一種超輕質混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種超輕質混凝土及其制備方法，該混凝土包括以下組分及重量份含量：膠凝材料100份、水40?45份、減水劑0.45?0.55份、膠乳10?15份、聚乙烯醇纖維0.35?0.45份以及空心玻璃微珠68?88份；制備時，先進行備料，然后加入膠凝材料、水、減水劑及膠乳并攪拌，再依次加入聚乙烯醇纖維及空心玻璃微珠，經注模及脫模后放入養護室中進行標準養護，即制得所述的超輕質混凝土。與現有技術相比，本發明充分利用工業廢渣作為原材料，制得的超輕質混凝土干密度低，抗壓強度高，保溫、絕熱效果較好，節能環保，應用范圍廣。
【專利說明】
一種超輕質混凝土及其制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于混凝土技術領域，涉及一種超輕質混凝土及其制備方法。
【背景技術】
[0002]混凝土已經成為當今世界用量最大的材料，而輕骨料混凝土又名輕集料混凝土，是用輕粗骨料、輕細骨料、水泥和水，必要時加入化學外加劑的礦物摻合料配制而成，并在標準養護條件下養護28天齡期的干表觀密度小于1950kg/m3的混凝土。輕質混凝土的干容重不大于1950kg/m3，而超輕質混凝土的干容重不大于1200kg/m3。超輕質水泥混凝土是輕質多孔性集料、發泡劑和水泥膠結而成的堆聚結構，它與普通混凝土不同，在超輕水泥混凝土中存在著兩種微孔、微管系統一一即水泥石中的微孔和多孔集料中的微孔系統。這種結構使超輕水泥混凝土具有許多優越的性能，如多孔集料的微孔、微管在輕集料混合料中具有吸水作用，水泥凝結初期可造成集料顆料表面局部低水灰比，使集料表面附近水泥石更加密實，提高界面粘結力;而在水泥硬化過程中，又能排出一部分水，供未水化水泥繼續水化。其次輕集料表面粗糙并有微孔，可增加與水泥石結合的有效面積，對提高超輕水泥混凝土強度有利。此外，當某些輕集料的強度較低而不能被采用時，則可通過水泥外發泡的方法來降低輕質混凝土的容重并相應提高混凝土表面強度及抗壓強度，制成超輕混凝土。除世界上極少數國家如冰島等擁有較為豐富的可供制備高強輕質混凝土的天然輕骨料外，大多數國家用于制備高強輕質混凝土所用的輕骨料均為人造輕骨料，即通常所說的陶粒。
[0003]然而，目前市場上的混凝土大都存在著自重大、養護周期長、導熱系數較大、不耐高溫、拆除廢棄物再生利用性較差等缺點，使其應用受到了很大限制。現在世界各國紛紛制定了綠色建材的性能指標，綠色高性能混凝土這一全新概念被提了出來。所謂“綠色”就是在混凝土材料中盡可能地使用環保原材料或對工業廢渣進行回收利用，生產出性能更好、能耗更低、環境污染更小的新型混凝土。綠色高性能混凝土是今后世界混凝土發展的方向。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種充分利用工業廢渣作為原材料、能耗低且性能優異的超輕質混凝土及其制備方法。
[0005]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]—種超輕質混凝土，該混凝土包括以下組分及重量份含量:膠凝材料100份、水40-45份、減水劑0.45-0.55份、膠乳10-15份、聚乙烯醇纖維0.35-0.45份以及空心玻璃微珠68-88份。
[0007]所述的膠凝材料包括以下組分及重量份含量:硅酸鹽水泥100份、粒化高爐礦渣35-40份以及硅灰7-10份。
[0008]所述的硅酸鹽水泥的強度等級為52.5。
[0009]所述的硅灰中S12的質量百分含量為90-98%，并且所述的硅灰的平均粒徑為0.1-0.3pm。
[0010]所述的減水劑為聚羧酸減水劑，該聚羧酸減水劑的固含量為39-41%。
[0011]所述的膠乳為丁苯膠乳，該丁苯膠乳的固含量為50-52%。
[0012]所述的聚乙烯醇纖維的長度為6_8mm。
[0013]所述的空心玻璃微珠包括以下組分及重量份含量:粒徑0.1-0.3mm空心玻璃微珠20-25份、粒徑0.25-0.5mm空心玻璃微珠I O-15份、粒徑0.5_lmm空心玻璃微珠20-25份以及粒徑l-2mm空心玻璃微珠18-23份。
