一種高強度保溫混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高強度保溫混凝土及其制備方法，以質量份數計，其原料包括：普通硅酸鹽水泥300～400份、礦粉100～200份、粉煤灰100～200份、砂子400～600份、石子900～1100份、空心玻璃微珠40～70份、玻化微珠40～70份、SiO2氣凝膠10～20份、鉀水玻璃5～9份、減水劑5～15份、水110～180份。其既具有普通混凝土的物理力學性能，同時又具有保溫性能，符合綠色環保的建筑材料。
【專利說明】
-種高強度保溫混凝±及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明設及±木工程的混凝±技術領域，更具體地說，它設及一種高強度保溫混 凝±及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，國內外的建筑結構93% W上為鋼筋混凝±結構，并且運些建筑結構中所使 用的混凝±為普通混凝±。普通混凝±具有較好的抗壓性能，其保溫性能很差，普通混凝± 的導熱系數較高，保溫性能很差，導熱系數達到1.8W/m . k左右，因此為使建筑滿足人們和 設備對室溫的需求，外圍結構都做內/外保溫層等有效措施來減少室內外熱交換，W達到保 溫的效果。
[0003] 為改善普通混凝±的保溫性能差的不足，建筑內/外圍結構需要增設保溫層。傳統 保溫材料為有機保溫材料，其制作時對環境污染嚴重，并且易燃、易老化、耐久性差，各地保 溫建筑工程屢屢發生火災事故，有機保溫材料在火災時很快就會烙化，煙霧大、毒性大，很 難撲救，危害嚴重。不解決墻體保溫材料的防火安全問題，我國的建筑節能工程將具有重大 火災隱患，運使得無機保溫材料取代有機保溫材料成為歷史發展及科技進步的必然。2009 年9月20日公安部和住建部聯合頒布公通字[2009]46號文《民用建筑外保溫系統及外墻裝 飾防火暫行規定》，對民用建筑墻體保溫材料燃燒性能級別及防火構造提出了具體要求。根 據規定，民用建筑的整體外墻必須采用A級不燃保溫材料，市場迫切需要既節能、又具有阻 燃等高性能的建筑圍護結構材料、制品及其系統。
[0004] 泡沫混凝±作為新型的無機防火保溫材料，普遍存在密度大，強度低W及保溫性 不及有機材料等缺陷，但是綜合相比，它仍然是有機易燃材料的最佳取代品。目前，泡沫混 凝±在各個領域的應用并沒有被廣泛推廣使用，主要是由于干密度和抗壓強度問題。因為 泡沫混凝±的干密度和抗壓強度指標是相互對立的，是矛盾的統一體。而國內主要的研究 是重點解決在降低泡沫混凝±干密度的前提條件下，如何提高其抗壓強度，W及平衡泡沫 混凝±的其他性能。
[0005] 因此，從系統科學的方法與原理出發，研究開發一種既具有普通混凝±的物理力 學性能，同時又具有保溫性能，符合綠色環保的建筑材料十分必要。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種高強度保溫混凝±，其既 具有普通混凝±的物理力學性能，同時又具有保溫性能，符合綠色環保的建筑材料。
[0007] 為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案： 一種高強度保溫混凝±，W質量份數計，其原料包括:普通娃酸鹽水泥300~400份、礦 粉100~200份、粉煤灰100~200份、砂子400~600份、石子900~1100份、空屯、玻璃微珠40~ 70份、玻化微珠40~70份、Si02氣凝膠10~20份、鐘水玻璃5~9份、減水劑5~15份、水110~ 180 份。
