CN104945007A - 一种加气陶粒混凝土预制构件及其制备方法 - Google Patents

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张鹏
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Abstract

本发明涉及混凝土预制构件，具体涉及一种加气陶粒混凝土预制构件及其制备方法。本发明要解决现有技术中存在的易收缩开裂、容重大、制造时陶粒上浮、容重难控制等问题。本发明的方案是，一种加气陶粒混凝土预制构件，其制备原料包括以下重量份配比的组分：胶凝材料35～55份、外加剂0.08～0.6份、发泡剂0.03～0.15份、陶粒15～45份、水20～30份。本发明通过改进混凝土的配方和生产工艺，得到轻质高强的加气陶粒混凝土预制构件，同时生产工艺还具备可防止陶粒上浮，易控制容重的优点。

Description

一种加气陶粒混凝土预制构件及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土预制件领域，具体涉及一种加气陶粒混凝土预制构件及其制备方法。
背景技术
陶粒混凝土是以陶粒代替石子作为骨料的混凝土，属于轻骨料混凝土，一般是以陶粒为粗骨料，配以普通砂或陶砂为细骨料，再加上胶凝材料配制而成，具有轻质高强、保温隔热、防火耐热、隔音抗震等优异性能。公开号为CN103524080A中国专利申请公开了一种陶粒发泡混凝土高强砌块的生产方法，该方法采用粉煤灰、水泥、陶粒及专用增强剂等来制备砌块，其生产方法为先搅拌专用增强剂，然后再搅拌粉煤灰、水泥、陶粒等其它原料，在搅拌过程中加气，得到加气陶粒砌块。公开号为CN104746020A中国专利申请公开了一种微气孔水泥混凝土砌块及其制备方法，其工艺是采用粉煤灰、水泥、外加剂等原料，先将除发泡剂外的其它原料如粉煤灰、水泥等按层叠放，然后搅拌混合，再加入发泡剂混合。公开号为CN103204650A中国专利申请公开了陶粒混凝土加强砌块的生产方法，该生产方法以生物污泥陶粒、粉煤灰、水泥、植物发泡剂等为基础原料，将溶解于水后的发泡剂直接加入生物污泥陶粒、粉煤灰、水泥等其它原料的混合物中搅拌，然后模具成型，养护。但是，上述现有技术所制备得到的陶粒混凝土砌块均存在易收缩开裂、容重大、制造时陶粒上浮、容重难控制等缺点，特别是对于体积更大的预制件，就更难以达到轻质高强，既保温又能承重的最佳效果。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的易收缩开裂、容重大、制造时陶粒上浮、容重难控制等问题，提出一种新型的加气陶粒混凝土预制构件及其制备方法。本发明通过改进混凝土的配方和生产工艺，得到轻质高强的加气陶粒混凝土预制构件，同时生产工艺还具备可防止陶粒上浮，易控制容重的优点。
本发明的方案是，一种加气陶粒混凝土预制构件，其制备原料包括以下重量份比例的组分：
胶凝材料35～55份、外加剂0.08～0.6份、发泡剂0.03～0.15份、陶粒15～45份、水20～30份。
另一优选方案是，其原料还包括以下重量份的成分：纤维材料0.3～1.2份。本发明配方中纤维的加入，大大改善收缩开裂和陶粒的上浮的问题，无细骨料加入，提高了泡沫的稳定性。
另一优选方案是，其制备原料包括以下重量份比例的组分：胶凝材料40～50份、外加剂0.1～0.5份、发泡剂0.05～0.1份、陶粒20～40份、水20～25份、纤维材料0.5～1份。
另一优选方案是，所述胶凝材料为无机胶凝材料。
另一优选方案是，所述无机胶凝材料为普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥中的至少一种。
另一优选方案是，所述纤维材料为木质纤维、高分子纤维、谷壳和稻草中的至少一种。
另一优选方案是，所述外加剂为早强剂、减水剂、泡沫稳定剂、可再分散性乳胶粉、纤维素醚中的一种或几种的混合物。
另一优选方案是，所述发泡剂为动植物蛋白发泡剂、松香皂类发泡剂或洗涤类表面活性剂。
另一优选方案是，所述陶粒为页岩陶粒、黏土陶粒、煤矸石陶粒、淤泥陶粒、粉煤灰陶粒中的一种或几种的混合物。
本发明用量下的早强剂，加速了胶凝材料的水化反应，激发了胶凝材料的水化活性，提高强度发展速度，及提高最终强度；本发明用量下的纤维素醚提高了水分保持能力及拌合物的均匀性，改善收缩开裂，提高了混凝土强度，改善了施工性能。利用泡沫稳定剂有效地稳定了泡沫，使在引入气泡和搅拌过程中，泡沫的数量稳定无变化；胶粉为界面改性剂，主要是提高浆体和陶粒骨料界面过渡区的粘结性能，更好的结合为一个整体，从而提高混凝土的强度。
