CN108328996A - 一种轻质混凝土、原料配比及其制备方法 - Google Patents

一种轻质混凝土、原料配比及其制备方法 Download PDF

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蔡建利
汤春林
王杜槟
林永刚
陈启超
游义才
王元彤
曹立荣
刘承
周晓龙
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Abstract

本发明提供一种轻质混凝土、原料配比及其制备方法，属于轻质建筑材料及其制备技术领域。该轻质混凝土的原料配比为：水泥100‑150份，粗骨科150‑200份，细骨科100‑150份，水渣100‑150份，水50‑80份，掺和料10‑25份以及水泥外加剂0.1‑8份；将上述配好的混合物中加入0.1‑5份的发泡物后混合均匀，所述的发泡物为市售发泡剂与水按质量比1‑3：30混合后预发泡后得到的干性发泡物；将发泡后的浆体浇入模具，自然养护或者蒸养养护10‑30小时后拆模即得成品。该轻质混凝土具有良好的抗水渗透性能，可以制成不透水性能很好的防水混凝土；具有很好的耐热性能。

Description

一种轻质混凝土、原料配比及其制备方法
技术领域
本发明涉及轻质建筑材料及其制备技术领域，具体而言，涉及一种轻质混凝土、原料配比及其制备方法。
背景技术
随着人们对环境和资源意识的提高以及国家的墙改政策，特别是建筑节能的要求，轻质混凝土制品已广泛取代传统的粘土实心砖和实心混凝土制品。轻质混凝土制品在生产过程中不仅不产生废水、废气等污染物；主要原料是固体工业废料；且具有轻质、保温性能好、隔音降噪、耐火性能好等特点，是我国“十五”、“十一五”期间优先发展的产业。
轻质混凝土的基本原料为水泥、生石灰、水、发泡剂，在此基础上掺加一些填料、骨料及外加剂。常用的填料及骨料为：砂、粉煤灰、陶粒、碎石屑、膨胀聚苯乙烯、膨胀珍珠岩、苯脱克细骨料，常用的外加剂与普通混凝土一样，为减水剂、防水剂、缓凝剂、促凝剂等。通常是用机械方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，再将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，经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料。
但是水泥和细骨科价格偏贵，且细骨科磨细成本较高，要想降低成本减少水泥和细骨科的配比，同时保证混凝土的抗压和抗折能力是个难题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种轻质混凝土的制备方法，通过使用水渣替代部分水泥和细骨科材料同时保证混凝土抗压与抗折能力不降低。
本发明的目的之二在于提供一种轻质混凝土，其抗拉强度、弹性模量、耐疲劳性能和钢筋的黏结力均与普通混凝土相似。
本发明的目的之三在于提供一种轻质混凝土原料配比，上述原料配比所制得的轻质混凝土的主要优点在于具有良好的抗水渗透性能，可以制成不透水性能很好的防水混凝土；具有很好的耐热性能。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种轻质混凝土的原料配比，包括：原料配比为：水泥100-150份，粗骨科150-200份，细骨科100-150份，水渣100-150份，水50-80份，掺和料10-25份，水泥外加剂0.1-5份；
优选地，粗骨科为粒径大于5mm的岩石颗粒。
优选地，细骨科为陶粒或自然煤矸石或膨胀矿渣或页岩陶粒或粘土陶粒及用污水处理厂的污泥制成的陶粒。
优选地，水渣为容重为800kg/m3-1600kg/m3炼铁高炉矿渣,且不含铁屑。
优选地，掺和料为粉煤灰。
优选地，发泡剂为松香皂发泡剂、蛋白活性物型发泡剂中的一种。
优选地，水泥外加剂为减水剂0.1-4份、早强剂0-0.5份、激发剂0-3份以及纤维素0-0.5份。
优选地，早强剂为Li2CO3、三乙醇胺、Na2SO4中的一种
优选地，纤维素为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或几种混合，其黏度范围为500－100000mm2/s。
优选地，减水剂为改性三聚氰胺减水剂，该减水剂中，各原料的重量份数为：苯酚35－50、尿素2.5－4、氨基苯磺酸盐10－20、甲醛20－30、三聚氰胺20－30、焦亚硫酸钠20－40、氢氧化钠0.4－1、三乙醇胺0.5－1.5、酸性催化剂0.1－0.5，余量的溶剂。优选地，所述溶剂为水，进一步优选地，所述溶剂的用量为前述原料总重量份数的0.8－1.5倍。该减水剂与上述发泡剂的联合使用能够提高水泥砂浆的流动度，提高硬化后水泥的强度。
优选地，激发剂为生石灰和石膏。
优选地，水泥为普通硅酸盐水泥。
一种轻质混凝土制备方法，包括：上述轻质混凝土的原料配比中加入0.1-5份的发泡物后混合均匀，所述的发泡物与水按质量比1-3：30混合后预发泡后得到的干性发泡物；将发泡后的浆体浇入模具，自然养护或者蒸养养护10-30小时后拆模即得成品。