[0014]一種超輕質混凝土的制備方法，該方法具體包括以下步驟:
[0015](I)按照以下組分及重量份含量進行備料:
[0016]膠凝材料100份、水40-45份、減水劑0.45-0.55份、膠乳10-15份、聚乙烯醇纖維
0.35-0.45份以及空心玻璃微珠68-88份；
[0017](2)將膠凝材料、水、減水劑及膠乳加入攪拌機中攪拌l_3min;
[0018](3)在攪拌狀態下加入聚乙烯醇纖維，之后繼續攪拌0.5-2min;
[0019](4)加入預先混合均勻的空心玻璃微珠，并攪拌I _3min，制得漿體；
[0020](5)將漿體注入模具中，脫模后放入養護室中進行標準養護，養護28天后，即制得所述的超輕質混凝土。
[0021]步驟(3)中，聚乙烯醇纖維的加入時間為15-25s。
[0022]所述的粒化高爐礦渣為符合國家標準GB/T203-2008的粒化高爐礦渣。
[0023]所述的硅灰的pH平均值為中性，比表面積為20-28m2/g，并且所述的硅灰中細度小于Ipm的硅灰含量大于80%，Al203、Fe203、Mg0、Ca0及NaO的質量百分含量之和為2-10%。
[0024]所述的水為符合行業標準JGJ63-2006《混凝土用水》規定的拌合水。
[0025]所述的固含量以質量百分數計。
[0026]本發明中各組分的作用為:膠凝材料由硅酸鹽水泥、粒化高爐礦渣和硅灰按比例組成，與水反應后，生成C-S-H凝膠、AH3凝膠、鈣礬石和Ca(OH)2等，提供超輕質混凝土的基礎骨架。其中，粒化高爐礦渣能作為膠結材料存在于混凝土中，改善混凝土孔結構，使孔徑細化和均化，進而提高混凝土的抗滲性、抗凍融性和耐久性;硅灰是大工業冶煉中的副產物，密度很小，具有極強的火山灰效應，能夠改善漿體的微觀結構，提高硬化體的力學性能和耐久性。丁苯膠乳作為添加劑加入超輕質混凝土中，形成空間網狀結構的聚合物膜，吸附在空心玻璃微珠和水泥水化產物結構的界面上，提高了材料的抗彎強度，增強了流動性，并阻隔了混凝土內部孔隙通道，增強了致密性。聚羧酸型的高效減水劑，較低的摻量即可獲得較高的減水率，降低了水灰比，且保持較好的流動性，坍落度損失低。聚乙烯醇纖維能夠增強混凝土的抗彎性能和抗裂性能。空心玻璃微珠作為骨料加入，不僅能夠提高混凝土的強度和隔熱性能，同時還可降低其密度，使超輕質混凝土的優點更為突出。
[0027]與現有技術相比，本發明具有以下特點:
[0028]I)充分利用工業廢渣作為原材料，降低了建筑材料和制品在生產過程中對天然資源的消耗量，節約了能源，綠色環保；
[0029]2)性能優異，混凝土的干密度低(600_700kg/m3)，抗壓強度高(8Mpa以上)，應用范圍廣；
[0030]3)導熱系數低(0.1_0.15W/(m.k))，保溫、絕熱效果較好，作為墻體和屋面保溫材料，能夠降低建筑物內部維護管理的能源消耗。
【具體實施方式】
[0031]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0032]實施例1:
[0033I本實施例超輕質混凝土包括以下組分及重量份含量:膠凝材料100份、水40份、減水劑0.45份、膠乳1份、聚乙烯醇纖維0.35份以及空心玻璃微珠68份;其中，膠凝材料包括以下組分及重量份含量:硅酸鹽水泥100份、粒化高爐礦渣35份以及硅灰7份。
[0034]硅酸鹽水泥的強度等級為52.5;硅灰中S12的質量百分含量為90%，并且硅灰的平均粒徑為0.1pm;減水劑為聚羧酸減水劑，該聚羧酸減水劑的固含量為39% ;膠乳為丁苯膠乳，該丁苯膠乳的固含量為50% ;聚乙烯醇纖維的長度為6mm。
[0035]空心玻璃微珠包括以下組分及重量份含量:粒徑0.1-0.3mm空心玻璃微珠20份、粒徑0.25-0.5_空心玻璃微珠1份、粒徑0.5-lmm空心玻璃微珠20份以及粒徑l-2mm空心玻璃微珠18份。
[0036]本實施例超輕質混凝土的制備方法，具體包括以下步驟:
[0037](I)按照以下組分及重量份含量進行備料:
[0038]膠凝材料100份、水40份、減水劑0.45份、膠乳10份、聚乙烯醇纖維0.35份以及空心玻璃微珠68份；
[0039](2)將膠凝材料、水、減水劑及膠乳加入攪拌機中攪拌Imin;
[0040](3)在攪拌狀態下加入聚乙稀醇纖維，之后繼續攪拌0.5min;
