CN105174849B - 单粒级多孔陶粒混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单粒级多孔陶粒混凝土，包括以下原料：水泥、粉煤灰、陶粒、水和减水剂；所述的原料配比为，水泥：粉煤灰：陶粒：减水剂：水=（300‑350）:（60‑80）:（500‑700）:(90‑105):（1.0‑3.0）。所述的单粒级多孔陶粒混凝土，保留单粒级陶粒之间间隙不被水泥浆填充。所述的单粒级陶粒混凝土形成陶粒固相、未固化的水泥浆液相和陶粒之间的空隙组成的多孔混合物结构。本发明提供的单粒级多孔陶粒混凝土使用单粒级陶粒，可以利用大型普通混凝土搅拌设备批量生产，且只需占用一个粗集料的料仓。不需要复杂的发泡工艺、不用对陶粒进行预湿，即可使陶粒混凝土中水泥浆形成多孔结构，达到降低容重的目的。本发明公开的为一种配比简单，拌合方便，无需预处理、无需专用发泡设备的单粒级多孔陶粒混凝土及其制备方法方法。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体为一种单粒级多孔陶粒混凝土及其制备方法。
背景技术
陶粒的内部结构特征呈细密蜂窝状微孔。这些微孔都是封闭型的，而不是连通型的。表面是一层坚硬的外壳，这层外壳呈陶质或釉质，具有隔水保气作用，并且赋予陶粒较高的强度。因此，陶粒在建筑行业被用作替代重质砂石，拌制成陶粒混凝土。
陶粒混凝土具有质轻、隔音、环保等多方面的优点，目前建筑行业在大量使用多种类型的陶粒混凝土。配制不同强度标号的陶粒混凝土已经不再是技术屏障。研究人员越来越关注如何将陶粒混凝土做的更轻质。用孔隙置换陶粒混凝土中的水泥浆是一种被广泛认同的思路，陶粒泡沫混凝土是这个方向的重要研究成果，此种方法在保证强度的条件下实现了尽可能降低陶粒混凝土容重。陶粒泡沫混凝土以陶粒为集料，在水泥浆中引入泡沫配制成混凝土，与普通陶粒混凝土相比，不仅陶粒内部是微孔结构，其水泥浆体也是多孔的，陶粒泡沫混凝土同时具备陶粒混凝土和泡沫混凝土的特点，这种多孔结构使之成为表观密度小、强度高、热工及耐久性能好的新型建筑材料。但是，陶粒泡沫混凝土也有一些目前还未解决的技术问题，比如发泡剂的稳定性，发泡工艺的控制，需要专用的发泡和拌合设备，这些缺点大大限制了陶粒泡沫混凝土的推广应用，无法实现大规模市场化施工运用。
建筑行业的发展，亟需找到一种用更简单的材料和工艺将陶粒混凝土中的水泥浆做成多孔结构，并能利用建筑行业大量使用的拌和设备批量生产的陶粒混凝土。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种配比简单，拌和方便，无需预处理、无需专用发泡设备的单粒级多孔陶粒混凝土及其制备方法方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种单粒级多孔陶粒混凝土，包括以下原料：水泥、粉煤灰、陶粒、水和减水剂；
所述的原料配比为，水泥：粉煤灰：陶粒：水：减水剂=（300-350）: （60-80）: （500-700）: (90-105):（1.0-3.0）；
所述的水泥为P·O 42.5普通硅酸盐水泥，所述的粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，所述陶粒为密度等级600，其筒压强度不小于2.0MPa的页岩陶粒，所述的减水剂为HWR-S型高效减水剂；所述的水为普通混凝土拌合用水。
所述的陶粒的级配类型为5-8mm单粒级。
所述的单粒级陶粒混凝土为陶粒固相、未固化的水泥浆液相和陶粒之间的空隙组成的多孔混合物结构；