[000引本發明較優選地，所述空屯、玻璃微珠的粒度為350~450目、壁厚為直徑的8%~ 10%、堆積密度為200Kg · πΓ3。
[0009] 本發明較優選地，所述玻化微珠的密度為80~lOOKg · πΓ3、吸水率25%~35%、筒 壓強度小于35%。
[0010] 本發明較優選地，所述Si化氣凝膠的孔隙率為80%~99%、比表面積為600~ 1000m2 · g-i、表觀密度為0.003~0.35g · m-3、孔徑為10~40皿。
[00川本發明較優選地，所述鐘水玻璃為鐘水玻璃1(20*115102，其中摩數11為2.6~2.8。
[0012] 本發明較優選地，所述普通娃酸鹽水泥的強度等級為P.042.5;所述礦粉為S95級 礦粉;所述粉煤灰為II級粉煤灰;所述砂子為II區中砂;所述石子的平均粒徑為10~15mm。
[0013] 本發明的另一目的在于提供上述所述的高強度保溫混凝±的制備方法。
[0014] -種如上述所述的高強度保溫混凝±的制備方法，包括W下步驟： 步驟(1):將所述比例的普通娃酸鹽水泥、礦粉、粉煤灰、砂子、石子、外加劑和水投入攬 拌機中，攬拌均勻； 步驟(2):將Si化氣凝膠和鐘水玻璃投入步驟（1)中的攬拌機中進行混合均勻;再加入 空屯、玻璃微珠和玻化微珠混合均勻，即可得到高強度保溫混凝±。
[0015] 為實現上述目的，本發明還提供了如下技術方案： 一種如上述所述的高強度保溫混凝±的制備方法，包括W下步驟： 步驟(1):首先將所述比例的Si化氣凝膠、鐘水玻璃和1/10的水投入攬拌機中進行混合 均勻;再加入所述比例的空屯、玻璃微珠和玻化微珠混合均勻； 步驟(2):將所述比例的普通娃酸鹽水泥、礦粉、粉煤灰、砂子、石子、外加劑和剩余量的 水投入另一攬拌機中，攬拌均勻； 步驟(3):將步驟(1)所得的混合物加入到步驟(2)中的攬拌機中，攬拌均勻，即可得到 高強度保溫混凝上。
[0016] 與現有技術相比，本發明具有如下有益效果： (1)本發明高強度保溫混凝±整體誘筑而成的結構比常用粘、掛、抹等方式施工建造的 保溫結構在整體上更加安全可靠，能夠有效避免其它保溫節能系統極易出現防護層開裂和 飾面層脫落的情況，同時還能防止保溫系統被大風刮掉W及雨水滲至外墻內表面。
[0017] (2)本發明高強度保溫混凝±的導熱系數低，加之本發明高強度保溫混凝±誘筑 而成的結構體系整體性較好，在建筑物外圍護結構采用本發明高強度保溫混凝±誘筑保溫 節能構件，可W實現墻、柱、梁板的一體化施工，形成一個整體，能夠避免其它保溫節能體系 造成的熱、冷橋現象，導致建筑物的熱量損耗流失。
[0018] (3)本發明高強度混凝±既具有普通混凝±的物理力學性能，同時又具有保溫性 能，符合綠色環保的建筑材料。玻化微珠和空屯、玻璃微珠相互促進共同提升了本發明的保 溫性能和物理力學性能;鐘水玻璃改善了玻化微珠和空屯、玻璃微珠的憎水性，使得兩者在 水相中具有良好的分散性;Si〇2氣凝膠加入使得本發明的保溫性能進一步提升，而對本發 明的物理力學性能沒有影響。
【具體實施方式】
[0019] 本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其并不是對本發明的限制，本領域技術人 員在閱讀完本說明書后可w根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本 發明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。
[0020] 本發明實施例中所設及的所有物質均為市售，其中減水劑采用聚簇酸減水劑。
[0021] 表1實施例1~6具體組成表