[0041 ] (4)加入預先混合均勻的空心玻璃微珠，并攪拌Imin，制得漿體；
[0042](5)將漿體注入模具中，脫模后放入養護室中進行標準養護，養護28天后，即制得超輕質混凝土。
[0043]步驟(3)中，聚乙烯醇纖維的加入時間為15s。
[0044]測定所得超輕質混凝土密度為687kg/m3，強度為8.3Mpa，導熱系數為0.13ff/(m.k) ο
[0045]實施例2:
[0046I本實施例超輕質混凝土包括以下組分及重量份含量:膠凝材料100份、水40份、減水劑0.55份、膠乳15份、聚乙烯醇纖維0.45份以及空心玻璃微珠88份;其中，膠凝材料包括以下組分及重量份含量:硅酸鹽水泥100份、粒化高爐礦渣40份以及硅灰1份。
[0047]硅酸鹽水泥的強度等級為52.5;硅灰中S12的質量百分含量為98%，并且硅灰的平均粒徑為0.3pm ；減水劑為聚羧酸減水劑，該聚羧酸減水劑的固含量為41 % ；膠乳為丁苯膠乳，該丁苯膠乳的固含量為52% ;聚乙烯醇纖維的長度為8mm。
[0048]空心玻璃微珠包括以下組分及重量份含量:粒徑0.1-0.3mm空心玻璃微珠25份、粒徑0.25-0.5_空心玻璃微珠15份、粒徑0.5-lmm空心玻璃微珠25份以及粒徑l-2mm空心玻璃微珠23份。
[0049]本實施例超輕質混凝土的制備方法，具體包括以下步驟:
[0050](I)按照以下組分及重量份含量進行備料:[0051 ] 膠凝材料100份、水40份、減水劑0.55份、膠乳15份、聚乙烯醇纖維0.45份以及空心玻璃微珠88份；
[0052](2)將膠凝材料、水、減水劑及膠乳加入攪拌機中攪拌3min;
[0053](3)在攪拌狀態下加入聚乙烯醇纖維，之后繼續攪拌2min;
[0054](4)加入預先混合均勻的空心玻璃微珠，并攪拌3min，制得漿體；
[0055](5)將漿體注入模具中，脫模后放入養護室中進行標準養護，養護28天后，即制得超輕質混凝土。
[0056]步驟(3)中，聚乙烯醇纖維的加入時間為25s。
[0057]測定所得超輕質混凝土密度為644kg/m3，強度為8.7Mpa，導熱系數為0.12ff/(m.k) ο
[0058]實施例3:
[0059]本實施例超輕質混凝土包括以下組分及重量份含量:膠凝材料100份、水41份、減水劑0.5份、膠乳13份、聚乙烯醇纖維0.4份以及空心玻璃微珠81份;其中，膠凝材料包括以下組分及重量份含量:硅酸鹽水泥100份、粒化高爐礦渣37份以及硅灰10份。
[0060]硅酸鹽水泥的強度等級為52.5;硅灰中S12的質量百分含量為94%，并且硅灰的平均粒徑為0.2pm;減水劑為聚羧酸減水劑，該聚羧酸減水劑的固含量為40 % ;膠乳為丁苯膠乳，該丁苯膠乳的固含量為51%;聚乙烯醇纖維的長度為7mm。
[0061 ] 空心玻璃微珠包括以下組分及重量份含量:粒徑0.1-0.3_空心玻璃微珠22份、粒徑0.25-0.5_空心玻璃微珠13份、粒徑0.5-lmm空心玻璃微珠23份以及粒徑l-2mm空心玻璃微珠23份。
[0062]本實施例超輕質混凝土的制備方法，具體包括以下步驟:
[0063](I)按照以下組分及重量份含量進行備料:
[0064]膠凝材料100份、水41份、減水劑0.5份、膠乳13份、聚乙烯醇纖維0.4份以及空心玻璃微珠81份；
[0065](2)將膠凝材料、水、減水劑及膠乳加入攪拌機中攪拌2min;
[0066](3)在攪拌狀態下加入聚乙烯醇纖維，之后繼續攪拌lmin;
[0067](4)加入預先混合均勻的空心玻璃微珠，并攪拌2min，制得漿體；
[0068](5)將漿體注入模具中，脫模后放入養護室中進行標準養護，養護28天后，即制得超輕質混凝土。
[0069]步驟(3)中，聚乙烯醇纖維的加入時間為20s。
[0070]測定所得超輕質混凝土密度為635kg/m3，強度為8.4Mpa，導熱系數為0.llff/(m.k) ο
[0071]實施例4:
[0072I本實施例超輕質混凝土包括以下組分及重量份含量:膠凝材料100份、水45份、減水劑0.45份、膠乳15份、聚乙烯醇纖維0.45份以及空心玻璃微珠74份;其中，膠凝材料包括以下組分及重量份含量:硅酸鹽水泥100份、粒化高爐礦渣36份以及硅灰8份。
