一種結構保溫輕骨料混凝土的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種結構保溫輕骨料混凝土，屬于民用建筑材料制備【技術領域】。本發明涉及一種結構保溫輕骨料混凝土，其原料按質量份數計包括：水泥基膠凝材料360～460份；陶粒410～460份；改性玻化微珠110～120份；混凝土改性劑15～20份；水260～290份；減水劑3.6～4.6份。本發明以改性玻化微珠與陶粒作為骨料，通過合理的組分配比，通過各組分的協同作用，得到了導熱系數為0.25～0.4W/(m·K)、28天抗壓強度為8～15Mpa、干表觀密度為900-1200kg/m3的結構保溫輕骨料混凝土。本發明所得混凝土的保溫性能良好，而且強度較高，比陶粒珍珠巖制備出的全輕混凝土材料強度有了明顯提高，比陶粒陶砂制備出的全輕混凝土材料導熱系數有了明顯的下降，可適用于用作結構保溫輕骨料混凝土材料。
【專利說明】一種結構保溫輕骨料混凝土
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種結構保溫輕骨料混凝土，屬于民用建筑材料制備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著民用建筑耗能增加，輕骨料混凝土在建筑領域應用越來越廣泛，人們對輕骨料混凝土材料要求也不斷提高。輕骨料混凝土輕質、導熱系數低等一系列優越的特點在建筑材料市場越來越受到大家的青睞。隨著人們對輕骨料認識的加深，輕骨料混凝土的導熱系數與強度不能兼顧的問題也給輕骨料混凝土進一步應用帶來巨大挑戰。
[0003]全輕混凝土是粗細骨料均為輕骨料拌制而成的輕骨料混凝土。全輕混凝土中，輕骨料的顆粒密度一般小于水泥漿體的密度，所以在拌合的過程密度小的輕骨料就會出現不同程度的上浮。由于輕骨料的上浮導致混凝土在微觀上呈現出不均勻和失去連續性的現象，在宏觀上呈現出離析分層現象；從而影響到全輕混凝土的性能。
[0004]現有技術中，全輕混凝土材料中輕細骨料采用膨脹珍珠巖和陶砂的居多。采用陶砂為輕細骨料的全輕混凝土雖然強度比較高，但是表觀密度偏大，導熱系數較高，從而影響了該材料在節能建筑上的優越性能。目前我國采用陶粒陶砂制備的全輕混凝土材料強度普遍在10~30Mpa,但是表觀密度普遍大于1400kg/m3,導熱系數更是達到了 0.4~0.8w/(m.k)。而采用膨脹珍珠巖為輕細骨料的全輕混凝土雖然質輕，保溫性能優越，但是強度普遍在2~3Mpa之間，達不到材料承重的目的，因此也限制了該材料在節能建筑上的進一步應用。隨著輕細骨料技術 的發展，玻化微珠應運而生。玻化微珠較膨脹珍珠巖具有強度高、吸水率小等特質，從而逐步替代膨脹珍珠巖，成為市場的主導產品。目前，以改性玻化微珠與陶粒作為骨料的全輕混凝土材料在相關文獻中還未見報道。

【發明內容】

[0005]針對現有全輕混凝土存在的不足，本發明從輕細骨料玻化微珠的改性角度出發，提供一種可用于制作既承重又保溫的圍護結構的、抗壓強度高、導熱系數低、成本低的結構保溫輕骨料混凝土。
[0006]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，其原料按質量份數計包括:
[0007]水泥基膠凝材料360~460份；優選為400-420份；
[0008]陶粒410~460份；優選為430-450份；
[0009]改性玻化微珠102~120份；優選為110-115份；
[0010]混凝土改性劑15~20份；優選為16-18 ；
[0011]減水劑3.6~4.6份；優選為4.0-4.2份；
[0012]所述水泥基膠凝材料以質量百分比計包括，粉煤灰10%~20%、硅酸鹽水泥80%~90% ；
[0013]所述改性玻化微珠為米用有機娃憎水劑改性后的玻化微珠；
[0014]所述混凝土改性劑以質量百分比計包括，可分散性乳膠粉93.46% -95.01%;抗裂纖維 4.75% -6.23% ;增稠劑 0.16% -0.31% ；
[0015]所述減水劑的減水率為20 %~30 %。
