用凝胶颗粒配制轻质多孔无机胶凝材料制品的方法

摘要

一种用凝胶颗粒配制轻质多孔无机胶凝材料制品的方法，用一种天然线型多糖聚合物和凝胶化交联剂先制备成粒径为0.5～5mm的成孔剂颗粒，然后将成孔剂颗粒以单独或与膨胀珍珠岩颗粒和聚苯乙烯泡沫颗粒按照不同比例复配的方式，掺入无机胶凝材料中制备轻质多孔材料制品。材料的体积密度、强度、孔洞大小和疏密分布能够方便地通过改变成孔剂颗粒的粒径和掺量来进行调节。制成的轻质多孔材料的导热系数仅在0.12～0.17w/m.k之间，具有良好的保温隔热性能。可用于对轻质、保温、隔热、隔音、节能等要求的材料的成型与制作。制备方法简单、安全、能耗低、易于控制和调节。

权利要求

1.一种用凝胶颗粒配制轻质多孔无机胶凝材料制品的方法，其特征是将单一的成孔剂颗粒掺入无机胶凝材料中制备轻质多孔材料的工艺步骤是：将质量百分比浓度为0.7％～1.3％的海藻酸钠溶液，用喷雾设备喷入到浓度为0.5～

1.5mol/L的氯化钙溶液中，反应5～20分钟，制得的高含水量的凝胶颗粒，用清水冲洗得成孔剂颗粒；

将成孔剂颗粒按照堆积的体积百分比为30％～90％掺入到无机胶凝材料中，所述无机胶凝材料为水泥或石膏或地聚物材料，加水搅拌制成均匀的料浆，入模，24小时后脱模，自然养护，制得轻质多孔性的无机胶凝材料制品。

2.一种用凝胶颗粒配制轻质多孔无机胶凝材料制品的方法，其特征是将成孔剂颗粒与膨胀珍珠岩颗粒或聚苯乙烯泡沫颗粒复掺制备轻质多孔材料的工艺步骤是：将质量百分比浓度为0.7％～1.3％的海藻酸钠溶液，用喷雾设备喷入到浓度为0.5～

1.5mol/L的氯化钙溶液中，反应5～20分钟，制得的高含水量的凝胶颗粒，用清水冲洗得成孔剂颗粒；

将成孔剂颗粒与膨胀珍珠岩颗粒或聚苯乙烯泡沫颗粒按照1∶3～3∶1的体积比进行复配，复配的集料按30％～90％体积百分比掺入无机胶凝材料中，加水搅拌制成均匀的料浆，入模，24小时后脱模，经自然养护，制得具有轻质多孔性的无机胶凝材料制品。

3.如权利要求1或2所述的用凝胶颗粒配制轻质多孔无机胶凝材料制品的方法，其特征是成孔剂颗粒能够通过改变喷头孔径和压力来调节，控制粒径在0.5～5mm之间，并用筛网进行粒度分级之后放入清水中保存。

说明书

用凝胶颗粒配制轻质多孔无机胶凝材料制品的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用凝胶颗粒配制轻质多孔无机胶凝材料制品的方法，用于制作具有保温隔热和隔音性能的多孔轻质材料。

背景技术

[0002] 当前，我国经济高速发展，在可持续发展战略的前提下，各行各业都提出节能降耗的要求。轻质多孔材料作为一种新型的建筑材料和保温隔热材料，具有重量轻、保温隔热、隔音、抗老化、耐火性能好等优良特性，符合近年来日益强调的绿色、环保、节能要求。目前大部分轻质和多孔材料除了采用轻集料外，还采用发泡助剂在成型时进行发泡。由于试样在养护初期对发泡成孔的条件要求较高，在发泡过程中会产生部分气泡合并、上浮和孔隙分布不均等不良现象，致使所形成的孔洞形状和大小不一，而且球形度较差，承压能力较低，再加上孔洞的形状大小及分布不易控制，不能很好满足对各种轻质多孔材料的需要。现在建筑上使用的加气混凝土砌块，虽然可以加强建筑物的保温隔热效果，但是在生产过程中都需经过高温高压蒸煮，要消耗大量能源。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种可使无机胶凝材料制品内的球形孔洞大小相近、分布均匀、孔洞大小和疏密可以调节、配制过程无需加温的用凝胶颗粒配制轻质多孔无机胶凝材料制品的方法。

