CN106186903B

CN106186903B - 一种掺轻质材料的混凝土、外加剂及其制备方法

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Publication number: CN106186903B
Application number: CN201610498088.3A
Authority: CN
Inventors: 田文龙; 童墨波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2019-03-19
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: CN106186903A

Abstract

本发明涉及一种掺轻质材料的混凝土、外加剂及其制备方法。该掺轻质材料的混凝土包括：硅酸盐水泥130‑350份、聚苯乙烯颗粒10‑20份、水30‑140份、外加剂2‑10份。所述外加剂包括：动物蛋白10‑20份、植物蛋白8‑12份、苏打1‑5份、醋酸0.1‑1份、二乙二醇1‑5份、羟丙基甲基纤维素1‑5份、羟丙基淀粉醚0.1‑1份、聚酯纤维1‑5份、硅酸盐水泥50‑70份。本发明通过外加剂改善聚苯乙烯颗粒的表面特性，使其在水泥胶凝材料中分布均匀，且提高相互的粘接性；不释放有毒有害气体，有利于环保；可作为非承重部位的屋面、墙体维护结构填充，其良好的热工性能是一种节能环保型保温隔热材料。

Description

一种掺轻质材料的混凝土、外加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种掺轻质材料的混凝土、外加剂及其制备方法，属于建筑材料领域。

背景技术

为了使建筑物减少自身重量，并且具有良好的保温、隔热、隔声效果，而且环保节能，尤其满足在北方寒冷地区的保温要求，众多的建筑物在其屋面、楼层面和外墙表面上均设置保温隔热结构。

目前，建筑保温结构一般是将聚苯板或挤塑板粘贴，或采用胶粉聚苯颗粒、聚苯乙烯颗粒板粘贴。这种保温结构所用材料聚苯乙烯轻质板和挤塑聚苯乙烯轻质板阻燃性能较差，在运输、施工和使用中存在严重的火灾隐患。同时这种结构存在拼接缝、粘接缝，在这些缝隙的位置容易产生冷热桥，使得保温隔热效果较差；因粘接缝容易脱落，发生跌落的安全事故，且不能与建筑物同寿命。胶粉聚苯颗粒聚苯乙烯颗粒保温材料需现场配置，使用质量难以控制；胶粉聚苯保温材料由于配方中添加大量胶粉，产生有害气体释放，不能在建筑物的室内使用。另外，目前的建筑保温结构还存在火灾、安全隐患、结构自重大、施工程序多等缺陷。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种掺轻质材料的混凝土，可减少建筑物自身重量，提高保温隔热性能，延长隔热保温系统使用寿命，减少火灾、安全隐患，而且施工程序少。

本发明为了使无机保温材料与有机胶凝材料更好地结合，还提供一种改变聚苯乙烯颗粒表面特性的外加剂。

另外，本发明还提供了一种掺轻质材料的混凝土的制备方法以及外加剂的制备方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种掺轻质材料的混凝土，包含下列重量份的材料：硅酸盐水泥130-350份、聚苯乙烯颗粒10-20份、水30-140份、外加剂2-10份；

优选的，硅酸盐水泥200份、聚苯乙烯颗粒16份、水80份、外加剂4份。

其中，所述外加剂包括下列重量份的材料：动物蛋白10-20份、植物蛋白8-12份、苏打1-5份、醋酸0.1-1份、二乙二醇1-5份、羟丙基甲基纤维素1-5份、羟丙基淀粉醚0.1-1份、聚酯纤维1-5份、硅酸盐水泥50-70份；

优选的，动物蛋白15份、植物蛋白10份、苏打3份、醋酸0.5份、二乙二醇3份、羟丙基甲基纤维素3份、羟丙基淀粉醚0.5份、聚酯纤维3份、硅酸盐水泥62份。

其中，所述硅酸盐水泥为强度等级不低于32.5的硅酸盐水泥。

其中，所述聚苯乙烯颗粒的粒径为1-5mm。

本发明还提供一种混凝土外加剂，包括下列重量份的材料：动物蛋白10-20份、植物蛋白8-12份、苏打1-5份、醋酸0.1-1份、二乙二醇1-5份、羟丙基甲基纤维素1-5份、羟丙基淀粉醚0.1-1份、聚酯纤维1-5份、硅酸盐水泥50-70份；

