CN101314536A - 节能环保型eps轻骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能环保型EPS轻骨料混凝土及其制备方法，该混凝土的组成原料包括水泥、粉煤灰、废弃EPS颗粒、高分子粘结剂、增稠剂、憎水剂和水。该制备方法以废弃EPS材作为轻骨料，将水泥、粉煤灰、高分子粘结剂、增稠剂和憎水剂混合均匀后再与废弃EPS颗粒按一定比例混合后加水搅拌，制得节能环保型混凝土，该混凝土具有工作性好、粘结强度高、导热系数低、吸水率低、透气性好、防火性能高、吸声性能良好、成本低、施工方便等优点。该混凝土的生产既能消纳大量废弃物，绿色环保，又具有优异的保温隔热性能，主要应用于新建建筑内、外墙及屋面保温工程和既有建筑的节能改造工程。

Description

节能环保型EPS轻骨料混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑内、外墙以及屋面保温体系中的保温材料，具体涉及一种节能环保型EPS轻骨料混凝土及其制备方法。
背景技术
建筑节能的中心是减少建筑耗能，提高建筑的能源利用效率。目前应用较普遍、生产及工艺较成熟的几种节能墙体材料有空心粘土砖、陶粒混凝土砌块(陶粒砖)、蒸压加气混凝土砌块、普通混凝土砌块(包括空心混凝土砌块)、膨胀珍珠岩砌块等。除蒸压加气混凝土砌块外，上述墙体材料的保温隔热能力有限，不能满足目前建筑节能50％(按照现有标准的规定进行参数调整，即围护结构、暖通空调、照明参数均按现标准规定设定，计算其全年的暖通空调和照明能耗，相当于八十年代建筑能耗的50％)的需要。因此，采用和开发新型保温隔热建筑材料是实现建筑节能的一个极为重要的环节。
国内大量废弃的EPS(Expanded Polystyrene)材，如废弃的EPS包装板、一次性饭盒等，这些材料不能自然生物消解，焚烧处理又会产生有毒气体，因此成为城市中难以处理的白色垃圾，严重污染城市环境。由废弃EPS材破碎而成的颗粒与其它轻骨料相比，密度特别低、绝热性良好、封闭结构基本不吸水，从而可制成热工性能优异的超轻型混凝土，既符合节能要求又降低了环境污染，具有重要的现实意义。
对现有技术的文献检索发现，采用发泡EPS作为混凝土的轻骨料成本高，混凝土匀质性差；而采用废弃EPS颗粒作为混凝土的轻骨料时，骨料的表面改性问题、EPS颗粒在浆体中的上浮问题、EPS轻骨料混凝土吸水率大的问题以及EPS轻骨料混凝土的空鼓开裂问题是目前没有解决的主要问题，而上述问题的解决将会带来巨大的经济和社会效益。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种节能环保型EPS轻骨料混凝土及其制备方法。本发明以废弃EPS材作为轻骨料制备出节能环保型混凝土，通过掺加高分子粘结剂和增稠剂，为改善无机和有机材料之间界面粘结力提供了新方法，而且使得EPS轻骨料混凝土具有工作性好、粘结强度高、导热系数低、吸水率低、透气性好、防火性能高、吸声性能良好、成本低、施工方便等优点，特别适用于新建建筑的外保温或屋面保温体系和既有建筑的节能改造工程。
一种节能环保型EPS轻骨料混凝土的制备方法，其包括如下步骤：
(1)用破碎机将废弃的聚苯乙烯板破碎成粒径为0.5～5.0mm的颗粒，堆积密度控制在15～17kg/m3，将其作为混凝土的轻骨料；
(2)按如下重量份数称取水泥、粉煤灰、高分子粘结剂、增稠剂和憎水剂，并置于搅拌机中搅拌，获得混合均匀的粉料：
水泥            30～49
粉煤灰          16～24
高分子粘结剂    1.0～1.7
增稠剂          0.1～0.18
憎水剂          1.0～2.4；
(3)将重量份数为2.0～3.5的废弃聚苯乙烯颗粒倒入搅拌机中同所述粉料一起搅拌；
(4)再加入重量份数为25～44的水，经搅拌使得粘稠的浆体包裹骨料，获得所述EPS轻骨料混凝土。
上述方法中，所述水泥是强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
上述方法中，所述粉煤灰为II级粉煤灰或统灰。
上述方法中，所述废弃聚苯乙烯颗粒为破碎颗粒，粒径为0.5～5.0mm，容重为15～17kg/m3。
上述方法中，所述高分子粘结剂为乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉或丙烯酸酯乳液。
上述方法中，所述增稠剂为甲基羟乙基纤维素醚。
上述方法中，所述憎水剂为硬脂酸钙憎水剂。
上述方法中，步骤(2)中所述搅拌的时间为2～3分钟，步骤(3)中所述搅拌的时间为1～2分钟，步骤(4)中所述搅拌的时间为5～8分钟。
本发明还提供了由上述制备方法制得的节能环保型EPS轻骨料混凝土。
本发明中水泥、粉煤灰、高分子粘结剂、增稠剂和憎水剂混合均匀后袋装；废弃聚苯乙烯颗粒按照一定的质量袋装，在工地按照上述质量百分比混合后加水搅拌5-8分钟，制成均匀一致的EPS轻骨料混凝土。
本发明主要采用粉煤灰来改善混凝土的流动性，降低浆体的密度从而减小EPS颗粒上浮趋势；采用纤维素醚增加浆体稠度，抑制EPS颗粒上浮，以获得均匀一致的混凝土；利用高分子粘结剂脱水成膜的作用，改善EPS颗粒和水泥浆体之间的粘结力；采用硬脂酸钙憎水剂降低硬化EPS轻骨料混凝土的吸水率，同时维持较高的水蒸气透过率。
与现有技术相比，本发明的突出优点在于：
1、节能。容重为330kg/m3的EPS轻骨料混凝土导热系数仅为0.075W/(m·K)；
2、环保。本发明大量消纳城市白色垃圾，同时掺加工业废弃物粉煤灰等质量取代水泥，消耗了工业废弃物，节省了水泥；
3、匀质。掺加增稠剂，抑制了EPS颗粒的上浮，获得了均匀一致的轻骨料混凝土；
4、界面良好。高分子粘结剂在水泥石与EPS轻骨料的界面处脱水成膜，能够有效地粘结EPS颗粒和水泥石，提高界面强度；
5、吸声降噪，耐久性优良，施工方便。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述。本发明可以根据应用的环境条件和工程部位适当调整配方，按照下述制备方法进行操作，配制满足性能要求的EPS轻骨料混凝土。
(1)用破碎机将废弃的聚苯乙烯板破碎成粒径为0.5～5.0mm的颗粒，堆积密度控制在15～17kg/m3，将其作为混凝土的轻骨料；
(2)按下述实施例中的重量份数称取水泥、粉煤灰、高分子粘结剂、增稠剂和憎水剂，并置于搅拌机中搅拌2～3分钟，获得混合均匀的粉料；
(3)将按下述实施例中的重量称取的废弃聚苯乙烯颗粒倒入搅拌机中同粉料一起搅拌1～2分钟；
(4)按下述实施例中的重量份数加水搅拌，使得粘稠的浆体包裹骨料，获得所述EPS轻骨料混凝土。
具体实施例如下：
实施例1：
42.5(强度)硅酸盐水泥     49
粉煤灰                   21
废弃聚苯乙烯颗粒         2.0
高分子粘结剂             1.0
增稠剂                   0.1
憎水剂                   1.0
水                    25
实施例2：
42.5普通硅酸盐水泥    44
粉煤灰                19
废弃聚苯乙烯颗粒      3.0
高分子粘结剂          1.2
增稠剂                0.12
憎水剂                1.2
水                    32
实施例3：
42.5普通硅酸盐水泥    36
粉煤灰                24
废弃聚苯乙烯颗粒      2.7
高分子粘结剂          1.4
增稠剂                0.16
憎水剂                2.4
水                    34
实施例4：
42.5硅酸盐水泥        30
粉煤灰                20
废弃聚苯乙烯颗粒      2.9
高分子粘结剂          1.7
增稠剂                0.18
憎水剂                2.0
水                    44
实施例5：
42.5普通硅酸盐水泥    37
粉煤灰                16
废弃聚苯乙烯颗粒      3.5
高分子粘结剂    1.6
增稠剂          0.1
憎水剂          2.4
水              40
本发明按照前述工艺制成的干粉料与EPS颗粒加水搅拌配配制出均匀一致的轻骨料混凝土，标准条件(20±2℃，R.H.≥95)下养护28d，参照《轻集料混凝土技术规程》(JGJ51-90)测试得到部分物理和热工性能如下表：
EPS轻骨料混凝土的主要性能
  实施例   1   2   3   4   5
  干容重(kg/m3)   795   572   488   365   330
  导热系数W/(m·K) 0.221 0.156 0.139 0.086 0.075
  28d抗压强度(MPa) 2.6 1.2 0.8 0.6 0.5
。

