CN106565274A - 一种纤维增强陶粒泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维增强陶粒泡沫混凝土及其制备方法，该混凝土由基体组分和外掺组分通过一定的配合比配制而成，基体组分包括普通硅酸盐水泥、陶粒和水，外掺组分包括粉煤灰、聚丙烯纤维、发泡剂和膨胀剂，前述纤维增强陶粒泡沫混凝土首先以普通硅酸盐水泥、陶粒、粉煤灰、发泡剂、膨胀剂等为原材料，以一定适宜的配合比制备陶粒泡沫混凝，再此基础上，加入一定量的聚丙烯纤维制备纤维增强陶粒泡沫混凝土。本发明的纤维增强陶粒泡沫混凝土具有防火、轻质、保温、隔热等优点，还对改善普通混凝土的抗裂性能和变形能力具有良好的效果。

Description

一种纤维增强陶粒泡沫混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种纤维增强陶粒泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术
随着我国经济持续高速发展以及相对偏高的能源消耗强度，能源危机迫在眉睫，必须高度重视节能减排问题。建筑节能是我国节能减排的一个重点领域。按照发达国家的经验，随着城市的发展，建筑将超越工业、交通等其它行业，成为社会能源消耗的首位。根据有关资料，我国建筑能耗约占社会总能耗的35%左右。住房和城乡建设部统计数据显示，我国既有的400多亿平方米城乡建筑中，99%为高能耗建筑。每年新建的近20亿平方米房屋中，95%以上仍然是高能耗建筑；如果不采取有力措施，预测到2020年我国建筑能耗将是目前的3倍以上。由此可见，必须高度重视建筑节能问题，积极探索建筑节能途径，大幅降低建筑能耗，实现社会建设与国民经济的可持续发展。
近几年来，随着建筑节能政策的驱动，以及墙体材料改革的深化与科学技术的不断进步，建筑节能技术和节能材料有了飞速发展。墙体隔热保温材料从材料化学性质上来划分，可以分为有机、无机和有机-无机复合隔热保温材料等，目前主要使用的保温材料是有机聚苯乙烯泡沫保温隔热体系，另外还有膨胀珍珠岩、岩棉、蒸压加气混凝土砌块与墙板组成的无机保温隔热体系。但近年来，因为有机外保温材料引发的火灾触目惊心：哈尔滨经纬 360度双子星大厦、北京央视新址附属文化中心等相继发生了火灾，造成严重的人员伤亡和财产损失。同时，以有机聚苯乙烯泡沫为主的外墙外保温体系在应用过程中出现的脱落隐患、低耐久性（其使用寿命远远不及较建筑物的）、服役期后产生巨量垃圾等问题逐浙暴露出来。在建筑节能中以无机隔热保温材料取代有机隔热保温材料已是大势所趋。
由于具有防火、轻质、保温、隔热等优点，泡沫混凝土在众多无机保温材料中脱颖而出。泡沫混凝土是采用机械方式将发泡剂充分发泡，而后将产生的泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中搅拌，硬质颗粒粘附到泡沫外壳，使其变成互相隔开的单个气泡，形成的多孔混合料在常温下稠化凝结形成坯体，在蒸压或蒸养下硅质、钙质材料产生水热反应，形成胶凝物质，逐渐变为具有一定机械强度和其它物理性能的多孔材料。泡沫混凝土的突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，赋予混凝土轻质和保温隔热性能。泡沫混凝土的两个显著特点就是轻质和保温，如果能将泡沫混凝土应用在建筑的楼板和墙板中，可以有效增强建筑构件的自保温性能，减轻建筑自重，减少地震影响。施工中常见泡沫混凝土的干体积密度为200~700kg/m3，相当于普通水泥混凝土的1/5~1/10左右，导热系数约为0.080~0.135w/(m·k)，热阻约为普通水泥混凝土的20~30倍；同时，泡沫混凝土全为无机材料，其防火性能达到A级标准。泡沫混凝土的强度一般为 3MPa~10MPa，可以应用于轻质砌块、非承重墙体和屋面板等方面，但是在承重板材方面则由于强度较低的限制应用较少。
现今各国学者对泡沫混凝土的相关研究已经较系统全面，相关研究成果也较多，但目前常用的泡沫混凝土强度很低，只能用于一些填充工程，无法满足人们对结构工程的要求。因此，开展“纤维增强泡沫混凝土的研制”对丰富和对拓展泡沫混凝土在现代建筑结构中的应用、促进新型混凝土材料的发展研究具有重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术的缺陷和不足，本发明目的在于提供一种纤维增强陶粒泡沫混凝土及其制备方法，该混凝土具有防火、轻质、保温、隔热等优点，还对改善普通混凝土的抗裂性能和变形能力具有良好的效果。