一种轻质混凝土，由上述任一项的制备方法所制备而得。
上述技术方案中各组分的用量是参与反应的最佳原料比例，但是本领域技术人员可以根据本发明的教导进行等同的变化。例如：因为工业生产本身的误差导致的参数变化与本发明的技术方案等同，在本发明配方基础上复配其它助剂也与本发明的技术方案等同。
采用本发明方法制备的泡沫混凝土可制成砌块使用，也可在工地现场浇注使用，其其容重范围为1100～1600Kg/m3，强度可达15-50MPa。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明使用的水渣掺细骨科来自于高炉炼铁的矿渣，产量大且做到废物利用。
2、本发明使用的料制备简便，通过筛选即可作为细骨科与水泥等混合制成泡沫混凝土，符合国家节能减排要求且成本低廉。
3、本发明使用添加泡沫的方式制备结构轻质混凝土，具有结构均一，钢筋透过率好，是一种理想的隔音，隔热，质轻。且水渣来源广泛价格低廉。
4、本发明制备工艺简单，容易操作，实用性强。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的第一个方面，提供了一种轻质混凝土的原料配比，包括：水泥100-150份，粗骨科150-200份，细骨科100-150份，水渣100-150份，水50-80份，掺和料10-25份以及水泥外加剂0.1-8份；
细骨料是粒径大于5mm、颗粒表观密度不大于800kg/m3的细骨料。所述细骨料可以是粉煤灰陶粒或自然煤矸石或膨胀矿渣或页岩陶粒或粘土陶粒及用污水处理厂的污泥制成的陶粒。
炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的熔融硅酸盐类物质；高炉冶炼时，从炉顶加入铁矿石、燃料(焦炭)以及熔剂等，当炉内温度达到1400～1500℃时，物料熔化变成液相，在液相中浮在铁水上的熔渣，通过铁口经主铁沟撇渣器分离或渣口排出，这就是高炉炉渣。高炉炉渣是由脉石、灰分、熔剂和其他不能进入生铁中的杂质组成的，是一种易熔混合物。高炉水渣为容重大于800kg/m3且小于1600kg/m3的水渣，细度模数为1.8—3.3，且不含铁屑。
水泥应该优选地选用高碱度的普通硅酸盐水泥，尽量避免选用低碱度硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥以及低碱度硅酸盐水泥。因为睡你的碱性有利于激发高炉水渣的活性，水泥即是交结料又是活性激发剂，其碱度越高，激发效果越好。
生石灰，细度要求为0.080mm方孔筛筛选余量不大于25％。生石灰要保证有效CaO含量不低于70％，有效CaO含量越高，其对高炉水渣的激发效果越好，MgO含量低于4％，因为其会影响产品发生吸水反应，产生体积膨胀，使混凝土制成的砖墙开裂。生石灰用料一般占总混合料6％-20％。
石膏，石膏的加入可以加速石灰与二氧化硅、三氧化二铝的化学反应，促进水化硅酸钙、氯酸钙的形成，并加速胶凝物质的结晶过程。使用量为生石灰质量的5％-20％。
减水剂为改性三聚氰胺减水剂，该减水剂中，各原料的重量份数为：苯酚35－50、尿素2.5－4、氨基苯磺酸盐10－20、甲醛20－30、三聚氰胺20－30、焦亚硫酸钠20－40、氢氧化钠0.4－1、三乙醇胺0.5－1.5、酸性催化剂0.1－0.5，余量的溶剂。优选地，所述溶剂为水，进一步优选地，所述溶剂的用量为前述原料总重量份数的0.8－1.5倍。该减水剂与上述发泡剂的联合使用能够提高水泥砂浆的流动度，提高硬化后水泥的强度。
作为本发明的第二个方面，本发明还提供一种轻质混凝土制备方法，将上述配好的混合物中加入1-15份的发泡物后混合均匀，所述的发泡物为市售发泡剂与水按质量比1-3：30混合后预发泡后得到的干性发泡物；将发泡后的浆体浇入模具，自然养护或者蒸养养护10-30小时后拆模即得成品。
作为本发明的第三个方面，本发明还提供一种轻质混凝土，其由上述的制备方法制备得到，由于在混凝土中使用水渣替代部分普通的细骨科，降低了水泥与粗骨科以及细骨科的用料，减小了混凝土的容重，同时不降低混凝土的抗压强度。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例一
将水渣磨至比表面积360m2/kg，3mm方孔筛筛余≤10％。分别称取水泥150.33kg、岩石颗粒195.07kg、陶粒149.88kg、水渣100.33Kg、粉煤灰10.51kg、减水剂3.5kg、早强剂0.5kg、激发剂0.5kg、纤维素0.0.5kg、水79.8kg，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入各原料，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的改性三聚氰胺减水剂。将松香皂发泡剂以1:30的比例发泡至干性发泡，添加泡沫2.15kg，将泡沫与浆体混合均匀。
按GB/T11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为1123kg/m3的混凝土强度为14.2MPa。