其中，實施例1~3按照如下步驟進行制備： 步驟(1):將所述比例的普通娃酸鹽水泥、礦粉、粉煤灰、砂子、石子、外加劑和水投入攬 拌機中，攬拌均勻； 步驟(2):將Si化氣凝膠和鐘水玻璃投入步驟（1)中的攬拌機中進行混合均勻;再加入 空屯、玻璃微珠和玻化微珠混合均勻，即可得到高強度保溫混凝±。
[0022] 實施例4~6按照如下步驟進行制備： 步驟(1):首先將所述比例的Si化氣凝膠、鐘水玻璃和1/10的水投入攬拌機中進行混合 均勻;再加入所述比例的空屯、玻璃微珠和玻化微珠混合均勻； 步驟(2):將所述比例的普通娃酸鹽水泥、礦粉、粉煤灰、砂子、石子、外加劑和剩余量的 水投入另一攬拌機中，攬拌均勻； 步驟(3):將步驟(1)所得的混合物加入到步驟(2)中的攬拌機中，攬拌均勻，即可得到 高強度保溫混凝上。
[0023] 對比例1:采用授權公告號為CN103553484B的對比文件"玻化微珠保溫混凝±及施 工工藝"中的實施例1作為對比例1。
[0024] 對比例1具體實施例為:包括如下重量分配比的原料:鋼纖維10份，玻化微珠20份， 水泥500份，石子1150份，砂560份，水170份，外加劑6份，外滲料50份;按照如下步驟制備:首 先將所述比例的玻化微珠和的水投入攬拌機中，拌合30秒后，再加入所述比例的外滲 料，攬拌充分均勻后，最后將所述比例的水泥、石子、砂、鋼纖維、外加劑和剩余水均勻投入 攬拌機中，攬拌3.5分鐘即得到鋼纖維保溫混凝±。其中，鋼纖維的有效長度為10~60mm，直 徑或等效直徑>0.08mm;玻化微珠的粒徑為0.1~2mm，導熱系數為0.03~0.05W/m · K，吸水 率<40%，烙融溫度1200°C ;外加劑為高性能聚簇酸減水劑，外滲料為粉煤灰。
[0025] 對比例2:與實施例4相比，去除Si化氣凝膠。
[00%] 對比例3:與實施例4相比，去除鐘水玻璃。
[0027] 對比例4:與實施例4相比，去除玻化微珠。
[0028] 對比例5:與實施例4相比，去除空屯、玻璃微珠。
[0029] 對比例6:與實施例4相比，同時去除玻化微珠和空屯、玻璃微珠。
[0030] 將對比例2~6按照如下步驟進行制備： 步驟(1):首先將所述比例的Si化氣凝膠、鐘水玻璃和1/10的水投入攬拌機中進行混合 均勻;再加入所述比例的空屯、玻璃微珠和玻化微珠混合均勻； 步驟(2):將所述比例的普通娃酸鹽水泥、礦粉、粉煤灰、砂子、石子、外加劑和剩余量的 水投入另一攬拌機中，攬拌均勻； 步驟(3):將步驟(1)所得的混合物加入到步驟(2)中的攬拌機中，攬拌均勻，即可得到 高強度保溫混凝上。
[0031 ] 1、混凝±導熱系數試驗 1.1實驗原理 根據化urier熱傳遞方程(一維傳熱），厚度δ為無限大的混凝±板在單位時間內通過的 熱量與混凝±板的厚度成反比，與上下表面層的溫度梯度成正比，與上下表面的面積成正 比，且與材料本身的導熱系數相關。通過板的熱量為
式中，Φ-通過混凝±板的熱流量，W; S-壁面積，m2; δ-壁厚，m; At-壁兩側表面的溫差， Γ;λ-導熱系數，W/(m-k)。
[0032] 由上式可得導熱系數的表達式為
1.2制備試驗 試件不平整產生的接觸熱阻會給測量數據帶來相當大的誤差，因此，制作了專口的試 模試驗測試的2個平面用鋼模，充分保證了平整度。試件尺寸為30cmX30cmX5cm，每一實施 例1~6和對比例1~6的混凝±成型3塊，成型后于溫度20±2°C，濕度為95% W上的標準護 室養護28d。
