CN103864382A - 一种保温隔音轻质发泡混凝土材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土材料制备技术领域，特别是一种保温隔音轻质发泡混凝土材料及其制备方法，该混凝土材料包括如下组分配方：水泥20～60，粉煤灰20～40，砂子5～15，改性橡胶颗粒2～15，发泡剂1～5，助剂0.1～5。与现有技术相比，采用本发明的技术方案所得的保温隔音轻质发泡混凝土材料的隔音性能、保温性能、抗渗性能和韧性均较优，可以达到中华人民共和国建筑行业标准——泡沫混凝土（JG/T266-2011）的各项性能指标，生产成本较低且较为环保，可有效提高社会效益，节约社会资源，适宜规模化推广应用。

Description

一种保温隔音轻质发泡混凝土材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土材料制备技术领域，特别是一种保温隔音轻质发泡混凝土材料及其制备方法。

背景技术

随着汽车工业的迅速发展，废旧橡胶制品的种类和数量将不断增长。由于废旧橡胶具有较好的耐化学性和耐生物性的特点，其不易降解，填埋和焚烧后对环境污染较大，处理较为困难。如何有效地利用废旧橡胶已成为研究界十分关注的课题，加快推进废旧橡胶的资源化综合利用，提高废旧橡胶资源综合利用水平，对于缓解我国橡胶资源短缺局面，促进橡胶工业节能减排，具有重要的战略意义和深远的现实意义。

废旧橡胶主要来源于废弃的汽车轮胎和其他橡胶制品，其主要成分为丁苯橡胶和天然橡胶。废旧橡胶具有韧性好、隔音保温性能良好等橡胶的特性。现有技术中，对于废旧橡胶的研究主要是将废橡胶颗粒应用于混凝土复合材料领域，该领域包含有较多的对废橡胶颗粒表面改性的方法，改性方法主要是利用NaOH、硅类偶联剂等化学改性剂来改善废橡胶颗粒表面的亲水性能，但此类混凝土复合材料的制备工艺较为复杂，且成本较高。因此，开发一制备工艺较为简单、成本较低、可有效利用废旧橡胶的新型混凝土材料及其制备方法是当前要研究的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的混凝土复合材料的制备工艺较为复杂、成本较高的问题，提供一种保温隔音轻质发泡混凝土材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种保温隔音轻质发泡混凝土材料，该混凝土材料包括如下组分：水泥、粉煤灰、砂子、改性橡胶颗粒、发泡剂和助剂，按质量份计，该混凝土材料的组分按干料配比为：

所述的改性橡胶颗粒包括废橡胶颗粒和水泥组分，按质量份计，其组分按干料配比为：废橡胶颗粒1.8～13.5、水泥0.2～30；其中，废橡胶颗粒选自废轮胎、胶鞋等，废橡胶颗粒主要成分为丁苯橡胶和天然橡胶；所述的助剂为聚羧酸类减水剂ADVA-109。

进一步，按质量份计，该混凝土材料的组分按干料的优选配比为：

进一步，所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、复合硅酸盐水泥中的一种，水泥的主要成分为CaO和SiO₂，其在配方中所起的作用主要是发生水化反应，生成胶凝材料；所述的粉煤灰为燃煤电厂排出的主要固体废物，粉煤灰中的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO和TiO₂。

进一步，所述砂子的细度模数为1.6～2.2，具体为粉细砂、天然河砂、海砂或山砂；所述的改性橡胶颗粒的粒径为20～180目，改性橡胶颗粒在混凝土材料中所起的作用主要是提高发泡轻质混凝土的韧性和抗渗性能；所述的发泡剂为双氧水、铝粉、松香酸皂类发泡剂、树脂皂类发泡剂或植物蛋白发泡剂。

进一步，所述的改性橡胶颗粒的粒径优选为30～120目；所述的发泡剂优选为浓度为50%的双氧水；所述的助剂优选为密度为1.045±0.02kg/l的聚羧酸类减水剂ADVA-109。

一种保温隔音轻质发泡混凝土材料的制备方法，该制备方法具有如下步骤：

（1）改性橡胶颗粒的制备

按质量份计，准备废橡胶颗粒1.8～13.5、水泥0.2～30和水；首先，将废橡胶颗粒用水浸泡15～72h，然后将浸湿的废橡胶颗粒与水泥在机械搅拌条件下混合均匀，静置15～72h后得改性橡胶颗粒；

（2）混凝土材料前驱体的制备

按质量份计，准备水泥20～60，粉煤灰20～40，砂子5～15，改性橡胶颗粒2～15，发泡剂1～5，助剂0.1～5，水20～60；首先，将水泥、改性橡胶颗粒、粉煤灰在机械搅拌条件下混合均匀得水泥橡胶粉煤灰混合物；然后，将助剂在水中分散均匀得助剂的均匀溶液，将助剂的均匀溶液加入水泥橡胶粉煤灰混合物中，机械搅拌60～150s得混合浆体；最后将发泡剂加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；

