CN108437189A - 一种界面增强轻质混凝土的成型设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种界面增强轻质混凝土的成型设备及工艺,采用喷涂法对发泡聚苯乙烯(EPS)进行乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液改性,然后将所得乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液改性发泡聚苯乙烯颗粒与水泥浆体混合,进行拌制、养护而成。本发明通过对EPS轻质混凝土的成型工艺和成型设备进行改进,可有效提升所得轻质混凝土水泥浆体界面的粘结性能,所得界面增强轻质混凝土具有轻质、高强、隔音保温性能好等优异性能,适合推广应用。
Description
技术领域
本发明属于轻质混凝土技术领域,具体涉及一种界面增强轻质混凝土的成型工艺及设备。
背景技术
可发性聚苯乙烯泡沫(Expandable PolyStyrene,EPS)是一种轻质内部含有闭孔结构的泡沫,将EPS泡沫颗粒料掺入砂浆或混凝土中能制备不同表观密度的轻质混凝土。近年来,随着高层建筑的不断涌现,对轻质高强混凝土需求量越来越大。EPS轻质混凝土具有密度大,质量轻等特点,因而在建筑施工上有了越来越普遍的应用。然而,EPS颗粒具有两大弱点,一是特别轻,在混凝土搅拌过程中易产生离析,其二是憎水,与水泥浆体界面粘结力弱,这两大缺陷严重制约了EPS混凝土技术的应用和推广。
目前制备界面性能的EPS混凝土的成型方法和装备较少,采用的界面剂大多还是直接添加到混凝土当中去,如水溶性乙烯丙酸脂,有机硅乳液。大多采用传统的混凝土共混成型方法对混凝土进行制备,易导致发泡聚苯乙烯颗粒与水泥浆体混合不均匀,与水泥浆体界面粘结力弱等问题,限制所得EPS混凝土的使用性能。因此,进一步对EPS混凝土及其成型设备进行改进,具有重要的实际应用意义。
发明内容
本发明的主要目的是针对现有技术存在的不足,提供一种界面增强轻质混凝土的成型设备及方法,采用喷涂法对发泡聚苯乙烯颗粒进行乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液改性,并对轻质混凝土的成型工艺和成型设备进行改进,可有效提升所得轻质混凝土水泥浆体界面的粘结性能,从而提高混凝土性能,适合推广应用。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种界面增强轻质混凝土的成型设备,它包括涂覆干燥装置、混合装置和搅拌装置;干燥装置和混合装置分别与搅拌装置相连;其中涂覆干燥装置用于对发泡聚苯乙烯颗粒进行喷涂改性;混合装置用于对水泥浆体进行混合;搅拌装置用于对喷涂改性后的发泡聚苯乙烯颗粒和水泥浆体进行拌制。
上述方案中,所述涂覆干燥装置包括涂覆装置和干燥装置。
将发泡聚苯乙烯颗粒经EPS原料入口称量并输送至改性颗粒的涂覆干燥装置中,对其喷涂乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液,并输送至混料装置中;水泥浆体各原料经水泥浆体原料入口称量并输送至水泥浆体混料装置中进行混料,并传输至搅拌装置中进行充分混合得水泥浆体;将所得水泥浆体输送至混料装置中,与乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液改性发泡聚苯乙烯颗粒搅拌均匀,所得EPS混凝土混合料输送至混凝土加压成型装置,进行加压成型。
一种界面增强轻质混凝土的成型工艺,包括如下步骤:
1)提供如上所述界面增强轻质混凝土的成型设备;
2)将发泡聚苯乙烯颗粒置于改性颗粒涂覆干燥装置中,对其喷涂乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液,制备乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液改性发泡聚苯乙烯颗粒;
3)称取水泥浆体的各原料,置于水泥浆体混合装置中进行混合,得水泥浆体;
4)向混凝土搅拌装置中,依次加入乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液改性发泡聚苯乙烯颗粒和水泥浆体,拌制后输送至加压成型装置;
