泡沫混凝土的制造工艺

本发明介绍的是关于泡沫或多孔混凝土模制件的制造工艺，这种制造方法是采用所谓予发泡的方法，然后，通过对速凝混凝土泥浆化合物制成的模件进行高温高压养护。

进一步，本发明这泡沫混凝土制造工艺的特点在于对速凝混凝凝土化合物的泡沫泥浆的凝结控制方法，以及为使模件强度增加对其进行高温高压养护的方法。

泡沫混凝土从减轻混凝土构件的重量和节约能源的观点来讲，已经受到极大注意，这种所谓混凝土产品的预制过程已经有了很大的发展，各种各样的泡沫混凝土板材已被采用。

采用热压方法制造的轻质混凝土（ALC）是一种有代表性的泡沫混凝土。ALC做为一种稳定的建筑材料具有较大的市场，它具有不同的形式，并且是一种轻质混凝土（LC）它由雪硅钙石类的结晶硅酸钙水合物构成，在热液和压力条件下，在一热压容器内经养护予发泡固化产品而制成。

目前，工业性销售的ALC产品，根据不同的发泡结构可分成发泡型和预发泡型。后发泡工艺是把水硬性水泥化合物泥浆倒入一个模具内，然后用氢气发泡，而氢气是由于铝粉加入带有碱性成份的水泥化合物中彼此反应而产生的。按照这种工艺，模具内发泡体的高度应限定在60公分左右，从静压力观点来讲，这可使模具内水泥化合物泥浆在发泡时其垂直方向的发泡条件能保持均匀一致。因此，为了提高模具的使用效率，由于上面提到发泡高度的原因，用把最后泡沫产品垂直地限定到一定的厚度的方法去生产60厘米宽的板材或厚板（养护前）。

显然，从以上叙述可看出，后发泡型的一般泡沫混凝土的板材在涉及到较大的尺寸和较复杂形状和复杂的结构时是不能令人满意的。

这个问题基本上可借助予发泡的方法得到解决。其中泡沫是加到水硬性水泥化合物泥浆内，然后把泡沫泥浆倒入模具内。然而，采用这种方法，每块板材及厚板只用一个模具，因此，必须借助速凝水泥化合物浆液来缩短浇注和脱模之间的时间间隔以提高昂贵模具的使用效率。另一方面为了：

（ⅰ）防止诸如高密度成份混凝土泥浆局部凝结造成的分凝现象，以及在浇注和脱模期间模件制品内发生消泡现象，

（ⅱ）进行表面处理，如：刮平模件表面的凸出部分，平整表面和根据设计轧出花纹。必须使水泥泥浆在凝结时，具有适当的粘度并保持必要的一段时间，以进行表面处理。

鉴于这种必要性，采用向速凝水泥化合物泥浆添加缓凝剂的方法看来是可取的。然而为了达到此目的，对缓凝剂的选择也并非是一件容易的事。

另一方面，当采用铝酸钙为速凝水泥成份时，必须特别注意凝固后它的转换反应。因为铝酸钙通常是由诸如C12A7、CA、CA2、C3A、C4AF和C3A3CaSO4等无机盐衍生得到的（这里符号c代表CaO，符号A代表Al2O3）。这些无机盐导致在水合反应开始时它们所带有大量的结晶水分，而在加热后它们逐渐转化为具有少量结晶水分的无机物，比如：典型的氧化钙和铝酸钙的水合反应为：

CAH10→C2AH8→C3AH6

这个反应是一个转换反应，这是人所共知的，而特殊的是在C2AH3向C3AH6转化过程中，由于反应过程中体积变化和水的释放而引起孔隙会造成最终构件强度减弱。当泡沫混凝土制件在未经过热压养护之前，模制件的强度一直是很低的，而模制件在脱模后，必须在无支撑情况下保持其形状，由于上述提到在转换反应强度的降低，模件可能支撑不住本身重量而倒塌。因此常会发生构件塑性流失，有时甚至会完全破碎。

