蛋白質型水泥發泡劑及含有該發泡劑的混凝土的制備方法
【專利摘要】本發明是一種蛋白質型水泥發泡劑及含有該發泡劑的混凝土的制備方法，將含鉻革屑水解得到革屑水解液，再對革屑水解液進行起泡復配和穩泡復配，得到蛋白質型發泡劑，解決了蛋白質型發泡劑成本高的問題。將蛋白質型發泡劑應用到水泥中，制備成泡沫混凝土，將水解得到的含鉻殘渣烘干后，添加到泡沫混凝土中，提供了含鉻殘渣的一種新型處理途徑，得到了制作泡沫混凝土的一種新配方。既用革屑制備了利用價值較高的發泡劑和混凝土，又解決了革屑污染問題。
【專利說明】
蛋白質型水泥發泡劑及含有該發泡劑的混凝±的制備方法
技術領域
[0001] 本發明設及蛋白質型水泥發泡劑的制備方法，還設及含有該發泡劑的混凝±的制 備方法。
【背景技術】
[0002] 作為世界上第一制革大國，我國固體廢棄物每年產量高達140萬噸，其中含銘的固 體廢棄物高達28萬噸。但現有技術中尚沒有一種既能大批量消耗含銘革屑，又能杜絕二次 污染的含銘革屑處理方法。
[0003] 隨著建材行業的發展，水泥發泡劑逐漸由單一成分向多元成分復合發展。水泥發 泡劑可W分為表面活性劑類發泡劑、合成類發泡劑、蛋白質類發泡劑和復合型發泡劑。目 前，性能最好的水泥發泡劑為蛋白質類發泡劑，其泡沫的發泡倍數大，穩定性好，泡沫均勻 細膩，并且與水泥等膠凝材料相容性好。但蛋白質型發泡劑原料成本過高，應用受到限制。
[0004] 通過使用保溫材料實現建筑節能是世界建筑節能的重要研究方向。聚苯乙締、聚 氨醋等有機保溫材料雖具有輕質、保溫效果好等優點，但它易燃、易老化、耐久性差，目前正 被無機保溫材料所取代。W泡沫混凝±為代表的無機保溫材料具有防火、耐久、隔聲、隔熱、 綠色環保等優勢，正成為建筑保溫行業的新寵。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是，提供一種蛋白質型水泥發泡劑及含有該發泡劑的 混凝±的制備方法，充分利用革屑制備價值較高的發泡劑和混凝±，并解決革屑污染問題。
[0006] 本發明采用W下技術方案：
[0007] -種蛋白質型水泥發泡劑的制備方法，其特征在于按照W下步驟進行：
[000引（1)、反應器中加入6-9質量份的干革屑、60-90質量份的水、0.4-1.2質量份的堿和 0.4-1.2質量份的2，3-二徑基糞-6-橫酸鋼，反應溫度70-100°C，反應時間6-12h，反應完成 后，離屯、抽濾，得到革屑水解液，并得到含銘革屑水解殘渣；
[0009] (2)、調節革屑水解液的抑為6.5-7.5，加入0.01-0.5質量份的防腐劑，得到蛋白質 型發泡劑母液；
[0010] (3)、向步驟(2)所得的蛋白質型發泡劑母液中添加0.2-0.9質量份的起泡組分化 W及0.2-0.9質量份的起泡組分化，得到發泡劑母液；
[0011] (4)、向步驟(3)所得發泡劑母液中添加0.2-0.9質量份的穩泡組分Wi和0.1質量份 的甲基Ξ乙氧基硅烷，得到蛋白質型水泥發泡劑；
[0012] 所述起泡組分化是十二烷基硫酸鋼、十二烷基苯橫酸鋼、十六烷基橫酸鋼、十二燒 基聚氧乙酸硫酸鋼、氧化石蠟皂中的一種；
[0013] 所述起泡組分化是十二烷基橫酸鋼、十二烷基醇酸硫酸鋼、茶皂素和α-油酸橫酸 鹽中的一種；
