CN110512824A - 一种地暖回填工艺及专用材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种地暖回填工艺及专用材料及其制备方法。在铺设好的地暖系统上均匀摊铺骨料球，然后将水泥基浇注料均匀浇入骨料球至骨料球被淹没，之后得到浇筑体，消除浇筑体面上的气泡后自然养护即完成地暖回填。本发明地暖回填施工工艺简单，只需简单的摊铺骨料球以及浇注水泥基浇注料后养护即可，工人劳动强度低、施工周期短，且获得的回填体平整度极高，强度高；回填体保温性能好，克服了传统地暖回填材料导热系数高、地暖热散失严重的问题。

Description

一种地暖回填工艺及专用材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种地暖回填工艺及专用材料及其制备方法。
背景技术
目前，地暖的回填材料主要为豆石、沙、水泥三部分组成，其比例大致为3:2:1，回填标准为C15，回填工艺为现场按石子、沙、水泥顺序自下而上按不同房间面积堆料，然后发水时间不低于30min，之后再进行人工搅拌，最后回填，目前的回填材料和工艺存在下面几个问题：
1、回填材料中豆石、沙的密度较大，掺加量较高，导致做成的回填体密度大，导热系数高，地暖热散失严重；2、回填材料的稠度比较高，再加上搅拌和回填都由人工完成，因此很容易出现做成的成品回填体平整度不高的问题，误差甚至达到标准水平线5mm左右。3、回填材料需要人工搅拌、人工回填，工人劳动强度高，施工速度慢。4、回填材料中的用沙来源也存在一定的限制：一方面，随着环保力度的不断加大，国家对于开采河砂禁采或限采范围不断扩大，并全面打击非法采砂，河砂紧缺；另一方面，全国各地基建对河砂的需求缺口巨大，导致河砂的价格连连攀升。建材行业为了缓解河砂对建材发展的掣肘情况，普遍采用机制砂来取代河砂。但在机制砂的生产和整形过程中，产生大量的石粉，石粉含泥量高，质量不稳定，所以地暖回填行业的发展也受到了用沙来源的掣肘。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的地暖回填工艺，所述工艺克服了传统对于豆石及沙的来源的限制，同时简化了回填工艺，克服了传统工艺存在的一系列问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种地暖回填工艺，在铺设好的地暖系统上均匀摊铺骨料球，然后将水泥基浇注料均匀浇入骨料球至骨料球被淹没，之后得到浇筑体，消除浇筑体面上的气泡后自然养护即完成地暖回填。
优选的，在铺设好的地暖系统上均匀摊铺骨料球，摊铺后骨料球高出地暖管0.5-2cm，优选高出1cm。
具体的，可用消泡滚筒消除刚浇筑好的浇筑体表面的气泡。
消泡完毕后，浇筑回填体自然养护24h后即可进行其他程序的施工。
本发明还进一步提供了一种上述地暖回填工艺专用骨料球，所述骨料球由内至外分别由球核、球心、球体、防水层四层构成，四层的质量比为球核：球心：球体：防水层＝0.1-0.3：55-65：32-48：0.05-0.25，优选0.2:60:40:0.1。
优选的，骨料球颗粒级配符合：圆孔筛累计筛余31.5mm 0-5％，20.0mm 15-45％，10.0mm 70-90％，5.0mm 100％。
所述球核采用细砂在质量浓度为1-3％的可再分散乳胶粉2488或801溶液中浸泡1-3小时后的产物。
