CN107382218A - 一种改性eps混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性EPS混凝土，属于建筑材料技术领域。本发明将10～20份改性EPS颗粒、90～100份河沙、30～40份硅酸盐水泥、10～20份粉煤灰、10～20份硅灰、10～20份矿渣、20～30份水、20～30份硅烷偶联剂KH‑570、8～10份酸化天然橡胶、10～20份贻贝足黏蛋白和10～20份琼脂液混合搅拌，即得改性EPS混凝土，且还可以在改性EPS混凝土中添加燕窝匀浆。本发明技术方案改性EPS混凝土具有优异的性能，增强了EPS颗粒与混凝土的界面结合力，提高EPS混凝土的强度，且使得EPS颗粒均匀分布在混凝土中，提高力学性能。

Description

一种改性EPS混凝土
技术领域
本发明公开了一种改性EPS混凝土，属于建筑材料技术领域。
背景技术
适应大规模建筑工业化、现代化的要求，建筑墙体材料正逐渐向轻质、高强、多功能的方向发展，目前该材料已经逐步进入了高分子材料的时代。聚苯乙烯泡沫（EPS）是一种非极性的轻质憎水性材料，将这种超轻集料以不同掺量加入水泥混凝土中，可制作出密度不同的EPS混凝土砌块，将其用于房屋的围护结构，可以获得优良的保温性能，对建筑节能意义重大。目前EPS混凝土是一种无机胶结的轻集料多孔混凝土，用再生或原生EPS颗粒作为骨料，并掺加外加剂而成，其密度低，导热系数小，隔声、抗震，而且造价低廉，节能利废，是一种经济效益和社会效益都很高的保温材料。但EPS颗粒表面光滑并且本身憎水，与极性的无机胶凝材料亲合力小，界面黏结强度低，与水泥砂浆的结合力弱，导致EPS混凝土的强度一般较低，使其工程应用受限；同时，由于EPS颗粒随机分布造成的混凝土材料的局部损伤，EPS颗粒随机分布造成的混凝土材料的局部损伤，导致EPS混凝土力学性能与传统混凝土相比下降。
影响EPS轻集料混凝土性能的主要因素有：1.EPS颗粒的含量：在满足其他性能前提下，宜尽量加大EPS颗粒的含量从而降低混凝土的密度。2.水泥用量：水泥用量过少将会影响与EPS颗粒的黏结，强度过低；用量过多则会增大混凝土的密度从而降低材料的导热系数，增加成本。3.细骨料和外加剂：砂子、珍珠岩、粉煤灰等细骨料可使EPS轻集料混凝土的颗粒级配均匀，改善混凝土的和易性和密实性；4.EPS的表观密度只有12～20kg／m3，在混凝土搅拌过程中易产生离析。这四大弱点严重制约了EPS混凝土技术的应用和推广。因此，需要对其表面进行化学处理，在以前的研究报道中，大多建议采用一些界面添加剂，考虑到EPS颗粒的不吸附性，传统方法通过加入具有引气、稳定、减水等作用的外加剂来改善材料界面性能。
因此，提高水泥砂浆对EPS颗粒的黏结性能及EPS混凝土力学性能是制备高性能EPS水泥基材料的技术关键。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统EPS混凝土EPS颗粒表面与极性的无机胶凝材料亲合力小，界面黏结强度低，与水泥砂浆的结合力弱，导致力学性能下降的问题，提供了一种改性EPS混凝土。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种改性EPS混凝土，是由以下重量份数的原料组成：10～20份改性EPS颗粒、90～100份河沙、30～40份硅酸盐水泥、10～20份粉煤灰、10～20份硅灰、10～20份矿渣、20～30份水、20～30份硅烷偶联剂KH-570、8～10份酸化天然橡胶、10～20份贻贝足黏蛋白，10～20份琼脂液；
所述改性EPS颗粒制备过程为：按质量比为1:10将原生EPS颗粒和多巴胺溶液加入烧杯中浸泡，即得改性EPS颗粒；
所述琼脂液的配置过程：按质量比为1:5将琼脂液和水加入烧杯中，加热搅拌，即得琼脂液；
所述改性EPS混凝土制备过程为：按原料组成称量各原料，将改性EPS颗粒，河沙，硅酸盐水泥，粉煤灰，硅灰，矿渣，水，硅烷偶联剂KH-570，酸化天然橡胶，贻贝足黏蛋白和琼脂液混合搅拌，即得改性EPS混凝土。
所述原生EPS颗粒粒径为1～4mm。
所述河沙细度模数为2～3。
所述粉煤灰中二氧化硅的含量为50～55%。
所述硅灰中二氧化硅的含量为90～96%。
所述酸化天然橡胶制备过程：按质量比为1:10将天然橡胶和高锰酸钾溶液加入烧杯中，用盐酸调节pH值至3～4，搅拌反应，即得酸化天然橡胶。
