CN104529301A - 含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土及其制备方法，是由纳米珍珠岩、水泥、石子、砂、硅灰、水及外加剂制成，其中，纳米珍珠岩是以膨胀珍珠岩为载体，将气凝胶吸入到珍珠岩内腔结构中而制成的。本发明建筑保温混凝土的导热系数可达0.25-0.60W/(m·K)，抗压强度可达30MPa-60MPa，满足了结构性混凝土的强度要求，具有良好的抗火性、耐久性、抗震性及施工性，同时本发明还克服了气凝胶因为本身强度不高而难以适用于混凝土的技术困难。

Description

含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土，特别是一种建筑保温混凝土，具体来说就是一种含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土及其制备方法。

背景技术

在我国建筑节能发展过程中，有机保温体系以其保温性能得到了大量应用，但是由此带来的弊端和隐患也引起了业界人士和全社会的深思。我国目前节能系统应用较广的是建筑外围护结构采用有机保温材料进行外保温、内保温及夹芯保温，这些系统在实际使用过程中存在较多系统结构开裂、材料脱落、节能失效等问题，特别对其防火性与耐久性的质疑，已经影响到了其推广使用。从结构热稳定性方面而言，主体结构加设保温层的方式不利于形成结构稳定的温度场，影响建筑物结构受力和安全。因此，在建筑节能技术探索过程中，结构自保温技术无疑是住宅建设中的重要发展领域。

材料方面二氧化硅气凝胶的导热系数可以低至0.013W/(m·K)，是目前导热系数最低的保温材料，将这种材料应用于建筑材料中，可以大幅度提高材料的保温性能。目前气凝胶应用于材料方面的专利涉及到的有应用于薄膜材料、纤维增强连续毡材料、海底集束钢管材料以及建筑保温砂浆，而未发现有应用于混凝土中的专利。此外，对于混凝土这种大规模应用的材料来说，气凝胶掺入量的多少会对其性能以及生产造成很大的影响，掺量太多，可以大幅度的降低其导热系数，但是同样提高了混凝土的造价，不利于材料的推广；若是掺量太少，则气凝胶不能均匀的分布在混凝土的内部，对于保温性能的提高有限，同样不利于材料的推广。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足，所要解决的问题是：提供一种可以满足建筑结构构造受力性能要求，而且使得气凝胶可以充分发挥其作用，同时混凝土造价不高的一种保温性能优秀的混凝土，具体是一种含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，由下列重量份数的原料制成：纳米珍珠岩20-40份，水泥350-500份，石子950-1050份，砂400-500份，硅灰7-10份，水200-300份，外加剂1-4份。

进一步的，所述的纳米珍珠岩的制备方法如下：首先制备纳米二氧化硅溶胶，然后通过真空浸渍吸附工艺将纳米二氧化硅溶胶吸入到珍珠岩内腔结构中，等待纳米二氧化硅溶胶在珍珠岩内部凝胶老化，最后通过干燥即得到所述的纳米珍珠岩。其中，制备纳米二氧化硅溶胶时，使用正硅酸乙酯作为前驱体。制备纳米二氧化硅溶胶时，使用的有机溶剂为纯度99%的无水乙醇。干燥时采用常压分级干燥。使用的珍珠岩为膨胀珍珠岩，粒径为0.5-2mm。

如上所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先将所述比例的纳米珍珠岩和1/2比例的水投入搅拌机中，拌和30秒后，再将所述比例的水泥、石子、砂、硅灰、外加剂（例如减水剂、引气剂以及泵送剂等）以及剩余比例的水均匀投入搅拌机中，搅拌2-3分钟后即得到所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土。