所述细砂选择满足GB/T14684-2011中3区天然砂要求的细砂，即满足方孔筛4.75mm筛余为0-10％，2.36mm 0-15％，1.18mm 0-25％，0.60mm为16-40％,0.30mm为55-85％,0.15mm为90-100％。发明人经过研究发现，并非所有的细砂都可以用于制备本发明的骨料球，其中细砂的级配对于骨料球的性能有较大影响。如果球核级配不合理，最终制得的骨料球颗粒级配不合理，骨料球的堆积密度将变小，空隙率将变大，砼压强度将出现大幅下降。
更为优选的，所述细砂级配如下：1.18mm筛余为0，0.60mm为25.4％,0.30mm为68.4％,0.15mm为95.3％，0.075mm为100％。
所述球心由膨润土、石粉组成，膨润土与石粉的质量比为1.5-3:53.5-62，优选2:58。
所述球体由石粉与425普通硅酸盐水泥组成，石粉与425普通硅酸盐水泥的质量比24-36：8-12，优选3:1。
所述防水层系采用质量浓度为0.5-1.5％的纳米多功能疏水剂水溶液均匀喷洒在球体表面养护干燥后获得。
本发明并非简单的利用球类产品替代原来的豆石，而是通过对骨料球整体结构，包括骨料球的层数、层与层之间的比例、每一层的成分的选择和配置等等进行研究，最后发现采用本发明结构和配置的骨料球，结构合理、性能优异、成本也最经济，获得的骨料球砼压强度最高且材料成本较低。其中，最外层的防水层可以阻止骨料球对浇筑在其上的水泥基浇注料的水分吸收，避免回填体因水泥基浇注料失水过多出现局部回填面坑状塌陷缺陷。
本发明还进一步提供了一种上述地暖回填工艺专用骨料球的制备方法，将球核投入转速为10-20转/min旋转的成球机，边均匀加入用于形成球心的膨润土、石粉混合料，边均匀加入水，待球心混合料与水加入完毕后，调速至20-30转/min，转动2-4min(具体时间可根据球心是否已完全包裹球核判断)；然后边均匀的往其中投入球体石粉与425普通硅酸盐水泥混合料，边均匀加入水，合格的骨料球在出球区被卸出，不合格的生料球继续成球长大至合格后出料；将合格的骨料球养护后在其表面均匀喷洒纳米多功能疏水剂，继续养护至28天即得所述骨料球；制备球心层时，水加入的质量为膨润土与石粉总质量的14-16％；制备球体层时，加入的水为425普通硅酸盐水泥和石粉总质量的6-10％。
具体的，将合格的骨料球于温度20℃，湿度90％的条件下养护7天，然后再在其表面均匀喷洒纳米多功能疏水剂溶液。
本发明提供的骨料球的制备方法，配合骨料球的四层结构，采用分层成球，并且通过转速、成球时间等参数的配合，先通过圆盘成球机法成型从内到外的三层结构，再通过其他方法获得防水层，最终制备出具有四层结构的骨料球，与目前一般的球类产品一次成球再煅烧产生强度的方法相比，本发明的骨料球制备无需煅烧，靠材料中水泥水化产生强度，既避免了能源的浪费，也简化了制备工艺。其中，转速的调整也很关键，转速慢易团聚影响成球、成球率，转速快易离心，球无法滚动继续长大。
进一步，本发明还提供了上述地暖回填工艺用水泥基浇注料，所述浇注料的质量份组成如下：
425普通硅酸盐水泥250-350份，II级粉煤灰650-750份，塑性膨胀剂0.2-0.5份，悬浮剂0.2-1.0份，聚羧酸高效减水剂0.5-2.5份，消泡剂0.2-1.0份，水260-300份。
优选的，所述浇注料的质量份组成如下：
425普通硅酸盐水泥300份，II级粉煤灰700份，塑性膨胀剂0.3份，悬浮剂0.5份，聚羧酸高效减水剂1份，消泡剂0.5份，水280份。
具体的，使用时，先将除了水之外的其他原料混合获得干混料，再加入水充分搅拌均匀得到水泥基浇注料。
综上，本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明获得的骨料球级配合理，质轻，强度高，吸水率极低；
