CN104817296A - 一种陶粒再生混凝土自保温材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将陶粒混凝土与再生混凝土技术相结合制备自保温材料的方法。该方法不消耗天然粗骨料，并大量消耗难以在结构混凝土中利用的再生混凝土细骨料。具体制备方法为：将陶粒10%-25%、玻化微珠4%-10%、水泥20%-25%、再生粗骨料0%-30%、再生细骨料10%-20%、粉煤灰5%-10%、砂子5%-15%、减水剂0%-0.5%和水12%-20%配料后，经搅拌、注模、养护制备形成自保温材料。本发明制得的轻质高效再生混凝土自保温材料，表观密度小，为1200kg/m³-1650kg/m³；28d抗压强度高，为10-25MPa；导热系数小，为0.5-0.9W/(m·K)，其值与同强度普通混凝土相比降低45%-70%。

Description

一种陶粒再生混凝土自保温材料及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土材料制备领域，具体涉及一种陶粒再生混凝土自保温材料及其制备方法。

背景技术

我国既有建筑近400亿平方米，每年新建房屋面积约20亿平方米，预计到2020年，总建筑面积将达到700亿平方米。建筑能源消耗情况十分严峻，建筑节能已经提升国家战略角度，刻不容缓。同时工信部统计数据显示，自2010年开始，我国每年产生的建筑垃圾超过10亿吨。2012年我国产生建筑垃圾15亿吨，其中进行资源化利用的仅为几千万吨，利用率不到5%。建筑废弃物露天堆放或填埋，耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时造成严重的环境污染。建筑废弃物综合利用任重道远、迫在眉睫。建筑废弃物中50～60%为废弃混凝土，而将废弃混凝土加工作为再生粗细骨料利用是废弃物循环利用的最主要的手段。

目前将再生混凝土应用于混凝土空心砌块的研究还处于摸索阶段，缺乏全面、系统的研究。国内对再生混凝土砌块研究方向主要集中在基本力学性能上。对生产工艺、保温隔热性能等方面研究较为薄弱，相关研究有待进一步展开。

“再生骨料混凝土空心砌块环境影响分析”（李贞、冯庆革、朱惠英、卢凌寰，《混凝土》，2013年第6期）一文中采用环境影响分析法研究并比较了再生混凝土空心砌块与普通混凝土空心砌块的环境性能。结果表明：再生混凝土砌块的环境性能优于普通混凝土，再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土空心砌块环境性能更佳。

另外有关再生混凝土空心砌块抗压强度的研究结果表明：再生骨料可以用于制作混凝土空心砌块，但掺入再生骨料的混凝土空心砌块与普通混凝土空心砌块相比强度有所降低。当再生粗、细骨料取代率均为100%时，再生混凝土空心砌块强度降低10%左右；对于常用的水胶比，粉煤灰掺量在30%以内，对再生混凝土空心砌块强度影响不大。

与天然骨料相比，再生骨料密度小，导热系数低。有关再生混凝土砌块保温性能的研究表明：当再生粗、细骨料的取代率均为100%时，与普通混凝土墙体相比，再生混凝土空心砌体墙体的热阻提高了17%，即再生混凝土空心砌体墙体保温隔热性能提高。

将再生混凝土应用在外墙自保温体系不仅有利于从自身材性上降低砌块的导热系数，降低外墙的传热系数，同时为大量消耗再生粗细骨料提供了一个较好的途径，对建筑节能和建筑废弃物综合治理具有重要的现实意义。

发明内容

本发明提供一种陶粒再生混凝土自保温材料及其制备方法。将陶粒混凝土与再生混凝土技术相结合制备自保温材料，所制得的轻质高效再生混凝土自保温材料，表观密度小、抗压强度无明显降低、导热系数低。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种陶粒再生混凝土自保温材料，按质量分数计，所述的自保温砌块其原料组成为：陶粒10%-25%、玻化微珠4%-10%、水泥20%-25%、再生粗骨料0%-30%、再生细骨料10%-20%、粉煤灰5%-10%、砂子5%-15%、减水剂0%-0.5%和水12%-20%，以上各原料总质量分数之和为100%。

