一种泡沫混凝土及其制备方法和泡沫反应罐 技术领域
本发明涉及一种建筑材料及其制备方法和专用设备，尤其是涉及一种泡沫混凝土材料及其制备方法和专用设备。
背景技术
本发明所涉及的泡沫混凝土属于多孔混凝土中的一种，它是在水泥砂浆中打入泡沫剂使其在搅拌过程中均匀分布于混凝土中，形成微小、均匀而稳定的气孔，从而成为一种质轻、抗压、保温隔热好的材料。现有技术中已有多种泡沫剂被采用，也有多种制备工艺被实施，如中国专利申请03126980X公开了一种由拒水发泡剂制成泡沫混凝土的制备方法及其用途；中国专利申请87103036A公开了一种以油脂植物作泡沫剂的泡沫混凝土及其制备方法；中国专利申请89102879X公开了一种以聚苯乙烯为泡沫剂的泡沫混凝土及其制造工艺。以上技术方案各有千秋，也均存在一定的局限性，应该说泡沫混凝土还是一个在发展中的技术领域，还有很多的新的可探索技术问题。众所周知，泡沫剂的好环直接关系到泡沫混凝土的质量，现有泡沫混凝土所采用的泡沫剂多是单独采用某一种泡沫剂，现在能市售到的泡沫剂也都是分类型的，如蛋白型(青海3％型)、树脂型(CCW-95型)、松香皂型(CON-A型)、皂型(U型)等。有的泡沫剂发泡倍数大，但稳定性差，制品强度不高；有的发泡剂稳定性好，但原料来源有限，生产成本高。实际上，能产生泡沫的物质很多，并非所有能产生泡沫的物质均能用于泡沫混凝土，只有泡沫剂和砂浆混合时泡沫不破裂，有足够稳定性的泡沫剂才行。如何配制出性能优异、稳定性好地泡沫剂是泡沫混凝土技术的一个难题。
发明内容
针对现有技术中的上述现状，本发明的目的是提出一个新的技术方案，以全新的探索提出了新的由多种化学物质复合组成的泡沫剂，发明了新泡沫剂的新的制备工艺并设计了全新的专用反应罐。
本发明的技术方案是为这样实现的：本发明的泡沫混凝土和普通泡沫混凝土一样，也是将泡沫剂加入到水泥砂浆中搅拌混合而成，所不同的是本发明采用了一种由多种物质组成的复合泡沫剂，所述的泡沫剂的组份和含量是：
烷基苯磺酸钠 1％--2％
松香 8％--16％
氢氧化钠 0.4％--1.2％
泡花碱(硅酸钠) 3％--5％
FDN减水剂(β-萘磺酸盐甲醛缩合物) 1.2％--3.2％
葡萄糖酸钠 万分之0.002--万分之0.01
硅粉 0.04％--0.3％
801胶水 30％--48％
水 32％--55％。
上述的烷基苯磺酸钠是结构式为R-C6H4-SO3Na的一类化合物，其中R＝C10-C13。
上述的泡沫剂的制备工艺为以下步骤：
1)将所需份量的松香和氢氧化钠制备成粉状，混合后置于加热容器内，搅拌并加热，保持温度为290℃-360℃，待混合物成为液态粘稠物后在上述温度下保温；
2)将所需份量的粉状FDN减水剂(β-萘磺酸盐甲醛缩合物)、粉状葡萄糖酸钠、硅粉溶于105℃-135℃的水中，并保温；
3)将所需份量的粉状泡花碱(硅酸钠)加入已加温至60℃--85℃的水中，不断搅拌使其溶解并保温浓缩4小时；
4)将所需份量的烷基苯磺酸钠溶于45℃-60℃的水中，并保温；
5)将以上四种混合物放入较大加热容器内混合，将所需份量的水加足，不断搅拌此二次混合物2-5小时；
6)将所需份量的801胶水加入上述二次混合物中，并搅拌2-5小时；至此，本泡沫剂制作完成。
本发明采用了一种专用泡沫剂反应罐，它含有一个密闭的反应容器及管道，所述的密闭反应罐10内设置有一弯曲盘绕的管状反应环17，反应环17的管壁上开有若干个均匀分布的通孔22，管内填设有小钢球20和金属网状物21；与空气压缩机相连的进气管1一直通到反应罐10的下部，进气管出口12对准反应环17的下端开口；进料口5设置于反应罐10的顶部，反应罐出料口13开设在反应罐10的下部，送料管9的一端与出料口13相连，另一端与反应枪16相连。
所述的反应枪16是一个内径比送料管9大2-4倍的空腔体。
本发明的泡沫混凝土是一种内部含有大量分布均匀的细小、封闭气孔的多孔混凝土，它是具有质轻、高强、隔热、隔音、防火、防水抗震等多种优点的新型混凝土。分述如下：
1)轻质高效：本发明的泡沫混凝土可根据施工需要用水泥与砂或煤渣等配制成容重为500-1000kg/m3，强度为1.5-7.5MPa，厚薄自控的可用于屋面、卫生间、分户隔墙等部位的防水隔热、隔音泡沫混凝土。
2)隔热、保温、防火：本产品导热系数低于0.18w/m.k，只有普通混凝土的十分之一，耐火极限大于4小时，具有良好的隔热、保温、防火性能。
3)低弹减震：本产品的多孔性使其具有极低的弹性模量，能有效吸收冲击荷载。
