CN105084833A - 高强度保温全轻混凝土及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度保温全轻混凝土及其制备方法和应用，该高强度保温全轻混凝土按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥25.1-30.8，II级粉煤灰6.3-7.7，减水剂0.38-0.46，保水剂0.06-0.08，漂珠1-6，陶瓷空心微珠1-6，聚丙烯纤维0.08-0.1，陶粒39.20-48.86，陶砂0-26.9。其采用陶粒、陶砂，特别是漂珠和陶瓷空心微珠降低了全轻混凝土的密度；并同时采用减水剂、聚丙烯纤维增强了全轻混凝土的强度，成功解决了密度和强度矛盾；具有较好的保温效果；工艺性能好，采用纤维素醚、聚丙烯纤维、减水剂阻止了轻集料上浮分层易空鼓开裂弊端，材料均匀性好，且省掉了铺设钢丝网片及细石混凝土保护层这两道工序，施工和易性性能良好。

Description

高强度保温全轻混凝土及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种高强度保温全轻混凝土，特别涉及一种用于建筑楼地面和分层楼板的具有保温隔热功能和自重小的全轻混凝土。

背景技术

随着节能建筑推广应用工作的深入，分户楼板必须采取保温措施才能达到建筑节能65％的基本门槛要求。目前分户楼板保温层用材料有无机保温砂浆、聚苯颗粒保温砂浆、泡沫混凝土、苯板、复合硅酸盐板，但是，这些保温层强度低，要求在其表面做一层保护层(通常用细石混凝土)，这样一是施工工序复杂，二是保护层与保温层材性差异较大，容易空鼓开裂。由于保温层材料强度低必须增设钢丝网和细石混凝土保护层，以免引起开裂。目前楼板保温层存在的问题主要有：①抗压强度均偏低，系统完成后容易造成地面开裂、保温层起拱等问题；②有机材料防火性能差，存在安全隐患；③施工工序都较复杂，需设抗裂层和保护层，铺设耐碱玻纤网格布或钢丝网。

全轻混凝土是由轻砂、轻粗集料、水泥、水等配制而成的干表观密度不大于1950kg/m³的混凝土。当建筑地面和分层楼板保温层采用的全轻混凝土强度等级不低于LC15级时，保温层与面层之间可不设水泥混凝土保护层。这样，应用全轻混凝土作建筑楼楼地面和分层楼板保温系统不仅在施工过程中一次成型，省掉了铺设钢丝网片及细石混凝土保护层这两道工序，同时具备了承重和保温性能，大大节省了成本。

全轻混凝土公开研究成果较少，主要有，2014年《新型建筑材料》第2期刊登文章“膨胀玻璃珠改性低品质陶粒全轻混凝土的性能研究”，该文用膨胀玻璃珠改性配制出干密度低至891kg/m3的全轻混凝土，但强度太低28天抗压强度仅13.3MPa、施工性差坍落度仅120-150mm。2013年《硅酸盐通报》第10期刊登文章“纤维素醚和砂率对全轻混凝土性能影响研究”，该文用纤维素醚对全轻混凝土施工性有明显改善作用，但很大程度上降低了全轻混凝土的强度，综合考虑后只配制出抗压强度为15.3MPa、干密度为1109kg/m3的全轻混凝土。2013年《新型建筑材料》第8期刊登文章“基于可压缩堆积模型的全轻混凝土配制方案”，该文用外加剂增强、玻化微珠降低导热系数，但没找到强度和导热系数的理想平衡点。2012年“第三届全国特种混凝土技术及首届全国沥青混凝土技术学术交流会暨中国土木工程学会混凝土质量专业委员会2012年年会论文集”刊登文章“全轻混凝土泵送技术研究与应用”，该文定性讨论了全轻混凝土泵送施工难点，主要提出了一种全轻混凝土可能性简易检测方法“含气量测定仪模拟打压法”。专利“制作砌块用全轻混凝土”(申请号91109874.7，公开号CN1059894A)，配制的全轻混凝土密度为957kg/m3，但强度太低抗压强度仅有10.5MPa。2013年《水利发电》第5期刊登文章“混合纤维增强全轻混凝土弯曲韧性试验研究”，该文研究在密度1800-1900kg/m3基础上讨论钢纤维和聚丙烯纤维对轻骨料混凝土、全轻混凝土韧性影响。2009年《建筑科学》第9期刊登文章“高温后全轻混凝土性能及其微观分析”，该文在密度1800-1900kg/m3的基础上研究了常温到1000℃温度对全轻混凝土外观、强度影响。

在全轻混凝土建筑楼地面和分层楼板保温工程研究和应用过程中，存在几个关键问题，①强度与密度的矛盾。一般来说强度越高，密度越大，从而导热系数越大，保温隔热性能越差。②全轻混凝土施工过程中，与结构层基层粘结差问题、全轻混凝土轻集料上浮问题、压实收面困难问题。③硬化后开裂空鼓问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是配制一种高强度保温全轻混凝土。该高强度保温混凝土解决了全轻混凝土强度和密度的矛盾，保温效果好，且省掉了铺设钢丝网片及细石混凝土保护层这两道工序，施工和易性性能良好。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：一种高强度保温全轻混凝土，按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥25.1-30.8，II级粉煤灰6.3-7.7，减水剂0.38-0.46，保水剂0.06-0.08，漂珠1-6，陶瓷空心微珠1-6，聚丙烯纤维0.08-0.1，陶粒39.20-48.86，陶砂0-26.9。所述水泥为粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。所述粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。II级粉煤灰特别适用于配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐混凝土和抗软水侵蚀混凝土及地下、水下工程混凝土、压浆混凝土和碾压混凝土等。

