CN107043237A - 一种自保温混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自保温混凝土及其制备方法，其技术方案要点是按重量份数计，包括水泥180‑200份，水100‑125份，粉煤灰80‑100份，矿粉100‑120，轻集料280‑300份，砂500‑540份，玻化微珠25‑36份，外加剂3‑9份，辅剂19‑30份，使得混凝土自身具备良好的保温性能，进而使得混凝土自身制得的墙体即可满足保温性能的要求。

Description

一种自保温混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土领域，特别涉及一种自保温混凝土及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的不断发展和城市化进程的不断加快，建筑产品的需求量日益增长，建筑行业得到了迅速的发展。在发展的同时能源的消耗也与日俱增，且能耗增长的速度远远超过能源生产增长的速度，如这种高能耗建筑持续发展下去，不但会给能源的供应带来巨大的压力，甚至还可能制约着经济的发展。因此，建筑节能成为了当今建筑业发展的一个趋势，同时也是解决节能潜力较大、比较直接有效的方法。
所谓建筑节能，最初为减少建筑中能量的散失，即主要指建筑使用工程中的节能行为，然而今天它的含义更为丰富，指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节的浪费，更加有效、合理地利用能源。建筑节能不仅是对建筑节能法规的执行，它的实现与否更直接影响到一个庞大产业群体的发展。
外墙作为建筑与外界进行能量交换的主要部位，其保温性能的好坏将直接影响到建筑节能目标的实现。在此前提下，保温墙体材料和结构形式的研究也就成为学者们的一个热门课题。传统的墙体保温体系有外墙外保温以及外墙内保温。
外墙外保温主要是通过在已成型的墙体外面附加聚苯板、聚氨酯等保温性能良好的绝热保温材料或者外涂保温砂浆的方式来达到保温目的，这一做法不但使结构施工增加了一道工序，延长了工期，还会使得外装饰受影响等缺陷。外墙内保温则是采用在墙体内侧覆盖一层保温材料的方式，其施工难度不大、价格也便宜，但是该体系存在热桥保温处理困难，保温隔热效果差，易出现结露现象。
上述原因导致外墙外保温以及外墙内保温体系在未来的发展中，难以良好地适用于建筑外墙的保温。
发明内容
本发明的目的是提供一种自保温混凝土，使得混凝土自身具备良好的保温性能，进而使得该混凝土自身制得的墙体即可满足保温性能的要求。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种自保温混凝土，按重量份数计，包括水泥180-200份，水100-125份，粉煤灰80-100份，矿粉100-120，轻集料280-300份，砂500-540份，玻化微珠25-36份，外加剂3-9份，辅剂19-30份。
通过采用上述技术方案，矿粉以及粉煤灰是优质的混凝土掺合料，加入到混凝土中可以有效降低混凝土的成本，同时可以抑制碱骨料反应，降低水化热，提高混凝土的密实度；砂可以填充轻骨料的空隙，提高混凝土的粘度，也使得混凝土更加密实；玻化微珠的导热系数较小，加入到混凝土中可以大大降低混凝土整体的导热系数，使得混凝土自身即具备较好的保温性能，通过与轻集料以及胶凝材料的配合，使得混凝土自身制得的墙体即可满足保温性能的要求；外加剂的加入可以保证混凝土保温性能的同时，还提高了混凝土的强度。
较佳的，辅剂包括植物纤维和聚丙烯塑料颗粒，其中植物纤维8-12份，聚丙烯塑料颗粒11-18份。
通过采用上述技术方案，植物纤维的表面粗糙，易于与水泥结合，可以进一步提高混凝土的强度；玻化微珠保证了混凝土的保温性能，但是其容重较大，导致混凝土的强度有所降低，聚丙烯塑料的密度较小，可以进一步降低混凝土整体的密度，从而提高混凝土的强度，此外，与玻化微珠相配合，可以进一步降低混凝土的导热系数，提高了混凝土的保温性能。