为达成上述目的，本发明提出一种纤维增强陶粒泡沫混凝土，该混凝土是由基体组分和外掺组分通过一定的配合比配制而成；
基体组分由普通硅酸盐水泥、陶粒和水组成；
外掺组分包括粉煤灰、聚丙烯纤维、发泡剂和膨胀剂；
该纤维增强陶粒泡沫混凝土首先以普通硅酸盐水泥、陶粒、粉煤灰、发泡剂和膨胀剂为原材料，以一定适宜的配合比制备陶粒泡沫混凝土浆体，再此基础上，加入一定量的聚丙烯纤维制备纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体；
其中，该陶粒泡沫混凝土浆体中：普通硅酸盐水泥和水的水灰比为：0.45~0.60；陶粒掺量占陶粒泡沫混凝土浆体质量的30%~45%；粉煤灰掺量占普通硅酸盐水泥质量的30%；膨胀剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的10%~11%；发泡剂掺量为陶粒泡沫混凝土浆体体积的1.2~1.4倍；
每立方陶粒泡沫混凝土浆体中聚丙烯纤维掺量为0.9kg ~1.8kg。
所述的纤维增强陶粒泡沫混凝土的干密度为650kg/m3~1200kg/m3。
所述的陶粒为表观密度750kg/m3~1200kg/m3的粘土陶粒。
所述的发泡剂为HTW-1型复合发泡剂。
所述的膨胀剂为低碱型混凝土膨胀剂。
所述的纤维增强陶粒泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：搅拌前应将搅拌机预润湿，保证搅拌机内无明水，按配比将水、水泥和粉煤灰加入搅拌机开始搅拌，搅拌过程中加入膨胀剂，搅拌均匀后加入发泡剂继续搅拌，待发泡剂全部搅进浆体继续搅拌2~3min，然后加入陶粒，搅拌30s，制成陶粒泡沫混凝土浆体后，再加入聚丙烯纤维在搅拌均匀后入模，一次成型后标准养护。
由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于采用基本组分（普通硅酸盐水泥、粘土陶粒和水）与外掺组分（粉煤灰、聚丙烯纤维、发泡剂和膨胀剂）按照设计配合比制备纤维增强陶粒泡沫混凝土，该混凝土具有防火、轻质、保温、隔热等优点，还对改善普通混凝土的抗裂性能和变形能力具有良好的效果。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，本领域技术人员应该清楚，本实施例只用于解释本发明创造，所要保护的范围并不局限于本实施例。
实施例1
采用边长100mm的混凝土试模进行成型。
一种纤维增强陶粒泡沫混凝土，该混凝土是由基体组分和外掺组分通过一定的配合比配制而成；
基体组分由普通硅酸盐水泥、陶粒和水组成；
外掺组分包括粉煤灰、聚丙烯纤维、发泡剂和膨胀剂；
该纤维增强陶粒泡沫混凝土首先以普通硅酸盐水泥、陶粒、粉煤灰、发泡剂和膨胀剂为原材料，以一定适宜的配合比制备陶粒泡沫混凝土浆体，再此基础上，加入一定量的聚丙烯纤维制备纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体；
其中，纤维增强陶粒泡沫混凝土的设计干密度750kg/m3，陶粒的表观密度为750kg/m3。该陶粒泡沫混凝土浆体中：普通硅酸盐水泥和水的水灰比为：0.45；陶粒掺量占陶粒泡沫混凝土浆体质量的30%；粉煤灰掺量占普通硅酸盐水泥质量的30%；膨胀剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的10%；发泡剂掺量为陶粒泡沫混凝土浆体体积的1.2倍；则：
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中陶粒掺量为225kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中水泥用量为437.5kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中粉煤灰用量为131.3kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中泡沫质量为37.8kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中水的用量为196.9kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中聚丙烯纤维掺量为0.9kg。