其中，所述的聚酯纤维长度为6-10mm。

本发明还提供一种上述混凝土外加剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将动物蛋白10-20份、植物蛋白8-12份、苏打1-5份、醋酸0.1-1份、二乙二醇1-5份加入搅拌机中搅拌8-12min；

S2、将羟丙基甲基纤维素1-5份、羟丙基淀粉醚0.1-1份、聚酯纤维1-5份、硅酸盐水泥50-70份加入搅拌机中搅拌10-18min；

优选的，

S1、将动物蛋白15份、植物蛋白10份、苏打3份、醋酸0.5份、二乙二醇3份加入搅拌机中搅拌10min；

S2、将羟丙基甲基纤维素3份、羟丙基淀粉醚0.5份、聚酯纤维3份、硅酸盐水泥62份加入搅拌机中搅拌15min。

本发明还提供一种上述掺轻质材料的混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1、将上述方案限定比例的硅酸盐水泥、聚苯乙烯颗粒、外加剂加入到搅拌机中，均匀搅拌2-5min；

S2、向搅拌机中加入上述方案限定比例的50％的水，搅拌1-3min；

S3、再向搅拌机中加入剩下的50％的水，搅拌1-3min；

优选的，

S1、将上述方案限定比例的硅酸盐水泥、聚苯乙烯颗粒、外加剂加入到搅拌机中，均匀搅拌3min；

S2、向搅拌机中加入上述方案限定比例的50％的水，搅拌2min；

S3、再向搅拌机中加入剩下的50％的水，搅拌2min。

其中，步骤S2中，水与硅酸盐水泥的重量比为0.3-0.5。

进一步地，步骤S2中，水与硅酸盐水泥的重量比为0.45。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明通过外加剂改善聚苯乙烯颗粒的表面特性，使其在水泥胶凝材料中分布均匀，且提高相互的粘接性。使用时将水泥基胶凝材料、外加剂、聚苯乙烯颗粒与水混合后进行搅拌，再将搅拌均匀的混凝土浇筑到施工部位，经自然养护形成一种轻质的混凝土。

与现有技术相比，本发明的掺轻质材料的混凝土可利用废旧聚苯乙烯颗粒等轻质材料制成，且不释放有毒有害气体，有利于环保。本发明的掺轻质材料的混凝土可作为非承重部位的屋面、墙体维护结构填充，其良好的热工性能是一种节能环保型保温隔热材料，可广泛用于建筑物的围护结构中，如屋面找坡层、保温隔热层和墙体保温隔热工程施工。

本发明的聚苯乙烯颗粒，起骨料支撑作用，可减轻其自重，减小混凝土导热系数，同时可减少水泥、砂石的用量，并有防火、保温效果；外加剂是轻质混凝土的核心材料，其在轻质混凝土中可改善聚苯乙烯颗粒的表面特性，使无机物和有机物更好地粘接，即聚苯乙烯颗粒与水泥致密地结合；同时，外加剂可让聚苯乙烯颗粒均匀地分布在轻质混凝土中，保证轻质混凝土的保温性能。

本发明的外加剂由动物蛋白、植物蛋白、苏打、醋酸、二乙二醇、羟丙基甲基纤维素、羟丙基淀粉醚、聚酯纤维、硅酸盐水泥等制成，可有效改善聚苯乙烯颗粒的表面特性，使聚苯乙烯颗粒与水泥致密地结合；可使聚苯乙烯颗粒均匀地分布在轻质混凝土中，充分保证轻质混凝土的保温性能。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例一

在本发明的掺轻质材料的混凝土的研发过程中，对各成分的比例进行调节，有代表性的比例如下：

硅酸盐水泥	90	110	130	150	160	180	200	220	240	280	310	350	380
														聚苯乙烯颗粒	8	8	10	12	13	15	16	17	18	19	20	20	21
水	15	20	30	40	55	70	80	90	100	120	130	140	160
														外加剂	1	2	2	2.5	2.5	3	4	5	6	7.5	9	10	11