较佳的，外加剂包括减水剂和分散剂，其中减水剂2-5份，分散剂1-4份。
通过采用上述技术方案，分散剂的加入，有助于植物纤维的分散，从而有助于植物纤维发挥增加强度的作用，同时，分散剂的加入还增加了混凝土的粘度，增大了塑料与水泥之间的粘结强度，进一步增加了混凝土的强度；减水剂的加入对水泥颗粒可以提高混凝土的流动性。
较佳的，减水剂为聚羧酸减水剂。
通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂是一种高效减水剂，减水剂的加入可以起到一定的分散作用，使得水泥表面形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性；同时，聚羧酸减水剂可以起到减水润滑作用，进一步提高混凝土的流动性还可以使得混凝土的坍落度保持良好，在上述作用的同时，配合分散剂的作用，保证了混凝土粘度的同时，还保证了混凝土的流动性。
较佳的，分散剂为聚氧乙烯。
通过采用上述技术方案，聚氧乙烯是一种表面活性剂，可以使得纤维上的电荷增加，从而增大植物纤维之间的斥力，减少纤维间的絮聚；同时分散剂的加入可以使得浆水的粘度增加，相当于在纤维表面附着一层薄薄的润滑膜，使纤维相互滑过而不致纠结，保证了植物纤维的分散；同时，浆水的粘度增加，聚丙烯塑料颗粒与水泥之间的粘度增加，进一步增加了混凝土的强度。
较佳的，轻集料为陶粒。
通过采用上述技术方案，陶粒中含有较多氧化物，如二氧化硅、氧化铝、氧化钙等，是一种优良的轻骨料，陶粒制成的混凝土具有独特的微孔微管***，具有吸水作用，且在水泥硬化过程中又可以排出水分，用于水泥石的继续硬化，这种“微泵”作用形成骨料颗粒表面的局部水灰比，提高了骨料与砂浆的界面结合力，陶粒的表面粗糙，也提高了界面机械咬合力，自重轻，但是配合外加剂、辅剂、胶凝材料以及骨料，可以使得混凝土保持较好的强度。
本发明的另一目的是提供一种自保温混凝土的制备方法，使得混凝土自身具备良好的保温性能，进而使得混凝土自身制得的墙体即可满足保温性能的要求。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现：一种自保温混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：对聚丙烯塑料颗粒进行预处理，对玻化微珠以及轻集料分别进行预湿处理；
步骤2：将植物纤维以及2/3的分散剂同时加入一个新的搅拌器中并加入总水量的1/8，进行一次搅拌，搅拌30s后成为植物纤维溶液；
步骤3:将步骤1预处理结束的聚丙烯塑料颗粒、预湿结束的玻化微珠、轻集料、剩余的分散剂以及步骤2中的植物纤维溶液共同加入新的搅拌釜中，同时加入水泥、粉煤灰、矿粉、砂以及剩余的水，进行二次搅拌，共搅拌90s。
通过采用上述技术方案，对聚丙乙烯塑料颗粒进行预处理，有助于其与水泥之间粘结；而轻集料预湿吸水后，可以起到储水的作用，有助于后期水泥水化反应的进行；而玻化微珠进行提前预湿，可以避免玻化微珠颗粒与其他骨料碰撞、摩擦的时间过长，从而降低玻化微珠的破损率，从而保证了混凝土的坍落度；植物纤维与部分分散剂提前混合后待用，可以使得植物限位分散的更加均匀，进而有助于植物限位均匀地分散在混凝土中；而剩余部分的分散剂最后与水泥等共同加入，有助于提高聚丙烯塑料颗粒与水泥之间的粘结强度，提高了保温效果。
较佳的，步骤1中的预处理包括首先收集聚丙烯塑料颗粒、然后粉碎清洗后烘干，粉碎后的聚丙烯塑料粒径为2.5-3.1mm，相对密度0.82-0.86g/cm3。
通过采用上述技术方案，经过预处理以后的聚丙烯塑料可以，粒径在较合适的范围内，并且清除了其表面的杂质，进一步提高了其与水泥颗粒之间的粘结强度。