[0014] 所述穩泡組分Wi為簇甲基纖維素、徑乙基甲基纖維素、徑乙基纖維素、簇甲基淀 粉、可溶性淀粉、陽離子淀粉、聚丙締酷胺、丙締酸納、海藻酸鋼、聚乙締醇、聚氧化乙締和甲 基纖維素酸中的一種。
[0015] 所述的堿為氧化巧、氧化儀、氨氧化鋼和氨水中的一種或者任意比例的兩種W上。
[0016] 所述防腐劑為苯甲酸鋼、苯甲酸和疊氮化鋼中的一種或者任意比例的兩種W上。
[0017] 含有所述的蛋白質型水泥發泡劑的混凝±的制備方法，其特征在于按照W下步驟 進行：向10質量份的蛋白質型水泥發泡劑中添加50-70質量份的水泥，20-40質量份的水，1- 3質量份的膨潤±和1-3質量份的引氣減水劑;攬拌成為均勻漿料，將漿料倒入模中養護，得 到混凝±。
[0018] 另一種含有所述的蛋白質型水泥發泡劑的混凝±的制備方法，其特征在于按照W 下步驟進行：向8質量份的蛋白質型水泥發泡劑中添加40-60質量份的水泥，20-30質量份的 水，2-10質量份的含銘革屑水解殘渣，1-4質量份的膨潤±和1-4質量份的引氣減水劑，攬拌 成為均勻漿料，將漿料倒入模中養護，得到混凝上。
[0019] -種優選的混凝±的制備方法，向8質量份的蛋白質型水泥發泡劑中添加60質量 份的水泥，25質量份的水，6質量份的含銘革屑水解殘渣，2質量份的膨潤±和1.5質量份的 引氣減水劑，攬拌成為均勻漿料，將漿料倒入模中養護，得到混凝上。
[0020] 本發明的積極效果在于：
[0021] (1)、本發明利用制革工業的廢棄下腳料制備蛋白基水泥發泡劑，不僅可W有效地 解決制革廢棄物的環境污染問題，而且還可解決蛋白質型發泡劑成本過高的問題。
[0022] (2)、本發明通過復配得到了一種蛋白質型發泡劑的配方，所得的蛋白質型發泡劑 發泡倍數大，穩泡性高、泡沫細膩、氣泡分布均勻。
[0023] (3)、本發明將所得發泡劑應用于泡沫混凝±，制得建材保溫材料泡沫混凝±，得 到了 一種泡沫混凝±配方，所得泡沫混凝±性能優良。
[0024] (4)、本發明首創使用含銘水解殘渣添加到泡沫混凝±中，使得發泡劑的制備過程 不產生任何污染，能大量消耗含銘革屑，同時，含銘革屑添加到泡沫混凝±后，所得泡沫混 凝±性能優良。研究發現，含銘水解殘渣在泡沫混凝±中可W起到減水劑的作用，能調節泡 沫混凝±的性能。
[0025] (5)、本發明得到了一種泡沫混凝±制作配方，用42.5R普通娃酸鹽水泥為膠凝材 料;用引氣減水劑來增加泡沫混凝±漿料的和易性，減少用水量，使水泥水化更充分；用膨 潤±作為氣孔密閉劑，膨潤±是一種納米級材料，其可W分布在水化后的娃酸鹽間隙中，增 強泡沫混凝±內部氣孔的密閉性，提高混凝±的抗壓強度;用自制發泡劑來發泡，制備泡沫 混凝±;用自來水攬拌水泥，促進水泥水化凝固；用水解含銘殘渣作為一種混凝±外加劑， 提高混凝±的和易性，促進水泥水化，改善泡沫混凝±的性能。
[0026] (6)、2,3-二徑基糞-6-橫酸鋼能夠促進革屑水解，達到水泥發泡劑所需分子量和 粘度。運是本發明的一項關鍵技術。同時，甲基Ξ乙氧基硅烷具有增效穩定泡沫作用，有助 于穩定泡沫。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發明不同水解殘渣添量與泡沫混凝±絕干密度的關系示意圖。
[0028] 圖2是本發明不同水解殘渣添量與泡沫混凝±吸水率的關系示意圖。