4)施工简捷、造价低廉、不受气候影响：本产品施工时现场只需一个反应罐，一台空压机、一台搅拌机即可，单机产量可达50-100m3；在施工中，屋面结构只需清理干净即可，省时、省工，且可一次成形，易修复，克服了常规屋面做法工序多、耗时长、受气候影响、防水材料易老化、且易出现质量通病和难以修复等缺陷；本混凝土主材为水泥、砂、煤渣等，因此造价低廉。
5)单层结构、多重功能：本产品防水隔热集于一身，无需另加防水层，且产品具有一定的强度，可直接作上人屋面，对于建造空中花园，提高小区绿化率也是一种理想的材料，是建筑行业屋面未来发展的一种趋势。
本发明的泡沫混凝土试块曾送至湖北省建筑工程质量监督检验测试中心作物理性能检验；其检验依据为：参照JC474-1999，GBJ82-85，GB/T50081-2002；试验结果如下表：
表1 泡沫混凝土物理性能检验报告检验项目 抗压强度 (MPa) 干燥容重 (kg/m3) 含水量 (％) 吸水率 (％) 抗渗压力 (MPa)干燥收缩值(28d.mm/m) 导热系数 (w/m.k)检验结果 2.9 988.4 3.8 7.5 0.2 4.2 0.16707
附图说明
附图1为本发明专用反应罐结构示意图；
附图2为附图1中虚线圆部分放大结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的具体实施例及附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
实施例1
本实施例的泡沫混凝土泡沫剂由下列组份及含量的物质组成：
烷基苯磺酸钠 3.7kg
松香 30kg
氢氧化钠 2kg
泡花碱(硅酸钠) 10kg
FDN减水剂(β-萘磺酸盐甲醛缩合物) 5kg
葡萄糖酸钠 1.7g
硅粉 0.5kg
801胶水 100kg
水 100kg
本发明的配方虽比较复杂，但由于多种化学物质相互作用、协同作用、以及互补作用等，使本发明的泡沫剂不但发泡倍数高，而且泡沫稳定性好，因此本发明的泡沫混凝土的质量高，前述送检的试块只是本发明泡沫混凝土中的作墙体用的中等质量的样品。
本实施例中泡沫剂的配制如下：
1)将30kg松香粉和2kg氢氧化钠粉混合放入加热容器，不断搅拌中加热至300±2℃，混合物成为液态粘稠物后，在300±2℃保温；
2)将5kg的高强减水剂FDN(β-萘磺酸盐甲醛缩合物)和1.7g葡萄糖酸钠、0.5kg的硅粉混合在一起，放入水中溶解，搅拌并加热到120±2℃，将其保持在此温度；
3)将10kg的泡花碱(硅酸钠)在80±2℃温度下溶解，并保温4小时让其浓缩；
4)将3.7kg的烷基苯磺酸钠溶于水中，加热至55±2℃，并保温4小时；
5)将上述四种混合物置于大容器中，本实施例中水的总量为100kg，除去上述工序中已加的水，将水量加足至100kg，搅拌混合3小时；
6)将100kg的801胶水(801胶水为水溶性聚乙烯醇甲醛胶粘剂)倒入上述第二次混合的容器中，搅拌3小时；
至此，泡沫剂已配制完成，它为液态，可将其打入专用反应罐内进行反应。
本发明的专用反应罐的结构如附图所示。罐体10为一密闭的容器，其内设置有形状特殊的反应环17，反应环17是由一根长管弯曲而成，可设置为螺旋式的环形，因而称其为反应环，在图中只简单地示意了其是弯曲的；此管身上开有若干小通孔22，以利管内外物质的相互流通，管内填设有小钢球20(亦可以是其它材料的小球，如刚玉球等)和网状结构物质21，此网状结构物质21可以是钢丝网，铜网，或其它金属网等，它间隔在小球之间让小球20保持相互分离状态，起到缓冲作用，从而有利于反应物质在此腔内充分混合和反应，反应环17的弯曲设计也是为了提供最有利的反应环境和条件。与空压机相连的进气管1一直通到反应罐10的下部，其出口12正对着反应环17的下端开口，将由空压机来的压缩空气直接引入反应环17中。进料口5是已制备好的泡沫剂的进入口，在小型的打泡机中，反应开始前罐内先放入50kg水，再从进料口5加入2.5kg的液态泡沫剂，关好阀门6。打开进气管阀3，压缩空气由进气管1进入反应罐10下部，吹向反应环17内，压缩空气压力应在8kg以上，在压缩空气的作用下，在小球20和网21的挤压、撞击、混合中，泡沫剂迅速膨胀起来，泡沫剂的反应大约3-10分钟即可完成。打开出料阀11，将料由出料口13经送料管9送到反应枪16内，在此过程中，还应打开分别与压缩空气管1相连的增压管7上的增压阀8和增压管2上的增压阀4，促进物料的行进，由于反应枪16的内径较大，物料到此会发生进一步的膨胀，最后发泡好的泡沫剂由反应枪的出口18经管19送往搅拌机与水泥砂浆一起混合成泡沫混凝土。以下的混凝土操作技术为现有技术的内容，不再赘述。本反应罐为间隔式工作方式，在下次进料前，应先打开阀15，将反应罐内的余气经排气管16排掉。