本发明的纤维，目的在于，避免混凝土初期开裂，纤维在混凝土的均匀分布，使混凝土在发生塑性开裂、干缩开裂等收缩开裂时，纤维限制其裂缝的发展。同时提高混凝土的整体性，提高混凝土的强度。
本发明用量下的泡沫剂，其产生的泡沫体积是浆料体积的0.1-4倍，既可以降低容重，同时改善了混凝土的施工性能。
本发明还提供所述加气陶粒混凝土预制构件的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将胶凝材料、水、外加剂高速搅拌混合成浆料；或者将胶凝材料、纤维材料、水、外加剂高速搅拌混合成浆料(搅拌速率可以是500转-1000转/分钟，时间10-60秒)；
(2)将发泡剂通过机械预发泡，形成稳定均匀的微泡，再将泡沫加入已经拌合好的浆料中，混合均匀；
(3)最后加入陶粒，搅拌(搅拌速率小于60转/分钟，搅拌时间15－45秒)，制成新拌加气陶粒混凝土；
(4)入模，湿养护成型；
(5)脱模即得。
本发明改进了现有加气陶粒混凝土预制构件的配方和工艺，新配方使陶粒混凝土的抗收缩开裂性能得到提高，特别是对体积较大的预制件也能达到比较理想的效果，并且具有早强、高强、吸水率低的优点。
其工艺首先将胶凝材料、水、纤维材料、外加剂高速搅拌混合成浆料，将发泡剂通过机械预发泡，形成稳定均匀的微泡，再将泡沫通过容积计量，加入已经拌合好的浆料中，混合均匀后，最后加入一定质量的陶粒，搅拌制成新拌加气陶粒混凝土，随即入模，湿养护成型。该改良投料工艺顺序，浆料先混合，后加泡沫，使陶粒混凝土的容重易于控制，强度稳定，陶粒不上浮；另外，预发泡的泡沫，易于计量；生产工艺在常温下生产，免蒸养、免振捣、自流平。
本发明的容重易控制，可以配制出容重小于1000kg/m3的陶粒发泡混凝土预制件，主要包括建筑隔墙、外墙挂板、可装饰、非承重构件。也可配制出容重1000kg/m3-1900kg/m3的陶粒发泡混凝土预制件，主要包括梁柱、剪力墙等结构件，以及可装饰、承重构件。大大提高了加气陶粒混凝土预制构件的应用水平。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明，本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
实施例1
原料配比：40份胶凝材料、20份水、0.5份纤维材料、0.1份外加剂(外加剂为早强剂、减水剂、泡沫稳定剂、可再分散性乳胶粉、纤维素醚按相同质量比混合的混合物)、0.05份发泡剂、20份陶粒。
制备工艺如下：
(1)将胶凝材料、纤维材料、水、外加剂高速搅拌混合成浆料，搅拌速率500转/分钟，时间45秒；
(2)将发泡剂通过机械预发泡，形成稳定均匀的微泡，再将泡沫加入步骤(1)已经拌合好的浆料中，混合均匀；
(3)最后加入陶粒，搅拌，搅拌速率30转/分钟，搅拌30秒，制成新拌加气陶粒混凝土；
(4)入模，湿养护成型；
(5)脱模。
本实施例所得混凝土预制构件容重615kg/m3，1天抗压强度1.1MPa，28天抗压强度4.2MPa。得到A级不燃保温墙体材料，防火、保温隔热性能优异，并且吸水率低。
实施例2
原料配比：45份胶凝材料、23份水、0.8份纤维材料、0.2份外加剂(外加剂为早强剂、减水剂、泡沫稳定剂、可再分散性乳胶粉、纤维素醚按相同质量比混合的混合物)、0.07份发泡剂、30份陶粒。
制备工艺如下：
(1)将胶凝材料、纤维材料、水、外加剂高速搅拌，搅拌速率1000转/分钟，搅拌30秒，混合成浆料；
(2)将发泡剂通过机械预发泡，形成稳定均匀的微泡，再将泡沫加入步骤(1)已经拌合好的浆料中，混合均匀；
(3)最后加入陶粒，搅拌，搅拌速率30转/分钟、时间45秒，制成新拌加气陶粒混凝土；
(4)入模，湿养护成型；
(5)脱模即得。
本实施例所得混凝土预制构件容重980kg/m3，1天抗压强度5.1MPa，28天抗压强度9.5MPa。
实施例3
原料配方：50份胶凝材料、25份水、1份纤维材料、0.5份外加剂(早强剂和减水剂按质量比2比1的比例混合)、0.1份发泡剂、40份陶粒。
制备工艺：
(1)将胶凝材料、纤维材料、水、外加剂高速搅拌，搅拌速率800转/分钟，时间30秒，混合成浆料；
(2)将发泡剂通过机械预发泡，形成稳定均匀的微泡，再将泡沫加入步骤(1)已经拌合好的浆料中，混合均匀；
(3)最后加入陶粒，搅拌，搅拌速率45转/分钟，时间30秒，制成新拌加气陶粒混凝土；