（3）成品材料的制备

将步骤（2）所得的混凝土材料前驱体浇注到模具中，在温度为15～25℃，湿度为85～90%的养护室中养护24h得成型试件；将成型试件脱模，在温度为15～25℃，湿度为85～90%的养护室中养护28d，即制成保温隔音轻质发泡混凝土材料成品。

有益效果：与现有技术相比，采用本发明的技术方案所得的保温隔音轻质发泡混凝土材料可以达到中华人民共和国建筑行业标准——泡沫混凝土（JG/T266-2011）的各项性能指标，具体包含有如下优点：

（1）隔音保温效果较好

本发明的技术方案中加入的橡胶颗粒具有优良的保温隔音效果，其可进一步提高发泡混凝土材料的保温隔音效果；

（2）抗渗性能和韧性较好

本发明技术方案中的改性橡胶颗粒是由对废橡胶颗粒表面进行预处理而得，改性橡胶颗粒能够很好与无机胶凝材料基体结合，促使橡胶的特性在发泡混凝土材料中充分发挥，可有效阻止发泡混凝土材料的细微裂纹的产生，阻塞发泡混凝材料土中易导致渗水的贯通通道，从而使得发泡混凝土材料具有较好的抗渗性能和抗开裂的性能；

（3）成本较低，节能环保

本发明技术方案的配方中掺入的废橡胶颗粒，可大大降低生产成本，节约资源，提高社会效益，适宜规模化推广应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于以下实施例。实施例中所用的原料除另有说明外，均为建筑行业通用材料，并可通过商业渠道购得。实施例中所用的水泥为42.5普通硅酸盐水泥，来源于盘固水泥集团有限公司；废橡胶颗粒目数为80目，购于武汉诺龙科技有限公司；粉煤灰为一级煤灰，购于常州塑化城；其它助剂均购于常州塑化城。

实施例一

一种保温隔音轻质发泡混凝土材料的制备方法，该制备方法具有如下步骤：

（1）改性橡胶颗粒的制备

按质量份计，准备废橡胶颗粒9.8、水泥0.2和水；首先，将废橡胶颗粒用水浸泡24h，然后将浸湿的废橡胶颗粒与水泥在机械搅拌条件下混合均匀，静置24h后得改性橡胶颗粒；

（2）混凝土材料前驱体的制备

按质量份计，准备水泥30，粉煤灰40，砂子9.0，改性橡胶颗粒10，双氧水（浓度为50%）1.5，减水剂ADVA-1092，水35；首先，将水泥、改性橡胶颗粒、粉煤灰在机械搅拌条件下混合均匀得水泥橡胶粉煤灰混合物；然后，将减水剂在水中分散均匀得减水剂的均匀溶液，将减水剂的均匀溶液加入水泥橡胶粉煤灰混合物中，机械搅拌100s得混合浆体；最后将双氧水加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；

（3）成品材料的制备

将步骤（2）所得的混凝土材料前驱体浇注到模具中，在温度为20±2℃，湿度为90%的养护室中养护24h得成型试件；将成型试件脱模，在温度为20±2℃，湿度为90%的养护室中养护28d，即制成保温隔音轻质发泡混凝土材料成品。

实施例二

一种保温隔音轻质发泡混凝土材料的制备方法，该制备方法具有如下步骤：

（1）改性橡胶颗粒的制备

按质量份计，准备废橡胶颗粒9.7、水泥0.3和水；首先，将废橡胶颗粒用水浸泡24h，然后将浸湿的废橡胶颗粒与水泥在机械搅拌条件下混合均匀，静置24h后得改性橡胶颗粒；

（2）混凝土材料前驱体的制备

按质量份计，准备水泥40，粉煤灰30，砂子9.0，改性橡胶颗粒10，双氧水（浓度为50%）2.0，减水剂ADVA-1091.0，水42；首先，将水泥、改性橡胶颗粒、粉煤灰在机械搅拌条件下混合均匀得水泥橡胶粉煤灰混合物；然后，将减水剂在水中分散均匀得减水剂的均匀溶液，将减水剂的均匀溶液加入水泥橡胶粉煤灰混合物中，机械搅拌100s得混合浆体；最后将双氧水加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；

（3）成品材料的制备

将步骤（2）所得的混凝土材料前驱体浇注到模具中，在温度为20±2℃，湿度为90%的养护室中养护24h得成型试件；将成型试件脱模，在温度为20±2℃，湿度为90%的养护室中养护28d，即制成保温隔音轻质发泡混凝土材料成品。

实施例三

一种保温隔音轻质发泡混凝土材料的制备方法，该制备方法具有如下步骤：

（1）改性橡胶颗粒的制备

按质量份计，准备废橡胶颗粒7.7、水泥0.3和水；首先，将废橡胶颗粒用水浸泡24h，然后将浸湿的废橡胶颗粒与水泥在机械搅拌条件下混合均匀，静置24h后得改性橡胶颗粒；