[0016]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，所述硅酸鹽水泥為42.5級普通硅酸鹽水泥。所述粉煤灰為I級粉煤灰，優選為湘潭電廠I級粉煤灰。
[0017]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，所述陶粒是粒徑為5~IOmm粘土陶粒。
[0018]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，所述陶粒的容重等級為600。
[0019]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，所述陶粒為飽和面干狀態的陶粒。在實際操作過程中，飽和面干狀態的陶粒是通過下述方法制備的:
[0020]將陶粒預濕24h后攤開在麻布上，放在室內自然風干至飽和面干狀態。
[0021]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，所述改性玻化微珠的粒徑為0.5~1.5mm ;堆積密度為 130-140kg/m3。
[0022]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，所述改性玻化微珠，是通過下述方案制備的:將有機硅憎水劑與水按質量比有機硅憎水劑:水=I:50~100混合均勻得到憎水劑溶液，然后將憎水劑溶液與玻化微珠按質量比為1.1-1.2:1均勻噴涂到玻化微珠表面，烘干，得到改性玻化微珠。所述憎水劑選自甲基硅酸鹽類憎水劑、硅烷和硅氧烷混合物類憎水劑、純硅烷類憎水劑中的一種，所述甲基硅酸鹽類憎水劑優選為甲基硅酸鈉或甲基硅酸鉀或甲基硅酸。
[0023]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，所述可再分散性乳膠粉選自德國瓦克(品牌)產品一種可再分散性乳膠粉。優選牌號為RE-5044N或RE-5010N或RE-5011L的德國瓦克可再分散性乳膠粉作為本發明的可再分散性乳膠粉。
[0024]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，所述抗裂纖維的長度為3~8_。所述抗裂纖維為聚丙烯纖維。
[0025]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，所述增稠劑為陶氏纖維素醚產品的一種羥丙基甲基纖維素醚(牌號為HPMC4000S)，其粘度為25000~45000mPas。
[0026]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，所述減水劑為聚羧酸高效減水劑。
[0027]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，其制備方法為:
[0028]先將配取的陶粒預濕后，干燥，得到飽和面干狀態的陶粒后與配取的改性玻化微珠混合均勻，然后將配取的水泥基膠凝材料、混凝土改性劑加入其中，混合均勻后，加入配取的水和減水劑，攪拌均勻，得到結構保溫輕骨料混凝土。
[0029]在實際應用過程中，采用混凝土攪拌機進行混合；將預濕飽和后的陶粒與改性玻化微珠攪拌混合的時間為30~60s,加入水泥基膠凝材料、混凝土改性劑后的攪拌混合時間為30~60s ;加入水和減水劑后的攪拌混合時間為120~150s。
[0030]本發明一種結構保溫輕骨料混凝土，得到結構保溫輕骨料混凝土后，分兩次進行裝模，第一次裝模至模高的2/3處，然后人工插搗密實，第二次裝模至高出模高，然后用平板振動器進行振搗3~5s ;振搗后，進行來回抹壓，使陶粒被水泥砂漿包裹在試模內不浮起；得到試樣，然后所得試樣在20±5°C成型24(請提供一個范圍)小時，成型后，在溫度為20±2°C、相對濕度為95%以上的環境中養護28d，得到成品。
[0031]本發明采用以上技術后，玻化微珠顆粒結構變得更加致密，水泥石強度得到提高，混凝土結構界面區得到增強優化，抑制了界面區微裂縫進一步擴展，同時輕細骨料表面的憎水處理后，在同樣和易性的情況下，水灰比明顯的下降，所以全輕輕骨料混凝土材料強度有了明顯改善提高。采用該技術的全輕混凝土材料導熱系數較低，在0.25~0.4ff/(m.K)之間，強度較高，在8~15Mpa之間，因而該材料可以作為結構保溫輕骨料混凝土用于既承重又保溫的圍護結構；同時該材料容重小，均小于等于1200kg/m3，減輕了結構自重進而降低了工程造價。