所述的再生骨料由废弃混凝土经破碎、筛分后制得。其中，再生粗骨料的粒径为5~10mm，再生细骨料的粒径为0.15~4.75mm。

所述的水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

所述的陶粒其堆积密度为470 kg/m³，筒压强度为3.1MPa，1h吸水率为12.4%，软化系数为1.09，粒径5-10mm。

以再生粗骨料和陶粒替代天然粗骨料，替代率为100%；再生细骨料替代天然细骨料的取代率可达50%。所述的再生细骨料无需水洗或过筛，连同粉体一并利用；再生细骨料中粉体含量达7 wt%；所述的粉体为再生骨料破碎过程中产生的粒径≤0.15mm的粉末或颗粒。

一种制备如上所述的陶粒再生混凝土自保温材料的方法：包括以下步骤：

 1）将陶粒、玻化微珠、水泥、再生粗骨料、再生细骨料、粉煤灰、砂子、减水剂、水混合搅拌均匀，得到混凝土拌合料；

 2）将步骤1）中制备得到的混凝土拌合料浇注入模，养护得到轻质高效再生混凝土自保温材料。

有益效果：

1、本发明利用陶粒、废弃混凝土再生骨料为原料，替代天然骨料，不仅实现了资源的循环再生利用，同时在保证所需力学性能的前提下，显著改善了材料的保温性能。由这些原料结合制成的轻质高效再生混凝土材料表观密度为1200kg/m³-1650kg/m³，28d抗压强度为15~25 MPa，导热系数0.5-0.9 W/(m·K)，具有良好的防火阻燃和保温隔热性能；

2、本发明利用废弃混凝土制作再生细骨料，节省了河砂，大量消耗在结构混凝土中难以广泛利用的再生细骨料，有利于节能减排和保护环境；

3、本发明所利用的再生细骨料，无需进行水洗或过筛，再生细骨料中粉体含量达7 wt%，在很大程度上解决了再生细骨料生产过程中粉体材料含量高、粉体材料难以循环利用的问题，简化生产过程并减少生产过程中的能耗和污染。

具体实施方式

本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。下面通过实施例对本发明进一步详细说明。

（1）再生粗骨料：

根据《混凝土用再生粗骨料》(GB/T 25177-2010)规范要求对再生粗骨料性能进行测试，测试结果如表1所示。

表1  再生粗骨料各方面性能指标

（2）再生细骨料：

根据《混凝土和砂浆用再生细骨料》（GB/T 25176-2010）规范要求对再生细骨料进行筛分试验，筛分结果如表2所示；由表2可知，再生细骨料颗粒级配符合《混凝土和砂浆用再生细骨料》（GB/T 25176-2010）中规定的2级配区要求。

表2  再生细骨料颗粒级配

由表2可以看出，再生细骨料中粒径≤0.15mm以下的颗粒（即再生粉体）质量约占再生细骨料质量7%。再生粉体主要由硬化水泥石和砂石骨料碎屑的粉末组成，经测试，再生粉体化学成分如表3所示。

表3  再生粉体化学成分（%）

根据《混凝土和砂浆用再生细骨料》（GB/T 25176-2010）规范要求对再生细骨料各方面指标进行测试，测试结果如下表4所示。

表4 再生细骨料各方面性能指标

（3）水泥：

为福建顺昌水泥生产的炼石牌42.5普通硅酸盐水泥；水泥的物理性能见表5，化学性能见表6。

表5 水泥的物理性能

表6 水泥的化学成分（%）

（4）粉煤灰：

本文试验采用的粉煤灰为II级粉煤灰；粉煤灰的物理性能见表7，化学成分见表8。

表7 粉煤灰的物理性能

表8 粉煤灰的化学成分（%）

（5）减水剂

厦门科之杰公司的聚羧酸高效减水剂。

（6）玻化微珠

玻化微珠各项性能见表9。

表9 玻化微珠物理性能

表10 陶粒物理性能

实施例1（S₁）

（1）配料：由11.74kg的陶粒，2.34kg的玻化微珠，11.4kg的水泥，6.14kg的再生细骨料，3.6kg的粉煤灰，6.14kg的砂子，0.045kg的减水剂和8.4kg的水；