[0029] 圖3是本發明不同水解殘渣添量與泡沫混凝±抗壓強度的關系示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明要求保護的范圍并不局 限于實施例表述的范圍。
[0031] 實施例1:蛋白質型水泥發泡劑制備例。
[0032] 將已經烘干的革屑40g，自來水320ml，氨氧化巧3.2g、二徑基糞-6-橫酸鋼8g加入 到Ξ口燒瓶中，在80°C下電動攬拌水解，冷凝回流lOh。水解結束后紗布抽濾、離屯、，得到水 解液W及含銘革屑水解殘渣。
[0033] 取水解液300ml加入燒杯中，通過加酸保持此時溶液pH在6.5-7.5之間，添加0.3g 防腐劑疊氮化鋼。再向水解液中依次添加〇.36g十二烷基硫酸鋼、0.36g十二烷基醇酸硫酸 鋼、〇.36g徑乙基纖維素和甲基Ξ乙氧基硅烷O.lg，混合均勻，得到發泡劑母液。
[0034] 實施例2:泡沫混凝±制備例一。
[0035] 制備步驟：向實施例1制備的蛋白質型水泥發泡劑中添加水泥，自來水，膨潤±和 引氣減水劑;攬拌成為均勻漿料，將漿料倒入模中養護，得到混凝±。配方見表1。并W絕干 密度、吸水率和抗壓強度為考察指標，測定泡沫混凝上的性能。
[0036] 表1泡沫混凝±配方
[0037]
[0038] 實施例3:泡沫混凝±制備例二。
[0039] 向實施例1制備的蛋白質型水泥發泡劑中添加水泥，自來水，含銘革屑水解殘渣， 膨潤±和引氣減水劑，攬拌成為均勻漿料，將漿料倒入模中養護，得到混凝±。配方見表2。
[0040] 表2泡沫混凝±配方
[0041]
[0042] 在20-100g范圍內調整含銘革屑水解殘渣用量，制備泡沫混凝±，并W絕干密度、 吸水率和抗壓強度為考察指標，測定泡沫混凝上的性能。
[0043] W下是泡沫混凝±性能測試情況：
[0044] (1)、泡沫混凝±絕干密度的測定。
[0045] 根據中華人民共和國建材行業《JCT 2125-2012屋面保溫隔熱用泡沫混凝±》標 準，把養護至7d的試樣一組3塊，測量每塊試樣的長、寬、高Ξ個方向的長度值，測量誤差控 制在ImmW內，計算各塊試樣的體積V。將試樣置于電熱鼓風干燥箱，在105Γ左右進行干燥， 每隔4h測一次樣，相鄰兩次的質量差控制在IgW內。再把樣品冷卻到室溫后稱其質量，測量 誤差控制在IgW內。絕干密度的計算如1-1式：
[0046]
[0047] 式中；
[004引 丫一一試樣的絕干密度，Kg/m3;
[0049] Μ一一試樣烘干后的質量，g;
[00加 ]V--試樣的體積，mm3。
[0051] 泡沫混凝±的絕干密度平行測定Ξ次，求其平均值，誤差控制在10Kg/m3W內。
[0052] 由圖1可知，在泡沫混凝±中添加含銘革屑的水解殘渣后，隨著水解殘渣添量的增 加，其絕干密度逐漸降低，當水解殘渣的添量為60g時，絕干密度最低為692.62Kg/m3，繼續 添加水解殘渣，泡沫混凝±的絕干密度急劇增大，當水解殘渣用量超過lOOg時，泡沫混凝± 不能成型。因此，把水解殘渣添加到泡沫混凝±中，不僅可W解決水解殘渣的污染問題，同 時，水解殘渣還可W改善其絕干密度，根據建材行業標準《JG/T266-2011泡沫混凝±》，制備 密度等級為A07的泡沫混凝±。
[0053] (2)、泡沫混凝±吸水率的測定。