5)加压成型装置应包括振动装置和加压装置,在振动的同时进行固定压力加压,压力3-5Mpa,振动时间3-5分钟,振动频率为60~80下/分钟;进行加压成型,得界面增强轻质混凝土。所得界面增强轻质混凝土在脱模后进人标准养护,维持20±2℃,湿度不小于95%,养护28d后进行强度测试,即可制成高强度混凝土试件。
上述方案中,步骤4)中所述拌制工艺为:在搅拌装置中,以110-130转/分钟的慢搅速率,搅拌60-64s;再以400-450转/分钟的快搅速率,搅拌90-95s。
上述方案中,所述乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液与发泡聚苯乙烯颗粒的质量比为1:8-10。
上述方案中,所述水泥浆体中,各组分及其所占重量份数包括:水泥147-150份,水30-50份,减水剂0.5-0.8份,纤维素醚0.1-0.4份。
上述方案中,所述水泥浆体与乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液改性发泡聚苯乙烯颗粒的质量比为9-18:1。
优选的,所述纤维素醚的重量份数为0.1份。
优选的,掺入的水含量不宜太少,适量的水有利于混凝土成型,并对混凝土强度有一定影响,水掺入量越多,混凝土强度越低,优选35-45份。
优选的,所述水泥与水的重量比为0.29。
上述方案中,所述纤维素醚选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素醚等中的一种或两种以上按任意比例混合。
上述方案中,所述喷涂步骤具体为:将乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液置于干燥涂覆装置的喷枪中,利用喷枪将乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液喷涂于发泡聚苯乙烯颗粒表面,均匀喷涂,然后进行干燥,得乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液改性发泡聚苯乙烯颗粒。
上述方案中,所述乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液中对改善EPS界面表面性能的活性成分主要是醋酸乙烯,当活性成分含量越多时,胶粘性越大,对界面性改性效果越好,所选用乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液醋酸乙烯范围在70~85%,当VAE稀释倍数越大时,单位体积内所含醋酸乙烯浓度越小,活性越小,所需乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液往往更多。
上述方案中,所述发泡聚苯乙烯颗粒的粒径为1-3mm;随着EPS颗粒粒径的不断增大,EPS混凝土的强度不断减小(见图1),但<1mm粒径的EPS不方便施工。
上述方案中,所述纤维素醚选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素醚等中的一种或几种。
上述方案中,所述干燥时间在60-90min,干燥温度在20-30℃。
优选的,步骤2)中干燥时间为60min,干燥温度为25℃时,改性EPS的界面强度达到最大(不同干燥时间对界面增强轻质混凝土的强度和界面强度的影响关系分别见图2和图3)。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)采用特殊的改性颗粒涂覆干燥装置、水泥浆体混合装置和混凝土搅拌装置;在混合搅拌时,先加入改性EPS,再加入制备好的水泥浆体,采用一种造壳成型的方式,可有效促进水泥浆体均匀分布在EPS颗粒表面,制得混凝土各项平均性能最优异的EPS浆体。
2)本发明制备的EPS混凝土密度较低,水泥浆体的添加量相对较少的,采用造壳成型方法可使水泥浆体更均地分布在EPS颗粒表面,同时改性后的EPS颗粒表面具有一定的黏性,进一步促进水泥浆体均匀铺展在EPS颗粒表面,使所得EPS混凝土表现出优异的界面性能和使用性能。
3)本发明通过对发泡聚苯乙烯颗粒的粒径及改性工艺参数进行优化,可进一步改善所得EPS混凝土的界面性能和使用性能。