所述的发泡剂为HTW-1型复合发泡剂。
所述的膨胀剂为低碱型混凝土膨胀剂。
所述的纤维增强陶粒泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：搅拌前应将搅拌机预润湿，保证搅拌机内无明水，按配比将水、水泥和粉煤灰加入搅拌机开始搅拌，搅拌过程中加入膨胀剂，搅拌均匀后加入发泡剂继续搅拌，待发泡剂全部搅进浆体继续搅拌2~3min，然后加入陶粒，搅拌30s，制成陶粒泡沫混凝土浆体后，再加入聚丙烯纤维在搅拌均匀后入模，一次成型后标准养护。相关实验数据见表1。
实施例2
采用边长100mm的混凝土试模进行成型。
一种纤维增强陶粒泡沫混凝土，该混凝土是由基体组分和外掺组分通过一定的配合比配制而成；
基体组分由普通硅酸盐水泥、陶粒和水组成；
外掺组分包括粉煤灰、聚丙烯纤维、发泡剂和膨胀剂；
该纤维增强陶粒泡沫混凝土首先以普通硅酸盐水泥、陶粒、粉煤灰、发泡剂和膨胀剂为原材料，以一定适宜的配合比制备陶粒泡沫混凝土浆体，再此基础上，加入一定量的聚丙烯纤维制备纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体；
其中，纤维增强陶粒泡沫混凝土的设计干密度1000kg/m3，陶粒的表观密度为800kg/m3。该陶粒泡沫混凝土浆体中：普通硅酸盐水泥和水的水灰比为：0.50；陶粒掺量占陶粒泡沫混凝土浆体质量的40%；粉煤灰掺量占普通硅酸盐水泥质量的30%；膨胀剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的10.5%；发泡剂掺量为陶粒泡沫混凝土浆体体积的1.3倍；则：
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中陶粒掺量为320kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中水泥用量为566.7kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中粉煤灰用量为170kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中泡沫质量为39.6kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中水的用量为283.4kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中聚丙烯纤维掺量为1.4kg。
所述的发泡剂为HTW-1型复合发泡剂。
所述的膨胀剂为低碱型混凝土膨胀剂。
所述的纤维增强陶粒泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：搅拌前应将搅拌机预润湿，保证搅拌机内无明水，按配比将水、水泥和粉煤灰加入搅拌机开始搅拌，搅拌过程中加入膨胀剂，搅拌均匀后加入发泡剂继续搅拌，待发泡剂全部搅进浆体继续搅拌2~3min，然后加入陶粒，搅拌30s，制成陶粒泡沫混凝土浆体后，再加入聚丙烯纤维在搅拌均匀后入模，一次成型后标准养护。相关实验数据见表1。
实施例3
采用边长100mm的混凝土试模进行成型。
一种纤维增强陶粒泡沫混凝土，该混凝土是由基体组分和外掺组分通过一定的配合比配制而成；
基体组分由普通硅酸盐水泥、陶粒和水组成；
外掺组分包括粉煤灰、聚丙烯纤维、发泡剂和膨胀剂；
该纤维增强陶粒泡沫混凝土首先以普通硅酸盐水泥、陶粒、粉煤灰、发泡剂和膨胀剂为原材料，以一定适宜的配合比制备陶粒泡沫混凝土浆体，再此基础上，加入一定量的聚丙烯纤维制备纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体；