[0054] 把養護7d的試樣每組3塊，測量每塊試樣的長、寬、高Ξ個方向的長度值，準確測量 至Ijlmm，計算每個試樣的體積V。將試樣放在溫度為20°C左右的的水槽中，再加水到試樣1/3 高度的位置，維持2〇}1^上，然后接著加水到2/^3高度的位置，維持2〇}1^上，最后加水使液面 超過試樣30mm，維持20hW上。試樣間距不得少于20mm。體積吸水率計算如（1-2)式：
[0化5]
[0056]式中；
[0化7]化--試樣的體積吸水率，％ ;
[005引 Mg--試樣吸水后的質量，g;
[0化9] Mo--試樣烘干后的質量，g;
[0060] P--水的密度，P = 0.001g/mm3;
[OOW] V--試樣的體積，臟3;
[0062] 體積吸水率平行測定3次，取其算術平均值，誤差控制在1 % W內。
[0063] 由圖2可知，隨著泡沫混凝±中含銘革屑的水解殘渣添量的增大，其吸水率先增加 后降低，當水解殘渣添量為60g時，其吸水率最大為51.68%。當水解殘渣添量為80g時，其吸 水率為36.78%，既能大量的處理水解殘渣，同時，其所制備的泡沫混凝±吸水率較低，根據 建材行業標準《JG/T266-2011泡沫混凝±》，其吸水率等級可達W40。
[0064] (3)、泡沫混凝±抗壓強度的測定。
[0065] 取養護至7d的試樣一組3塊，測量每塊試樣的長、寬、高Ξ個方向的長度值，準確測 量到1mm，并計算每個試樣的受壓面積A。將試樣放在材料試驗機下壓板的中屯、位置，當上壓 板與試樣接觸時，調芐基座，保持試件與壓板平行。W1. OkN/s左右的速度持續緩慢的加壓， 直到試樣破損，記下試樣破損時的荷載P。抗壓強度計算公式如（1 -3)式：
[0066]
[0067] 式中；
[0068] fee-試樣的抗壓強度，MPa;
[0069] P--試樣的破壞載荷，N;
[0070] A一一試樣的受壓面積，mm2。
[0071] 抗壓強度平行測定Ξ次，取其Ξ次的算術平均值或者單塊最小值，測量誤差控制 在 O.OlMPaW 內。
[0072] 由圖3可知，隨著泡沫混凝±中含銘革屑的水解殘渣添量的增加，其抗壓強度先降 低后增強，當水解殘渣添量為60g時，其抗壓強度最低為4.03MPa，當水解殘渣添量為80g時， 其抗壓強度最大為7.79MPa，繼續增大水解殘渣添量，泡沫混凝±抗壓強度降低，當添量超 過lOOg時，泡沫混凝±不能成型，原因是水解殘渣中大部分成分為膠原多膚，具有蛋白質兩 性的性質，又水泥與水拌合后由于粒子之間的相互吸引、粒子間的接觸吸附W及其他一些 原因，水泥粒子傾向于相互粘接成簇，形成絮凝結構，水解殘渣中的膠原多膚混凝±的堿性 條件下帶負電，容易在水泥顆粒表面進行富集，使得水泥粒子帶同種電荷，繼而絮凝結構解 體，水泥粒子均勻分散，放出絮凝時所束縛的拌合水，提高混凝±的和易性，起到減水劑的 作用，使得水解殘渣添量增加到60g時，抗壓強度逐漸降低，水泥粒子分散更均勻，泡沫混凝 ±的絕干密度也降低;繼續增大泡沫混凝±中水解殘渣添量，絮凝結構束縛的拌合水被大 量釋放，水會破壞混凝±中氣泡的液膜，增大混凝±中氣泡的壓力，使氣泡破裂，進而使泡 沫混凝±的絕干密度增大，進而導致水解殘渣添量為80g時，泡沫混凝±的抗壓強度達到最 大，繼續添加水解殘渣添量，水泥粒子過于分散，改變了巧饑石的尺寸和排列，進而使得水 解殘渣添量超過lOOg時，泡沫混凝±無法成型。