(4)入模，湿养护成型；
(5)脱模即得。
本实施例所得混凝土预制构件容重1420kg/m3，1天抗压强度10.1MPa，28天抗压强度21.3MPa。
实施例4
原料配比：35份胶凝材料、20份水、0.3份纤维材料、0.08份外加剂(早强剂、减水剂和泡沫稳定剂按质量比1：1：1的比例混合)、0.03份发泡剂、15份陶粒。
制备工艺如下：
(1)将胶凝材料、纤维材料、水、外加剂高速搅拌搅拌速率1000转/分钟，搅拌时间30秒，混合成浆料；
(2)将发泡剂通过机械预发泡，形成稳定均匀的微泡，再将泡沫加入步骤(1)已经拌合好的浆料中，混合均匀；
(3)最后加入陶粒，搅拌，搅拌速率30转/分钟，时间40秒，制成新拌加气陶粒混凝土；
(4)入模，湿养护成型；
(5)脱模即得。
本实施例所得混凝土预制构件容重510kg/m3，1天抗压强度4.2MPa，28天抗压强度7.7MPa。
实施例5
原料配方：55份胶凝材料、30份水、1.2份纤维材料、0.6份外加剂(外加剂为早强剂、减水剂、泡沫稳定剂、可再分散性乳胶粉、纤维素醚按相同质量比混合的混合物)、0.15份发泡剂、45份陶粒。
制备工艺：
(1)将胶凝材料、纤维材料、水、外加剂高速搅拌，搅拌速率1000转/分钟，搅拌时间30秒，混合成浆料；
(2)将发泡剂通过机械预发泡，形成稳定均匀的微泡，再将泡沫加入步骤(1)已经拌合好的浆料中，混合均匀；
(3)最后加入陶粒，搅拌，搅拌速率30转/分钟，时间40秒，制成新拌加气陶粒混凝土；
(4)入模，湿养护成型；
(5)脱模即得。
本实施例所得混凝土预制构件容重1740kg/m3，1天抗压强度11.9MPa，28天抗压强度28.6MPa。
上述实施例，其中实施例1、2、3胶凝材料为普通硅酸盐水泥，实施例4、5胶凝材料使用的是硅酸盐水泥，纤维材料均为木质纤维。
实施例1所用的发泡剂为动物蛋白发泡剂，实施例2－3所用的发泡剂为植物物蛋白发泡剂，实施例4－5所用的发泡剂为松香皂类发泡剂。
实施例1－2所述陶粒为页岩陶粒，实施例3所用陶粒为粉煤灰陶粒，实施例4－5所用陶粒为黏土陶粒。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加气陶粒混凝土预制构件，其特征是，其制备原料包括以下重量份配比的组分：
胶凝材料35-55份、外加剂0.08-0.6份、发泡剂0.03-0.15份、陶粒15-45份、水20-30份。
2.根据权利要求1所述加气陶粒混凝土预制构件，其特征是，其原料还包括以下重量份的成分：纤维材料0.3-1.2份。
3.根据权利要求1或者2所述加气陶粒混凝土预制构件，其特征是，其制备原料包括以下重量份配比的组分：胶凝材料40-50份、外加剂0.1-0.5份、发泡剂0.05-0.1份、陶粒20-40份、水20-25份、纤维材料0.5-1份。
4.根据权利要求3所述加气陶粒混凝土预制构件，其特征是，所述胶凝材料为无机胶凝材料。
5.根据权利要求4所述加气陶粒混凝土预制构件，其特征是，所述无机胶凝材料为普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥中的至少一种。
6.根据权利要求3所述加气陶粒混凝土预制构件，其特征是，所述纤维材料为木质纤维、高分子纤维、谷壳和稻草中的至少一种。
7.根据权利要求3所述加气陶粒混凝土预制构件，其特征是，所述外加剂为早强剂、减水剂、泡沫稳定剂、可再分散性乳胶粉、纤维素醚中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求3所述加气陶粒混凝土预制构件，其特征是，所述发泡剂为动植物蛋白发泡剂、松香皂类发泡剂或洗涤类表面活性剂。
9.根据权利要求3所述加气陶粒混凝土预制构件，其特征是，所述陶粒为页岩陶粒、黏土陶粒、煤矸石陶粒、淤泥陶粒、粉煤灰陶粒中的一种或几种的混合物。
10.权利要求1至9任意一项权利要求所述加气陶粒混凝土预制构件的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)将胶凝材料、水、外加剂高速搅拌混合成浆料；或者将胶凝材料、纤维材料、水、外加剂高速搅拌混合成浆料；
(2)将发泡剂通过机械预发泡，形成稳定均匀的微泡，再将泡沫加入已经拌合好的浆料中，混合均匀；
(3)最后加入陶粒，搅拌，制成新拌加气陶粒混凝土；
(4)入模，湿养护成型；
(5)脱模即得。
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