所述改性EPS混凝土还可以添加改性EPS颗粒质量0.03～0.04倍的燕窝匀浆；所述燕窝匀浆配置过程为：按质量比为1:5将家燕燕窝和水搅拌混合，即得燕窝匀浆。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案通过将原生EPS颗粒用多巴胺溶液浸泡，在EPS颗粒表面形成一层亲水膜，这样一层亲水膜增强了EPS颗粒与混凝土的界面结合力，提高EPS混凝土的强度；通过添加贻贝足黏蛋白，贻贝足黏蛋白含有部分疏水基团，由于原生EPS颗粒本身就存在疏水基团，这部分疏水集团能与EPS颗粒多巴胺未浸泡到的部分结合，且贻贝足黏蛋白带有正电子，能够与低碱普通硅酸盐水泥中的负电子结合，形成稳定的结构，因此不但进一步提高了EPS颗粒与混凝土的界面结合力，而且使得EPS颗粒均匀分布在混凝土中，提高了EPS混凝土的力学性能；
（2）本发明技术方案通过添加酸化天然橡胶，在酸化过程中，天然橡胶中不稳定双键断裂，一端被氧化形成羧基，另一端为疏水长碳链，羧基能够碱性的硅酸盐水泥颗粒发生化学吸附，另一端疏水长碳链可与疏水的EPS颗粒良好相容，增强了EPS颗粒与混凝土的界面结合力，提高EPS混凝土的强度；通过添加燕窝匀浆，燕窝匀浆含有胶质唾液，胶质唾液能够进一步增强EPS颗粒与混凝土的界面结合力；通过添加琼脂液，增加了混凝土粘稠性，增强EPS颗粒与混凝土的界面结合力，同时使得EPS颗粒均匀分布在混凝土中，提高了力学性能。
具体实施方式
按质量比为1:10将原生EPS颗粒和质量浓度为2g/L多巴胺溶液加入烧杯中，于温度为40～45℃条件下，恒温浸泡30～40min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤所得滤渣3～5次，得改性EPS颗粒；按质量比为1:50～1:100将琼脂和水加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，静止溶胀2～4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度95～98℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌溶解5～10min，即得琼脂液；按质量比为1:10将天然橡胶和质量分数为8～10%高锰酸钾溶液加入三口烧瓶中，并用质量分数为8～10%盐酸调节三口烧瓶中物料pH至3～4，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为55～65℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应40～50min，即得酸化天然橡胶；按重量份数计，依次取10～20份改性EPS颗粒、90～100份河沙、30～40份低碱普通硅酸盐水泥、10～20份粉煤灰、10～20份硅灰、10～20份矿渣、20～30份水、20～30份硅烷偶联剂KH-570、8～10份酸化天然橡胶、10～20份贻贝足黏蛋白、10～20份琼脂液，将改性EPS颗粒，河沙，低碱普通硅酸盐水泥，煤灰，硅灰，矿渣，水，硅烷偶联剂KH-570，酸化天然橡胶，贻贝足黏蛋白和琼脂液加入混料机中，于转速为1200～1400r/min条件下高速搅拌混合30～50min，再向混料机中加入改性EPS颗粒质量0.03～0.04倍的燕窝匀浆继续搅拌20～30min，即得改性EPS混凝土。所述原生EPS颗粒粒径为1～4mm。所述河沙细度模数为2～3。所述粉煤灰中二氧化硅的含量为50～55%。所述硅灰中二氧化硅的含量为90～96%。所述燕窝匀浆配置过程为：按质量比为1:5将家燕燕窝和水搅拌混合，即得燕窝匀浆。
实例1
