基于秸秆和固体废弃物的轻钢龙骨复合墙体填充用地聚合物基泡沫混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种基于秸秆和固体废弃物的轻钢龙骨复合墙体填充用地聚合物基泡沫混凝土，包括以下重量份的原料：固体废弃物粉末96.2～112.1份、碱激发剂11.4～28.4份、胶凝材料增强剂1.1～10.2份、陶粒0～142.0份、表面改性秸秆1.0～10.0份、铁粉系膨胀剂3.8～9.0份、外加剂3.2～6.0份、水35.8～78.6份，以及向每千克以上原料中添加0.25~1.84L的泡沫。本发明专利技术以农作物秸秆和固体废弃物为原料制备地聚合物基泡沫混凝土，该混凝土流动性保持率高，稳定性强，不会出现分层、离析、泌水、塌模现象；秸秆分布均匀，填充性能好，导热系数小，保温性能佳，特别适用于轻钢龙骨复合墙体填充。

Polymer based foam concrete filled with light steel keel composite wall based on straw and solid waste

The invention discloses a kind of polymer base foam concrete filled with light steel keel composite wall based on straw and solid waste, including 96.2 to 112.1 parts of solid waste powder, 11.4 ~ 28.4 alkali activators, 1.1 to 10.2 cementitious material enhancers, 0 to 142 parts of ceramsite, and surface modified straw. 1 to 10 stems, 3.8 to 9 parts of iron powder expander, 3.2 to 6 admixtures, 35.8 to 78.6 water, and 0.25~1.84L foam to each kilogram of raw materials. This invention uses crop straw and solid waste as raw material to make the polymer base foam concrete. The concrete has high fluidity, strong stability, no stratification, segregation, bleeding and die collapse. The distribution of the straw is uniform, the filling performance is good, the thermal conductivity is small, and the thermal insulation performance is good. It is especially suitable for the light steel dragons. Bone composite wall filling.

【技术实现步骤摘要】
基于秸秆和固体废弃物的轻钢龙骨复合墙体填充用地聚合物基泡沫混凝土
本专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种基于秸秆和固体废弃物的轻钢龙骨复合墙体填充用地聚合物基泡沫混凝土。
技术介绍
现浇泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体是以轻钢龙骨为支撑，以固定于龙骨上的免拆除无机面板为覆盖材料，形成墙体空腔，然后向空腔内现浇泡沫混凝土浆体，硬化后与龙骨、面板一起，形成完整一体的夹心复合墙体。该复合墙体集轻质、自保温、抗震、隔声、防火、抗震等各种优异性能于一体，是其它新型墙体材料难以比拟的，它的产生是我国墙改的一大技术进步，推动着我国墙体材料向高性能化方向发展。轻钢龙骨复合墙体填充的泡沫混凝土是用物理方法将泡沫剂制成泡沫，再将泡沫加入到由胶凝材料、骨料、外加剂和水制成的料浆中，经混合搅拌而成。该泡沫混凝土若要发挥其应有的技术性能，当前应解决如下技术问题：（1）复合墙体厚度可低至100mm，因此墙体空腔狭窄，浇筑过程中无法振捣，泡沫混凝土易出现流动性损失大，导致难以浇筑密实；（2）泡沫混凝土新鲜浆体必须具有好的稳定性，不分层，不离析，不泌水，具有自密实性能，且气泡不破灭，不能出现塌模现象；（3）硬化后的泡沫混凝土易与面板、龙骨脱空，影响墙体整体性；（4）面板与面板之间或面板与建筑主体结构之间通常会留有3～5mm缝隙，虽然这些缝隙会用嵌缝密封材料进行接缝处理，但仍存在局部处理不理想，造成密封材料粘结不牢，从而造成漏浆现象的发生；（5）若在泡沫混凝土中使用秸秆，必须解决秸秆浸出物引起硅酸盐水泥凝结延迟、以及秸秆表面蜡质层降低界面粘结能力、秸秆搅拌不均等技术问题。