进一步，所述减水剂为奈系粉剂减水剂。所述减水剂是指在保持砂浆基本相同的条件下，能够减少拌合用水量的添加剂。减水剂一般为表面活性剂，属阴离子型表面活性剂，能够吸附于水泥颗粒表面，具有减水和提高水泥砂浆和混凝土强度的作用。

进一步，所述保水剂为纤维素醚。由于保水剂纤维素醚对全轻混凝土强度有劣化作用，目前没有人将其用于全轻混凝土。本发明采取减水剂等措施弥补和增强全轻混凝土的强度，用纤维素醚提高保水性从而使得施工性能好、轻集料不易上浮、硬化后不易空鼓。

进一步，所述漂珠的粒径为0.03-0.15mm。所述漂珠是一种能浮于水面的粉煤灰空心球，呈灰白色，壁薄中空，重量很轻，表面封闭而光滑，热导率小，耐火度≥1610℃。漂珠的化学成份以二氧化硅和三氧化二铝为主，具有颗粒细、中空、质轻、高强度、耐磨、耐高温、保温绝缘、绝缘阻燃等多种特性，是广泛应用于耐火行业的原料之一。目前，有关于采用陶粒陶砂以降低混凝土密度的相关报道，没有人将漂珠用于全轻混凝土以降低密度，这是本发明的一个创新点所在。

进一步，所述陶瓷空心微珠的粒径为0.2-40μm，壁厚为1.2-1.8μm。所述陶瓷空心微珠是由钛/硼硅酸盐原料经高科技加工而成，是一种轻质非金属多功能材料，主要成分为TiO₂、SiO₂等，平均粒径为18.4μm，壁厚1-2μm，标准的球形，松散，流动性好，中空、有坚硬的外壳。陶瓷空心微珠颜填料与普通的实心玻璃微珠相比，具有质轻、密度小、低导热、绝热性能好等优点；与其他轻质填料相比，具有比面积小、抗压强度高、熔点高、热反射率高、热传导系数和热收缩系数小、化学稳定性良好等优势；该颜填料还具有优良的保温隔热隔音效果，鲜艳、稳定的彩色，无毒、自润滑、高分散等优点。目前，有关于采用陶粒陶砂以降低混凝土密度的相关报道，没有人将陶瓷空心微珠用于全轻混凝土以降低密度，这是本发明的另一个创新点所在。

进一步，所述陶粒为5-12mm页岩陶粒。页岩陶粒以粘土质页岩、板岩等经破碎、筛分、或粉磨后成球，烧胀而成，陶粒的外观特征大部分呈圆形或椭圆形球体，但也有一些仿碎石陶粒不是圆形或椭圆形球体，而呈不规则碎石状。它的表面是一层坚硬的外壳，这层外壳呈陶质或釉质，具有隔水保气作用，并且赋予陶粒较高的强度。陶粒的最大特点是外表坚硬，而内部有许许多多的微孔。这些微孔赋予陶粒质轻的特性。陶粒混凝土由于质量轻，弹性模量低，抗变形性能好，故具有较好的抗震性能。由于陶粒不含有这些火性岩石成分，碱含量也非常低，所以它在使用过程中不会与水泥发生碱集料反应。

进一步，所述聚丙烯纤维的长度为10-20mm。所述聚丙烯纤维是以聚丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料仿制而成的合成纤维。聚丙烯纤维具有以下优点：密度为0.90-0.92g/cm³，在所有化学纤维中是最轻的；强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀性好，强度与涤纶和锦纶相似；耐化学药品性优于一般纤维；具有电绝缘性和保暖性。聚丙烯纤维可分为长纤维、短纤维、纺粘无纺布、熔喷无纺布等。聚丙烯纤维在混凝土中具有极佳的分散性以及与水泥基体的握裹力，且抗老化性好，可保证在混凝土中长期发挥功效。

本发明的目的之二还在于提供所述高强度保温全轻混凝土的制备方法，所述高强度保温全轻混凝土的制备方法未：按原材料配比加水搅拌均匀，即可得高强度保温全轻混凝土。

本发明的目的还在于提供所述高强度保温全轻混凝土在建筑楼地面或分层楼板保温层中的应用。将该全轻混凝土用于建筑楼地面或分层楼板保温层，降低了全轻混凝土的密度，同时增强了全轻混凝土的强度，成功解决了密度和强度矛盾；具有较好的保温效果；工艺性能好，材料均匀性好，且省掉了铺设钢丝网片及细石混凝土保护层这两道工序，施工和易性性能良好。

