一种泡沫混凝土纳米增强剂的制备方法

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一种泡沫混凝土纳米增强剂的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种泡沫混凝土纳米增强剂的制备方法。
背景技术
泡沫混凝土具有轻质、隔热保温、防火、施工方便、环保性好等优点，广泛用于建筑外墙保温、防火隔离带等工程。但由于其具有较高吸水率，易导致导热系数上升，保温性能下降；在表面抹砂浆时易出现开裂、空鼓等不良现象，因此需要对泡沫混凝土进行憎水处理。另外，目前泡沫混凝土强度都较低，尤其是那些低密度混凝土，在施工时掉渣严重，一碰结构就有凹陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种泡沫混凝土纳米增强剂的制备方法。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种泡沫混凝土纳米增强剂的制备方法，所用原料的重量百分比为：SiO2溶胶20～50％、Al2O3溶胶5～10％、硅烷偶联剂5～10％、蜡粉1～5％，表面活性剂0.1～0.5％、去离子水30～65％；
具体制备步骤包括：
(1)按重量百分比称取各原料；
(2)将去离子水置于容器中，加入表面活性剂和蜡粉，室温下搅拌10～30min，搅拌速率1000～2000rpm；
(3)往步骤(2)得到的溶液中加入SiO2溶胶和Al2O3溶胶，室温下继续搅拌10～30min，搅拌速率500～800rpm；
(4)往步骤(3)得到的溶液中加入硅烷偶联剂后，加热至30～50℃；继续搅拌30～60min，搅拌速率500～800rpm；然后降至室温，得到泡沫混凝土纳米增强剂。
本发明中，所述硅烷偶联剂是正硅酸乙酯、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺，双-(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺或1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷中的至少一种。
本发明中，所述蜡粉是聚乙烯蜡粉或聚四氟乙烯蜡粉。
本发明中，所述表面活性剂是非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。
本发明中，所述表面活性剂是烷基酚聚氧乙烯醚或聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯。
本发明中，所述SiO2溶胶粒径为10～50nm，所述Al2O3溶胶粒径为10～50nm。
本发明中，所述SiO2溶胶粒径为20～40nm，所述Al2O3溶胶粒径为20～40nm。
本发明所述泡沫混凝土纳米增强剂的使用方法：
取适量泡沫混凝土纳米增强剂(不需要稀释)，将块状或片状的泡沫混凝土置于其中浸泡30～60min，使泡沫混凝土纳米增强剂渗入泡沫混凝土中，浸泡后再室温养护7天，即可用于建筑外墙保温、防火隔离带等工程施工。
发明原理描述：
本发明发挥纳米粒子增强技术优势，利用SiO2溶胶、Al2O3溶胶与水泥中Ca(OH)2以及H2O反应形成结构致密、高硬度硅酸钙、铝酸钙胶凝材料特点，制备泡沫混凝土纳米增强剂，并通过：A、在增强剂中添加硅烷偶联剂，其水解缩聚后能形成网络状大分子，密实混凝土中孔隙，并提高泡沫混凝土疏水性能；B、在增强剂中添加蜡粉，提高泡沫混凝土表面光泽度和疏水性能；C、在增强剂中添加表面活性剂，提高密封剂在泡沫混凝土中渗入深度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明制备获得的产品能水解缩聚形成网络状大分子，密实混凝土中的孔隙，并提高泡沫混凝土疏水性能；提高泡沫混凝土表面光泽度和疏水性能；提高密封剂在泡沫混凝土中渗入深度。
具体实施方式
实施例1
一种泡沫混凝土纳米增强剂，由下述重量百分比的组分组成：SiO2溶胶20％(20nm)、Al2O3溶胶5％(40nm)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷8.9％、聚乙烯蜡粉1％，烷基酚聚氧乙烯醚0.1％、去离子水65％。
制备方法为：
(1)按重量比称取去离子水于容器中，加入烷基酚聚氧乙烯醚和聚乙烯蜡粉，室温搅拌10min，搅拌速率2000rpm；
(2)往步骤(1)制备的溶液中加入SiO2溶胶和Al2O3溶胶，室温下继续搅拌10min，搅拌速率800rpm；
(3)往步骤(2)制备的溶液中加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，升温至30℃，搅拌60min，搅拌速率800rpm时，随后降至室温，得泡沫混凝土纳米增强剂。
制备的泡沫混凝土纳米硬化剂通过浸泡渗入泡沫混凝土中，浸泡时间30min，室温养护7天后测试性能，吸水率较未处理泡沫混凝土下降40％，抗压强度提高20％。
实施例2
一种泡沫混凝土纳米增强剂，由下述重量百分比的组分组成：SiO2溶胶50％(40nm)、Al2O3溶胶10％(20nm)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷6.5％、聚四氟乙烯蜡粉3％，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.5％、去离子水30％。
制备方法为：
(1)按重量比称取去离子水于容器中，加入聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和聚四氟乙烯蜡粉，室温搅拌30min，搅拌速率1000rpm；
(2)往步骤(1)制备的溶液中加入SiO2溶胶和Al2O3溶胶，室温下继续搅拌30min，搅拌速率500rpm；
(3)往步骤(2)制备的溶液中加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，升温至40℃，搅拌30min，搅拌速率500rpm时，随后降至室温，得泡沫混凝土纳米增强剂。
制备的泡沫混凝土纳米增强剂通过浸泡渗入泡沫混凝土中，浸泡时间60min，室温养护7天后测试性能，吸水率较未处理泡沫混凝土下降35％，抗压强度提高45％。
实施例3
一种泡沫混凝土纳米增强剂，由下述重量百分比的组分组成：SiO2溶胶30％(25nm)、Al2O3溶胶8％(30nm)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷5％、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷5％、聚四氟乙烯蜡粉5％，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.5％、去离子水46.5％。