所述的单粒级多孔陶粒混凝土，保留单粒级陶粒之间间隙不被水泥浆填充。
所述的单粒级多孔陶粒混凝土的制备方法为：步骤一：将陶粒置于100-110℃条件下烘干至恒重备用；步骤二：将水、水泥、粉煤灰和减水剂混合搅拌25-35s，使之形成黏稠的水泥浆：步骤三：向步骤二制得的黏稠的水泥浆中投入步骤一烘干过的陶粒，搅拌45-60s，即完成单粒级多孔陶粒混凝土的制备。
积极有益效果：本发明提供的单粒级多孔陶粒混凝土使用单粒级陶粒，可以利用大型普通混凝土搅拌设备批量生产，且只需占用一个粗集料的料仓。不需要复杂的发泡工艺、不用对陶粒进行预湿，即可使陶粒混凝土中水泥浆形成多孔结构，达到降低容重的目的。本发明为一种配比简单，拌合方便，无需预处理、无需专用发泡设备的单粒级多孔陶粒混凝土及其制备方法。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，下列实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
按本发明的发明内容中提供的方法，设计的单粒级多孔陶粒混凝土配合比如下表：
| 材料 | 水泥 | 粉煤灰 | 页岩陶粒 | 水 | 减水剂 |
| 每m3用量 | 303kg | 79kg | 668kg | 99kg | 2.3kg |
其中所用页岩陶粒的性能如下表：
| 项目 | 粒径 | 堆积密度 | 筒压强度 | 吸水率 | 含泥量 |
| 实际值 | 5-8mm | 589kg/m3 | 3.2MPa | 5.1% | 0.2% |
| 标准要求 | - | ＞600，≤700 | ≥2.0MPa | ≤10% | ≥3.0% |
水泥：P·O 42.5普通硅酸盐水泥。
粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰。
水：普通饮用水。
减水剂：HWR-S型高效减水剂。
所述的单粒级多孔陶粒混凝土的制备方法为：步骤一：将陶粒置于100℃条件下烘干至恒重备用；步骤二：将步骤一烘干过的陶粒与水、水泥、粉煤灰和减水剂混合搅拌25s，使之形成黏稠的水泥浆：步骤三：向步骤二制得的黏稠的水泥浆中投入陶粒，搅拌50s，即完成单粒级多孔陶粒混凝土的制备。
实施例2
按本发明的发明内容中提供的方法，设计的配合比如下表：
| 材料 | 水泥 | 粉煤灰 | 页岩陶粒 | 水 | 减水剂 |
| 每m3用量 | 342kg | 60kg | 652kg | 99kg | 2.4kg |
其中所用页岩陶粒的性能如下表：
| 项目 | 粒径 | 堆积密度 | 筒压强度 | 吸水率 | 含泥量 |
| 实际值 | 5-8mm | 589 kg/m3 | 3.2MPa | 5.1% | 0.2% |
| 标准要求 | - | ＞600，≤700 | ≥2.0 | ≤10% | ≥3.0 |
水泥：P·O 42.5普通硅酸盐水泥。
粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰。
水：普通饮用水。
减水剂：HWR-S型高效减水剂。
所述的单粒级多孔陶粒混凝土的制备方法为：步骤一：将陶粒置于105℃条件下烘干至恒重备用；步骤二：将步骤一烘干过的陶粒与水、水泥、粉煤灰和减水剂混合搅拌30s，使之形成黏稠的水泥浆：步骤三：向步骤二制得的黏稠的水泥浆中投入陶粒，搅拌55s，即完成单粒级多孔陶粒混凝土的制备。
实施例3
按本发明的发明内容中提供的方法，设计的单粒级多孔陶粒混凝土配合比如下表：