按质量比为1:10将原生EPS颗粒和质量浓度为2g/L多巴胺溶液加入烧杯中，于温度为45℃条件下，恒温浸泡40min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤所得滤渣5次，得改性EPS颗粒；按质量比为1:100将琼脂和水加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，静止溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度98℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解10min，即得琼脂液；按质量比为1:10将天然橡胶和质量分数为10%高锰酸钾溶液加入三口烧瓶中，并用质量分数为10%盐酸调节三口烧瓶中物料pH至4，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为65℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，即得酸化天然橡胶；按重量份数计，依次取20份改性EPS颗粒、100份河沙、40份低碱普通硅酸盐水泥、20份粉煤灰、20份硅灰、20份矿渣、30份水、30份硅烷偶联剂KH-570、10份酸化天然橡胶、20份贻贝足黏蛋白、20份琼脂液，将改性EPS颗粒，河沙，低碱普通硅酸盐水泥，煤灰，硅灰，矿渣，水，硅烷偶联剂KH-570，酸化天然橡胶，贻贝足黏蛋白和琼脂液加入混料机中，于转速为1400r/min条件下高速搅拌混合50min，再向混料机中加入改性EPS颗粒质量0.04倍的燕窝匀浆继续搅拌30min，即得改性EPS混凝土。所述原生EPS颗粒粒径为4mm。所述河沙细度模数为3。所述粉煤灰中二氧化硅的含量为55%。所述硅灰中二氧化硅的含量为96%。所述燕窝匀浆配置过程为：按质量比为1:5将家燕燕窝和水搅拌混合，即得燕窝匀浆。
实例2
按质量比为1:100将琼脂和水加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，静止溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度98℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解10min，即得琼脂液；按质量比为1:10将天然橡胶和质量分数为10%高锰酸钾溶液加入三口烧瓶中，并用质量分数为10%盐酸调节三口烧瓶中物料pH至4，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为65℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，即得酸化天然橡胶；按重量份数计，依次取20份原生EPS颗粒、100份河沙、40份低碱普通硅酸盐水泥、20份粉煤灰、20份硅灰、20份矿渣、30份水、30份硅烷偶联剂KH-570、10份酸化天然橡胶、20份贻贝足黏蛋白、20份琼脂液，将原生EPS颗粒，河沙，低碱普通硅酸盐水泥，煤灰，硅灰，矿渣，水，硅烷偶联剂KH-570，酸化天然橡胶，贻贝足黏蛋白和琼脂液加入混料机中，于转速为1400r/min条件下高速搅拌混合50min，再向混料机中加入原生EPS颗粒质量0.04倍的燕窝匀浆继续搅拌30min，即得改性EPS混凝土。所述原生EPS颗粒粒径为4mm。所述河沙细度模数为3。所述粉煤灰中二氧化硅的含量为55%。所述硅灰中二氧化硅的含量为96%。所述燕窝匀浆配置过程为：按质量比为1:5将家燕燕窝和水搅拌混合，即得燕窝匀浆。
实例3
按质量比为1:10将原生EPS颗粒和质量浓度为2g/L多巴胺溶液加入烧杯中，于温度为45℃条件下，恒温浸泡40min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤所得滤渣5次，得改性EPS颗粒；按质量比为1:100将琼脂和水加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，静止溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度98℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解10min，即得琼脂液；按质量比为1:10将天然橡胶和质量分数为10%高锰酸钾溶液加入三口烧瓶中，并用质量分数为10%盐酸调节三口烧瓶中物料pH至4，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为65℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，即得酸化天然橡胶；按重量份数计，依次取20份改性EPS颗粒、100份河沙、40份低碱普通硅酸盐水泥、20份粉煤灰、20份硅灰、20份矿渣、30份水、30份硅烷偶联剂KH-570、10份酸化天然橡胶、20份琼脂液，将改性EPS颗粒，河沙，低碱普通硅酸盐水泥，煤灰，硅灰，矿渣，水，硅烷偶联剂KH-570，酸化天然橡胶和琼脂液加入混料机中，于转速为1400r/min条件下高速搅拌混合50min，再向混料机中加入改性EPS颗粒质量0.04倍的燕窝匀浆继续搅拌30min，即得改性EPS混凝土。