制备方法为：
(1)按重量比称取去离子水于容器中，加入聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和聚四氟乙烯蜡粉，室温搅拌20min，搅拌速率1500rpm；
(2)往步骤(1)制备的溶液中加入SiO2溶胶和Al2O3溶胶，室温下继续搅拌20min，搅拌速率600rpm；
(3)往步骤(2)制备的溶液中加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，升温至50℃，搅拌40min，搅拌速率600rpm时，随后降至室温，得泡沫混凝土纳米增强剂。
制备的泡沫混凝土纳米增强剂通过浸泡渗入泡沫混凝土中，浸泡时间50min，室温养护7天后测试性能，吸水率较未处理泡沫混凝土下降60％，抗压强度提高55％。
实施例4
一种泡沫混凝土纳米增强剂，由下述重量百分比的组分组成：SiO2溶胶35％(10nm)、Al2O3溶胶8％(50nm)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷5％、聚四氟乙烯蜡粉5％，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.5％、去离子水46.5％。
制备方法为：
(1)按重量比称取去离子水于容器中，加入聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和聚四氟乙烯蜡粉，室温搅拌20min，搅拌速率1500rpm；
(2)往步骤(1)制备的溶液中加入SiO2溶胶和Al2O3溶胶，室温下继续搅拌20min，搅拌速率600rpm；
(3)往步骤(2)制备的溶液中加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，升温至50℃，搅拌40min，搅拌速率600rpm时，随后降至室温，得泡沫混凝土纳米增强剂。
制备的泡沫混凝土纳米增强剂通过浸泡渗入泡沫混凝土中，浸泡时间50min，室温养护7天后测试性能，吸水率较未处理泡沫混凝土下降60％，抗压强度提高55％。
实施例5
一种泡沫混凝土纳米增强剂，由下述重量百分比的组分组成：SiO2溶胶30％(50nm)、Al2O3溶胶8％(10nm)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷5％、双-(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺5％、聚四氟乙烯蜡粉5％，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.4％、去离子水46.6％。
制备方法为：
(1)按重量比称取去离子水于容器中，加入聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和聚四氟乙烯蜡粉，室温搅拌20min，搅拌速率1500rpm；
(2)往步骤(1)制备的溶液中加入SiO2溶胶和Al2O3溶胶，室温下继续搅拌20min，搅拌速率600rpm；
(3)往步骤(2)制备的溶液中加入γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和双-(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺，升温至50℃，搅拌40min，搅拌速率600rpm时，随后降至室温，得泡沫混凝土纳米增强剂。
制备的泡沫混凝土纳米增强剂通过浸泡渗入泡沫混凝土中，浸泡时间50min，室温养护7天后测试性能，吸水率较未处理泡沫混凝土下降60％，抗压强度提高55％。
对比实施方式
以下对比例，均以上述5个案例中的饱和吸水率下降最多，强度提高最大的案例—实施例3作为基础进行设置。
对比例1
将实施例3中“SiO2溶胶30％(25nm)、Al2O3溶胶8％(30nm)”更换为“SiO2溶胶38％(25nm)”，其余同于实施例3。制备的泡沫混凝土纳米增强剂通过浸泡渗入泡沫混凝土中，浸泡时间50min，室温养护7天后测试性能，吸水率较未处理泡沫混凝土下降40％，抗压强度提高35％。
对比例2
将实施例3中“SiO2溶胶30％(25nm)、Al2O3溶胶8％(30nm)”更换为“Al2O3溶胶38％(30nm)”，其余同于实施例3。制备的泡沫混凝土纳米增强剂通过浸泡渗入泡沫混凝土中，浸泡时间50min，室温养护7天后测试性能，吸水率较未处理泡沫混凝土下降30％，抗压强度提高25％。
对比例3
将实施例3中“γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷5％、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷5％”更换为“γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷10％”，其余同于实施例3。制备的泡沫混凝土纳米增强剂通过浸泡渗入泡沫混凝土中，浸泡时间50min，室温养护7天后测试性能，吸水率较未处理泡沫混凝土下降40％，抗压强度提高40％。
对比例4
将实施例3中“γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷5％、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷5％”更换为“双-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺10％”，其余同于实施例3。制备的泡沫混凝土纳米增强剂通过浸泡渗入泡沫混凝土中，浸泡时间50min，室温养护7天后测试性能，吸水率较未处理泡沫混凝土下降45％，抗压强度提高40％。
对比例5
将实施例3中“聚四氟乙烯蜡粉5％”、“去离子水46.5％”更换为“聚四氟乙烯蜡粉7％”、“去离子水44.5％”其余同于实施例3。制备的泡沫混凝土纳米增强剂通过浸泡渗入泡沫混凝土中，浸泡时间50min，室温养护7天后测试性能，吸水率较未处理泡沫混凝土下降50％，抗压强度提高45％。
对比例6
将实施例3中“聚四氟乙烯蜡粉5％”、“去离子水46.5％”更换为“聚四氟乙烯蜡粉0.5％”、“去离子水51％”其余同于实施例3。制备的泡沫混凝土纳米增强剂通过浸泡渗入泡沫混凝土中，浸泡时间50min，室温养护7天后测试性能，吸水率较未处理泡沫混凝土下降10％，抗压强度提高50％。