CN103803919B - 一种聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块及其制备方法，所述混凝土砌块包括胶凝材料、聚苯乙烯颗粒、聚苯乙烯颗粒改性剂、聚合物、砂子、减水剂、激发剂和水，所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰和矿粉，所述聚合物为水性环氧树脂，所述聚苯乙烯颗粒改性剂为三乙醇胺，所述激发剂为Na2SO4。本发明采用轻质颗粒材料、有机聚合物、工业废渣、水泥、激发剂、外加剂等材料，通过调整原材料与外加剂的配合比按普通混凝土砌块生产工艺生产，研制了一种节能、利废，同时又具有良好物理、力学、热工性能的新型墙体材料。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块及其制备方法。
背景技术
在建筑行业中，黏土砖和陶粒混凝土砌块一直是构筑墙体的主要材料。这些传统的建筑材料生产能耗高，取材和生产都会占用和毁坏耕地面积，用量大，运输成本高，保温隔热性能差，因此迫切需要新型的保温建筑材料。
聚苯乙烯是近年来被广泛应用的保温建筑材料。这种材料的使用有两种方式，一种是用于外墙保温，是在房屋的外墙表面粘附聚苯乙烯板材；另一种是采用聚苯乙烯墙体砌块，就像搭积木一样构建墙体外壳，外壳内腔里敷设钢筋并注水泥混凝土，即可完成墙体建筑。采用聚苯乙烯墙体砌块构筑墙体，具有节能、节地、节水、节材、轻质、承重、保温、高强度和施工效率高的特点和优势，能够满足墙体材料改革和节能的需要，具有非常好的应用发展前景。
发明内容
本发明采用轻质颗粒材料、有机聚合物、工业废渣、水泥、激发剂、外加剂等材料，通过调整原材料与外加剂的配合比按普通混凝土砌块生产工艺生产，研制了一种节能、利废，同时又具有良好物理、力学、热工性能的新型墙体材料。该砌块生产不耗费燃料，也无三废排放，而且节能、利废、经济。
本发明的目的在于提供一种聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块及其制备方法，以工业废渣粉煤灰、矿粉复合掺加胶凝材料替代部分的水泥胶凝材料，加入激发剂Na2SO4激发它们的潜在活性，加入外加剂水性环氧树脂改善混凝土砌块韧性，该聚苯乙烯混凝土砌块以聚苯乙烯颗粒为轻骨料，不但减轻了砌块的自重，而且可以充分发挥聚苯乙烯保温性能优良的特点，若将其作为高层建筑的填充墙，可以减少建筑的能耗，从而达到节能减排的目的。
为了实现上述目的，本发明提供了一种聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块， 所述混凝土砌块包括胶凝材料、聚苯乙烯颗粒、聚苯乙烯颗粒改性剂、聚合物、砂子、减水剂、激发剂和水，所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰和矿粉，所述聚合物为水性环氧树脂，所述聚苯乙烯颗粒改性剂为三乙醇胺，所述激发剂为Na2SO4。
进一步的，所述粉煤灰和所述矿粉按1：1的比例复合掺加，所述粉煤灰和所述矿粉的掺加量为胶凝材料重量的70%-80%。
进一步的，所述水性环氧树脂包括添加剂A组分和添加剂B组分，所述A组分为环氧树脂，所述B组分为固化剂，所述水性环氧树脂中环氧树脂和固化剂的比例为4：1，所述水性环氧树脂的掺加量小于胶凝材料的0.5%
为了实现上述目的，本发明还提供了一种聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a) 胶凝材料的制备：分别称取配比重量份的水泥、粉煤灰和矿粉，所述水泥的掺加量为所述胶凝材料的20%-30%，所述粉煤灰和所述矿粉按1：1的比例复合掺加，所述粉煤灰和所述矿粉的掺加量为胶凝材料重量的70%-80%；将所述水泥、所述粉煤灰和所述矿粉与水混合并搅拌均匀，制成胶凝材料；
b)聚苯乙烯颗粒的改性：将聚苯乙烯颗粒改性剂三乙醇胺加入水中，均匀的喷洒在聚苯乙烯颗粒的表面，对聚苯乙烯颗粒的表面进行改性处理。
c) 将胶凝材料、砂子、聚合物、减水剂、激发剂和经过改性的聚苯乙烯颗粒搅拌均匀；
d) 利用砌块成型机将搅拌均匀的混合物料压制成型，制成砌块坯体；