[0004] 本发明以如下方案解决上述技术问题：

[0005] 将单一的成孔剂颗粒掺入无机胶凝材料中制备轻质多孔材料的工艺步骤是：

[0006] ①将浓度为0.7％～1.3％的海藻酸钠溶液，用喷雾设备喷入到浓度为0.5～1.5mol/L的氯化钙溶液中，反应5～20分钟，制得的高含水量的凝胶颗粒，用清水冲洗得成孔剂颗粒；

[0007] ②将成孔剂颗粒按照堆积的体积百分比为30％～90％掺入到无机胶凝材料水泥或石膏或地聚物材料中，加水搅拌制成均匀的料浆，入模，24小时后脱模，自然养护，制得轻质多孔性的无机胶凝材料制品。

[0008] 将成孔剂颗粒与膨胀珍珠岩颗粒或聚苯乙烯泡沫颗粒复掺制备轻质多孔材料的工艺步骤是：

[0009] ①将浓度为0.7％～1.3％的海藻酸钠溶液，用喷雾设备喷入到浓度为0.5～1.5mol/L的氯化钙溶液中，反应5～20分钟，制得的高含水量的凝胶颗粒，用清水冲洗得成孔剂颗粒；

[0010] ②将成孔剂颗粒与膨胀珍珠岩颗粒或聚苯乙烯泡沫颗粒按照1∶3～3∶1的体积比进行复配，复配的集料按30％～90％体积百分比掺入无机胶凝材料中，加水搅拌制成均匀的料浆，入模，24小时后脱模，经自然养护，制得具有轻质多孔性的无机胶凝材料制品。

[0011] 成孔剂颗粒可以通过改变喷头孔径和压力来调节，控制粒径在0.5～5mm之间，并用筛网进行粒度分级之后放入清水中保存。

[0012] 本发明方法的有益效果是：

[0013] 1、可以根据需要在一定范围内调节制品内的孔洞大小和孔洞疏密，通过控制孔洞的疏密和轻集料复掺的比例来控制轻质多孔材料的体积密度和强度；

[0014] 2、试样内形成的孔洞多数为球形孔，球形孔洞大小相近、分布均匀，具有球形孔的轻质材料承压性能相对较好；

[0015] 3、配制过程无需加温，养护过程不消耗能量，可与其他轻集料互掺；

[0016] 4、制成的轻质多孔材料的导热系数仅在0.12～0.17w/m.k之间，具有良好的保温隔热性能。可用于对轻质、保温、隔热、隔音、节能等要求的材料的成型与制作；

[0017] 5.制备成孔剂及用该成孔剂与胶凝材料混合制备轻质多孔材料的方法都很简单、方便，安全、易于控制和调节；能耗低，还可配制出性能各异，用途不同的多种轻质多孔材料。

附图说明

[0018] 图1是试块切面照片。

[0019] 图2是试块切面局部放大10倍的照片。

具体实施方式

[0020] 本发明的方法主要是利用了由于凝胶颗粒的失水干燥在硬化的无机胶凝材料内部形成了孔洞的原理，保证了轻质多孔材料制品导热系数低，制备耗能少，制得的轻质多孔材料内部孔洞多而匀，而且孔洞大小、密度可控制。

[0021] (1)成孔剂颗粒的制备

[0022] 1.海藻酸钠是一种天然线型多糖聚合物，具有很好的水溶性，作为凝胶化母液。按质量百分比配制浓度为0.7％～1.3％的海藻酸钠水溶液：将海藻酸钠在20～80℃下机械搅拌使其溶解在水中，(其中在60℃时搅拌、溶解的综合效果最好，)形成均一透明的海藻酸钠水溶液，冷却至室温待用。

[0023] 2.采用氯化钙作为凝胶化交联剂。配制0.5～1.5mol/L的氯化钙溶液，保存待用。

[0024] 3.把步骤1得到的海藻酸钠溶液，用喷雾设备喷入到步骤2得到的氯化钙溶液中，即可形成高含水量凝胶颗粒，这些凝胶颗粒在氯化钙溶液中反应5～20分钟，然后取出并用清水冲洗，制得成孔剂颗粒，经筛网进行粒径分级之后放入清水中保存待用。