美国专利US4057608公开一种制备泡沫混凝土的工艺方法，其中的步骤包括：

将泡沫水泥泥浆放到模具中，使它成形;在热压釜中养护从模具中取出的泡沫混凝土制品（请参看US4057608，第一列第62行～第四列第43行）。

在此工艺过程中，从模具中取出的混凝土制品需要贮存一段时间后，再送到养护热压釜中进行热压养护处理（第四列，第27-29行）。还公开了上述混凝土制品的定型和养护的条件。

但是，在该专利文献中，没有任何文字表示出脱模后的制品需要先进行养护，特别是常压热温条件下的予养护。然后再放到热压釜中热压养护。当然，该专利更没有用予养护的步骤解决脱模后制品强度不够的问题。

美国专利US4190454公开了一些有效的水泥缓凝剂，还公开了添加这些缓凝剂的速硬水泥。在水泥组合物中，添加柠檬酸或柠檬酸盐，或者添加柠檬酸和碱金属碳酸盐作为缓凝剂（请参看第二列，第3～11行），能解决水泥硬化速度太快的问题。

但是该专利中没有涉及到用所述的缓凝剂，先采用脱模后进行予养护处理的步骤，再放入热压养护釜中，以解决脱模后制品的强度不够的问题。

本发明人发现，在制造泡沫混凝土制品的工艺过程中，采用特定的缓凝剂，且其数量能够使在向模具中浇注泡沫泥浆（E）之后20～120分钟内，泥浆的强度能使成形制品不会在脱模时变形。再将脱模坯在特定的温湿条件下，进行予养护处理，就能解决制品坯的强度不够的问题。

本发明的目的是通过采用一种特殊的缓凝剂和热压养护前引入一种特殊的予养护方法，来解决上述提到的困难。

按照本发明的生产工艺，制备泡沫混凝土的工艺包括：

将（A）由硅酸钙做为主要的水硬性无机成份组成的水泥化合物含水泥浆。

（B）由铝酸钙做为主要的水硬性无机成份组成的速凝水泥化合物含水泥浆。

（C）缓凝剂和

（D）水溶性泡沫液混合，以获得速凝水泥泡沫泥浆（E），它具有表观密度0.4～1.2;将这些混合物浇注在一个模具内，脱模后模件在高温和高压条件下，进行热液养护以最后得到泡沫混凝土构件。其特征在于工艺制造过程须按以下条件进行：

（1）缓凝剂（C）至少选自以下物组中的一种：

（a）碱金属柠檬酸盐，

（b）碱金属酒石酸盐，

（c）柠檬酸和碱金属碳酸盐或碳酸氢盐，

（d）酒石酸和碱金属碳酸盐或碳酸氢盐，

（2）速凝水泥的泡沫泥浆（E）对脱模应提供足够的强度，在倒入模具20～120分钟内脱模不会变形，然后再脱模。

（3）脱模的模件在常压和热温状态下进行予养护，温度条件和处理时间应限定在附图中A，B曲线所包围的范围内。借此，至少受泥浆（B）中铝酸钙的水合作用影响和决定的模件的部分初始强度，会被由泥浆（A）中水硬性水泥化合物的水合作用所赋与的强度所取代。

（4）模件然后在150～190℃的高温高压热液条件下进行养护。

按照本发明的方法，上面提出的课题和适宜的缓凝作用都可得以解决，进而也解决了模件脱模强度方面的问题，即模件在脱模时期的初始强度取决于作为速凝成份的铝酸钙水合作用所造成的强度。在脱模后用提供适当的热温条件的方法，硅酸钙盐基水泥物质的强度会逐步适当增加。因此，由于逐渐的引起硅酸钙盐的转换反应发生在模件强度变得足够高之前，由两个水合反应引起的这种强度的转换能进行的较平稳。