（2）混凝土材料前驱体的制备

按质量份计，准备水泥50，粉煤灰30，砂子9.0，改性橡胶颗粒8.0，双氧水（浓度为50%）2.5，减水剂ADVA-1091.5，水35；首先，将水泥、改性橡胶颗粒、粉煤灰在机械搅拌条件下混合均匀得水泥橡胶粉煤灰混合物；然后，将减水剂在水中分散均匀得减水剂的均匀溶液，将减水剂的均匀溶液加入水泥橡胶粉煤灰混合物中，机械搅拌100s得混合浆体；最后将双氧水加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；

（3）成品材料的制备

将步骤（2）所得的混凝土材料前驱体浇注到模具中，在温度为20±2℃，湿度为90%的养护室中养护24h得成型试件；将成型试件脱模，在温度为20±2℃，湿度为90%的养护室中养护28d，即制成保温隔音轻质发泡混凝土材料成品。

对比例一

一种混凝土材料的制备方法，该制备方法具有如下步骤：

A)准备如下材料配方：

B)材料制备过程如下:

①混凝土组分称量搅拌

将30质量份水泥，40质量份粉煤灰，9质量份砂子，混合搅拌均匀。将1.5质量份的减水剂掺入到35质量份水中，搅拌均匀。将上步制备好的液体加入到水泥粉煤灰砂子混合物中，机械搅拌100s；

②掺入双氧水

将2.0质量份的浓度为50%的双氧水掺入到上一步骤的浆体中，搅拌均匀；

③浇注成型

将②步骤中搅拌好的浆体，浇入到模具中，在温度为20℃，湿度为90%的养护室中养护24h；

④脱模，养护

将③步骤中养护好的试件脱模后，在温度为20℃，湿度为90%的养护室中养护28d，即制成混凝土材料成品。

将实施例一、二、三和对比例一所得成品按中华人民共和国建筑行业标准——泡沫混凝土（JG/T266-2011）规范要求进行制样，并对实施例和对比例制得的试件进行测试，结果列于表1。

表1实施例和对比例实测数据

由上表可知：①实施例成品的各性能指标均符合标准JG/T266-2011中的规定；②实施例1与对比例的配比接近，在对比例中没有掺入改性橡胶颗粒，实测数据表明，实施例1的导热系数、吸水率和吸声系数三个指标的数值都优于对比例中相应的数值。以上结果表明，采用本发明的技术方案所得的实施例1～3的发泡混凝土成品的保温性能、隔音性能、抗渗性能和韧性均较优。

Claims (8)

1.一种保温隔音轻质发泡混凝土材料，其特征是：按质量份计，该混凝土材料的组分按干料配比为：

所述的改性橡胶颗粒的组分按干料配比为：废橡胶颗粒1.8～13.5、水泥0.2～30；所述的助剂为聚羧酸类减水剂ADVA-109。

2.根据权利要求1所述的保温隔音轻质发泡混凝土材料，其特征是：所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、复合硅酸盐水泥中的一种。

3.根据权利要求1所述的保温隔音轻质发泡混凝土材料，其特征是：所述砂子的细度模数为1.6～2.2，具体为粉细砂、天然河砂、海砂或山砂。

4.根据权利要求1所述的保温隔音轻质发泡混凝土材料，其特征是：所述的改性橡胶颗粒的粒径为20～180目。

5.根据权利要求1所述的保温隔音轻质发泡混凝土材料，其特征是：所述的发泡剂为双氧水、铝粉、松香酸皂类发泡剂、树脂皂类发泡剂或植物蛋白发泡剂。

6.根据权利要求4所述的保温隔音轻质发泡混凝土材料，其特征是：所述的改性橡胶颗粒的粒径为30～120目。

7.根据权利要求5所述的保温隔音轻质发泡混凝土材料，其特征是：所述的发泡剂为浓度为50%的双氧水。

8.根据权利要求1所述的保温隔音轻质发泡混凝土材料的制备方法，其特征是：该制备方法具有如下步骤：

（1）改性橡胶颗粒的制备

按质量份计，准备废橡胶颗粒1.8～13.5、水泥0.2～30和水；首先，将废橡胶颗粒用水浸泡15～72h，然后将浸湿的废橡胶颗粒与水泥在机械搅拌条件下混合均匀，静置15～72h后得改性橡胶颗粒；

（2）混凝土材料前驱体的制备

按质量份计，准备水泥20～60，粉煤灰20～40，砂子5～15，改性橡胶颗粒2～15，发泡剂1～5，助剂0.1～5，水20～60；首先，将水泥、改性橡胶颗粒、粉煤灰在机械搅拌条件下混合均匀得水泥橡胶粉煤灰混合物；然后，将助剂在水中分散均匀得助剂的均匀溶液，将助剂的均匀溶液加入水泥橡胶粉煤灰混合物中，机械搅拌60～150s得混合浆体；最后将发泡剂加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土材料前驱体；

（3）成品材料的制备

将步骤（2）所得的混凝土材料前驱体浇注到模具中，在温度为15～25℃，湿度为85～90%的养护室中养护24h得成型试件；将成型试件脱模，在温度为15～25℃，湿度为85～90%的养护室中养护28d，即制成保温隔音轻质发泡混凝土材料成品。