e) 将成型的砌块坯体静置、养护，制得砌块成品。
进一步的，所述胶凝材料中所述水泥、所述粉煤灰和所述矿粉的整体重量与水的比例为2：5。
进一步的，所述激发剂为Na2SO4。
优选的，所述粉煤灰和所述矿粉的掺加量为胶凝材料重量的70%。
进一步的，所述聚合物为水性环氧树脂，所述水性环氧树脂含有添加剂A组分和添加剂B组分，所述A组分为环氧树脂，所述B组分为固化剂，所述水性环氧树脂中环氧树脂和固化剂的比例为4：1。
进一步的，所述水性环氧树脂的掺加量占胶凝材料重量的比例小于0.5%。
优选的，所述水性环氧树脂的掺加量占胶凝材料重量的比例为0.3%。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方式来对本发明所述的一种聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块及其制备方法做出进一步的解释说明，但是该解释说明并不构成对本发明技术方案的不当限定。
实施例一
一种聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块及其制备方法，取胶凝材料450g，其中水泥胶凝材料占30%，粉煤灰、矿粉复合胶凝材料占70%（粉煤灰、矿粉按1：1的比例复合掺加），砂1350g，激发剂13.5g，减水剂（MN-II型）2.25g，水和胶凝材料的比例控制为0.4，水性环氧树脂掺加量为胶凝材料的0.3%，所述水性环氧树脂中环氧树脂和固化剂的比例为4：1，采用聚苯乙烯颗粒为轻骨料，掺加量为混凝土体积的10%（2.52 g），聚苯乙烯颗粒改性剂三乙醇胺的掺加量为聚苯乙烯颗粒重量的6%（0.15 g）。将聚苯乙烯颗粒改性剂三乙醇胺加入到的水中，用喷壶均匀的喷洒在聚苯乙烯的表面，对聚苯乙烯颗粒进行改性处理，按设计的配合比将水泥、矿粉、粉煤灰、激发剂、减水剂、水、砂子、水性环氧树脂以及改性过的聚苯乙烯颗粒放入搅拌机内搅拌成型，制成砌块坯体，将成型的砌块坯体静置、养护，制得砌块成品。所述混凝土砌块的7d抗折强度和抗压强度分别为4.87MPa 和15.7MPa，28d 抗折强度和抗压强度分别为5.01MPa和18.1MPa。
实施例二
一种聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块及其制备方法，取胶凝材料450g，其中水泥胶凝材料占30%，粉煤灰、矿粉复合胶凝材料占70%（粉煤灰、矿粉按1：1的比例复合掺加），砂1350g，激发剂13.5g，减水剂（MN-II型）2.25g，水和胶凝材料的比例控制为0.4，水性环氧树脂掺加量为胶凝材料的0.3%，所述水性环氧树脂中环氧树脂和固化剂的比例为4：1，采用聚苯乙烯颗粒为轻骨料，掺加量为混凝土体积的15%（3.78 g）；聚苯乙烯颗粒改性剂三乙醇胺的掺加量为聚苯乙烯颗粒重量的6%（0.23g）。将聚苯乙烯颗粒改性剂三乙醇胺加入到的水中，用喷壶均匀的喷洒在聚苯乙烯颗粒的表面，对聚苯乙烯颗粒进行改性处理，按设计的配合比将水泥、矿粉、粉煤灰、激发剂、减水剂、水、砂子、水性环氧树脂以及改性过的聚苯乙烯放入搅拌机内搅拌成型，制成砌块坯体，将成型的砌块坯体静置、养护，制得砌块成品。所述混凝土砌块的7d抗折强度和抗压强度分别为3.48MPa 和11.6MPa，28d 抗折强度和抗压强度分别为3.5MPa和13.3MPa。
实施例三
一种聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块及其制备方法，其中水泥：粉煤灰：矿粉比例为2：1：1；水：砂子：胶凝材料比例为1.5：1。聚苯乙烯颗粒作为轻骨料，掺加量为混凝土体积的35%；聚苯乙烯颗粒改性剂三乙醇胺的掺加量为聚苯乙烯颗粒重量的6%；水性环氧树脂的掺加量为胶凝材料的0.3%（环氧树脂：固化剂比例为4：1）；减水剂掺加量为胶凝材料的0.5%；激发剂Na2SO4掺加量为胶凝材料的3%。按以上配合比称量：聚苯乙烯颗粒119.43 g、三乙醇胺7.71 g、环氧树脂28.23 g、固化剂7.1 g、水泥2822.6 g、砂子8467.8 g、水2371 g、减水剂（MN-II型）28.23 g、粉煤灰1411.3 g、矿粉1411.3 g、激发剂84.7 g。