所述原生EPS颗粒粒径为4mm。所述河沙细度模数为3。所述粉煤灰中二氧化硅的含量为55%。所述硅灰中二氧化硅的含量为96%。所述燕窝匀浆配置过程为：按质量比为1:5将家燕燕窝和水搅拌混合，即得燕窝匀浆。
实例4
按质量比为1:10将原生EPS颗粒和质量浓度为2g/L多巴胺溶液加入烧杯中，于温度为45℃条件下，恒温浸泡40min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤所得滤渣5次，得改性EPS颗粒；按质量比为1:100将琼脂和水加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，静止溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度98℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解10min，即得琼脂液；按重量份数计，依次取20份改性EPS颗粒、100份河沙、40份低碱普通硅酸盐水泥、20份粉煤灰、20份硅灰、20份矿渣、30份水、30份硅烷偶联剂KH-570、20份贻贝足黏蛋白、20份琼脂液，将改性EPS颗粒，河沙，低碱普通硅酸盐水泥，煤灰，硅灰，矿渣，水，硅烷偶联剂KH-570，贻贝足黏蛋白和琼脂液加入混料机中，于转速为1400r/min条件下高速搅拌混合50min，再向混料机中加入改性EPS颗粒质量0.04倍的燕窝匀浆继续搅拌30min，即得改性EPS混凝土。所述原生EPS颗粒粒径为4mm。所述河沙细度模数为3。所述粉煤灰中二氧化硅的含量为55%。所述硅灰中二氧化硅的含量为96%。所述燕窝匀浆配置过程为：按质量比为1:5将家燕燕窝和水搅拌混合，即得燕窝匀浆。
实例5
按质量比为1:10将原生EPS颗粒和质量浓度为2g/L多巴胺溶液加入烧杯中，于温度为45℃条件下，恒温浸泡40min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤所得滤渣5次，得改性EPS颗粒；按质量比为1:10将天然橡胶和质量分数为10%高锰酸钾溶液加入三口烧瓶中，并用质量分数为10%盐酸调节三口烧瓶中物料pH至4，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为65℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，即得酸化天然橡胶；按重量份数计，依次取20份改性EPS颗粒、100份河沙、40份低碱普通硅酸盐水泥、20份粉煤灰、20份硅灰、20份矿渣、30份水、30份硅烷偶联剂KH-570、10份酸化天然橡胶、20份贻贝足黏蛋白，将改性EPS颗粒，河沙，低碱普通硅酸盐水泥，煤灰，硅灰，矿渣，水，硅烷偶联剂KH-570，酸化天然橡胶，贻贝足黏蛋白加入混料机中，于转速为1400r/min条件下高速搅拌混合50min，再向混料机中加入改性EPS颗粒质量0.04倍的燕窝匀浆继续搅拌30min，即得改性EPS混凝土。所述原生EPS颗粒粒径为4mm。所述河沙细度模数为3。所述粉煤灰中二氧化硅的含量为55%。所述硅灰中二氧化硅的含量为96%。所述燕窝匀浆配置过程为：按质量比为1:5将家燕燕窝和水搅拌混合，即得燕窝匀浆。
实例6