| 材料 | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰陶粒 | 水 | 减水剂 |
| 每m3用量 | 305kg | 75 kg | 682 kg | 97 kg | 2.3 kg |
配合比重所用粉煤灰陶粒的性能如下表：
| 项目 | 粒径 | 堆积密度 | 筒压强度 | 吸水率 | 含泥量 |
| 实际值 | 5-8mm | 550 kg/m3 | 2.2 MPa | 13% | 0.1% |
| 标准要求 | - | ＞500，≤600 | ≥2.0 | ≤25% | ≥3.0 |
水泥：P·O 42.5普通硅酸盐水泥。
粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰。
水：普通饮用水。
减水剂：HWR-S型高效减水剂。
所述的单粒级多孔陶粒混凝土的制备方法为：步骤一：将陶粒置于105℃条件下烘干至恒重备用；步骤二：将步骤一烘干过的陶粒与水、水泥、粉煤灰和减水剂混合搅拌30s，使之形成黏稠的水泥浆：步骤三：向步骤二制得的黏稠的水泥浆中投入陶粒，搅拌45s，即完成单粒级多孔陶粒混凝土的制备。
实施例4
按本发明的发明内容中提供的方法，设计的单粒级多孔陶粒混凝土配合比如下表：
| 材料 | 水泥 | 粉煤灰 | 页岩陶粒 | 水 | 减水剂 |
| 每m3用量 | 342 kg | 60 kg | 696 kg | 99 kg | 2.4 kg |
配合比重所用粉煤灰陶粒的性能如下表：
| 项目 | 粒径 | 堆积密度 | 筒压强度 | 吸水率 | 含泥量 |
| 实际值 | 5-8mm | 550 kg/m3 | 2.2 MPa | 13% | 0.1% |
| 标准要求 | - | ＞500，≤600 | ≥2.0 | ≤25% | ≥3.0 |
水泥：P·O 42.5普通硅酸盐水泥。
粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰。
水：普通饮用水。
减水剂：HWR-S型高效减水剂。
所述的单粒级多孔陶粒混凝土的制备方法为：步骤一：将陶粒置于110℃条件下烘干至恒重备用；步骤二：将步骤一烘干过的陶粒与水、水泥、粉煤灰和减水剂混合搅拌35s，使之形成黏稠的水泥浆：步骤三：向步骤二制得的黏稠的水泥浆中投入陶粒，搅拌60s，即完成单粒级多孔陶粒混凝土的制备。
按实施例1中的配合比所用材料配制成的陶粒泡沫混凝土：
在实施例1的配合比中，增加HTW-1型复合发泡剂，提高用水量，去除配方中的减水剂材料，作为对比用陶粒泡沫混凝土。其配合比如下表：
| 材料 | 水泥 | 粉煤灰 | 页岩陶粒 | 水 | 发泡剂 |
| 每m3用量 | 303 kg | 79 kg | 668 kg | 180 kg | 3.8 kg |
其制备方法是将水泥、粉煤灰、发泡剂、水计量混合后搅拌30s，加入陶粒后搅拌50s，即完成陶粒泡沫混凝土的制备。
对实施例1 至实施例4及按实施例1中的配合比所用材料配制成的陶粒泡沫混凝土进行性能测试，得到测试数据如下表1所示：
由表1中实施例1-4可以看出，由于陶粒组成了单粒级多孔陶粒混凝土的骨架，陶粒的筒压强度高低主要决定了其平均抗压强度。
陶粒的堆积密度越大，所配制的单粒级陶粒混凝土干燥容重越大。胶凝材料用量增加，单粒级陶粒混凝土干燥容重越大、平均抗压强度随之提高。
