CN109133741B - 一种装配式空心模盒用高强轻质混合材料的制备方法 - Google Patents

一种装配式空心模盒用高强轻质混合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，具体地涉及一种装配式空心模盒用高强轻质混合材料，包括空心玻璃微珠中心层、聚合物砂浆层和改性聚氨酯硬泡层，聚合物砂浆层位于空心玻璃微珠中心层的外部，改性聚氨酯硬泡层位于聚合物砂浆层的外部，空心玻璃微珠的粒径为10～250微米，密度为0.125～0.6g/cm3。本发明结构新颖，利用该混合材料制作的装配式空心模盒的重量为300～400kg/m3，可塑性、阻燃性、比强度、隔音性能、隔热性能、防潮性能、结构稳定性能大大得到提升。

Description

一种装配式空心模盒用高强轻质混合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种装配式空心模盒用高强轻质混合材料的制备方法。
背景技术
近年来，政府大力提倡环境保护、节约资源的新技术、新材料，在建筑材料技术领域中，则提倡节能省地环保型住宅。楼盖作为建筑行业当中重要组成部分，除了承受建筑使用过程中的各种负荷外，还承受结构的自重，如果能在确保楼盖的安全、可靠的前提下，减少楼盖的自重，将大大降低结构的建造成本，提高整体的经济效益。在此背景下，建筑行业使用实心混凝土已经不存在优势，而装配式空心模盒将占领未来市场。新兴的空心楼盖体系得到了建筑行业的广泛关注，主要运用于地下室顶板、大跨度空间结构、城市地下空间结构等方面的运用。现在，埋置于无梁楼盖的填充体主要有泡沫、塑料、实心混凝土等，这些模盒不经济，不环保，施工不便。因此，行业领头企业都在致力于研发装配式薄壁空心模盒。普遍存在的问题是空心模盒材料的选取与制作。
如今，装配式空心模盒用材料的研究者，过于追求提高材料本身的保温性能，导致空心模盒成品强度达不到要求，而将研究重心偏向于增加强度的方向时，空心模盒原材料本身的重量和阻燃性能以及后期使用的隔音性能等等都不能满足各种建筑物所需的使用要求，导致了空心模盒使用的局限性。如今，未见有报道各方面性能全部优越的装配式空心模盒用混合材料浮出市面。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种装配式空心模盒用高强轻质混合材料的制备方法，可以完全解决上述技术问题。
解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明设计了一种装配式空心模盒用高强轻质混合材料，包括空心玻璃微珠中心层、聚合物砂浆层和改性聚氨酯硬泡层，聚合物砂浆层位于空心玻璃微珠中心层的外部，改性聚氨酯硬泡层位于聚合物砂浆层的外部，空心玻璃微珠的粒径为10～250微米，密度为0.125～0.6g/cm3。
进一步地说，空心玻璃微珠的外表面包裹EVA涂层，EVA涂层的厚度为3.5mm。
进一步地说，聚合物砂浆层包括如下重量份的原料：膨润土14～26份、煤矸石12～20份、分子量为70000～80000的聚氨酯8～16份、水煤浆分散剂1～3份、粉煤灰10～20份、石英砂15～25份、羧甲基纤维素钠4～6份、水泥3～5份。
进一步地说，改性聚氨酯硬泡层包括如下重量份的原料：环氧改性酚醛树脂20～35份、分子量为50000～60000的聚氨酯4～10份、明胶3～10份、稳定剂1～2份、丁腈橡胶1～2份、膨胀型石墨2～5份。
更进一步地说，稳定剂为有机锡稳定剂。