技术实现思路
为了解决轻钢龙骨复合墙体填充的泡沫混凝土存在的流动性损失、塌模、脱空、漏浆、秸秆浸出物缓凝、秸秆不均匀和界面粘结力弱等技术问题，本专利技术提供一种基于秸秆和固体废弃物的轻钢龙骨复合墙体填充用地聚合物基泡沫混凝土。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：设计一种基于秸秆和固体废弃物的轻钢龙骨复合墙体填充用地聚合物基泡沫混凝土，包括以下重量份的原料：固体废弃物粉末96.2～112.1份、碱激发剂11.4～28.4份、胶凝材料增强剂1.1～10.2份、陶粒0～142.0份、表面改性秸秆1.0～10.0份、铁粉系膨胀剂3.8～9.0份、外加剂3.2～6.0份、水35.8～78.6份，以及向每千克以上原料混合物中添加0.25～1.84L的泡沫；所述外加剂由以下重量百分比的组分组成：流化剂15.0～20.0%、流动性损失控制剂10.4～19.6%、浆体抗离析剂54.4～74.6%、保水剂0～6.0%。优选的，所述固体废弃物粉末由如下重量百分比的成分组成：粉煤灰或粒化高炉矿渣0～30%、煅烧煤矸石10～100%，以及煤渣或硅质渣0～60%。更为优选的，所述粉煤灰、粒化高炉矿渣、煅烧煤矸石、硅质渣、煤渣的比表面积≥400m2/kg，其中无定形物质含量为70%以上。优选的，所述碱激发剂由下列重量百分比的成分组成：水玻璃43～73%、氢氧化钠或氢氧化钾27～67%。优选的，所述水玻璃为钠水玻璃，模数为2.0～3.0；所述氢氧化钠或氢氧化钾为化学纯氢氧化钠或氢氧化钾。优选的，所述胶凝材料增强剂为玉米、高粱、小麦、水稻、棉花秸秆中至少一种燃烧后的秸秆灰与赤泥粉末的混合物，所述秸秆灰的重量百分比为10～90%，所述赤泥粉末的重量百分比为10～90%；秸秆灰中SiO2的含量大于75%；所述赤泥粉末的比表面积≥400m2/kg，含水率＜3.0%。优选的，所述陶粒为粒度为3.0～10.0mm，堆积密度为300～1000kg/m3的页岩陶粒。优选的，所述表面改性秸秆采用以下步骤制备而成：将长度为3～8mm的秸秆用质量百分比浓度为3.0～4.0%的氢氧化钠溶液浸泡12小时以上，然后用KH570硅烷偶联剂溶液浸泡10小时以上，烘干即可。其中，所述KH570硅烷偶联剂溶液由下列重量百分比的成分组成：KH570硅烷偶联剂0.5～3.0%、无水乙醇97～99.5%；该溶液的制备方法为：按照配比，将称取无水的乙醇置于磁力搅拌器上，搅拌均匀后滴加适量乙酸，调整pH值至3～5之间，然后边搅拌边缓慢加入KH570硅烷偶联剂，至溶液透明、均匀即可。优选的，所述流化剂为碱含量小于0.5%的β型萘磺酸盐甲醛缩合物。优选的，所述流动性损失控制剂为氯化钡、硝酸铅、硝酸钡、硝酸钙中的至少一种。优选的，所述浆体抗离析剂由以下重量百分比的组分组成：温轮胶3.0～8.0%、黄原胶2.0～7.0%、膨润土85.0～95.0%。优选的，泡沫为泡沫剂水溶液经发泡机压缩发泡产生，所述泡沫剂水溶液由下列重量百分比的成分组成：蛋白质类泡沫剂5～10%、三乙醇胺0.2～0.4%、十二烷基苯磺酸钠0.7～1.3%，其余为水。优选的，所述保水剂为麦芽糊精、聚醚多糖中的至少一种。本专利技术各原料组分协同作用，能够配制出性能良好的地聚合物基泡沫混凝土，主要作用机理如下：胶凝材料增强原理：固体废弃物粉末含有大量活性SiO2和Al2O3，在碱激发剂的碱性作用下，发生溶解-重构-缩聚等地聚合物反应过程，形成具有三维网络状结构的地聚合物硬化体。本专利技术中采用的凝胶材料增强剂可进一步增强地聚合物反应过程及其硬化体，具体机理如下：（1）秸秆灰含有80%以上的SiO2和碳酸钾，SiO2可为地聚合物反应提供额外的活性物质，优化SiO2/Al2O3摩尔比，且碳酸钾对铝硅质材料具有很好的激发作用，与碱激发剂协同作用，起到提高地聚合物反应程度的作用，使得地聚合物硬化体获得更密实结构和更高强度；（2）赤泥也含有SiO2和Al2O3，经粉磨后，具有一定的反应活性，且赤泥具有较高的pH值，可进一步提高体系的碱性，有利于提高地聚合物的反应程度。