2、骨料球综合石粉掺加量占球质量的87.7％，可以采用固废石粉再利用，制作材料成本低，骨料球成品价格低于石子，市场前景广阔；
3、本发明地暖回填施工工艺简单，只需简单的摊铺骨料球以及浇注水泥基浇注料后养护即可，工人劳动强度低、施工周期短，且获得的回填体平整度极高，≤2mm/3m，远远超过GB50209《建筑地面工程施工质量验收规范》要求，强度可达到23.6MPa。
4、经测量回填体导热系数仅为0.38W/m.K，回填体保温性能好，克服了传统地暖回填材料导热系数高、地暖热散失严重的问题。
附图说明
图1为实施例1中铺设好的地暖系统等待回填的照片；
图2为实施例1步骤A中摊铺骨料球后的照片；
图3为实施例1步骤B浇入水泥基浇注料的照片；
图4为实施例1步骤C用消泡滚筒消除浇筑体表面气泡后的照片；
图5为实施例1步骤D中24h自然养护后完成地暖回填的照片；
图6为本发明的地暖回填工艺专用骨料球的结构示意图(未按实际比例)，其中1为球核，2为球心，3为球体，4为防水层；
图7为实施例2地暖回填工艺专用骨料球的结构示意图(未按实际比例)，其中1为球核，2为球心，3为球体；
图8为实施例2步骤D自然养护24h后完成地暖回填的照片。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
以下实施例中的纳米多功能疏水剂使用B1490，塑性膨胀剂使用硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂AC，悬浮剂使用上海北君化工生产的BJ-908A，聚羧酸高效减水剂使用F1，消泡剂使用P803。
实施例1
本实施例地暖回填工艺专用骨料球，由内至外分别由球核、球心、球体、防水层四层构成(如图6所示)，四层的质量比为球核：球心：球体：防水层＝0.2：59.7：40：0.1。
所述骨料球通过下法获得：
1)采用细砂在质量浓度为2％的可分散乳胶粉2488溶液中浸渍2小时后获得球核。所述细砂级配如下：1.18mm筛余为0，0.60mm为25.4％,0.30mm为68.4％,0.15mm为95.3％，0.075mm为100％。
2)将球核(2质量份，以下份数如无特别说明皆为质量份)投入转速为15转/min旋转的成球机，边均匀加入用于形成球心的膨润土、石粉混合料(膨润土20份，石粉577份)，边均匀加入水90份，待球心混合料与水加入完毕后，调速至20转/min，转动2min；然后边均匀的往其中投入球体石粉与425普通硅酸盐水泥混合料(石粉300份，425普通硅酸盐水泥100份)，边均匀加入水32份，合格的骨料球在出球区被卸出，不合格的生料球继续成球长大至合格后出料；将合格的骨料球于温度20℃，湿度90％的条件下养护7天，然后在其表面均匀喷洒纳米多功能疏水剂B1490溶液(采用10份纳米多功能疏水剂溶液溶于1000份水中)，全部喷洒完后，继续养护至28天即得所述骨料球。
本实施例采用的水泥基浇注料通过下法获得：取425普通硅酸盐水泥300份，II级粉煤灰700份，塑性膨胀剂AC0.3份，悬浮剂BJ-908A 0.5份，聚羧酸高效减水剂F11份，消泡剂P8030.5份，混匀后加入水280份，再次搅拌均匀即可。
本实施例的地暖回填工艺如下进行：
步骤A：在铺设好的地暖系统上(如图1所示)均匀摊铺骨料球，摊铺后骨料球高出地暖管1cm(如图2所示)；
步骤B：将配好的水泥基浇注料加水搅拌均匀后浇入骨料球至骨料球刚好被淹没；
步骤C：步骤B处理后得到浇筑体，用消泡滚筒消除浇筑体表面的气泡；
步骤D：自然养护24h完成地暖回填，之后可进行其他程序的施工。