4)本发明涉及的制备工艺简单、操作方便、效率高,为高性能界面增强轻质混凝土的制备提供了一条新思路。
附图说明
图1为不同EPS颗粒粒径对界面增强轻质混凝土强度的影响关系图;
图2为不同干燥时间对界面增强轻质混凝土强度的影响关系图;
图3为不同干燥时间对界面增强轻质混凝土界面拉拔强度的影响关系图;
图4为本发明实施例1采用的混凝土成型设备的结构示意图;其中,1为EPS原料入口;2为涂覆装置;3为干燥装置;4为运输带;5为中心控制室;6为混料装置;7为搅拌装置;8为水泥浆体混合装置;9为水泥浆体原料入口;10为混凝土加压成型装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。
以下实施例中,采用的水泥为P.O 42.5水泥,由华新水泥厂生产;所述减水剂为粉体的聚羧酸减水剂;发泡聚苯乙烯颗粒为龙王牌发泡颗粒;纤维素醚是采用赫克力士(中国)有限公司生产的羟丙基甲基纤维素醚(HPMC),粘度值为100000Pa·S。
以下实施例中,采用的乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液由北京东方石油化工有限公司有机化工厂生产,其醋酸乙烯含量为80%。
以下实施例中,采用的界面增强轻质混凝土成型设备,包括涂覆干燥装置、混合装置和搅拌装置;干燥装置和混合装置分别与搅拌装置相连;其中涂覆干燥装置包括喷枪和喷涂腔室,用于对发泡聚苯乙烯颗粒进行喷涂改性;混合装置用于对水泥浆体进行混合;搅拌装置用于对喷涂改性后的发泡聚苯乙烯颗粒和水泥浆体进行拌制;将发泡聚苯乙烯颗粒经EPS原料入口1称量并输送至改性颗粒的涂覆干燥装置(包括涂覆装置2和干燥装置3,涂覆装置2包括喷枪和涂覆腔室)中,对其喷涂乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液,并经运输带4输送至混料装置6中;水泥浆体各原料经水泥浆体原料入口9称量并输送水泥浆体混合装置8中进行混料,再移至搅拌装置7中搅拌均匀得水泥浆体;将所得水泥浆体输送至混料装置6中,与乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液改性发泡聚苯乙烯颗粒搅拌均匀,所得EPS混凝土混合料输送至混凝土加压成型装置10中,进行加压成型。
实施例1
一种界面增强轻质混凝土的成型工艺,采用如图4所述的成型设备;具体包括如下步骤:
1)将3mm粒径的发泡聚苯乙烯颗粒经EPS原料入口1称量并输送至改性颗粒涂覆干燥装置2-3中,对其喷涂乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液,控制乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液的喷涂量与发泡聚苯乙烯颗粒的质量比为1:8,喷涂时间控制在5min左右;然后室温干燥60min(25℃),得乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液改性发泡聚苯乙烯颗粒20份(重量份数,下同),并输送至混料装置6中;
2)水泥浆体各原料经水泥浆体原料入口9称量并输送至水泥浆体混合装置8中,进行充分混合;水泥浆体各原料及其所占重量份数为:水泥150份,水40份,减水剂0.8份,纤维素醚0.1份;然后输送至搅拌装置7中,先经过慢搅60s,再经过快搅90s,慢搅速率控制在120转/分钟,快搅速率控制在420转/分钟,搅拌均匀得水泥浆体;
3)将所得水泥浆体输送至混料装置6中,与乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液改性发泡聚苯乙烯颗粒搅拌均匀,得EPS混凝土混合料;
4)将所得EPS混凝土混合料输送至混凝土加压成型装置10,混凝土体积比标准混凝土试件块大10%,加压成型装置应包括振动装置和加压装置,在振动的同时进行固定压力加压,压力控制在5Mpa,振动时间控制在3分钟,振动频率为60下/分钟。进行加压成型,得界面增强EPS混凝土。
5)所得试块在脱模后进人标准养护,养护28d后进行强度测试,即可制成高强度混凝土试件。
本实施例所得的界面增强轻质混凝土容重为600kg/m3,强度为4.8Mpa,可用于各房屋的建筑屋面、内外墙、预制墙、预制件施工。