本发明纳米珍珠岩建筑保温混凝土具有如下的特点：第一，纳米珍珠岩的加入，大幅度降低了混凝土的导热系数，有利于提高混凝土的保温性能，一般混凝土的导热系数为1.54左右，而本发明的纳米珍珠岩建筑保温混凝土导热系数可达0.25-0.60 W/(m·K)，同时抗压强度为30MPa-60MPa，满足结构性混凝土强度要求；第二，本发明专利以膨胀珍珠岩为载体，通过真空浸渍吸附技术使气凝胶稳定的存在于膨胀珍珠岩内部的空腔结构中，形成的复合材料既降低了膨胀珍珠岩的导热系数，又使得气凝胶在膨胀珍珠岩空腔内部与珍珠岩形成了牢固结合，克服了气凝胶因为本身强度不高而难以适用于混凝土的技术困难；第三，纳米二氧化硅溶胶吸入到膨胀珍珠岩中，然后加入到混凝土中，可以使得气凝胶均匀分布在混凝土中，有助于大幅度降低混凝土导热系数；第四，在纳米珍珠岩的制备过程中，采用常压分级干燥，降低了气凝胶生产的成本，利于材料的推广；第五，纳米珍珠岩本身材料的特性，具有防火、耐高低温、抗老化等性能，以至于制备的混凝土防火性能以及耐久性能有所提高；第六，纳米珍珠岩替代砂拌制成的混凝土自重减轻，因此该混凝土结构地震作用减小，结构自振周期增大，底部剪力减小，有利于提高结构的抗震性能；第七，该混凝土适用于建造结构自保温体系，方便设计、施工，且可避免现行建筑技术的各种弊端。该自保温材料不仅从根本上避免有机保温材料引发的重大火灾事故，并且能够带来稳定的温度场，避免了各种内外保温系统导致的温度应力对建筑结构产生的不利影响，提高建筑的整体稳定性、节能效果、耐久性和战备安全性。第八，试验表明，纳米珍珠岩取代率的选择及制备方法可以保证该混凝土具有良好的施工性能，可以采用泵送技术浇筑。

具体实施方式

实施例1（每份为1kg）

一种含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，由下列重量份数的原料制成：纳米珍珠岩25份，水泥385份，石子974份，砂417份，硅灰7份，水215份，外加剂2份。其中，所述的纳米珍珠岩的制备方法如下：首先制备纳米二氧化硅溶胶，然后通过真空浸渍吸附工艺将纳米二氧化硅溶胶吸入到珍珠岩内腔结构中，等待纳米二氧化硅溶胶在珍珠岩内部凝胶老化，最后通过干燥即得到所述的纳米珍珠岩。制备纳米二氧化硅溶胶时，使用正硅酸乙酯作为前驱体，无水乙醇为有机溶剂；使用的珍珠岩为膨胀珍珠岩，粒径为2mm。

上述含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先将所述重量份数的纳米珍珠岩和1/2重量份数的水投入搅拌机中，拌和30秒后，再将所述重量份数的水泥、石子、砂、硅灰、外加剂以及剩余重量份数的水均匀投入搅拌机中，搅拌2-3分钟后即得到所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土。

实施例2（每份为2kg）

一种含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，由下列重量份数的原料制成：纳米珍珠岩30份，水泥420份，石子1007份，砂431份，硅灰8份，水210份，外加剂3份。其中，所述的纳米珍珠岩的制备方法如下：首先制备纳米二氧化硅溶胶，然后通过真空浸渍吸附工艺将纳米二氧化硅溶胶吸入到珍珠岩内腔结构中，等待纳米二氧化硅溶胶在珍珠岩内部凝胶老化，最后通过干燥即得到所述的纳米珍珠岩。制备纳米二氧化硅溶胶时，使用正硅酸乙酯作为前驱体，无水乙醇为有机溶剂；使用的珍珠岩为膨胀珍珠岩，粒径为1.5mm。

上述含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先将所述重量份数的纳米珍珠岩和1/2重量份数的水投入搅拌机中，拌和30秒后，再将所述重量份数的水泥、石子、砂、硅灰、外加剂以及剩余重量份数的水均匀投入搅拌机中，搅拌2-3分钟后即得到所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土。

实施例3（每份为3kg）

一种含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，由下列重量份数的原料制成：纳米珍珠岩35份，水泥432份，石子993份，砂425份，硅灰8份，水220份，外加剂3份。其中，所述的纳米珍珠岩的制备方法如下：首先制备纳米二氧化硅溶胶，然后通过真空浸渍吸附工艺将纳米二氧化硅溶胶吸入到珍珠岩内腔结构中，等待纳米二氧化硅溶胶在珍珠岩内部凝胶老化，最后通过干燥即得到所述的纳米珍珠岩。制备纳米二氧化硅溶胶时，使用正硅酸乙酯作为前驱体，无水乙醇为有机溶剂；使用的珍珠岩为膨胀珍珠岩，粒径为1mm。

上述含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先将所述重量份数的纳米珍珠岩和1/2重量份数的水投入搅拌机中，拌和30秒后，再将所述重量份数的水泥、石子、砂、硅灰、外加剂以及剩余重量份数的水均匀投入搅拌机中，搅拌2-3分钟后即得到所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土。

