一种高强度保温混凝土及其制备方法与流程

1.本技术涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种高强度保温混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.随着经济的快速发展和城镇化建设的不断推进，我国建筑业得到了快速发展，对目前常用的建筑材料混凝土也提出了更高的要求，随着建筑市场对节能保温的重视，人们对混凝土的保温性能也提出了迫切的需求。
3.保温混凝土又称加气混凝土、泡沫混凝土，是一种能够阻止或减少与外界发生热交换，减少热能耗散的具有一定物理、力学特性的特种混凝土；随着科技的发展，人们逐渐在高强度保温混凝土中加入一定的陶粒，不仅质轻，还具有较好的保温性能，进而实现建筑材料的保温效果。
4.通过上述中的相关技术，陶粒含有连通气孔和毛细管，具有较高的吸水性，吸水越多，很容易导致高强度保温混凝土内部存在较大的密度差，导致分层离析，从而导致混凝土的强度降低。


技术实现要素：

5.为了提高保温混凝土的强度，本技术提供了一种高强度保温混凝土及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种高强度保温混凝土，采用如下的技术方案：一种高强度保温混凝土，包括以下重量份的原料：水泥320
‑
370份；粉煤灰80
‑
120份；砂石100
‑
200份；改性陶粒300
‑
340份；发泡剂3
‑
6份；增强剂1
‑
3份；炭黑1
‑
2份；减水剂1.5
‑
3份；水120
‑
160份；所述改性陶粒由以下重量份的原料制备得到：陶粒260
‑
270份；氟化乙烯丙烯共聚物25
‑
40份；丙烯酸乳液10
‑
21份；表面活性剂5
‑
9份。
7.通过采用上述技术方案，首先采用氟化乙烯丙烯共聚物和表面活性剂对陶粒进行改性，赋予陶粒较好的疏水性能，减少陶粒的吸水率，使得混凝土具有较好的保温性能和强
度；发泡剂和改性陶粒共同配合，赋予混凝土较多的多孔结构，从而增强混凝土保温性能；炭黑、增强剂和改性陶粒相互配合，进一步增强混凝土的强度；综上所述，通过改性陶粒、发泡剂、炭黑和增强剂共同配合，增强混凝土的保温性能，减小混凝土强度的损失。
8.优选的，所述表面活性剂由重量比为1:(1
‑
2)的月桂醇聚氧乙烯醚和十二烷基三甲基溴化铵组成。
9.通过采取上述技术方案，优选月桂醇聚氧乙烯醚和十二烷基三甲基溴化铵组成的表面活性剂，与氟化乙烯丙烯共聚物配合，对陶粒改性后，增强改性陶粒的疏水性能，进一步增强混凝土的强度。
10.优选的，所述改性陶粒由以下步骤制得：a1:将氟化乙烯丙烯共聚物与丙烯酸乳液混合，混合均匀后得到疏水料；a2:将表面活性剂与陶粒混合，混合均匀后加入疏水料，混合均匀后得到改性陶粒。
11.通过采取上述技术方案，优选改性陶粒各原料的混合步骤，通过丙烯酸乳液，有效地将氟化乙烯丙烯共聚物和表面活性剂粘附在陶粒表面，获得疏水性能较好的陶粒，增强混凝土保温性能的同时，减小对混凝土强度的损失。
12.优选的，所述发泡剂包括十二烷基硫酸钠、聚氨酯发泡剂中的至少一种。
13.通过采用上述技术方案，优选十二烷基硫酸钠、聚氨酯发泡剂中的一种或者两种作为发泡剂，一方面和改性陶粒共同形成多孔结构，增强混凝土的保温性能，一方面减少对混凝土强度的损失，进一步增强混凝土的强度和保温性能。
14.优选的，所述增强剂包括碳纤维、硅酸铝纤维中的至少一种。
15.通过采用上述技术方案，增强剂优选碳纤维、硅酸铝纤维中的一种或者两种，和改性陶粒、炭黑配合后，赋予混凝土较好的保温性能和强度。
16.优选的，所述高强度保温混凝土的原料中还包括重量份数为0.8
‑
1.6份的稳定剂，所述稳定剂包括麦芽糊精、沸石粉中的至少一种。
17.通过采用上述技术方案，在混凝土中加入麦芽糊精、沸石粉，和改性陶粒配合后，减少由于陶粒吸水造成的离析分层，增强改性陶粒和水泥等原料的粘着力，进一步增强混凝土的强度。
18.优选的，所述稳定剂由麦芽糊精和沸石粉组成，所述麦芽糊精和沸石粉的重量比为1:(1
‑
2)。
19.通过采用上述技术方案，优选稳定剂的配方，并控制麦芽糊精和沸石粉的重量配比，有助于和改性陶粒、炭黑更好地配合，进一步减小混凝土强度的损失。