上述装配式空心模盒用高强轻质混合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粒径为10～250微米、密度为0.125～0.6g/cm3的空心玻璃微珠放入包衣机，采用EVA涂层包裹空心玻璃微珠，所述的EVA涂层为分子量为2000的乙烯-醋酸乙烯共聚物，所述的包衣机包裹温度为300～350℃，设定包裹EVA涂层的厚度为3.5mm；
(2)根据配方要求配制聚合物砂浆的原材料，将聚氨酯和水煤浆分散剂在50-150℃下搅拌30min，将温度调整至45-48℃，再加入羧甲基纤维素钠，搅拌3-4h，再向混合物中加入膨润土、煤矸石、粉煤灰，搅拌30-50min，得到高分子混合物，再将该高分子混合物加入到石英砂和水泥的混合物中，搅拌10-15min即得聚合物砂浆；
(3)将步骤(1)得到的EVA涂层包裹过的空心玻璃微珠，加入到聚合物砂浆中，搅拌混合均匀后，在350-400℃下固化1-1.5h，用切割机切成满足设计要求尺寸的中心块体；常见的设计要求的中心块体尺寸为600×600×250(mm)或者900×900×250(mm)；
(4)根据配方要求配制改性聚氨酯硬泡层的原材料，再将环氧改性酚醛树脂、聚氨酯、明胶、稳定剂、丁腈橡胶、膨胀型石墨一次性加入捏炼机中在80-85℃下捏炼2-3h得到改性聚氨酯硬泡层；
(5)将步骤(3)得到的中心块体和步骤(4)得到的改性聚氨酯硬泡层加入到块体挤出机中，在450-480℃下挤出成型，块体挤出机喂料转速为15-20rpm，得到外部包裹改性聚氨酯硬泡层的块体，即为装配式空心模盒用高强轻质混合材料，用于空心楼盖中的填充体。
本发明的有益效果是：
本发明结构新颖，利用该混合材料制作的装配式空心模盒的重量为300-400kg/m3，是普通混凝土楼板的十分之一，是粘土块的六分之一到八分之一，比通常的混凝土结构建筑的自重减少45％以上。本发明混合材料的导热系数相当于普通混凝土的八分之一。空心玻璃微珠为中空结构的无机材料，自重轻，粒径和壁厚可控，抗压强度高，热导系数小，以其作为中心，外表面涂层EVA，后期使用过程中，EVA可以吸除大部分的噪音，和聚合物砂浆混合后，聚合物砂浆填充空心玻璃微珠之间的空隙，与空心玻璃微珠构成空心模盒的主体，聚合物砂浆为高分子类混合物连接的水泥和石英砂，能够保证该混合材料的强度为普通混凝土块强度的几十倍甚至一百倍，芯层保证了高强轻质的特点，表层由改性聚氨酯硬泡层材料包裹，该混合材料原料的可塑性、阻燃性、比强度、隔音性能、隔热性能、防潮性能、结构稳定性能大大得到提升。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
(1)将粒径为10微米、密度为0.125g/cm3的空心玻璃微珠放入包衣机，采用EVA涂层包裹空心玻璃微珠，EVA涂层为分子量为2000的乙烯-醋酸乙烯共聚物，包衣机包裹温度为300℃，设定包裹EVA涂层的厚度为3.5mm；
(2)根据下列配方配制聚合物砂浆的原材料：膨润土14份、煤矸石12份、分子量为70000的聚氨酯8份、水煤浆分散剂1份、粉煤灰10份、石英砂15份、羧甲基纤维素钠4份、水泥3份。将聚氨酯和水煤浆分散剂在50℃下搅拌30min，将温度调整至45℃，再加入羧甲基纤维素钠，搅拌3h，再向混合物中加入膨润土、煤矸石、粉煤灰，搅拌30min，得到高分子混合物，再将该高分子混合物加入到石英砂和水泥的混合物中，搅拌10min即得聚合物砂浆；
(3)将步骤(1)得到的EVA涂层包裹过的空心玻璃微珠，加入到聚合物砂浆中，搅拌混合均匀后，在350℃下固化1h，用切割机切成600×600×250(mm)的中心块体；