综上所述，本发明具有以下有益效果：1、玻化微珠以及外加剂的加入，使得混凝土自身具备良好的保温性能，进而使得混凝土自身制得的墙体即可满足保温性能的要求；2、塑料颗粒、分散剂、玻化微珠以及胶凝材料之间相互配合和促进，在进一步提高了保温性能的同时，还提高了强度；3、植物纤维的加入也提高了强度，分散剂的加入还有提高了植物纤维的分散能力，有助于植物纤维发挥作用。
附图说明
图1是一种自保温混凝土的制备方法的流程图。
具体实施方式
实施例：一种自保温混凝土及其制备方法，本发明选用唐山冀东三友P.O42.5普通硅酸盐水泥；天津程锦S95级粒化高炉矿渣粉；河北遵化河沙，细度模数2.6；轻集料选用灵寿县远通矿产品贸易有限公司的陶粒；用水为自来水。
所用辅剂中的植物纤维选用河北地区一年生棉花秸秆碎料；聚丙烯塑料颗粒自青岛顺达丰工贸有限公司，粒径2.5-3.1mm，相对密度0.82-0.86g/cm3。玻化微珠可以从信阳市平桥区力凯墙体保温材料厂购得，其导热系数在0.032-0.045w/m·k，粒度0.5-1.5mm；减水剂选用聚羧酸减水剂，分散剂选用聚氧乙烯，均可从市面上购得。
表1：为实施例至实施例6中一种自保温混凝土的各个组分用量，按重量份计。
实施例1至实施例6的中的自保温混凝土制备方法如下，如图1所示：
步骤1：对聚丙烯塑料颗粒进行预处理，具体步骤为：将购买的聚丙烯塑料进行粉碎至所需的粒径范围内，然后进行清洗，清洗结束后烘干待用；对玻化微珠以及轻集料分别进行预湿处理；
步骤2：将植物纤维以及2/3的分散剂同时加入一个新的搅拌器中并加入总水量的1/8，进行一次搅拌，搅拌30s后成为植物纤维溶液；
步骤3：将步骤1预处理结束的聚丙烯塑料颗粒、预湿结束的玻化微珠、轻集料、剩余的分散剂以及步骤2中的植物纤维溶液共同加入新的搅拌釜中，同时加入水泥、粉煤灰、矿粉、砂以及剩余的水，进行二次搅拌，共搅拌90s。
制备结束后，制作成100mm*100mm*100mm的立方试件，以及300mm*300mm*300mm的平板试件；试件制作完成48h后拆模，至于温度(20±3)℃，湿度95％以上的标准养护室内养护28d后进行试验。
自保温混凝土的力学性能参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试；导热系数参照GB10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》进行测试，同时测量混凝土试件的干密度，力学性能、导热系数以及干密度的测试结果记录在表2中：
从表2可以看出，实施例1至实施例6中自保温混凝土的密度均小于2000kg/m3,符合轻骨料混凝土的要求；导热系数在0.52-0.63w/(m·K)之间，普通混凝土的导热系数一般在1.28w/(m·K)左右，显然本发明中自保温混凝土的的导热系数明显低于普通混凝土的导热系数，并且达到了保温材料的标准；28d的强度也符合混凝土使用的强度要求。
下面介绍本发明的对比例。对比例1至对比例5中按照各自的配比，并均按照实施例4中的配比制备水下不分散混凝土，然后测定力学性能、导热系数以及密度，并进行记录。
对比例1：
表3：对比例1中自保温混凝土配料组成表：
表4：对比例1中自保温混凝土各项性能的数据记录表：
28d强度(Mpa) 导热系数(w/(m·K) 密度(kg/m3)
38.5 0.65 2059
通过表3和表4可以看出，与实施例4不同的是，未加入玻化微珠，自保温混凝土的强度相对于实施例4反而增加，但是增加的幅度较小，这说明玻化微珠的加入会降低自保温混凝土的强度；还可以看出，导热系数以及密度增加的幅度均较大，保温性能降低，这说明玻化微珠的加入对自保温混凝土的保温性能影响较大。
对比例2：
表5：对比例2中自保温混凝土配料组成表：
表6：对比例2中自保温混凝土各项性能的数据记录表：
28d强度(Mpa) 导热系数(w/(m·K) 密度(kg/m3)
37.8 0.70 2080