Claims (9)

1、一种节能环保型EPS轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)用破碎机将废弃的聚苯乙烯板破碎成粒径为0.5～5.0mm的颗粒，堆积密度控制在15～17kg/m3，将其作为混凝土的轻骨料；
(2)按如下重量份数称取水泥、粉煤灰、高分子粘结剂、增稠剂和憎水剂，并置于搅拌机中搅拌，获得混合均匀的粉料：
水泥                       30～49
粉煤灰                     16～24
高分子粘结剂               1.0～1.7
增稠剂                     0.1～0.18
憎水剂                     1.0～2.4；
(3)将重量份数为2.0～3.5的废弃聚苯乙烯颗粒倒入搅拌机中同所述粉料一起搅拌；
(4)再加入重量份数为25～44的水，经搅拌使得粘稠的浆体包裹骨料，获得所述EPS轻骨料混凝土。
2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述水泥是强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
3、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述粉煤灰为II级粉煤灰或统灰。
4、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述废弃聚苯乙烯颗粒为破碎颗粒，粒径为0.5～5.0mm，容重为15～17kg/m3。
5、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述高分子粘结剂为乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉或丙烯酸酯乳液。
6、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述增稠剂为甲基羟乙基纤维素醚。
7、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述憎水剂为硬脂酸钙憎水剂。
8、根据权利要求1～7所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述搅拌的时间为2～3分钟，步骤(3)中所述搅拌的时间为1～2分钟，步骤(4)中所述搅拌的时间为5～8分钟。
9、由权利要求1～8任一项所述的制备方法制得的节能环保型EPS轻骨料混凝土。
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