[0032]原理和優勢
[0033]本發明主要以陶粒、玻化微珠為粗細骨料，同時對玻化微珠進行表面改性處理，進而制備出性能優越的全輕混凝土。本產品保溫性能良好，而且強度較高，比陶粒珍珠巖制備出的全輕混凝土材料強度有了明顯提高，比陶粒陶砂制備出的全輕混凝土材料導熱系數有了明顯的下降，可適用于用作結構保溫輕骨料混凝土材料。
[0034]本發明用粉煤灰替代部分水泥，降低了輕骨料與水泥漿體的密度差，一定程度上改善了全輕混凝土的粘聚性、保水性和均質性。
[0035]本發明采用了獨特的混凝土改性劑，不僅提高了水泥漿體的黏度，增加了水泥基體與輕骨料的包裹附著能力，同時混凝土改性劑還提供了抑制輕骨料上浮的網架，防止了全輕混凝土的分層離析現象，進而提高了混凝土的性能。
[0036]本發明以改性玻化微珠與陶粒作為骨料，通過合理的組分配比，通過各組分的協同作用，得到了導熱系數為0.25~0.4ff/(m.K)、28天抗壓強度為8~15Mpa、干表觀密度為900-1200kg/m3的結構保溫輕骨料混凝土。本發明所得混凝土的保溫性能良好，而且強度較高，比陶粒珍珠巖制備出的全輕混凝土材料強度(一般為2-3Mpa)有了明顯提高，比陶粒陶砂制備出的全輕混凝土材料導熱系數(一般為0.4-0.8ff/(m*K))有了明顯的下降，可適用于用作結構保溫輕骨料混凝土材料。
[0037]本發明由于改性玻化微珠的加入，使得在同樣和易性情況下，水灰比明顯的下降，所以全輕輕骨料混凝土材料強度有了明顯的改善和提高，同時改性后的輕細骨料玻化微珠，其表面更加致密，憎水劑在玻化微珠表面形成一種膜可以阻礙玻化微珠裂紋的擴展，提高玻化微珠的筒壓強度，因為可以進一步提高混凝土強度。由于飽和面干狀態的陶粒的加入，使得在全輕混凝土養護過程中，飽和面干狀態的陶粒起到持續不斷的供水養護作用，從而提高了集料與水泥石的界面粘結力，進而改善了全輕混凝土的強度性能。由于混凝土改性劑的加入，這不僅可以有效提高輕骨料混凝土拌合物的穩定性，加強全輕混凝土拌合物的保水性能，防止拌合物出現分層離析現象，而且改善了界面過渡區強度，改善增加了全輕混凝土強度性能，同時也提高了混凝土的抗裂、抗滲性能。
[0038]總之本發明通過各組分的協同作用，使得其具有輕質、高強、保溫、經濟的特性，所以本發明的結構保溫輕骨料混凝土可以廣泛用于工程建筑中承重、保溫的圍護結構。
【具體實施方式】
[0039]本發明實施例中，所用陶粒是粒徑為5~10mm，容重等級為600的粘土陶粒。在制備混凝土前，將陶粒預 濕24h后攤開在麻布上，放在室內自然風干至飽和面干狀態。
[0040]本發明實施例中，改性玻化微珠，是通過下述方案制備的:將按質量比有機硅憎水劑:水=1:50~150，將有機硅憎水劑與水混合均勻得到憎水劑溶液，然后按憎水劑溶液與玻化微珠的質量比1.1-1.2:1，將憎水劑溶液均勻噴涂到玻化微珠表面，烘干，得到改性玻化微珠。所述玻化微珠的粒徑為0.5~1.5mm。所述憎水劑選自有機硅憎水劑產品中的一種。
[0041]本發明實施例中，混凝土改性劑以質量百分比計，包括可分散性乳膠粉93.46% -95.01% ;抗裂纖維4.75% -6.23% ;增稠劑0.16% -0.31 %，可再分散性乳膠粉選自德國瓦克產品一種可再分散性乳膠粉；抗裂纖維為化學聚丙烯纖維，長度為3~8_ ;增稠劑為陶氏纖維素醚產品的一種羥丙基甲基纖維素醚。其粘度為25000~45000mPas。
[0042]本發明實施例中，減水劑為聚羧酸高效減水劑，其減水率為20%~30%。
[0043]本發明實施例中，水泥基膠凝材料以質量百分比計包括，湘潭電廠I級粉煤灰10%~20%、普通硅酸鹽水泥80%~90%。
[0044]本發明實施例中，一種結構保溫輕骨料混凝土的制備方法為:
[0045]將所配取的飽和面干狀態的陶粒后與配取的改性玻化微珠在混凝土攪拌機中攪拌混合30s，混合均勻，然后將配取的將水泥基膠凝材料、混凝土改性劑加入其中，攪拌混合30s后，加入配取的水和減水劑，攪拌120s，得到結構保溫輕骨料混凝土。