(4)根据下列配方配制改性聚氨酯硬泡层的原材料：环氧改性酚醛树脂20份、分子量为50000的聚氨酯4份、明胶3份、有机锡稳定剂1份、丁腈橡胶1份、膨胀型石墨2份，将它们一次性加入捏炼机中在80℃下捏炼2h得到改性聚氨酯硬泡层；
(5)将步骤(3)得到的中心块体和步骤(4)得到的改性聚氨酯硬泡层加入到块体挤出机中，在450℃下挤出成型，块体挤出机喂料转速为15rpm，得到外部包裹改性聚氨酯硬泡层的块体，即为装配式空心模盒用高强轻质混合材料，用于空心楼盖中的填充体。
经测定，利用该混合材料制作的装配式空心模盒的重量为300kg/m3，是普通混凝土块的十分之一，是粘土块的六分之一到八分之一，比通常的混凝土结构建筑的自重减少45％以上。导热系数为：0.18W/m·℃，拉伸强度为452Mpa、弯曲强度为为545Mpa。
实施例2：
(1)将粒径为250微米、密度为0.6g/cm3的空心玻璃微珠放入包衣机，采用EVA涂层包裹空心玻璃微珠，EVA涂层为分子量为2000的乙烯-醋酸乙烯共聚物，包衣机包裹温度为350℃，设定包裹EVA涂层的厚度为3.5mm；
(2)根据下列配方配制聚合物砂浆的原材料：膨润土26份、煤矸石20份、分子量为80000的聚氨酯16份、水煤浆分散剂3份、粉煤灰20份、石英砂25份、羧甲基纤维素钠6份、水泥5份。将聚氨酯和水煤浆分散剂在150℃下搅拌30min，将温度调整至48℃，再加入羧甲基纤维素钠，搅拌4h，再向混合物中加入膨润土、煤矸石、粉煤灰，搅拌50min，得到高分子混合物，再将该高分子混合物加入到石英砂和水泥的混合物中，搅拌15min即得聚合物砂浆；
(3)将步骤(1)得到的EVA涂层包裹过的空心玻璃微珠，加入到聚合物砂浆中，搅拌混合均匀后，在400℃下固化1.5h，用切割机切成600×600×250(mm)的中心块体；
(4)根据下列配方配制改性聚氨酯硬泡层的原材料：环氧改性酚醛树脂35份、分子量为60000的聚氨酯10份、明胶10份、有机锡稳定剂2份、丁腈橡胶2份、膨胀型石墨5份，将它们一次性加入捏炼机中在85℃下捏炼3h得到改性聚氨酯硬泡层；
(5)将步骤(3)得到的中心块体和步骤(4)得到的改性聚氨酯硬泡层加入到块体挤出机中，在480℃下挤出成型，块体挤出机喂料转速为20rpm，得到外部包裹改性聚氨酯硬泡层的块体，即为装配式空心模盒用高强轻质混合材料，用于空心楼盖中的填充体。
经测定，利用该混合材料制作的装配式空心模盒的重量为342kg/m3，是普通混凝土块的十分之一，是粘土块的六分之一到八分之一，比通常的混凝土结构建筑的自重减少45％以上。导热系数为：0.17W/m·℃，拉伸强度为458Mpa、弯曲强度为为520Mpa。
实施例3：
(1)将粒径为100微米、密度为0.35g/cm3的空心玻璃微珠放入包衣机，采用EVA涂层包裹空心玻璃微珠，EVA涂层为分子量为2000的乙烯-醋酸乙烯共聚物，包衣机包裹温度为325℃，设定包裹EVA涂层的厚度为3.5mm；
(2)根据下列配方配制聚合物砂浆的原材料：膨润土20份、煤矸石18份、分子量为75000的聚氨酯12份、水煤浆分散剂2份、粉煤灰15份、石英砂20份、羧甲基纤维素钠5份、水泥4份。将聚氨酯和水煤浆分散剂在100℃下搅拌30min，将温度调整至46℃，再加入羧甲基纤维素钠，搅拌3h，再向混合物中加入膨润土、煤矸石、粉煤灰，搅拌40min，得到高分子混合物，再将该高分子混合物加入到石英砂和水泥的混合物中，搅拌15min即得聚合物砂浆；