首先将聚苯乙烯颗粒改性剂三乙醇胺加入到称量好的水中，用喷壶均匀的喷洒在聚苯乙烯颗粒表面，对聚苯乙烯颗粒进行改性处理，当聚苯乙烯颗粒表面全部湿润后，再以其为核心，一边搅拌一边加入称量好的无机胶凝材料（水泥、矿粉、粉煤灰），使其表面包裹上一层无机胶凝材料，制成聚苯乙烯颗粒复合母料。最后以该母料与剩下的水泥、矿粉、粉煤灰、激发剂、减水剂、水性环氧树脂和水进行二次搅拌成型。 制成砌块坯体，将成型的砌块坯体静置、养护，制得砌块成品。成品聚苯乙烯混凝土砌块抗压强度可以达到4.6MPa，自承重墙轻骨料混凝土小型空心砌块最低强度等级为MU3.5，满足中华人民共和国国家标准GB50574-2010，《墙体材料应用统一技术规范》中对块体材料的最低强度等级要求。
需要注意的是，所公开实施例的上述说明使得本领域专业技术人员能够显而易见地对于本实施例进行多种类似变化和修改，这种类似变化是本领域技术人员能从发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。因此本发明不会受到该实施例的限制。
Claims (4)
1.一种聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块，其特征在于，所述混凝土砌块由胶凝材料、聚苯乙烯颗粒、聚苯乙烯颗粒改性剂、聚合物、砂子、减水剂、激发剂和水组成，所述胶凝材料由水泥、粉煤灰和矿粉组成，所述水泥的掺加量为所述胶凝材料的20%-30%，所述粉煤灰和所述矿粉按1：1的比例复合掺加，所述粉煤灰和所述矿粉的掺加量为胶凝材料重量的70%-80%；所述聚合物为水性环氧树脂，所述水性环氧树脂包括添加剂A组分和添加剂B组分，所述A组分为环氧树脂，所述B组分为固化剂，所述水性环氧树脂中环氧树脂和固化剂的比例为4：1，所述水性环氧树脂的掺加量小于胶凝材料的0.5%；所述聚苯乙烯颗粒作为轻骨料，掺加量为混凝土体积的35%；所述聚苯乙烯颗粒改性剂为三乙醇胺，所述三乙醇胺的掺加量为聚苯乙烯颗粒重量的6%；所述减水剂掺加量为胶凝材料的0.5%；所述激发剂为Na2SO4，所述Na2SO4掺加量为胶凝材料的3%。
2.一种聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a) 胶凝材料的制备：分别称取配比重量份的水泥、粉煤灰和矿粉，所述水泥的掺加量为所述胶凝材料的20%-30%，所述粉煤灰和所述矿粉按1：1的比例复合掺加，所述粉煤灰和所述矿粉的掺加量为胶凝材料重量的70%-80%；将所述水泥、所述粉煤灰和所述矿粉与水混合并搅拌均匀，制成胶凝材料，所述胶凝材料中所述水泥、所述粉煤灰和所述矿粉的整体重量与水的比例为2：5；
b)聚苯乙烯颗粒的改性：将聚苯乙烯颗粒改性剂三乙醇胺加入水中，均匀的喷洒在聚苯乙烯颗粒的表面，对聚苯乙烯颗粒的表面进行改性处理，所述三乙醇胺的掺加量为聚苯乙烯颗粒重量的6%；
c) 将胶凝材料、砂子、聚合物、减水剂、激发剂和经过改性的聚苯乙烯颗粒搅拌均匀，所述聚苯乙烯颗粒作为轻骨料，掺加量为混凝土体积的35%，所述激发剂为Na2SO4，所述水性环氧树脂的掺加量占胶凝材料重量的比例小于0.5%，所述减水剂掺加量为胶凝材料的0.5%，所述聚合物为水性环氧树脂，所述水性环氧树脂含有添加剂A组分和添加剂B组分，所述A组分为环氧树脂，所述B组分为固化剂，所述水性环氧树脂中环氧树脂和固化剂的比例为4：1，所述水性环氧树脂的掺加量占胶凝材料重量的比例小于0.5%；
d) 利用砌块成型机将搅拌均匀的混合物料压制成型，制成砌块坯体；
e) 将成型的砌块坯体静置、养护，制得砌块成品。
3.如权利要求2所述的聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块的制备方法，其特征在于，所述粉煤灰和所述矿粉的掺加量为胶凝材料重量的70%。
4.如权利要求2所述的聚苯乙烯轻质节能型混凝土砌块的制备方法，其特征在于，所述水性环氧树脂的掺加量占胶凝材料重量的比例为0.3%。
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