经过无数次对比实验，反复验证，发现当选用以下比例的各成分时：

硅酸盐水泥130-350份、聚苯乙烯颗粒10-20份、水30-140份、外加剂2-10份；

本发明的掺轻质材料的混凝土可达到预期效果，即分布均匀，粘接性高，不释放有毒有害气体，整体材料轻，可作为非承重部位的结构填充，具有良好的热工性能，以及良好的保温隔热性能。

优选的方案为：

硅酸盐水泥160-280份、聚苯乙烯颗粒13-19份、水55-120份、外加剂2.5-7.5份。

当选用以下比例的各成分时，本发明的掺轻质材料的混凝土的效果最佳：

硅酸盐水泥200份、聚苯乙烯颗粒16份、水80份、外加剂4份。

另外，硅酸盐水泥为强度等级不低于32.5的硅酸盐水泥，优选的，强度等级不低于42.5。聚苯乙烯颗粒的粒径为1-5mm，优选的，聚苯乙烯颗粒的粒径为2-3.5mm。

实施例二

在本发明的混凝土外加剂的研发过程中，对各成分的比例进行调节，有代表性的比例如下：

动物蛋白	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21
														植物蛋白	7	8	11.5	8.5	10.5	9.5	10	9	11	11	8	12	13
苏打	1	1	4.5	2	3.5	2.5	3	3	2	4	1.5	5	5.5
														醋酸	0.05	0.1	0.6	0.3	0.9	0.5	0.5	0.4	0.7	0.8	0.2	1	1.1
二乙二醇	0.5	1	4.5	1.5	4	2.5	3	2	3.5	4	1	5	6
														羟丙基甲基纤维素	0.5	1	3.5	1.5	4.5	2.5	3	1	4	4	2	5	6
羟丙基淀粉醚	0.1	0.1	0.1	0.2	0.7	0.4	0.5	0.6	0.3	0.8	0.9	1	1.1
														聚酯纤维	0.5	1	4.5	1.5	2	2.5	3	3.5	4	4	1	5	6
硅酸盐水泥	48	50	69	56	64	60	62	58	66	68	53	70	72

动物蛋白10-20份、植物蛋白8-12份、苏打1-5份、醋酸0.1-1份、二乙二醇1-5份、羟丙基甲基纤维素1-5份、羟丙基淀粉醚0.1-1份、聚酯纤维1-5份、硅酸盐水泥50-70份；

本发明的混凝土外加剂可达到预期效果，即改善聚苯乙烯颗粒的表面特性，使无机物和有机物更好地粘接，即聚苯乙烯颗粒与水泥致密地结合；可使聚苯乙烯颗粒均匀地分布在轻质混凝土中，保证轻质混凝土的保温性能。

优选方案为：

动物蛋白12-18份、植物蛋白8.5-11份、苏打2-4份、醋酸0.3-0.8份、二乙二醇1.5-4份、羟丙基甲基纤维素1.5-4份、羟丙基淀粉醚0.2-0.8份、聚酯纤维1.5-4份、硅酸盐水泥56-68份；

当选用以下比例的各成分时，本发明的混凝土外加剂的效果最佳：

动物蛋白15份、植物蛋白10份、苏打3份、醋酸0.5份、二乙二醇3份、羟丙基甲基纤维素3份、羟丙基淀粉醚0.5份、聚酯纤维3份、硅酸盐水泥62份。

另外，所述的聚酯纤维长度为6-10mm，优选的，聚酯纤维长度为7-8mm。

实施例三

混凝土外加剂可采用多种方法制备，例如全部混合、搅拌，分批混合、搅拌等，本发明人经过无数次实验，发现先将动物蛋白、植物蛋白、苏打、醋酸、二乙二醇混合、搅拌，再加入羟丙基甲基纤维素、羟丙基淀粉醚、聚酯纤维、硅酸盐水泥混合、搅拌，制得的混凝土外加剂以及由其配制的混凝土的效果最好。