实施例2~4
一种界面增强轻质混凝土的成型工艺,其工艺条件与实施例1大致相同,不同之处在于发泡聚苯乙烯颗粒的添加量分别为10g、30g和40g;其配方条件所得界面增强轻质混凝土的性能测试结果见表1。
对比例1~4
一种界面增强轻质混凝土的成型工艺,其工艺条件分别与实施例1~4大致相同,不同之处在于采用的发泡聚苯乙烯颗粒的粒径分别为5mm;其配方条件及所得界面增强轻质混凝土的性能测试结果见表1。
对比例5~6
对比例5,一种界面增强轻质混凝土的成型工艺,其工艺条件分别与实施例1大致相同,不同之处分别在于:不采用本发明所述成型设备及工艺,对EPS混凝土进行简单拌制,具体拌制条件为:1)称取20g的3mm粒径的EPS,置于搅拌容器内,掺入150g水泥、40g水、0.8g减水剂、0.1g纤维素醚的混合料,先经过慢搅60s,再经过快搅90s,慢搅速率控制在120转/分钟,快搅速率控制在420转/分钟,搅拌均匀得EPS混凝土的混合料;输送至混凝土加压成型装置,进行混凝土振动加压成型,压力控制在5Mpa,振动时间控制在3分钟,振动频率为60下/分钟。经养护制得EPS混凝土。
对比例6,一种界面增强轻质混凝土的成型工艺,其工艺条件分别与对比例1大致相同,不同之处分别在于:不采用本发明所述成型设备及工艺,对EPS混凝土进行简单拌制,具体拌制条件为:2)称取20g的5mm粒径的EPS,置于搅拌容器内,掺入150g水泥、40g水、0.8g减水剂、0.1g纤维素醚的混合料,先经过慢搅60s,再经过快搅90s,慢搅速率控制在120转/分钟,快搅速率控制在420转/分钟,搅拌均匀得EPS混凝土的混合料;进行混凝土的振动加压成型,在振动的同时进行固定压力加压,压力控制在5Mpa,振动时间控制在3分钟,振动频率为60下/分钟。经养护制得EPS混凝土。
实施例和对比例涉及的配方条件及所得界面增强轻质混凝土的性能测试结果分别见表1。
表1不同配方及成型工艺所得EPS混凝土的性能测试结果
上述结果表明,采用本发明所述成型工艺可有效提升所得界面增强轻质混凝土的力学性能和界面结合性能,所得界面增强轻质混凝土具有轻质、高强、隔音保温性能好等优点,适合推广应用。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例,而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种界面增强轻质混凝土的成型设备,它包括涂覆干燥装置、混合装置和搅拌装置;涂覆干燥装置和混合装置分别与搅拌装置相连。
2.根据权利要求1所述的成型设备,其特征在于,所述涂覆干燥装置包括涂覆装置和干燥装置。
3.一种界面增强轻质混凝土的成型工艺,其特征在于,包括如下步骤:
1)提供如权利要求1所述的界面增强轻质混凝土的成型设备;
2)将发泡聚苯乙烯颗粒置于改性颗粒涂覆干燥装置中,对其喷涂乙烯醋酸乙烯酯(VAE)乳液,然后进行干燥,制备乙烯醋酸乙烯酯乳液改性发泡聚苯乙烯颗粒;
3)称取水泥浆体的各原料,置于水泥浆体混合装置中进行混合,得水泥浆体;
4)向混凝土搅拌装置中,依次加入乙烯醋酸乙烯酯乳液改性发泡聚苯乙烯颗粒和水泥浆体,拌制后输送至加压成型装置;
5)加压成型装置应包括振动装置和加压装置,在振动的同时进行固定压力加压,压力3-5Mpa,振动时间3-5分钟,振动频率为60~80下/分钟;进行加压成型,得界面增强轻质混凝土。
4.根据权利要求3所述的制备工艺,其特征在于,所述乙烯醋酸乙烯酯乳液与发泡聚苯乙烯颗粒的质量比为1:8-10。
5.根据权利要求3所述的制备工艺,其特征在于,所述水泥浆体中,所述水泥浆体与乙烯醋酸乙烯酯乳液改性发泡聚苯乙烯颗粒的质量比为(9-18):1。
6.根据权利要求3所述的制备工艺,其特征在于,所述搅拌装置中,慢搅速率控制在110-130转/分钟,搅拌60-64s;快搅速率控制在400-450转/分钟,搅拌90-95s。
7.根据权利要求3所述的制备工艺,其特征在于,步骤2)中所述干燥时间为60-90min,干燥温度20-30℃。
8.根据权利要求3所述的制备工艺,其特征在于,所述发泡聚苯乙烯颗粒的粒径为1~3mm。
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