20.第二方面，本技术提供一种高强度保温混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种高强度保温混凝土的制备方法，包括以下步骤：s1:将水泥、粉煤灰、水、砂石以及改性陶粒混合，混合均匀后得到第一混合物；s2:将第一混合物与炭黑、增强剂混合，混合均匀后加入发泡剂、减水剂混合，混合均匀后得到高强度保温混凝土。
21.通过采用上述技术方案，首先将改性陶粒与水泥、水进行混合，混合后加入炭黑、增强剂，减少混凝土强度的损失，后加入发泡剂发泡剂、减水剂，在混凝土内部形成多孔结构，增强混凝土的保温性能。
22.优选的，在所述步骤s2中加入稳定剂，并和炭黑、增强剂共同混合。
23.通过采用上述技术方案，在混凝土的原料中加入稳定剂，并和炭黑、增强剂共同混合，赋予混凝土较好的强度和稳定性能。
24.综上所述，本技术具有以下有益效果：1.由于本技术采用氟化乙烯丙烯共聚物和表面活性剂作为改性剂，采用丙烯酸乳液将改性剂有效附着在陶粒表面，形成疏水性能较好的改性陶粒，后与增强剂、发泡剂、炭黑共同配合，增强混凝土保温性能的同时，减小混凝土强度的损失。
25.2.在本技术中，优选采用月桂醇聚氧乙烯醚和十二烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂，对陶粒有效改性，进一步增强改性陶粒的疏水性能；优选十二烷基硫酸钠、聚氨酯发泡剂作为发泡剂，进一步增强混凝土的保温性能，减小混凝土强度的损失；在混凝土的原料中加入由麦芽糊精、沸石粉中的一种或者两种作为稳定剂，与改性陶粒、炭黑更好地配合，进一步减小混凝土强度的损失。
具体实施方式
26.以下对本技术作进一步详细说明。
27.各实施例中的组分及生产厂家如表1所示。
28.表1组分及生产厂家表1组分及生产厂家制备例制备例1:一种改性陶粒，所包括的具体组分及重量如表2所示，包括以下制备步骤：
a1:将氟化乙烯丙烯共聚物与丙烯酸乳液混合搅拌，搅拌速度为800r/min，搅拌均匀后得到疏水料；a2:将表面活性剂、陶粒、疏水料共同混合搅拌，搅拌速度为1000r/min，搅拌均匀后得到改性陶粒。
29.制备例2
‑
3:一种改性陶粒，与制备例1的区别在于，所包括的组分及重量不同，所包括的具体组分及重量如表2所示。
30.制备例4:一种改性陶粒，与制备例1的区别在于，制备方法不同，包括以下制备步骤：a1:将氟化乙烯丙烯共聚物与丙烯酸乳液搅拌，搅拌速度为800r/min，搅拌均匀后得到疏水料；a2:将表面活性剂与陶粒混合搅拌，搅拌速度为1000r/min，搅拌均匀后加入疏水料搅拌，搅拌速度为1000r/min，搅拌均匀后得到改性陶粒。
31.制备例5
‑
6:一种改性陶粒，与制备例4的区别在于，表面活性剂的具体组分及重量不同，所包括的具体组分及重量如表2所示。
32.表2制备例1
‑
6的具体组分及重量实施例
33.实施例1:一种高强度保温混凝土，所包括的具体组分以及重量如表3所示，由以下步骤制得：s1:将水泥、粉煤灰、水、砂石以及制备例1的改性陶粒混合搅拌，搅拌速度为1000r/min，搅拌均匀后得到第一混合物；s2:将第一混合物与炭黑、增强剂混合搅拌，搅拌速度为1000r/min，搅拌均匀后加入发泡剂、聚羧酸减水剂混合搅拌，搅拌速度为1200r/min，搅拌均匀后得到高强度保温混凝土。
34.实施例2:一种高强度保温混凝土，与实施例1的区别在于，具体组分及重量不同，所包括的具体组分及重量如表3所示。
35.实施例3
‑
7:一种高强度保温混凝土，与实施例1的区别在于，改性陶粒不同，改性陶粒分别对应制备例2
‑
6。
36.实施例8
‑
9:一种高强度保温混凝土，与实施例1的区别在于，发泡剂的组分及重量不同，所包括的具体组分及重量如表3所示。
37.实施例10
‑
11:一种高强度保温混凝土，与实施例1的区别在于，增强剂的组分不同，所包括的具体组分及重量如表3所示。
38.实施例12
‑
13:一种高强度保温混凝土，与实施例1的区别在于，在步骤s2中加入稳定剂，并和炭黑、增强剂共同混合，所包括的具体组分及重量如表3所示。
39.实施例14
‑
15:一种高强度保温混凝土，与实施例13的区别在于，稳定剂的组分及重量比不同，所包括的具体组分及重量如表3所示。
40.实施例16