本实施例中，经测试，地暖回填专用骨料球其含泥量为1.3％，泥块含量0.2％，氯化物含量(以氯离子计)0.007％，硫化物和硫酸盐含量(以SO3 -计)0.4％，烧失量2.2％。其堆积密度为895kg/m3，筒压强度6.3MPa；1h吸水率仅为7.6％。骨料球的级配如表1所示。地暖回填获得的回填体平整度极高，≤2mm/3m，强度可达到23.6MPa，导热系数为0.38W/m.K。
表1
实施例2(无防水层或防水不足)
本实施例地暖回填工艺专用骨料球，由内至外分别由球核、球心、球体三层构成(如图7所示)，三层的质量比为球核：球心：球体＝0.2：59.7：40。
所述骨料球通过下法获得：
1)采用细砂在质量浓度为2％的可分散乳胶粉2488溶液中浸渍2小时后获得球核。所述细砂级配如下：1.18mm筛余为0，0.60mm为25.4％,0.30mm为68.4％,0.15mm为95.3％，0.075mm为100％。
2)将球核(2质量份)投入转速为15转/min旋转的成球机，边均匀加入用于形成球心的膨润土、石粉混合料(膨润土20份，石粉577份)，边均匀加入水90份，待球心混合料与水加入完毕后，调速至20转/min，转动2min；然后边均匀的往其中投入球体石粉与425普通硅酸盐水泥混合料(石粉300份，425普通硅酸盐水泥100份)，边均匀加入水32份，合格的骨料球在出球区被卸出，不合格的生料球继续成球长大至合格后出料；将合格的骨料球于温度20℃，湿度90％的条件下养护28天。
本实施例采用的水泥基浇注料通过下法获得：取425普通硅酸盐水泥300份，II级粉煤灰700份，塑性膨胀剂AC 0.3份，悬浮剂BJ-908A 0.5份，聚羧酸高效减水剂F11份，消泡剂P8030.5份，混匀后加入水280份，再次搅拌均匀即可。
本实施例的地暖回填工艺如下进行：
步骤A：在铺设好的地暖系统上(如图1所示)均匀摊铺骨料球，摊铺后骨料球高出地暖管1cm(如图2所示)；
步骤B：将配好的水泥基浇注料加水搅拌均匀后浇入骨料球至骨料球刚好被淹没；
步骤C：步骤B处理后得到浇筑体，用消泡滚筒消除浇筑体表面的气泡；
步骤D：自然养护24h完成地暖回填，之后可进行其他程序的施工。(如图8)
本实施例中，经测试，地暖回填专用骨料球其含泥量为1.9％，泥块含量0.7％，氯化物含量(以氯离子计)0.013％，硫化物和硫酸盐含量(以SO3 -计)0.5％，烧失量2.0％。其堆积密度为897kg/m3，筒压强度5.6MPa；1h吸水率高达28.6％。骨料球的级配如表2所示。地暖回填获得的回填体表面出现坑状塌陷缺陷，平整度差，强度只有14.7MPa，导热系数0.55W/m.K。该实施例由于骨料球没有防水层，其吸水率高，当水泥基浇注料倒入骨料球后，其中的水分很快被骨料球吸走，导致浇筑面因浇注料失水过多出现坍陷和穿孔。
表2
实施例3(球核砂级配)
本实施例地暖回填工艺专用骨料球，由内至外分别由球核、球心、球体、防水层四层构成(如图6所示)，四层的质量比为球核：球心：球体：防水层＝0.2：59.7：40：0.1。
所述骨料球通过下法获得：
1)采用细砂在质量浓度为2％的可分散乳胶粉2488溶液中浸渍2小时后获得球核。所述细砂级配如下：1.18mm筛余为0，0.60mm为38.7％,0.30mm为89.4％,0.15mm为98.4％，0.075mm为100％。