[0033] 1.3試驗方法 混凝±導熱系數按照GB/T10294-2008《絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定防護熱板 法》測定。試驗溫度25°C，環境保持干燥狀態避免濕度對混凝±導熱系數的影響，冷板溫度 設置為25°C，熱板溫度設置為35°C，冷熱板溫度梯度為10k。
[0034] 表2混凝±導熱系數試驗記錄表
'^通過表2可W看出，實施例1~6均^有較小的導熱系數和良好的保溫性能，但是實施例1 1~3和實施例4~6相比較，實施例1~3整體導熱系數要大于實施例4~6整體的導熱系數， 因而實施例4~6整體的保溫性能要優于實施例1~3的保溫性能，而實施例1~3和實施例4 ~6最直接的差別在于制備方法不同，因此實施例4~6的制備方法能制備出具有較優異保 溫性能的高強度保溫混凝±。
[0035] 實施例1~6和對比例1相比較，實施例1~6的導熱系數要遠遠小于對比例1的導熱 系數，因而實施例1~6的保溫性能遠遠優于對比例1的保溫性能。
[0036] 實施例4和對比例4~6的導熱系數作比較，實施例4的導熱系數要小于對比例4~6 的導熱系數，而對比例4~6相較于實施例4而言，區別點分別為未添加玻化微珠、未添加空 屯、玻璃微珠、同時未添加玻化微珠和空屯、玻璃微珠，可見玻化微珠和空屯、玻璃微珠均可W 提升本發明的保溫性能。但是同時未添加玻化微珠和空屯、玻璃微珠的對比例6的保溫性能 遠遠差于實施例4和實施例5的保溫性能，可見玻化微珠和空屯、玻璃微珠發揮了協同作用共 同提升了本發明的保溫性能。
[0037] 實施例4和對比例2相比較，加入Si化氣凝膠同樣可W提升本發明的保溫性能，但 是相較于發揮協同作用的玻化微珠和空屯、玻璃微珠而言，對本發明中的保溫性能提升較 小。
[003引實施例4和對比例3相比較，去除鐘水玻璃后對本發明的保溫性能影響較大，運可 能是由于鐘水玻璃對玻化微珠和空屯、玻璃微珠具有影響。因為玻化微珠和空屯、玻璃微珠具 有親油性和憎水性，而玻化微珠和空屯、玻璃微珠的憎水性能夠直接影響到玻化微珠和空屯、 玻璃微珠在本發明中的分散性，而鐘水玻璃的加入恰恰能夠解決運一問題，使得玻化微珠 和空屯、玻璃微珠在水相中具有良好的分散性。
[0039] 2、混凝±強度檢驗 根據GB/T50081-2002《普通混凝±力學性能試驗方法標準》對實施例1~6和對比例1~ 6進行檢測并記錄。
[0040] 表3混凝±強度檢測記錄表
通過表3可W看出，實施例1~6均具有較好的抗壓強度和抗折性能，但是實施例1~3和 實施例4~6相比較，實施例4~6整體的抗壓強度和抗折性能要優于實施例1~3的保溫性 能，而實施例1~3和實施例4~6最直接的差別在于制備方法不同，因此實施例4~6的制備 方法能制備出具有較優異力學性能的高強度保溫混凝±。
[0041] 且從實施例1~6和對比例1對比可W看出，實施例1~6的抗壓強度和抗折性能要 優于對比例1的抗壓強度和抗折性能。
[0042] 實施例4和對比例4~6的抗壓強度和抗折性能作比較，實施例4的抗壓強度和抗折 性能要大于對比例4~6的抗壓強度和抗折性能，而對比例4~6相較于實施例4而言，區別點 分別為未添加玻化微珠、未添加空屯、玻璃微珠、同時未添加玻化微珠和空屯、玻璃微珠，可見 玻化微珠和空屯、玻璃微珠均可W提升本發明的抗壓強度和抗折性能。但是同時未添加玻化 微珠和空屯、玻璃微珠的對比例6的抗壓強度和抗折性能遠遠差于實施例4和實施例5的抗壓 強度和抗折性能，可見玻化微珠和空屯、玻璃微珠發揮了協同作用共同提升了本發明的抗壓 強度和抗折性能。