‑
17：一种高强度保温混凝土，与实施例1的区别在于，在步骤s2中加入稳定剂，并和炭黑、增强剂共同混合，并选用制备例6的改性陶粒，所包括的具体组分及重量如表3所示。
41.表3实施例1
‑
2、8
‑
17的具体组分及重量对比例对比例1:一种混凝土，与实施例1的区别在于，采用等量未改性的陶粒替代改性陶粒。
42.对比例2:一种混凝土，与实施例1的区别在于，不含有炭黑。
43.对比例3:一种混凝土，与实施例1的区别在于，不含有炭黑，同时采用等量未改性的陶粒替代改性陶粒。
44.对比例4:一种混凝土，与实施例1的区别在于，改性陶粒的原料中不含有氟化乙烯丙烯共聚物。
45.对比例5:一种混凝土，与实施例1的区别在于，改性陶粒的原料中不含有表面活性剂。
46.对比例6:一种混凝土，与实施例1的区别在于，改性陶粒的原料中不含有氟化乙烯
丙烯共聚物和表面活性剂。
47.对比例7:一种混凝土，由以下组分组成：水泥100kg、沙50kg,陶粒90kg，钢纤维20kg，水45kg，发泡剂为2kg，聚苯颗粒3kg，粉煤灰为10kg。其中水泥为浙江三狮集团特种水泥有限公司的po42.5级硅酸盐水泥；沙；陶粒为新余市年瑞矿业有限公司，粒径为10
‑
20mm；粉煤灰来自杭州质诚钙制品有限公司，型号为zc001，发泡剂为htw
‑
1型复合发泡剂，来自河南华泰新材科技股份有限公司。
48.制备方法为：将水泥、粉煤灰、沙、水、发泡剂计量后送入搅拌机搅拌成混合水泥浆，通过发泡剂将混合水泥浆制成泡沫水泥浆，加入计量的陶粒搅拌后浇模，80℃蒸养6小时后脱模，然后自然养护成型。
49.检测方法实验一：抗压强度实验实验样品：采用实施例1
‑
17以及对比例1
‑
7制备成试样，试样为边长150mm的立方体，并将由实施例1
‑
17得到的试样分别命名为实验样品1
‑
17，将由对比例1
‑
7得到的试样分别命名为对比样品1
‑
7，实验样品1
‑
17以及对比样品1
‑
7均有5个。
50.实验仪器：抗压试验机(厂家为济南中路昌试验机制造有限公司，型号为yes
‑
2000)。
51.实验方法：参照国家标准gb/t50081
‑
2019的《混凝土物理力学性能实验方法标准》的抗压强度实验对实验样品进行抗压强度评价，具体的抗压强度实验步骤如下：(1)实验样品1到达实验龄期即28d时，从养护地点取出。
52.(2)实验样品1放置于抗压实验机前，将实验样品1表面与上、下承压板面擦拭干净；以实验样品1成型时的侧面为承压面。将实验样品1安放在抗压实验机的下压板或垫板上，实验样品1的中心应与抗压实验机下压板中心对准。
53.(3)启动抗压试验机，实验样品1表面与上、下承压板或钢垫板均匀接触。实验过程中连续均匀加荷，加荷速度取0.5mpa/s。当实验样品1抗压强度小于30mpa时，加荷速度取0.4mpa/s；当实验样品1抗压强度为30
‑
60mpa时，加荷速度取0.7mpa/s；当实验样品1抗压强度不小于60mpa时，加荷速度取0.9mpa/s。
54.(4)手动控制抗压实验机加荷速度时，当实验样品1接近破坏开始急剧变形时，停止并调整抗压实验机油门直至破坏实验样品1，此时记录破坏荷载；后进行抗压强度计算，取5个实验样品1的抗压强度的平均值作为实验样品1最终的抗压强度至。
55.按照上述实验方法对实验样品2
‑
18以及对比样品1
‑
7进行抗压强度实验测试。
56.实验结果：实验样品1
‑
17以及对比样品1
‑
7的抗压强度结果如表4所示。
57.实验二：抗折强度实验实验样品：采用实施例1
‑
17以及对比例1
‑
7制备得到试样，试样为150mm
×
150mm
×
600mm的棱柱体试件，并将由实施例1
‑
17得到的试样分别命名为实验样品1
‑
17，将由对比例1
‑
7得到的试样分别命名为对比样品1
‑
7，实验样品1
‑
17以及对比样品1
‑
7均有5个。
58.实验仪器：压力试验机(厂家为沧州市鑫鼎试验仪器有限公司，型号为dye
‑
2000)。
59.实验方法：参照gb/t 50081
‑
2019的《混凝土物理力学性能实验方法标准》中的抗折强度实验来评定实验样品的抗折强度，例如，分别对5个实验样品1的抗折强度进行检测，后取5个实验样品1抗折强度的平均值作为实验样品1最终的抗折强度。
60.按照上述实验方法对实验样品2