实施例2
将水渣磨至比表面积360m2/kg，3mm方孔筛筛余≤10％。分别称取水泥140.33kg、岩石颗粒185.07kg、陶粒144.88kg、水渣105.33Kg、粉煤灰15.51kg、减水剂3.5kg、早强剂0.5kg、激发剂1.5kg、维素0.5kg、水76.2kg，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入各原料，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的改性三聚氰胺减水剂。将松香皂发泡剂以1:30的比例发泡至干性发泡，添加泡沫1.15kg，将泡沫与浆体混合均匀。
按GB/T11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为1403kg/m3的混凝土强度为23.2MPa。
实施例3
将水渣磨至比表面积390m2/kg，3mm方孔筛筛余≤10％。分别称取水泥135.53kg、岩石颗粒180.47kg、陶粒138.86kg、水渣110.34Kg、粉煤灰20.51kg、减水剂2.5kg、早强剂0.5kg、激发剂1.5kg、维素0.5kg、水72.2kg，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入各原料，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的改性三聚氰胺减水剂。将松香皂发泡剂以1:30的比例发泡至干性发泡，添加泡沫2.35kg，将泡沫与浆体混合均匀。
按GB/T11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为1357kg/m3的混凝土强度为13.2MPa。
实施例4
将水渣磨至比表面积460m2/kg，3mm方孔筛筛余≤10％。分别称取水泥130.55kg、岩石颗粒170.47kg、陶粒130.86kg、水渣115.34Kg、粉煤灰25.51kg、减水剂2.5kg、早强剂0.5kg、激发剂1.75kg、维素0.5kg、水70.2kg，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入各原料，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的改性三聚氰胺减水剂。将松香皂发泡剂以1:30的比例发泡至干性发泡，添加泡沫2.35kg，将泡沫与浆体混合均匀。
按GB/T11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为943kg/m3的混凝土强度为11.2MPa。
实施例5
将水渣磨至比表面积360m2/kg，3mm方孔筛筛余≤10％。分别称取水泥130.55kg、岩石颗粒170.47kg、陶粒130.86kg、水渣115.34Kg、粉煤灰25.51kg、减水剂2.5kg、早强剂0.5kg、激发剂2.55kg、维素0.5kg、水70.2kg，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入各原料，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的改性三聚氰胺减水剂。将松香皂发泡剂以1:30的比例发泡至干性发泡，添加泡沫0.75kg，将泡沫与浆体混合均匀。
按GB/T11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为1543kg/m3的混凝土强度为28.5MPa。
实施例6
将水渣磨至比表面积360m2/kg，3mm方孔筛筛余≤10％。分别称取水泥130.55kg、岩石颗粒160.47kg、陶粒120.86kg、水渣125.34Kg、粉煤灰20.51kg、减水剂2.5kg、早强剂0.5kg、激发剂2.75kg、维素0.5kg、水70.2kg，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入各原料，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的改性三聚氰胺减水剂。将松香皂发泡剂以1:30的比例发泡至干性发泡，添加泡沫1.75kg，将泡沫与浆体混合均匀。
按GB/T11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为1573kg/m3的混凝土强度为30.4MPa。
实施例7
将水渣磨至比表面积460m2/kg，3mm方孔筛筛余≤10％。分别称取水泥125.55kg、岩石颗粒155.47kg、陶粒120.86kg、水渣135.34Kg、粉煤灰18.51kg、减水剂2.5kg、早强剂0.5kg、激发剂1.75kg、维素0.5kg、水65.2kg，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入各原料，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的改性三聚氰胺减水剂。将松香皂发泡剂以1:30的比例发泡至干性发泡，添加泡沫2.75kg，将泡沫与浆体混合均匀。