[0073]硅酸鹽水泥的強度等級為52.5;硅灰中S12的質量百分含量為92%，并且硅灰的平均粒徑為0.2pm;減水劑為聚羧酸減水劑，該聚羧酸減水劑的固含量為40 % ;膠乳為丁苯膠乳，該丁苯膠乳的固含量為51%;聚乙烯醇纖維的長度為8mm。
[0074]空心玻璃微珠包括以下組分及重量份含量:粒徑0.1-0.3mm空心玻璃微珠20份、粒徑0.25-0.5_空心玻璃微珠12份、粒徑0.5-lmm空心玻璃微珠22份以及粒徑l-2mm空心玻璃微珠20份。
[0075]本實施例超輕質混凝土的制備方法，具體包括以下步驟:
[0076](I)按照以下組分及重量份含量進行備料:
[0077]膠凝材料100份、水45份、減水劑0.45份、膠乳15份、聚乙烯醇纖維0.45份以及空心玻璃微珠74份；
[0078](2)將膠凝材料、水、減水劑及膠乳加入攪拌機中攪拌2min;
[0079](3)在攪拌狀態下加入聚乙烯醇纖維，之后繼續攪拌lmin;
[0080](4)加入預先混合均勻的空心玻璃微珠，并攪拌2min，制得漿體；
[0081](5)將漿體注入模具中，脫模后放入養護室中進行標準養護，養護28天后，即制得超輕質混凝土。
[0082]步驟(3)中，聚乙烯醇纖維的加入時間為22s。
[0083]測定所得超輕質混凝土密度為656kg/m3，強度為8.1Mpa，導熱系數為0.14ff/(m.k) ο
[0084]上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種超輕質混凝土，其特征在于，該混凝土包括以下組分及重量份含量:膠凝材料100份、水40-45份、減水劑0.45-0.55份、膠乳10-15份、聚乙烯醇纖維0.35-0.45份以及空心玻璃微珠68-88份。2.根據權利要求1所述的一種超輕質混凝土，其特征在于，所述的膠凝材料包括以下組分及重量份含量:硅酸鹽水泥100份、粒化高爐礦渣35-40份以及硅灰7-10份。3.根據權利要求2所述的一種超輕質混凝土，其特征在于，所述的硅酸鹽水泥的強度等級為52.5。4.根據權利要求2所述的一種超輕質混凝土，其特征在于，所述的硅灰中S12的質量百分含量為90-98%，并且所述的硅灰的平均粒徑為0.1-0.3pm。5.根據權利要求1所述的一種超輕質混凝土，其特征在于，所述的減水劑為聚羧酸減水劑，該聚羧酸減水劑的固含量為39-41 %。6.根據權利要求1所述的一種超輕質混凝土，其特征在于，所述的膠乳為丁苯膠乳，該丁苯膠乳的固含量為50-52%。7.根據權利要求1所述的一種超輕質混凝土，其特征在于，所述的聚乙烯醇纖維的長度為6_8mm08.根據權利要求1所述的一種超輕質混凝土，其特征在于，所述的空心玻璃微珠包括以下組分及重量份含量:粒徑0.1-0.3mm空心玻璃微珠20-25份、粒徑0.25-0.5mm空心玻璃微珠10-15份、粒徑0.5-lmm空心玻璃微珠20-25份以及粒徑l-2mm空心玻璃微珠18-23份。9.一種如權利要求1至8任一項所述的超輕質混凝土的制備方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟: (1)按照以下組分及重量份含量進行備料: 膠凝材料100份、水40-45份、減水劑0.45-0.55份、膠乳10-15份、聚乙烯醇纖維0.35-0.45份以及空心玻璃微珠68-88份； (2)將膠凝材料、水、減水劑及膠乳加入攪拌機中攪拌l_3min; (3)在攪拌狀態下加入聚乙烯醇纖維，之后繼續攪拌0.5-2min; (4)加入預先混合均勻的空心玻璃微珠，并攪拌l_3min，制得漿體； (5)將漿體注入模具中，脫模后放入養護室中進行標準養護，養護28天后，即制得所述的超輕質混凝土。10.根據權利要求9所述的一種超輕質混凝土的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，聚乙烯醇纖維的加入時間為15-25s。
【文檔編號】C04B38/08GK106007599SQ201610361333
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】楊果, 張天瑞, 余江滔
【申請人】同濟大學