（2）将上述原材料的陶粒、玻化微珠，水泥、再生细骨料、粉煤灰、砂子、减水剂和水混合搅拌均匀，得到混凝土拌合料；

 （3）将所述步骤（2）中制备得到的混凝土拌合料浇注入模，养护得到轻质高效再生混凝土自保温材料；

（4）采用德国耐驰公司生产HFM436/3/1E热流法导热仪及套件测试混凝土板导热系数，该仪器具有易于操作，测量结果精确，测量速度快等优点。

实施例2（S₂）

配料：11.74kg的陶粒，4.68kg的玻化微珠，11.4kg的水泥，6.14kg的再生细骨料，3.6kg的粉煤灰，6.14kg的砂子，0.18kg的减水剂和8.4kg的水；制备方法及其测试同实施例1。

实施例3（S₃）

配料：5.87kg的陶粒，14.33kg的再生粗骨料，2.34kg的玻化微珠，11.4kg的水泥，6.14kg的再生细骨料、3.6kg的粉煤灰、6.14kg的砂子、0.45kg的减水剂和8.4kg的水；制备方法及其测试同实施例1。

实施例4（S₄）

配料：5.87kg的陶粒，14.33kg的再生粗骨料，4.68kg的玻化微珠，11.4kg的水泥，6.14kg的再生细骨料、3.6kg的粉煤灰、6.14kg的砂子、0.18kg的减水剂和8.4kg的水；制备方法及其测试同实施例1。

对比例1（N₁）

配料：28.66kg的再生粗骨料，2.34kg的玻化微珠，11.4kg的水泥，6.14kg的再生细骨料、3.6kg的粉煤灰、6.14kg的砂子、0.18kg的减水剂和8.25kg的水；制备方法及其测试同实施例1。

对比例2（N₂）

配料：28.66kg的再生粗骨料，4.68kg的玻化微珠，11.4kg的水泥，6.14kg的再生细骨料、3.6kg的粉煤灰、6.14kg的砂子、0.165kg的减水剂和8.25kg的水；制备方法及其测试同实施例1。

各实施例试验结果如表11、表12所示，对比S₃、N₁情况可知，在其他原料配比相近的情况下，掺有陶粒的混凝土材料导热系数明显降低，其表观密度也随着陶粒掺量的增加而减少。对比S₁，S₂可以看到，随着玻化微珠掺量的增加，其导热系数随之降低。对比S₃，S₄及N₂，可以发现，陶粒掺量为50%体积替代情况其导热系数变化情况不大。

表11 原料配比（kg/m³）

表12 性能参数

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种陶粒再生混凝土自保温材料，其特征在于：按质量分数计，所述的自保温材料其原料组成为：陶粒10%-25%、玻化微珠4%-10%、水泥20%-25%、再生粗骨料0%-30%、再生细骨料10%-20%、粉煤灰5%-10%、砂子5%-15%、减水剂0%-0.5%、水12%-20%，以上各原料总质量分数之和为100%。

2.根据权利要求1所述的陶粒再生混凝土自保温材料，其特征在于：所述的再生骨料是废弃混凝土经破碎、筛分后制得的，其中再生粗骨料的粒径为5~10mm，再生细骨料的粒径为0.15~4.75mm。

3.根据权利要求1所述的陶粒再生混凝土自保温材料，其特征在于：所述的水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

4.根据权利要求1所述的陶粒再生混凝土自保温材料，其特征在于：以再生粗骨料和陶粒替代天然粗骨料，替代率为100%。

5.根据权利要求1所述的陶粒再生混凝土自保温材料，其特征在于：所述的再生细骨料无需水洗或过筛，连同粉体一并利用；再生细骨料中粉体含量能达7 wt%；所述的粉体为再生骨料破碎过程中产生的粒径≤0.15mm的粉末和颗粒。

6.一种制备如权利要求1所述的陶粒再生混凝土自保温材料的方法，其特征包括以下步骤：

 1）将陶粒、玻化微珠、水泥、再生粗骨料、再生细骨料、粉煤灰、砂子、减水剂、水混合搅拌均匀，得到混凝土拌合料；

 2）将步骤1）中制备得到的混凝土拌合料浇注入模，养护得到轻质高效再生混凝土自保温材料。