本发明的有益效果是：

该全轻混凝土采用陶粒、陶砂，特别是漂珠和陶瓷空心微珠降低了全轻混凝土密度，其密度可低至1009kg/m³；并同时采用减水剂、聚丙烯纤维增强了全轻混凝土的强度，其抗压强度可达21.2MPa；成功解决了密度和强度矛盾，满足强度等级不低于LC15，密度等级1000、1100、1200的要求。保温效果较好，导热系数(平均温度25℃±2℃，)可达0.23W/(m·K)。工艺性能好，采用纤维素醚、聚丙烯纤维、减水剂阻止了轻集料上浮分层易空鼓开裂弊端，材料均匀性好，且省掉铺设钢丝网片及细石混凝土保护层这两道工序，施工和易性性能良好，坍落度为180mm，粘聚性和保水性性能良好。

具体实施方式

实施例1：

一种高强度保温全轻混凝土，其组成为：42.5R普通硅酸盐水泥30.8kg、Ⅱ级粉煤灰6.3kg、萘系粉剂减水剂0.46kg、纤维素醚保水剂0.08kg、漂珠6kg、陶瓷空心微珠6kg、聚丙烯纤维0.1kg、陶粒39.20kg。所述高强度保温全轻混凝土的具体制备方法包括以下步骤：按原材料配比加水搅拌均匀，即可得高强度保温全轻混凝土。对制备得到的全轻混凝土进行性能检测，检测结果如下表所示：

实施例2：

一种高强度保温全轻混凝土，其组成为：42.5R普通硅酸盐水泥26.4kg，Ⅱ级粉煤灰6.55kg、萘系粉剂减水剂0.40kg、纤维素醚保水剂0.07kg、漂珠1.3kg、陶瓷空心微珠4.0kg、聚丙烯纤维0.09kg、陶粒42.8kg，陶砂18.4kg。所述高强度保温全轻混凝土的具体制备方法与实施例1相同。对制备得到的全轻混凝土进行性能测试，检测结果如下表所示：

实施例3：

一种高强度保温全轻混凝土，其组成为：42.5R普通硅酸盐水泥25.1kg，Ⅱ级粉煤灰7.7kg、萘系粉剂减水剂0.38kg、纤维素醚保水剂0.06kg、漂珠1.0kg、陶瓷空心微珠1.0kg、聚丙烯纤维0.08kg、陶粒48.86kg，陶砂26.9kg。所述高强度保温全轻混凝土的具体制备方法与实施例1相同。对制备得到的全轻混凝土进行性能测试，检测结果如下表所示：

由此证明，本发明采用陶粒、陶砂，特别是漂珠、陶瓷空心微珠降低了全轻混凝土的密度，其干表观密度可低至1009kg/m³，同时采用减水剂、聚丙烯纤维增强了全轻混凝土的强度，其抗压强度可达到21.2MPa，成功解决了现有技术密度和强度矛盾，满足强度等级不低于LC15、密度等级1000、1100、1200的要求；保温效果好，导热系数(平均温度25±2℃)可达0.23W/(m·K)；而且其工艺性能好，采用纤维素醚、聚丙烯纤维、减水剂阻止了轻集料上浮分层易空鼓开裂弊端，材料均匀性好，且省掉铺设钢丝网片及细石混凝土保护层这两道工序，施工和易性性能良好，坍落度为180mm，粘聚性和保水性性能良好。由此证明，本发明采用陶粒陶砂，特别是漂珠和陶瓷空心微珠降低了全轻混凝土的密度，通过合适配比的减水剂、保水剂等进行改性，配制出的全轻混凝土解决了全轻混凝土强度和密度的矛盾，保温效果好，且施工和易性性能良好。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种高强度保温全轻混凝土，其特征在于：按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥25.1-30.8，II级粉煤灰6.3-7.7，减水剂0.38-0.46，保水剂0.06-0.08，漂珠1-6，陶瓷空心微珠1-6，聚丙烯纤维0.08-0.1，陶粒39.20-48.86，陶砂0-26.9。

2.根据权利要求1所述的高强度保温全轻混凝土，其特征在于：所述减水剂为奈系粉剂减水剂。

3.根据权利要求1所述的高强度保温全轻混凝土，其特征在于：所述保水剂为纤维素醚。

4.根据权利要求1所述的高强度保温全轻混凝土，其特征在于：所述漂珠的粒径为0.03-0.15mm。

5.根据权利要求1所述的高强度保温全轻混凝土，其特征在于：所述陶瓷空心微珠的粒径为0.2-40μm，壁厚为1.2-1.8μm。

6.根据权利要求1所述的高强度保温全轻混凝土，其特征在于：所述陶粒的粒径为5-12mm。

7.根据权利要求1所述的高强度保温全轻混凝土，其特征在于：所述聚丙烯纤维的长度为10-20mm。

8.制备如权利要求1所述高强度保温全轻混凝土的方法，其特征在于：按原材料配比加水搅拌均匀，即可得高强度保温全轻混凝土。

9.如权利要求1至7任一项所述的高强度保温全轻混凝土在建筑楼地面保温层中的应用。

10.如权利要求1至7任一项所述的高强度保温全轻混凝土在分层楼板保温层中的应用。