流动性增加与保持机理：（1）本专利技术制备的泡沫混凝土中的胶凝材料为地聚合物，β型萘磺酸盐甲醛缩合物与地聚合物系统具有良好的适应性，能有效发挥吸附分散作用、润湿作用和润滑作用，使得泡沫混凝土新鲜浆体在较低用水量的情况下，仍具有较好的流动性；（2）流动性损失控制剂可为地聚合物系统带入阴阳离子，在电荷斥力作用下，降低了Al(OH)4-、-OSi(OH)3、二硅酸离子、三硅酸离子等离子之间的作用力，从而延缓聚合反应，延缓了地聚合物的硬化过程，避免了地聚合物过快凝结，使得泡沫混凝土新鲜浆体具有较好的流动性保持能力。新鲜浆体稳定性机理：（1）浆体抗离析剂可使得泡沫混凝土新鲜浆体具有适当的屈服值和粘度，解决高流动度、高扩展度的泡沫混凝土的变形能力和抗离析性的矛盾，进而保持泡沫混凝土的均匀性，使之具有较强的抵抗分离的能力，防止泡沫混凝土出现泌水、分层、离析现象；（2）三乙醇胺和十二烷基苯磺酸钠以适当比例混合，以降低液相表面张力，增加泡膜的韧性，提高液相黏度，减缓泡沫的排液速度，大大提高气泡稳定性，从而避免出现大量气泡破灭现象。以上两种作用共同发挥，使得泡沫混凝土新鲜浆体均匀稳定，不会出现塌模现象。硬化浆体体积稳定机理：轻钢龙骨复合墙体空腔为密闭空间，浇筑后的泡沫混凝土没有外来水的养护，常规的硫铝酸钙类、氧化钙类、氧化镁类膨胀剂均不能实现体积膨胀，无法补偿泡沫混凝土硬化过程中的体积收缩；本专利技术使用的铁粉系膨胀剂中Fe3+在地聚合物早期碱性环境下会生成Fe(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于秸秆和固体废弃物的轻钢龙骨复合墙体填充用地聚合物基泡沫混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：固体废弃物粉末96.2～112.1份、碱激发剂11.4～28.4份、胶凝材料增强剂1.1～10.2份、陶粒0～142.0份、表面改性秸秆1.0～10.0份、铁粉系膨胀剂3.8～9.0份、外加剂3.2～6.0份、水35.8～78.6份，以及向每千克以上原料混合物中添加的0.25～1.84L的泡沫；所述外加剂由以下重量百分比的组分组成：流化剂15.0～20.0%、流动性损失控制剂10.4～19.6%、浆体抗离析剂54.4～74.6%、保水剂0～6.0%。

【技术特征摘要】
1.一种基于秸秆和固体废弃物的轻钢龙骨复合墙体填充用地聚合物基泡沫混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：固体废弃物粉末96.2～112.1份、碱激发剂11.4～28.4份、胶凝材料增强剂1.1～10.2份、陶粒0～142.0份、表面改性秸秆1.0～10.0份、铁粉系膨胀剂3.8～9.0份、外加剂3.2～6.0份、水35.8～78.6份，以及向每千克以上原料混合物中添加的0.25～1.84L的泡沫；所述外加剂由以下重量百分比的组分组成：流化剂15.0～20.0%、流动性损失控制剂10.4～19.6%、浆体抗离析剂54.4～74.6%、保水剂0～6.0%。2.根据权利要求1所述的基于秸秆和固体废弃物的轻钢龙骨复合墙体填充用地聚合物基泡沫混凝土，其特征在于，所述固体废弃物粉末由如下重量百分比的成分组成：粉煤灰或粒化高炉矿渣0～30%、煅烧煤矸石10～100%，以及煤渣或硅质渣0～60%。3.根据权利要求1所述的基于秸秆和固体废弃物的轻钢龙骨复合墙体填充用地聚合物基泡沫混凝土，其特征在于，所述碱激发剂由下列重量百分比的成分组成：水玻璃43～73%、氢氧化钠或氢氧化钾27～67%。4.根据权利要求1所述的基于秸秆和固体废弃物的轻钢龙骨复合墙体填充用地聚合物基泡沫混凝土，其特征在于，所述胶凝材料增强剂为玉米、高粱、小麦、水稻、棉花秸秆中至少一种燃烧后的秸秆灰与赤泥粉末的混合物，所述秸秆灰的重量百分比为10～90%，所述赤泥粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：李克亮，李虎，陈爱玖，卢玫珺，王慧贤，王江锋，马军涛，仝玉萍，杜晓蒙，马毅，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41