[0046]本發明實施例中，一種結構保溫輕骨料混凝土的成型于養護的方法為:得到結構保溫輕骨料混凝土后，分兩次進行裝模，第一次裝模至模高的2/3處，然后人工插搗密實，第二次裝模至高出模高，然后用平板振動器進行振搗3~5s ;振搗后，進行來回抹壓，使陶粒被水泥砂漿包裹在試模內不浮起；得到試樣，然后所得試樣在20±5°C成型24小時，成型后，在溫度為20±2°C 、相對濕度為95%以上的環境中養護28d，得到成品。
[0047]實施例1
[0048]按質量份數計配取:42.5級普通硅酸鹽水泥337份、粉煤灰37份、改性玻化微珠110份，粘土陶粒415份，混凝土改性劑15.8份，減水劑3.74份，水273份。所述混凝土改性劑中，以質量百分比計包括:可分散性乳膠粉95.01% ;3~5mm長的化學聚丙烯纖維
0.24% ;增稠劑4.75%。所述減水劑為聚羧酸高效減水劑，其減水率為25% ;按照上述制備、成型、養護的方法制備，得到成品。檢測其性能，具體檢測值見表1。
[0049]表1:實施實例I成品的檢測項目以及檢測值
[0050]
【權利要求】
1.一種結構保溫輕骨料混凝土，其原料按質量份數計包括: 水泥基膠凝材料360~460份； 陶粒410~460份； 改性玻化微珠102~120份； 混凝土改性劑15~20份； 水260~290份； 減水劑3.6~4.6份； 所述水泥基膠凝材料以質量百分比計包括，粉煤灰10 %~20 %、硅酸鹽水泥80 %~90% ； 所述改性玻化微珠為米用有機娃憎水劑改性后的玻化微珠； 所述混凝土改性劑以質量百分比計包括，可分散性乳膠粉93.46% -95.01%;抗裂纖維4.75% -6.23% ;增稠劑 0.16% -0.31%。
2.根據權利要求1所述的一種結構保溫輕骨料混凝土，其特征在于:所述硅酸鹽水泥為42.5級普通硅酸鹽水 泥；所述粉煤灰為I級粉煤灰。
3.根據權利要求1所述的一種結構保溫輕骨料混凝土，其特征在于:所述陶粒是粒徑為5~10mm、容重等級為600等級的粘土陶粒。
4.根據權利要求3所述的一種結構保溫輕骨料混凝土，其特征在于:所述陶粒為飽和面干狀態的陶粒。
5.根據權利要求1所述的一種結構保溫輕骨料混凝土，其特征在于:所述改性玻化微珠的粒徑為0.5~1.5mm ;堆積密度為130_140kg/m3。
6.根據權利要求5所述的一種結構保溫輕骨料混凝土，其特征在于，所述改性玻化微珠，是通過下述方案制備的: 將有機硅憎水劑與水按質量比有機硅憎水劑:水=1:50~150混合均勻得到憎水劑溶液，然后將憎水劑溶液與玻化微珠的按質量比為1.0-1.2:1均勻噴涂到玻化微珠表面，烘干，得到改性玻化微珠。
7.根據權利要求1所述的一種結構保溫輕骨料混凝土，其特征在于:所述可分散性乳膠粉是德國瓦克可再分散性乳膠粉，其牌號為RE-5044N或RE-5010N或RE-5011L ;所述抗裂纖維是長度為3~8mm的聚丙烯纖維；所述增稠劑是粘度為25000~45000mPas的羥丙基甲基纖維素醚。
8.根據權利要求1所述的一種結構保溫輕骨料混凝土，其特征在于:所述減水劑是減水率為20%~30%的聚羧酸減水劑。
9.根據權利要求1-8任意一項所述的一種結構保溫輕骨料混凝土，其制備方法為: 先將配取的陶粒預濕、風干，得到飽和面干狀態的陶粒后與配取的改性玻化微珠混合均勻，然后將配取的水泥基膠凝材料、混凝土改性劑加入其中，混合均勻后，加入配取的水和減水劑，攪拌均勻，得到結構保溫輕骨料混凝土。
10.根據權利要求9所述的一種結構保溫輕骨料混凝土，其特征在于:結構保溫輕骨料混凝土經成型、養護后得到導熱系數為0.25~0.4ff/(m.K)、28天抗壓強度為8~15Mpa、干表觀密度為900-1200kg/m3的成品。
【文檔編號】C04B14/04GK103951350SQ201410172002
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月25日 優先權日:2014年4月25日
【發明者】衛軍, 陳兵, 董榮珍, 齊云軒, 王陳貴生, 劉優 申請人:中南大學