按质量比为1:10将原生EPS颗粒和质量浓度为2g/L多巴胺溶液加入烧杯中，于温度为45℃条件下，恒温浸泡40min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤所得滤渣5次，得改性EPS颗粒；按质量比为1:100将琼脂和水加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，静止溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度98℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解10min，即得琼脂液；按质量比为1:10将天然橡胶和质量分数为10%高锰酸钾溶液加入三口烧瓶中，并用质量分数为10%盐酸调节三口烧瓶中物料pH至4，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为65℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应50min，即得酸化天然橡胶；按重量份数计，依次取20份改性EPS颗粒、100份河沙、40份低碱普通硅酸盐水泥、20份粉煤灰、20份硅灰、20份矿渣、30份水、30份硅烷偶联剂KH-570、10份酸化天然橡胶、20份贻贝足黏蛋白、20份琼脂液，将改性EPS颗粒，河沙，低碱普通硅酸盐水泥，煤灰，硅灰，矿渣，水，硅烷偶联剂KH-570，酸化天然橡胶，贻贝足黏蛋白和琼脂液加入混料机中，于转速为1400r/min条件下高速搅拌混合50min，即得改性EPS混凝土。所述原生EPS颗粒粒径为4mm。所述河沙细度模数为3。所述粉煤灰中二氧化硅的含量为55%。所述硅灰中二氧化硅的含量为96%。
对比例：佛山某环保科技有限公司生产的EPS混凝土
将实例1至6所得的改性EPS混凝土及对比例产品制得规格为100mm×100mm×500mm棱柱体试件，并对试件进行性能检测，具体检测方法如下：
测试龄期分别为3d，7d，14d，28d，60d。用2000kN压力机测试试件力学性能，测试试件的抗压强度，加荷速率为0.3～0.5MPa/s；测试试件的劈裂抗拉强度时则以0.04～0.06MPa/s速率连续、均匀地加荷。
具体检测结果如表1所示：
表1
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的改性EPS混凝土水泥砂浆对EPS颗粒的黏结性能优于传统EPS混凝土，从而进一步提升了EPS混凝土的力学性能，在建筑材料技术领域具有广阔的应用前景。

Claims (7)

1.一种改性EPS混凝土，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：10～20份改性EPS颗粒、90～100份河沙、30～40份硅酸盐水泥、10～20份粉煤灰、10～20份硅灰、10～20份矿渣、20～30份水、20～30份硅烷偶联剂KH-570、8～10份酸化天然橡胶、10～20份贻贝足黏蛋白，10～20份琼脂液；
所述改性EPS颗粒制备过程为：按质量比为1:10将原生EPS颗粒和多巴胺溶液加入烧杯中浸泡，即得改性EPS颗粒；
所述琼脂液的配置过程：按质量比为1:5将琼脂液和水加入烧杯中，加热搅拌，即得琼脂液；
所述改性EPS混凝土制备过程为：按原料组成称量各原料，将改性EPS颗粒，河沙，硅酸盐水泥，粉煤灰，硅灰，矿渣，水，硅烷偶联剂KH-570，酸化天然橡胶，贻贝足黏蛋白和琼脂液混合搅拌，即得改性EPS混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种改性EPS混凝土，其特征在于：所述原生EPS颗粒粒径为1～4mm。
3.根据权利要求1所述的一种改性EPS混凝土，其特征在于：所述河沙细度模数为2～3。
4.根据权利要求1所述的一种改性EPS混凝土，其特征在于：所述粉煤灰中二氧化硅的含量为50～55%。
5.根据权利要求1所述的一种改性EPS混凝土，其特征在于：所述硅灰中二氧化硅的含量为90～96%。
6.根据权利要求1所述的一种改性EPS混凝土，其特征在于：所述酸化天然橡胶制备过程：按质量比为1:10将天然橡胶和高锰酸钾溶液加入烧杯中，用盐酸调节pH值至3～4，搅拌反应，即得酸化天然橡胶。
7.根据权利要求1所述的一种改性EPS混凝土，其特征在于：所述改性EPS混凝土还可以添加改性EPS颗粒质量0.03～0.04倍的燕窝匀浆；所述燕窝匀浆配置过程为：按质量比为1:5将家燕燕窝和水搅拌混合，即得燕窝匀浆。
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