[0043] 實施例4和對比例3相比較，去除鐘水玻璃后對本發明的抗壓強度和抗折性能有影 響，運可能是由于鐘水玻璃對玻化微珠和空屯、玻璃微珠具有影響。因為玻化微珠和空屯、玻 璃微珠具有親油性和憎水性，而玻化微珠和空屯、玻璃微珠的憎水性能夠直接影響到玻化微 珠和空屯、玻璃微珠在本發明中的分散性，而鐘水玻璃的加入恰恰能夠解決運一問題，使得 玻化微珠和空屯、玻璃微珠在水相中具有良好的分散性。
[0044] 實施例4和對比例2相比較，加入Si化氣凝膠和未加入Si化氣凝膠對本發明的抗壓 強度和抗折性能沒有影響。
[0045] 綜上所述，本發明高強度混凝±既具有普通混凝±的物理力學性能，同時又具有 保溫性能，符合綠色環保的建筑材料。玻化微珠和空屯、玻璃微珠相互促進共同提升了本發 明的保溫性能和物理力學性能;鐘水玻璃改善了玻化微珠和空屯、玻璃微珠的憎水性，使得 兩者在水相中具有良好的分散性;Si〇2氣凝膠加入使得本發明的保溫性能進一步提升，而 對本發明的物理力學性能沒有影響。
【主權項】
1. 一種高強度保溫混凝土，其特征在于，以質量份數計，其原料包括:普通硅酸鹽水泥 300~400份、礦粉100~200份、粉煤灰100~200份、砂子400~600份、石子900~1100份、空 心玻璃微珠40~70份、玻化微珠40~70份、Si02氣凝膠10~20份、鉀水玻璃5~9份、減水劑5 ~15份、水110~180份。2. 根據權利要求1所述的高強度保溫混凝土，其特征在于，所述空心玻璃微珠的粒度為 350~450目、壁厚為直徑的8%~10%、堆積密度為200Kg · πΓ3。3. 根據權利要求1所述的高強度保溫混凝土，其特征在于，所述玻化微珠的密度為80~ 100敁.111-3、吸水率25%~35%、筒壓強度小于35%。4. 根據權利要求1所述的高強度保溫混凝土，其特征在于，所述Si02氣凝膠的孔隙率為 80%~99%、比表面積為600~1000m 2 · g-1、表觀密度為0.003~0.35g · m-3、孔徑為10~ 40nm〇5. 根據權利要求1所述的高強度保溫混凝土，其特征在于，所述鉀水玻璃為鉀水玻璃 1(2〇.1^1〇2，其中摩數11為2.6~2.8。6. 根據權利要求1所述的高強度保溫混凝土，其特征在于，所述普通硅酸鹽水泥的強度 等級為P. 042.5;所述礦粉為S95級礦粉;所述粉煤灰為II級粉煤灰;所述砂子為II區中砂； 所述石子的平均粒徑為10~15_。7. -種如權利要求1至6中任意一項所述的高強度保溫混凝土的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟： 步驟（1):將所述比例的普通硅酸鹽水泥、礦粉、粉煤灰、砂子、石子、外加劑和水投入攪 拌機中，攪拌均勻； 步驟(2):將Si02氣凝膠和鉀水玻璃投入步驟(1)中的攪拌機中進行混合均勻;再加入空 心玻璃微珠和玻化微珠混合均勻，即可得到高強度保溫混凝土。8. -種如權利要求1至6中任意一項所述的高強度保溫混凝土的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟： 步驟（1):首先將所述比例的Si02氣凝膠、鉀水玻璃和1/10的水投入攪拌機中進行混合 均勻;再加入所述比例的空心玻璃微珠和玻化微珠混合均勻； 步驟(2):將所述比例的普通硅酸鹽水泥、礦粉、粉煤灰、砂子、石子、外加劑和剩余量的 水投入另一攪拌機中，攪拌均勻； 步驟(3):將步驟（1)所得的混合物加入到步驟(2)中的攪拌機中，攪拌均勻，即可得到 高強度保溫混凝土。
【文檔編號】C04B28/04GK106082882SQ201610500486
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】徐寶華, 楊杰, 羅亞磊, 杜浩洋, 萬文虎
【申請人】北京住總商品混凝土中心