具体步骤为：

其中，各成分比例可以在各自限定的范围内调节，搅拌时间可以在8-12min之间变化。

其中，各成分比例可以在各自限定的范围内调节，搅拌时间可以在10-18min之间变化。

优选的方案为：

S1、将动物蛋白12-18份、植物蛋白8.5-11份、苏打2-4份、醋酸0.3-0.8份、二乙二醇1.5-4份加入搅拌机中搅拌9-11min；

S2、将羟丙基甲基纤维素1.5-4份、羟丙基淀粉醚0.2-0.8份、聚酯纤维1.5-4份、硅酸盐水泥56-68份加入搅拌机中搅拌12-16min；

最佳方案为：

实施例四

本发明的掺轻质材料的混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1、将实施例一中限定比例的硅酸盐水泥、聚苯乙烯颗粒、外加剂加入到搅拌机中，均匀搅拌2-5min；

S2、向搅拌机中加入实施例一中限定比例的50％的水，搅拌1-3min；

S3、再向搅拌机中加入剩下的50％的水，搅拌1-3min。

其中，步骤S2中，水与硅酸盐水泥的重量比为0.3-0.5，优选地，水与硅酸盐水泥的重量比为0.45。

优选方案为：

S1、将实施例一中限定比例的硅酸盐水泥、聚苯乙烯颗粒、外加剂加入到搅拌机中，均匀搅拌3min；

S3、再向搅拌机中加入剩下的50％的水，搅拌2min。

现在举例说明，具体实施时的一个操作流程。

1、外加剂配制：将动物蛋白10-20份、植物蛋白8-12份、苏打1-5份、醋醋酸0.1-1份、二乙二醇1-5份加入玻璃器皿(或搪瓷)中，采用改制的搅拌机进行搅拌10min；再将羟丙基甲基纤维素1-5份、羟丙基淀粉醚0.1-1份、聚酯纤维1-5份、硅酸盐水泥50-70份加入搅拌机中搅拌15min；然后称重计量、包装；用于在工厂或施工现场配置轻质混凝土用。

2、工厂生产轻质混凝土时，将硅酸盐水泥130-350份、聚苯乙烯颗粒10-20、外加剂2-10份加入到搅拌设备中，均匀搅拌3min；然后称重计量、包装；生产出预拌轻质混凝土。运输到施工现场后加入80份水，均匀搅拌3min，然后用于工程中。

3、施工现场配置轻质混凝土时，(1)将硅酸盐水泥、聚苯乙烯颗粒以及外加剂按照上述比例加入到搅拌设备中，均匀搅拌3min；(2)向搅拌设备中加入限定比例的50％的水搅拌2min，再加入剩下的50％水搅拌2min。

4、将轻质混凝土浇注或喷涂到施工部位，经自然养护形成一种轻质的多孔混凝土，使得保温系统等部位形成一个整体。

轻质混凝土浇筑施工方法包括：基层清理——屋面拉线找坡，墙模放线——模具围挡、支墙模——基层洒水——轻质混凝土浇筑——屋面表面按要求刮平——养护——拆模——验收。

说明：

当轻质混凝土的浇筑厚度超过200mm时，采用分层施工，每层成型的厚度为100mm，虚铺厚度控制在实际厚度的1.1-1.2倍。在填充浇注过程中禁止使用振捣泵振捣。

本发明的掺轻质材料的混凝土，满足设计对干密度、抗压强度、导热系数和收缩率的不同要求。用于屋面找坡层和保温隔热层时，具有轻质、高强、保温和耐火等特点，同时比传统的轻骨料混凝土减轻80％，减少了结构自重。与一般的轻质混凝土比较，可节省水泥及砂石，降低工程造价，同时还可减少混凝土的收缩和徐变。

本发明的掺轻质材料的混凝土是利用轻质混凝土的固结性，将纤维等轻质材料与轻质混凝土混合后制成的一种复合轻质混凝土材料，与轻质混凝土比较，可改善保温隔热性能，提高尺寸稳定性，减少混凝土表面裂缝，降低吸水率。该产品做屋面找坡层、保温隔热层，施工可一次浇筑完成，省工省时。整体浇筑后和基层结合牢固，表面平整，不会产生空鼓、脱皮、凹凸、塌陷、开裂等质量缺陷。由于所用轻质材料是无机保温材料，同时可做到保温与建筑同寿命。本产品所用外加剂接近中性，不含苯、甲醛等有害物质，是废旧的聚苯材料的再利用，是目前的一种环保型建筑节能材料。本发明的掺轻质材料的混凝土具有保温隔热性能好、防火等级高、隔声性能好、吸附能力强等优点。

