分散等方式，形成稳定均一的溶液体系。

本实施例得到的用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂性能及掺石粉泡沫混凝土性能检测结果见表9.

表9，泡沫剂泡沫性能及泡沫混凝土强度

显然，上述实例仅仅是为了更清楚展示所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动。这里也无需也无法对所有的实施方式予以穷举。因此，所引申的显而易见的变化或变动仍然处于本发明创造得保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，其特征在于：由泡沫剂母液组成，所述泡沫剂母液包含以下组分，且质量百分比为：椰油酰基丙氨酸三乙醇胺0％-100％，椰油酰甘氨酸钠0％-100％，椰子油脂肪酸甘氨酸钾0％-100％，月桂酰两性基乙酸钠0％-100％，椰油酰两性基二乙酸二钠0％-100％，各组分之和100％。

2.一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，其特征在于：由泡沫剂母液，泡沫助剂、固化剂、稳泡剂和水复合而成；所述泡沫剂母液包含以下组分，且质量百分比为：椰油酰基丙氨酸三乙醇胺0％-100％，椰油酰甘氨酸钠0％-100％，椰子油脂肪酸甘氨酸钾0％-100％，月桂酰两性基乙酸钠0％-100％，椰油酰两性基二乙酸二钠0％-100％，各组分之和100％。

3.根据权利要求2所述一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，其特征在于：各组分的质量百分比为：泡沫剂母液5％-100％，泡沫助剂0％-50％，固化剂0％-12％，稳泡剂0％-10％和水0％-95％。

4.根据权利要求3所述一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，其特征在于：所述泡沫助剂包含以下组分，且质量百分比为：三萜皂苷0％-100％，茶皂素0％-100％，异辛基葡糖苷0％-100％，月桂酰单异丙醇胺0％-100％，各组分之和100％。

5.根据权利要求3所述一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，其特征在于：所述固化剂包含以下组分，且质量百分比为：硫氰酸铁0％-100％，硫氰酸钠0％-100％，甲酸钙0％-100％，三乙醇胺0％-50％，三异丙醇胺0％-60％，硝酸钙0％-100％，各组分之和100％。

6.根据权利要求3所述一种用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂，其特征在于：所述稳泡剂包含以下组分，且质量百分比为：明胶0％-100％，卡拉胶0％-50％，葡甘露聚糖0％-30％，海藻酸丙二醇酯0％-100％，各组分之和100％。

7.一种权利要求1所述用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，其特征在于：按比例称取泡沫剂母液，并通过机械震荡或者超声分散方式形成稳定均一的溶液体系。

8.一种权利要求2所述用于掺石粉泡沫混凝土的泡沫剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：按比例称取泡沫剂母液，泡沫助剂、固化剂、稳泡剂和水；

步骤2：将泡沫剂母液，泡沫助剂、固化剂、稳泡剂溶于水中，通过机械震荡或者超声分散方式形成稳定均一的溶液体系。