‑
18以及对比样品1
‑
7进行抗折强度测试。
61.实验结果：实验样品1
‑
17以及对比样品1
‑
7的抗折强度实验结果如表4所示。
62.实验三：保温性能实验实验样品：采用实施例1
‑
17以及对比例1
‑
7制备成试样，试样为边长150mm的立方体，并将由实施例1
‑
17得到的试样分别命名为实验样品1
‑
17，将由对比例1
‑
7得到的试样分别命名为对比样品1
‑
7，实验样品1
‑
17以及对比样品1
‑
7均有5个。
63.实验仪器：导热系数测定仪(厂家为常州德杜精密仪器有限公司，型号为neld
‑
ta803)。
64.实验方法：采用导热系数测定仪分别对实验样品1
‑
17和对比样品1
‑
7进行导热系数检测；例如分别检测5个实验样品1的导热系数，并取5个实验样品1导热系数的平均值，作为实验样品1最终的导热系数；采用上述方法对实验样品2
‑
18和对比样品1
‑
7进行导热系数实验。
65.实验结果：实验样品1
‑
17以及对比样品1
‑
7的导热系数结果如表4所示。
66.表4实验样品1
‑
17以及对比样品1
‑
7的实验结果由表4的实验数据可知，实验样品1
‑
17的28d抗压强度为47.7
‑
50.2mpa，抗折强度为9.8
‑
12.3mpa，导热系数为0.14
‑
0.22w/(m.k)；对比样品1
‑
7的28d抗压强度为31.3
‑
42.7mpa，抗折强度为6.7
‑
8.8mpa，导热系数为0.25
‑
0.33w/(m.k)；相比于对比样品1
‑
7，实验样品1
‑
17的抗压强度和抗折强度较好，导热系数也较低，说明实验样品1
‑
17具有较好的强度和保温性能。
67.对比实验样品1以及对比样品1
‑
3可知，对陶粒改性后，混凝土的强度增强，加入炭黑后，混凝土的强度提高，说明炭黑和改性陶粒可以提高混凝土的强度；对比实验样品1和对比样品4
‑
6可知，采用氟化乙烯丙烯共聚物和表面活性剂对陶粒进行改性后，混凝土的强度提高；氟化乙烯丙烯共聚物和表面活性剂两者均具有较好的疏水性能，通过丙烯酸乳液粘粘附在陶粒表面，从而赋予陶粒较好的疏水性能，减少陶粒的吸水情况，减少混凝土出现分层的情况，进而提高保温混凝土的强度。
68.对比实验样品1和实验样品5可知，改性陶粒制备步骤不同，对混凝土的强度也有一定的影响，可能是因为首先将氟化乙烯丙烯共聚物与丙烯酸乳液混合，首先赋予氟化乙烯丙烯共聚物较好的粘结性能，同时将表面活性剂优先附着在陶粒表面，再加入疏水料，有效将表面活性剂和氟化乙烯丙烯共聚物和陶粒作用，减小陶粒的吸水率，获得强度较好的混凝土；对比实验样品5和实验样品6
‑
7可知，表面活性剂优选采用月桂醇聚氧乙烯醚和十二烷基三甲基溴化铵，两种表面活性剂进行复配，对陶粒表面进行疏水改性，主要通过覆盖陶粒表面的亲水基团，使得陶粒亲水率大大降低，进一步减少混凝土强度的损失，提高混凝土强度；对比实验样品1和8
‑
9可知，发泡剂优选采用十二烷基硫酸钠和聚氨酯发泡剂中的一种或者两种，和改性陶粒共同配合，在混凝土中形成多孔结构，增强混凝土的保温性能的同时，减少混凝土强度的损失；对比实验样品1和10
‑
11可知，增强剂优选玻璃纤维、硅酸铝纤维中的一种或者两种，混凝土的保温性能和强度都有了一定提高，一方面碳纤维、硅酸铝纤维的强度较好，和改性陶粒、炭黑配合后，有助于提高混凝土的强度，一方面碳纤维和硅酸铝纤维的热稳定性好，热传导率较低，增强混凝土的保温性能；对比实验样品1和12
‑
15可知，加入稳定剂后，混凝土的强度提高，同时优选稳定剂中麦芽糊精和沸石粉的配比，提高混凝土的强度；可能是由于麦芽糊精和沸石粉具有一定的粘结力，和改性陶粒作用后，通过减少混凝土的分层，将改性陶粒与水泥等原料有效粘合在一起，增强混凝土的强度。对比实验样品3和16
‑
17可知，优选发泡剂、增强剂，加入稳定剂，并控制制备步骤，获得保温性能和强度优异的混凝土。
69.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，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，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。