(3)将步骤(1)得到的EVA涂层包裹过的空心玻璃微珠，加入到聚合物砂浆中，搅拌混合均匀后，在380℃下固化1.5h，用切割机切成900×900×250(mm)的中心块体；
(4)根据下列配方配制改性聚氨酯硬泡层的原材料：环氧改性酚醛树脂30份、分子量为55000的聚氨酯7份、明胶7份、有机锡稳定剂2份、丁腈橡胶1份、膨胀型石墨3份，将它们一次性加入捏炼机中在80℃下捏炼3h得到改性聚氨酯硬泡层；
(5)将步骤(3)得到的中心块体和步骤(4)得到的改性聚氨酯硬泡层加入到块体挤出机中，在460℃下挤出成型，块体挤出机喂料转速为20rpm，得到外部包裹改性聚氨酯硬泡层的块体，即为装配式空心模盒用高强轻质混合材料，用于空心楼盖中的填充体。
经测定，利用该混合材料制作的装配式空心模盒的重量为394kg/m3，是普通混凝土块的十分之一，是粘土块的六分之一到八分之一，比通常的混凝土结构建筑的自重减少45％以上。导热系数为：0.22W/m·℃，拉伸强度为490Mpa、弯曲强度为为578Mpa。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，未尽事宜，均为本技术领域常规手段实现，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种装配式空心模盒用高强轻质混合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将粒径为10～250微米、密度为0.125～0.6g/cm3的空心玻璃微珠放入包衣机，采用EVA涂层包裹空心玻璃微珠，所述的EVA涂层为分子量为2000的乙烯-醋酸乙烯共聚物，所述的包衣机包裹温度为300～350℃，设定包裹EVA涂层的厚度为3.5mm；
(2)根据以下配方：
膨润土14～26份、煤矸石12～20份、分子量为70000～80000的聚氨酯8～16份、水煤浆分散剂1～3份、粉煤灰10～20份、石英砂15～25份、羧甲基纤维素钠4～6份、水泥3～5份；配制聚合物砂浆的原材料，将聚氨酯和水煤浆分散剂在50-150℃下搅拌30min，将温度调整至45-48℃，再加入羧甲基纤维素钠，搅拌3-4h，再向混合物中加入膨润土、煤矸石、粉煤灰，搅拌30-50min，得到高分子混合物，再将该高分子混合物加入到石英砂和水泥的混合物中，搅拌10-15min即得聚合物砂浆；
(3)将步骤(1)得到的EVA涂层包裹过的空心玻璃微珠，加入到聚合物砂浆中，搅拌混合均匀后，在350-400℃下固化1-1.5h，用切割机切成满足设计要求尺寸的中心块体；
(4)根据以下配方：
环氧改性酚醛树脂20～35份、分子量为50000～60000的聚氨酯4～10份、明胶3～10份、有机锡稳定剂1～2份、丁腈橡胶1～2份、膨胀型石墨2～5份；配制改性聚氨酯硬泡层的原材料，再将环氧改性酚醛树脂、聚氨酯、明胶、有机锡稳定剂、丁腈橡胶、膨胀型石墨一次性加入捏炼机中在80-85℃下捏炼2-3h得到改性聚氨酯硬泡层；
(5)将步骤(3)得到的中心块体和步骤(4)得到的改性聚氨酯硬泡层加入到块体挤出机中，在450-480℃下挤出成型，得到外部包裹改性聚氨酯硬泡层的块体，即为装配式空心模盒用高强轻质混合材料，用于空心楼盖中的填充体。
2.根据权利要求1所述的装配式空心模盒用高强轻质混合材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述的块体挤出机喂料转速为15-20rpm。
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