按GB/T11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为1243kg/m3的混凝土强度为13.7MPa。
实施例8
将水渣磨至比表面积360m2/kg，3mm方孔筛筛余≤10％。分别称取水泥110.55kg、岩石颗粒160.47kg、陶粒115.86kg、水渣145.34Kg、粉煤灰23.51kg、减水剂2.5kg、早强剂0.5kg、激发剂1.85kg、维素0.5kg、水60.2kg，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入各原料，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的改性三聚氰胺减水剂。将松香皂发泡剂以1:30的比例发泡至干性发泡，添加泡沫1.55kg，将泡沫与浆体混合均匀。
按GB/T11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为1363kg/m3的混凝土强度为27.6MPa。
实施例9
将水渣磨至比表面积460m2/kg，3mm方孔筛筛余≤10％。分别称取水泥100.55kg、岩石颗粒150.47kg、陶粒105.86kg、水渣150.34Kg、粉煤灰29.51kg、减水剂2.5kg、早强剂2kg、激发剂2.85kg、维素0.5kg、水55.2kg，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入各原料，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的改性三聚氰胺减水剂。将松香皂发泡剂以1:30的比例发泡至干性发泡，添加泡沫3.55kg，将泡沫与浆体混合均匀。
按GB/T11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为1063kg/m3的混凝土强度为11.6MPa。
实施例10
将水渣磨至比表面积360m2/kg，3mm方孔筛筛余≤10％。分别称取水泥100.55kg、岩石颗粒150.47kg、陶粒100.86kg、水渣150.34Kg、粉煤灰19.51kg、减水剂2.5kg、早强剂2kg、激发剂2.85kg、维素0.5kg、水65.2kg，先将2/3的水倒入胶砂搅拌锅中，再依次加入各原料，然后开机搅拌，在搅拌过程中逐渐加入用剩下1/3水溶解的改性三聚氰胺减水剂。将松香皂发泡剂以1:30的比例发泡至干性发泡，添加泡沫1.65kg，将泡沫与浆体混合均匀。
按GB/T11971-1997的规定进行立方体抗压强度测试、GB/T11970-1997的规定进行干表观密度测试，得出容重为1563kg/m3的混凝土强度为34.6MPa。
从实施例中可以看出，水渣比例越高同时降低水泥与粗骨科与细骨科的重量，制得的混凝土强度越大，同时使用的发泡剂越少，强度越大。使用的激发剂越大，混凝土的强度也越大。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种轻质混凝土的原料配比，其特征在于，包括：原料配比为：水泥100-150份，粗骨科150-200份，细骨科100-150份，水渣100-150份，水50-80份，掺和料10-25份以及水泥外加剂0.1-8份。
2.按照权利要求1所述的轻质混凝土的原料配比，其特征在于，所述粗骨科为粒径大于5mm的岩石颗粒。
3.按照权利要求1所述的轻质混凝土的原料配比，其特征在于，所述细骨科为陶粒或自然煤矸石或膨胀矿渣或页岩陶粒或粘土陶粒及用污水处理厂的污泥制成的陶粒。
4.按照权利要求1所述的轻质混凝土的原料配比，其特征在于，所述水渣为容重为800kg/m3-1600kg/m3炼铁高炉矿渣,且不含铁屑。
5.按照权利要求1所述的轻质混凝土的原料配比，其特征在于，所述掺和料为粉煤灰。
6.按照权利要求1所述的轻质混凝土的原料配比，其特征在于，所述水泥外加剂为减水剂0.1-4份、早强剂0-0.5份、激发剂0-3份以及纤维素0-0.5份。
7.按照权利要求1所述的轻质混凝土的原料配比，其特征在于，所述激发剂为生石灰和石膏。
8.按照权利要求1所述的轻质混凝土的原料配比，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
9.一种轻质混凝土的制备方法，其特征在于，包括：权利要求1-8任一项所述轻质混凝土的原料配比中加入0.1-5份的发泡物后混合均匀，所述的发泡物与水按质量比1-3：30混合后预发泡后得到的干性发泡物；将发泡后的浆体浇入模具，自然养护或者蒸养养护10-30小时后拆模即得成品。
10.一种轻质混凝土，由权利要求9所述的制备方法所制备而得。
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