[0025] 成孔剂颗粒的粒径可以通过采用不同的喷头孔径和压力来调节，控制粒径在0.5～5mm之间。所得成孔剂颗粒的含水量≥92％。

[0026] 在制备成孔剂颗粒的过程中，只要将交联剂氯化钙溶液的浓度保持在一定水平，成孔剂颗粒的制备就可以连续进行。

[0027] (2)轻质多孔材料的制备

[0028] 1、将制得的成孔剂颗粒单独掺入无机胶凝材料中制备轻质多孔材料。制备时可将成孔剂颗粒按照堆积的体积百分比为30％～90％掺入到无机胶凝材料如水泥或石膏等中，加水搅拌制成均匀的料浆，入模，24小时后脱模，自然养护。在养护过程中，由于成孔剂颗粒逐渐失水、收缩，一方面可为水泥的进一步水化提供水份，另一方面由于收缩而产生孔洞，从而制得具有轻质多孔性的无机材料制品。

[0029] 2、把成孔剂颗粒与轻集料如膨胀珍珠岩颗粒和/或聚苯乙烯泡沫颗粒按照1∶3～3∶1的体积比进行复配，复配的集料按30％～90％体积百分比掺入无机胶凝材料水泥或石膏等中，加水搅拌制成均匀料浆，入模，24小时后脱模，经自然养护后，可制得轻质多孔无机材料制品。

[0030] 实施例1：

[0031] 用成孔剂颗粒作为集料(粒径在2～3mm之间)，并按照不同体积百分比加入到水泥浆中，经搅拌、注模、养护后，制成轻质多孔混凝土试块，具体配比和检测结果如下表所示：

[0032] 表1集料为成孔剂颗粒的混凝土配方及性能

[0033]

[0034] 1.表中的W/C为水灰比。

[0035] 2.集料体积表示的是成孔剂颗粒或复配集料在模具中堆积时所占的体积百分数。

[0036] 所制得的轻质多孔混凝土试块7天抗压强度在0.61-6.37Mpa之间，28天抗压强度3
在0.82-6.62Mpa之间，干态密度在472.7-881.7kg/m 之间。

[0037] 实施例2：

[0038] 用成孔剂颗粒和膨胀珍珠岩颗粒复配作为集料，并按照不同比例和体积百分比加入到水泥浆中。经搅拌、注模、养护后，制备轻质多孔混凝土试块。具体配比及所制成的轻质多孔混凝土试块的性能如下表2和表3所示：

[0039] 表2集料为成孔剂颗粒(A)和膨胀珍珠岩颗粒(B)复配的混凝土配比表[0040]

[0041] 表3集料为成孔剂颗粒(A)和膨胀珍珠岩颗粒(B)复配的混凝土性能[0042]

[0043] 所制备的轻质多孔混凝土试块7天抗压强度在2.33-5.71Mpa之间，28天抗压强度3
在0.89-7.03Mpa之间，干态密度在534.5-896.73kg/m 之间。

[0044] 实施例3：

[0045] 用成孔剂颗粒和聚苯乙烯泡沫颗粒复配作为集料，并按照不同的比例和体积百分比加入到水泥浆体当中。经搅拌、注模、养护后，制成轻质多孔混凝土试块。具体配比及所制成的轻质多孔混凝土试块的性能如下表4和表5所示：

[0046] 表4集料为成孔剂颗粒(A)和聚苯乙烯泡沫颗粒(C)复配的配比表[0047]

[0048] 表5集料为成孔剂颗粒(A)和聚苯乙烯泡沫颗粒(C)复配的混凝土性能[0049]

[0050] 所制得的轻质多孔混凝土试块7天抗压强度在3.58-7.08Mpa之间，28天抗压强度3
在3.95-8.78Mpa之间，干态密度在634.4-858.4kg/m 之间。

[0051] 实施例4：

[0052] 单独将成孔剂颗粒(体积比为90％)作为集料加入到水泥浆体中，经搅拌、注模、养护后，制成轻质多孔混凝土试块。图1和图2分别为本实施例所得试块的切面照片和试块切面局部放大10倍的照片，从照片可以清楚看出：成孔剂颗粒失水干燥后形成了球形孔洞，孔径绝大多数在1～2mm之间，孔在切面上分布均匀，孔的形状规则，且内表面光滑，这种方法制成的轻质多孔混凝土试块具有较好的承压能力。