其中，纤维增强陶粒泡沫混凝土的设计干密度1200kg/m3，陶粒的表观密度为1100kg/m3。该陶粒泡沫混凝土浆体中：普通硅酸盐水泥和水的水灰比为：0.60；陶粒掺量占陶粒泡沫混凝土浆体质量的50%；粉煤灰掺量占普通硅酸盐水泥质量的30%；膨胀剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的11%；发泡剂掺量为陶粒泡沫混凝土浆体体积的1.4倍；则：
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中陶粒掺量为550kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中水泥用量为541.7kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中粉煤灰用量为162.5kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中泡沫质量为40.8kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中水的用量为325.1kg。
每立方纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体中聚丙烯纤维掺量为1.8kg。
所述的发泡剂为HTW-1型复合发泡剂。
所述的膨胀剂为低碱型混凝土膨胀剂。
所述的纤维增强陶粒泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：搅拌前应将搅拌机预润湿，保证搅拌机内无明水，按配比将水、水泥和粉煤灰加入搅拌机开始搅拌，搅拌过程中加入膨胀剂，搅拌均匀后加入发泡剂继续搅拌，待发泡剂全部搅进浆体继续搅拌2~3min，然后加入陶粒，搅拌30s，制成陶粒泡沫混凝土浆体后，再加入聚丙烯纤维在搅拌均匀后入模，一次成型后标准养护。相关实验数据见表1。
表1 各组试验品性能
实际干密度kg/m3 28t抗压强度MPa 导热系数（w/(mk)）
实例1 763 5.08 0.176
实例2 984 6.14 0.221
实例3 1382 5.31 0.242

Claims (6)

1.一种纤维增强陶粒泡沫混凝土，其特征在于：该混凝土是由基体组分和外掺组分通过一定的配合比配制而成；
基体组分由普通硅酸盐水泥、陶粒和水组成；
外掺组分包括粉煤灰、聚丙烯纤维、发泡剂和膨胀剂；
该纤维增强陶粒泡沫混凝土首先以普通硅酸盐水泥、陶粒、粉煤灰、发泡剂和膨胀剂为原材料，以一定适宜的配合比制备陶粒泡沫混凝土浆体，再此基础上，加入一定量的聚丙烯纤维制备纤维增强陶粒泡沫混凝土浆体；
其中，该陶粒泡沫混凝土浆体中：普通硅酸盐水泥和水的水灰比为：0.45~0.60；陶粒掺量占陶粒泡沫混凝土浆体质量的30%~45%；粉煤灰掺量占普通硅酸盐水泥质量的30%；膨胀剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的10%~11%；发泡剂掺量为陶粒泡沫混凝土浆体体积的1.2~1.4倍；
每立方陶粒泡沫混凝土浆体中聚丙烯纤维掺量为0.9kg ~1.8kg。
2.根据权利要求1所述的纤维增强陶粒泡沫混凝土，其特征在于：所述的纤维增强陶粒泡沫混凝土的干密度为650kg/m3~1200kg/m3。
3.根据权利要求1所述的纤维增强陶粒泡沫混凝土，其特征在于：所述的陶粒为表观密度750kg/m3~1200kg/m3的粘土陶粒。
4.根据权利要求1所述的纤维增强陶粒泡沫混凝土，其特征在于：所述的发泡剂为HTW-1型复合发泡剂。
5.根据权利要求1所述的纤维增强陶粒泡沫混凝土，其特征在于：所述的膨胀剂为低碱型混凝土膨胀剂。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的纤维增强陶粒泡沫混凝土的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：搅拌前应将搅拌机预润湿，保证搅拌机内无明水，按配比将水、水泥和粉煤灰加入搅拌机开始搅拌，搅拌过程中加入膨胀剂，搅拌均匀后加入发泡剂继续搅拌，待发泡剂全部搅进浆体继续搅拌2~3min，然后加入陶粒，搅拌30s，制成陶粒泡沫混凝土浆体后，再加入聚丙烯纤维在搅拌均匀后入模，一次成型后标准养护。
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