综上所述，本发明的掺轻质材料的混凝土、外加剂及其制备方法，通过外加剂改善聚苯乙烯颗粒的表面特性，使其在水泥胶凝材料中分布均匀，且提高相互的粘接性；不释放有毒有害气体，有利于环保；可作为非承重部位的屋面、墙体维护结构填充，其良好的热工性能是一种节能环保型保温隔热材料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种掺轻质材料的混凝土，其特征在于，其包含下列重量份的材料：硅酸盐水泥130-350份、聚苯乙烯颗粒10-20份、水30-140份、外加剂2-10份；所述外加剂包括：动物蛋白10-20份、植物蛋白8-12份、苏打1-5份、醋酸0.1-1份、二乙二醇1-5份、羟丙基甲基纤维素1-5份、羟丙基淀粉醚0.1-1份、聚酯纤维1-5份、硅酸盐水泥50-70份。

2.如权利要求1所述的掺轻质材料的混凝土，其特征在于：所述硅酸盐水泥200份、所述聚苯乙烯颗粒16份、所述水80份、所述外加剂4份。

3.如权利要求1所述的掺轻质材料的混凝土，其特征在于：

所述外加剂包括动物蛋白15份、植物蛋白10份、苏打3份、醋酸0.5份、二乙二醇3份、羟丙基甲基纤维素3份、羟丙基淀粉醚0.5份、聚酯纤维3份、硅酸盐水泥62份。

4.如权利要求1所述的掺轻质材料的混凝土，其特征在于：所述硅酸盐水泥为强度等级不低于32.5的硅酸盐水泥。

5.如权利要求1所述的掺轻质材料的混凝土，其特征在于：所述聚苯乙烯颗粒的粒径为1-5mm。

6.一种混凝土外加剂，其特征在于：其包括下列重量份的材料：动物蛋白10-20份、植物蛋白8-12份、苏打1-5份、醋酸0.1-1份、二乙二醇1-5份、羟丙基甲基纤维素1-5份、羟丙基淀粉醚0.1-1份、聚酯纤维1-5份、硅酸盐水泥50-70份。

7.如权利要求6所述混凝土外加剂，其特征在于：动物蛋白15份、植物蛋白10份、苏打3份、醋酸0.5份、二乙二醇3份、羟丙基甲基纤维素3份、羟丙基淀粉醚0.5份、聚酯纤维3份、硅酸盐水泥62份。

8.如权利要求6所述的混凝土外加剂，其特征在于：所述的聚酯纤维长度为6-10mm。

9.一种如权利要求6所述的混凝土外加剂的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：

S2、将羟丙基甲基纤维素1-5份、羟丙基淀粉醚0.1-1份、聚酯纤维1-5份、硅酸盐水泥50-70份加入搅拌机中搅拌10-18min。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：

11.一种如权利要求1-5中任一项所述的掺轻质材料的混凝土的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：

S1、将权利要求1-5限定比例的硅酸盐水泥、聚苯乙烯颗粒、外加剂加入到搅拌机中，均匀搅拌2-5min；

S2、向搅拌机中加入权利要求1-4限定比例的50％的水，搅拌1-3min；

S3、再向搅拌机中加入剩下的50％的水，搅拌1-3min；

12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于：

S1、将权利要求1-4限定比例的硅酸盐水泥、聚苯乙烯颗粒、外加剂加入到搅拌机中，均匀搅拌3min；

S2、向搅拌机中加入权利要求1-4限定比例的50％的水，搅拌2min；

S3、再向搅拌机中加入剩下的50％的水，搅拌2min。

13.如权利要求11或12所述的掺轻质材料的混凝土的制备方法，其特征在于：步骤S2中，水与硅酸盐水泥的重量比为0.3-0.5。

14.如权利要求13所述的掺轻质材料的混凝土的制备方法，其特征在于：步骤S2中，水与硅酸盐水泥的重量比为0.45。