由实施例1与陶粒泡沫混凝土相比较，可以看出，材料用量相同的情况下，单粒级多孔陶粒混凝土与陶粒泡沫混凝土的干燥容重、平均抗压强度可以达到同样的水平。因此单粒级多孔陶粒混凝土与陶粒泡沫混凝土的性质与陶粒泡沫混凝土相当，但其配比简单，拌合方便，不需要预处理，不需要专用发泡和拌合设备。
原理：普通混凝土和传统陶粒混凝土的作用机理相同，均是用粗集料形成骨架结构，用级配合理的细集料填充骨架之间的空隙，最后用水泥浆填充细集料之间的空隙，形成由固相、液相组成的密实的混合物。
陶粒泡沫混凝土的思路在于用气泡替代水泥浆，在水泥浆中形成孔隙，形成由固相、液相、气相组成的混合物，达到降低容重的目的。单粒级多孔陶粒混凝土也是从用孔隙替代一部分陶粒混凝土中的水泥浆的思路出发。其机理在于，单粒级的陶粒形成的骨架结构，空隙率较大，最大程度的在陶粒混凝土内部形成孔隙。没有细集料，粗集料之间靠其表面裹附的薄层水泥浆粘结在一起，保留粗集料之间的空隙，不再填充水泥浆，形成由陶粒固相、未固化的水泥浆液相和陶粒之间的空隙组成的多孔混合物，最终水泥浆凝结成单粒级陶粒混凝土。
尽可能降低用水量，在适量的减水剂作用下，形成的水泥浆仅仅能将单粒级的陶粒表面裹附，没有剩余的水泥浆填充到陶粒空隙中；保持低用水量，提高水泥用量，创造低水胶比的条件，水泥浆的粘附性大大提高，使之在振实作用下不会从陶粒表面脱落。振实后，陶粒颗粒之间接触的部分由水泥浆粘结，并且保留单粒级陶粒的间隙不被水泥浆填充。经过养护，水泥浆硬化，形成单粒级多孔陶粒混凝土。
在实际生产中可用大型水泥混凝土搅拌设备拌合单粒级多孔陶粒混凝土。将单粒级陶粒置于料仓内，按设定好的配合比将水泥、粉煤灰、水依次加入主机中，搅拌一定时间后加入陶粒，接着搅拌一定时间，即完成单粒级多孔陶粒混凝土即生产完成。
本发明提供的单粒级多孔陶粒混凝土使用单粒级陶粒，可以利用大型普通混凝土搅拌设备批量生产，且只需占用一个粗集料的料仓。不需要复杂的发泡工艺、不用对陶粒进行预湿，即可使陶粒混凝土中水泥浆形成多孔结构，达到降低容重的目的。本发明公开的为一种配比简单，拌和方便，无需预处理、无需专用发泡设备的单粒级多孔陶粒混凝土及其制备方法。
以上实施例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。
Claims (3)
1.一种单粒级多孔陶粒混凝土，其特征在于，包括以下原料：水泥、粉煤灰、陶粒、水和减水剂；所述的原料配合比为，水泥：粉煤灰：陶粒：水：减水剂=（300-350）:（60-80）:（500-700）:(90-105):（1.0-3.0）；
所述的单粒级多孔陶粒混凝土的制备方法为：步骤一：将陶粒置于100-110℃条件下烘干至恒重备用；步骤二：将水、水泥、粉煤灰和减水剂混合搅拌25-35s，使之形成黏稠的水泥浆：步骤三：向步骤二制得的黏稠的水泥浆中投入陶粒，搅拌45-60s，即完成单粒级多孔陶粒混凝土的制备；
所述的单粒级陶粒混凝土形成陶粒固相、未固化的水泥浆液相和陶粒之间的空隙组成的多孔混合物结构；单粒级陶粒之间间隙保留不被水泥浆填充。
2.根据权利要求1所述的所述的单粒级多孔陶粒混凝土，其特征在于：所述的水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥，所述的粉煤灰为普通Ⅱ级粉煤灰，所述陶粒为密度等级600，其筒压强度不小于2.0MPa的页岩陶粒，所述的减水剂为HWR-S型高效减水剂；所述的水为普通混凝土拌合用水。
3.根据权利要求1所述的所述的单粒级多孔陶粒混凝土，其特征在于：所述的陶粒的级配类型为5-8mm单粒级。
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