通过表5和表6可以看出，与实施例4相比，混凝土的强度低于实施例4，说明玻化微珠与聚丙烯塑料颗粒共同加入可以增加自保温混凝土的强度，但是与对比例1相比，本对比例中强度低于对比例1，说明了聚丙烯塑料颗粒与玻化微珠共同加入，可以提高自保温混凝土的强度，并且可以抵消玻化微珠降低的混凝土强度；同时，本对比例中自保温混凝土的导热系数以及密度均大于实施例4，这说明玻化微珠与聚丙烯塑料颗粒共同加入可以提高自保温混凝土的保温效果，同时，本对比例中的导热系数以及密度又大于对比例1中，说明聚丙烯塑料颗粒的加入对保温效果具有更进一步的促进作用。
对比例3：
表7：对比例3中自保温混凝土配料组成表：
表8：对比例3中自保温混凝土各项性能的数据记录表：
28d强度(Mpa) 导热系数(w/(m·K) 密度(0kg/m3)
37.1 0.71 2085
从表7和表8可以看出，与实施例4相比，本对比例中自保温混凝土的强度降低，并且低于对比2中的强度，分散剂的加入，配合玻化微珠以及聚丙烯塑料共同使用，可以对自保温混凝土的强度有进一步的作用。
对比例4：
表9：对比例4中自保温混凝土配料组成表：
表10：对比例4中自保温混凝土各项性能的数据记录表：
28d强度(Mpa) 导热系数(w/(m·K) 密度(0kg/m3)
37.0 0.56 1985
从表9和表10可以看出，与实施例4对比，自保温混凝土的强度有所降低，导热系数以及密度的变化较小，说明植物纤维的加入可以提高自保温混凝土的强度。
对比例5：
表11：对比例5中自保温混凝土配料组成表：
表12：对比例5中自保温混凝土各项性能的数据记录表：
28d强度(Mpa) 导热系数(w/(m·K) 密度(0kg/m3)
36.2 0.56 1986
通过表11和表12可以看出，与实施例4相比，强度有所降低，并且还低于对比例4中，说明分散剂与植物纤维共同加入有助于自保温混凝土强度的提高。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种自保温混凝土，其特征在于：按重量份数计，包括水泥180-200份，水100-125份，粉煤灰80-100份，矿粉100-120，轻集料280-300份，砂500-540份，玻化微珠25-36份，外加剂3-9份，辅剂19-30份。
2.根据权利要求1所述的一种自保温混凝土，其特征在于：辅剂包括植物纤维和聚丙烯塑料颗粒，其中植物纤维8-12份，聚丙烯塑料颗粒11-18份。
3.根据权利要求2所述的一种自保温混凝土，其特征在于：外加剂包括减水剂和分散剂，其中减水剂2-5份，分散剂1-4份。
4.根据权利要求3所述的一种自保温混凝土，其特征在于：减水剂为聚羧酸减水剂。
5.根据权利要求4所述的一种自保温混凝土，其特征在于：分散剂为聚氧乙烯。
6.根据权利要求3所述的一种自保温混凝土，其特征在于：轻集料为陶粒。
7.一种如权利要求6所述的一种自保温混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：对聚丙烯塑料颗粒进行预处理，对玻化微珠以及轻集料分别进行预湿处理；
步骤2：将植物纤维以及2/3的分散剂同时加入一个新的搅拌器中并加入总水量的1/8，进行一次搅拌，搅拌30s后成为植物纤维溶液；
步骤3:将步骤1预处理结束的聚丙烯塑料颗粒、预湿结束的玻化微珠、轻集料、剩余的分散剂以及步骤2中的植物纤维溶液共同加入新的搅拌釜中，同时加入水泥、粉煤灰、矿粉、砂以及剩余的水，进行二次搅拌，搅拌90s。
8.根据权利要求7所述的一种制备自保温混凝土的方法，其特征在于：步骤1中的预处理包括首先收集聚丙烯塑料颗粒、然后粉碎清洗后烘干，粉碎后的聚丙烯塑料粒径为2.5-3.1mm，相对密度0.82-0.86g/cm3。
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