附图表示的是本发明温度与养护时间的关系。

速凝水泥化合物的泡沫泥浆（E）

这种速凝水泥化合物泡沫浆（E）由以下四种成份组成，借助这种泡沫，模件的凝结和强度的增加可按本发明的方法进行控制。这四种成份A到D本身都是已知的。

含水泥浆（A）

这种含水泥浆（A）是一种以硅酸钙为主要水硬性无机成份组成的水泥化合物含水泥浆。

这种水泥化合物用来产生雪硅钙石类结晶状硅酸钙水合物，但要经高温高压热液养护，其详细内容与通常的ALC相关。

水泥化合物主要由CaO和SiO2构成，其最宜重量比应为5∶5到2∶8。含水泥浆（A）可由水泥粉末如被波特兰水泥，〈石灰〉CaO及二氧化硅等混合而成，主要成份的用量可按照予期的目的参考上面提及的重量比选用。然后将最终的混合物分散入水中。

硫酸钙，石灰和其它类似成份，可添加到含水泥浆内以调节其凝结速度。当然，砂子，珍珠岩，粉粒或其它，如：加固纤维材料、彩色颜料等都可加入其内。按总的固体重量计算的泥浆浓度为40～75%。

本发明中对含水泥浆（A）而言的“水泥化合物”，（同样也对含水泥浆B、E）它不只包括含有、CaO、砂土或其它成份的水泥组合物，也包括单独的水泥成份。

含水泥浆（B）

含水泥浆（B）是一种速凝水泥化合物的含水泥浆。它由铝酸钙做为其主要水硬性无机成份，按其化学成份这种水泥化合物含有的无机盐为C12A7、CA、CA2、C3A、C2AS、C4AF、C11A7CaF2、C3A3CaF2、C3A3CaSO4等。（其中符号C代表CaO，符号A代表Al2O3，符号S代表SiO2）。

这种水泥化合物的代表为：硅酸钙水泥和CSA（硫铝酸钙）水泥。

泥浆的浓度按总固态重量计为40～75%。

缓凝剂（C）

用于本发明的缓凝剂，可由下文提及到的（a）至（d）一组中选择。“碱金属盐”是以钠盐和钾盐为代表。

尽管缓凝剂可选用（a）至（b）中的一种，但（a）至（d）中的二种或更多种也可组合使用。当两种形式的缓凝剂结合使用时，最好是分别把缓凝剂（a）和（b）（羟基羧酸的碱金属盐）添加并溶解到泥浆（A）内，把缓凝剂（c）和/或（d）（羟基羧酸和碱金属碳酸或碳酸氢盐）加入泥浆（B）中。按这种方法使用缓凝剂和正确地选择其类型和用量。即有可能使速凝水泥化合物泥浆（E）在最初凝结阶段，产生放热停滞期间，缓凝剂的用量应足以保证在浇注泥浆（E）后的20～120分钟内，具有足够的脱模强度。

含水泡沫液（D）

水性泡沫液用于予发泡的方法已被人们所熟知。只要适当，任何这类液体均可用于本发明中。

水性泡沫液通常是借助有发泡剂的泡沫液进行搅拌和充气获得。发泡剂应具有良好的稳定性，通常采用阴离子合成表面活性剂或基于蛋白质水解物的发泡剂。

水性泡沫液的最宜表观比重应为0.01～0.20。

泡沫泥浆（E）

用于浇注的速凝水泥化合物的泡沫浆（E）是上述（A）至（D）各成分的混合物。

只要产生实效，这些成份的含量可按需要选择。通常水泥浆（B）的用量应使其主要水硬性无机成份的含量为含水泥浆（A）重量的3%～30%。水溶性泡沫液（D）用量的确定应以满足预期的发泡状态（密度）为准，本发明中泥浆（E）的表观密度为0.4至1.2。