[0073] 綜合各項性能指標，本發明得到了混凝±最佳配方如下:8質量份的蛋白質型水泥 發泡劑，60質量份的水泥，25質量份的水，6質量份的含銘革屑水解殘渣，2質量份的膨潤± 和1.5質量份的引氣減水劑。
【主權項】
1. 一種蛋白質型水泥發泡劑的制備方法，其特征在于按照以下步驟進行： (1 )、反應器中加入6-9質量份的干革肩、60-90質量份的水、0.4-1.2質量份的堿和0.4-1.2質量份的2，3-二羥基萘-6-磺酸鈉，反應溫度70-100°C，反應時間6-12h，反應完成后，離 心抽濾，得到革肩水解液，并得到含鉻革肩水解殘渣； (2) 、調節革肩水解液的pH為6.5-7.5，加入0.01-0.5質量份的防腐劑，得到蛋白質型發 泡劑母液； (3) 、向步驟(2)所得的蛋白質型發泡劑母液中添加0.2-0.9質量份的起泡組分Q1以及 0.2-0.9質量份的起泡組分Q2，得到發泡劑母液； (4) 、向步驟(3)所得發泡劑母液中添加0.2-0.9質量份的穩泡組分1和0.1質量份的甲 基三乙氧基硅烷，得到蛋白質型水泥發泡劑； 所述起泡組分Q1是十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基磺酸鈉、十二烷基聚 氧乙醚硫酸鈉、氧化石蠟皂中的一種； 所述起泡組分Q2是十二烷基磺酸鈉、十二烷基醇醚硫酸鈉、茶皂素和α-油酸磺酸鹽中的 一種； 所述穩泡組分1為羧甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基淀粉、可溶 性淀粉、陽離子淀粉、聚丙烯酰胺、丙烯酸納、海藻酸鈉、聚乙烯醇、聚氧化乙烯和甲基纖維 素醚中的一種。2. 如權利要求1所述的蛋白質型水泥發泡劑的制備方法，其特征在于:所述的堿為氧化 鈣、氧化鎂、氫氧化鈉和氨水中的一種或者任意比例的兩種以上。3. 如權利要求1所述的蛋白質型水泥發泡劑的制備方法，其特征在于:所述防腐劑為苯 甲酸鈉、苯甲酸和疊氮化鈉中的一種或者任意比例的兩種以上。4. 含有權利要求1或2或3所述的蛋白質型水泥發泡劑的混凝土的制備方法，其特征在 于按照以下步驟進行： 向10質量份的蛋白質型水泥發泡劑中添加50-70質量份的水泥，20-40質量份的水，1-3 質量份的膨潤土和1-3質量份的引氣減水劑;攪拌成為均勻漿料，將漿料倒入模中養護，得 到混凝土。5. 含有權利要求1或2或3所述的蛋白質型水泥發泡劑的混凝土的制備方法，其特征在 于按照以下步驟進行： 向8質量份的蛋白質型水泥發泡劑中添加40-60質量份的水泥，20-30質量份的水，2-10 質量份的含鉻革肩水解殘渣，1-4質量份的膨潤土和1-4質量份的引氣減水劑，攪拌成為均 勻漿料，將漿料倒入模中養護，得到混凝土。6. 如權利要求5所述的混凝土的制備方法，其特征在于按照以下步驟進行：向8質量份 的蛋白質型水泥發泡劑中添加60質量份的水泥，25質量份的水，6質量份的含鉻革肩水解殘 渣，2質量份的膨潤土和1.5質量份的引氣減水劑，攪拌成為均勻漿料，將漿料倒入模中養 護，得到混凝土。
【文檔編號】C04B28/04GK105948650SQ201610298579
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月7日
【發明人】張萌萌, 張文斌, 段寶榮, 刁屾, 羅艷華, 陳沛海, 韓靜, 周春莉, 邱李樹石
【申請人】王全杰