实施例4（每份为4kg）

一种含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，由下列重量份数的原料制成：纳米珍珠岩20份，水泥500份，石子1050份，砂400份，硅灰10份，水280份，外加剂1份。所述的纳米珍珠岩的制备方法如下：首先制备纳米二氧化硅溶胶，然后通过真空浸渍吸附工艺将纳米二氧化硅溶胶吸入到珍珠岩内腔结构中，等待纳米二氧化硅溶胶在珍珠岩内部凝胶老化，最后通过干燥即得到所述的纳米珍珠岩。制备纳米二氧化硅溶胶时，使用的有机溶剂为纯度99%的无水乙醇；干燥时采用常压分级干燥；使用的珍珠岩为膨胀珍珠岩，粒径为0.5mm。

上述含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先将所述重量份数的纳米珍珠岩和1/2重量份数的水投入搅拌机中，拌和30秒后，再将所述重量份数的水泥、石子、砂、硅灰、外加剂以及剩余重量份数的水均匀投入搅拌机中，搅拌2-3分钟后即得到所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土。

实施例5（每份为10kg）

一种含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，由下列重量份数的原料制成：纳米珍珠岩40份，水泥350份，石子950份，砂500份，硅灰9份，水300份，外加剂4份。其中，所述的纳米珍珠岩的制备方法如下：首先制备纳米二氧化硅溶胶，然后通过真空浸渍吸附工艺将纳米二氧化硅溶胶吸入到珍珠岩内腔结构中，等待纳米二氧化硅溶胶在珍珠岩内部凝胶老化，最后通过干燥即得到所述的纳米珍珠岩。制备纳米二氧化硅溶胶时，使用正硅酸乙酯作为前驱体，无水乙醇为有机溶剂；使用的珍珠岩为膨胀珍珠岩，粒径为0.75mm。

上述含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先将所述重量份数的纳米珍珠岩和1/2重量份数的水投入搅拌机中，拌和30秒后，再将所述重量份数的水泥、石子、砂、硅灰、外加剂以及剩余重量份数的水均匀投入搅拌机中，搅拌2-3分钟后即得到所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土。

实施例6（每份为5kg）

一种含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，由下列重量份数的原料制成：纳米珍珠岩20份，水泥475份，石子1000份，砂470份，硅灰7份，水200份，外加剂2份。所述的纳米珍珠岩的制备方法如下：首先制备纳米二氧化硅溶胶，然后通过真空浸渍吸附工艺将纳米二氧化硅溶胶吸入到珍珠岩内腔结构中，等待纳米二氧化硅溶胶在珍珠岩内部凝胶老化，最后通过干燥即得到所述的纳米珍珠岩。制备纳米二氧化硅溶胶时，使用正硅酸乙酯作为前驱体，使用的有机溶剂为纯度99%的无水乙醇；干燥时采用常压分级干燥；使用的珍珠岩为膨胀珍珠岩，粒径为1.3mm。

上述含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土的制备方法，包括如下步骤：首先将所述重量份数的纳米珍珠岩和1/2重量份数的水投入搅拌机中，拌和30秒后，再将所述重量份数的水泥、石子、砂、硅灰、外加剂以及剩余重量份数的水均匀投入搅拌机中，搅拌2-3分钟后即得到所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土。

Claims (7)

1.一种含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，其特征在于，由下列重量份数的原料制成：纳米珍珠岩20-40份，水泥350-500份，石子950-1050份，砂400-500份，硅灰7-10份，水200-300份，外加剂1-4份。

2.根据权利要求1所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，其特征在于，所述的纳米珍珠岩的制备方法如下：首先制备纳米二氧化硅溶胶，然后通过真空浸渍吸附工艺将纳米二氧化硅溶胶吸入到珍珠岩内腔结构中，等待纳米二氧化硅溶胶在珍珠岩内部凝胶老化，最后通过干燥即得到所述的纳米珍珠岩。

3.根据权利要求2所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，其特征在于：制备纳米二氧化硅溶胶时，使用正硅酸乙酯作为前驱体。

4.根据权利要求2所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，其特征在于：制备纳米二氧化硅溶胶时，使用的有机溶剂为纯度99%的无水乙醇。

5.根据权利要求2所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，其特征在于：纳米珍珠岩干燥时采用常压分级干燥。

6.根据权利要求2所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土，其特征在于：使用的珍珠岩为膨胀珍珠岩，粒径为0.5-2mm。

7.如权利要求1所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先将所述重量份数的纳米珍珠岩和1/2重量份数的水投入搅拌机中，拌和30秒后，再将所述重量份数的水泥、石子、砂、硅灰、外加剂以及剩余重量份数的水均匀投入搅拌机中，搅拌2-3分钟后即得到所述的含纳米珍珠岩的建筑保温混凝土。