泡沫浆（E）应至少用分别制备水泥浆（A）和（B）后，然后将其混合的方法生产。通常发泡泥浆（E）的制备过程是先分别制备泥浆（A），泥浆（B）及（C）和（D），然后把它们混合。在后种情况下，四种成份接触时有可能出现时间延迟。

泡沫浆（E）水的含量为含水泥浆（A和（B）总水泥化合物重量的40～75%，（固体成份）。这些水份原在成份（A）（B）（C）中，混合时带到发泡浆（E）中，特定的分配比例是按加工性能的考虑决定。

泡沫泥浆（E）的表观密度可由水性泡沫液（D）的添加量和添加后的脱泡程度来决定。换句话说，泡沫混凝土制品的表观密度则由泡沫浆（E）确定。

泡沫混凝土的制备：

本发明泡沫混凝土制造工艺的特点是，除了使用速凝混凝土化合物的发泡泥浆以外在热压养护前要进行特定的予养护。除上述以外，该工艺过程基本上与通常的预发泡工艺没有差别。

浇注与脱模

把上述的泥浆（E）倒入具有特殊形状和尺寸的模具中，（如必要可在模具内加入钢筋加固）然后经过一适当时间间隔后脱模。

按照本发明，泥浆（E）的成分应进行适当调节，使其有足够的强度以保证在浇注模具后20～120分钟内可脱模。如果浇注和脱模时间间隔少于20分钟，其加工特性会很差，如果时间间隔超过120分钟，则生产效率会降低，速凝剂的效力也会减弱。

所谓“能脱模的强度”是一特定意义，例如，是不少于40磅/英寸的监护值。顺变提及，脱模强度即初始硬度，它主要是从铝酸钙的水合作用产生。

预养护

模件脱模后，它实际上是在常压和温湿状态下，并且据有特定的温度-时间关系，由此至少有一部分，最好是大部分依赖于模件内泥浆（B）中铝酸钙的水合作用的起始强度由泥浆A内水硬性水泥化合物的水合作用赋与的强度所取代。所谓“温湿状态”，此处所指的状态的温度由下文所规定范围限定，其湿度相应于不低于90%的相对湿度或者用在模件表面喷水等方法潮化模件。

这种温度条件必须保持在附图曲线A、B所包围的时间间隔和温度范围内。更为特殊的是，泥浆（A）内铝酸钙的转换反应必须在泥浆（A）内的水泥化合物的强度已经发展到适当程度时发生。如果处在低于图中曲线B对应的范围，由于转换反应会发生模件的塑性流动，这种由于转换反应造成的塑性流动最终会造成模件物理特性的降低，而且由于上述平衡没有良好的保持，模件会发生碎裂。另一方面，如处于曲线A及以上的范围，泥浆A中的水泥化合物的水合作用将会过份而造成热压养护后模件强度的降低，尽管此时模件的变形会被抑制住。予养护的时间由特定的泥浆（E）和浇注，脱模之间的时间间隔来决定，大多情况下，予养护时间不超过35小时，如果予养护过程占有休息日，也可超过35小时。

热压养护

热压养护是模件在予养护之后，在温度为150℃～190℃的热条件下在一热压容器内进行。采用热压养护生产泡沫混凝土模件的制造方法是已知的。除非另有说明本发明可采用这种已公开的技术。

实施例

浆液（A）由100份波特兰（portiand）水泥，120份硅石粉，10份水泥添加剂，0.7份柠檬酸钠和115份水组成，然后将其加到泥浆（B）中，泥浆（B）由20份铝矾土水泥，15份水溶性泡沫液组成，泡沫液量应使最后的混合物的表观密度为0.72。混合物倒入模具内。模件在一小时之内脱模，然后进行20小时的予养护，养护温度为30℃，水喷浇模件;然后在180℃温度下，在热压容器内进行热液养护。由此，即可得到表观密度为0.5的绝对干燥的泡沫混凝土制件。上面提到的数量比全为重量比。