2)将球核(2质量份)投入转速为15转/min旋转的成球机，边均匀加入用于形成球心的膨润土、石粉混合料(膨润土20份，石粉577份)，边均匀加入水90份，待球心混合料与水加入完毕后，调速至20转/min，转动2min；然后边均匀的往其中投入球体石粉与425普通硅酸盐水泥混合料(石粉300份，425普通硅酸盐水泥100份)，边均匀加入水32份，合格的骨料球在出球区被卸出，不合格的生料球继续成球长大至合格后出料；将合格的骨料球于温度20℃，湿度90％的条件下养护7天，然后在其表面均匀喷洒纳米多功能疏水剂B1490溶液(采用10份纳米多功能疏水剂溶液溶于1000份水中)，全部喷洒完后，继续养护至28天即得所述骨料球。
本实施例采用的水泥基浇注料通过下法获得：取425普通硅酸盐水泥300份，II级粉煤灰700份，塑性膨胀剂AC 0.3份，悬浮剂BJ-908A 0.5份，聚羧酸高效减水剂F11份，消泡剂P8030.5份，混匀后加入水280份，再次搅拌均匀即可。
本实施例的地暖回填工艺如下进行：
步骤A：在铺设好的地暖系统上均匀摊铺骨料球，摊铺后骨料球高出地暖管1cm；
步骤B：将配好的水泥基浇注料加水搅拌均匀后浇入骨料球至骨料球刚好被淹没；
步骤C：步骤B处理后得到浇筑体，用消泡滚筒消除浇筑体表面的气泡；
步骤D：自然养护24h完成地暖回填，之后可进行其他程序的施工。
本实施例中，经测试，地暖回填专用骨料球其含泥量为1.5％，泥块含量0.3％，氯化物含量(以氯离子计)0.009％，硫化物和硫酸盐含量(以SO3 -计)0.4％，烧失量2.5％。其堆积密度为806kg/m3，筒压强度5.9MPa；1h吸水率仅为7.5％。骨料球的级配如表3所示，由表3可知，骨料球颗粒级配不合理。地暖回填获得的回填体平整度依然极高，≤2mm/3m，强度只达到18.4MPa，导热系数为0.35W/m.K。
表3
实施例4(成球转速)
本实施例地暖回填工艺专用骨料球，由内至外分别由球核、球心、球体、防水层四层构成(如图6所示)，四层的质量比为球核：球心：球体：防水层＝0.2：59.7：40：0.1。
所述骨料球通过下法获得：
1)采用细砂在质量浓度为2％的可分散乳胶粉2488溶液中浸渍2小时后获得球核。所述细砂级配如下：1.18mm筛余为0，0.60mm为25.4％,0.30mm为68.4％,0.15mm为95.3％，0.075mm为100％。
2)将球核(2质量份，以下份数如无特别说明皆为质量份)投入转速为20转/min旋转的成球机，边均匀加入用于形成球心的膨润土、石粉混合料(膨润土20份，石粉577份)，边均匀加入水90份，待球心混合料与水加入完毕后，调速至30转/min，转动2min；然后边均匀的往其中投入球体石粉与425普通硅酸盐水泥混合料(石粉300份，425普通硅酸盐水泥100份)，边均匀加入水32份，合格的骨料球在出球区被卸出，不合格的生料球继续成球长大至合格后出料；将合格的骨料球于温度20℃，湿度90％的条件下养护7天，然后在其表面均匀喷洒纳米多功能疏水剂B1490溶液(采用10份纳米多功能疏水剂溶液溶于1000份水中)，全部喷洒完后，继续养护至28天即得所述骨料球。
本实施例采用的水泥基浇注料通过下法获得：取425普通硅酸盐水泥300份，II级粉煤灰700份，塑性膨胀剂AC 0.3份，悬浮剂BJ-908A 0.5份，聚羧酸高效减水剂F11份，消泡剂P8030.5份，混匀后加入水280份，再次搅拌均匀即可。
本实施例的地暖回填工艺如下进行：
步骤A：在铺设好的地暖系统上均匀摊铺骨料球，摊铺后骨料球高出地暖管1cm；
步骤B：将配好的水泥基浇注料加水搅拌均匀后浇入骨料球至骨料球刚好被淹没；
步骤C：步骤B处理后得到浇筑体，用消泡滚筒消除浇筑体表面的气泡；
步骤D：自然养护24h完成地暖回填，之后可进行其他程序的施工。
本实施例中，经测试，地暖回填专用骨料球其含泥量为1.7％，泥块含量0.6％，氯化物含量(以氯离子计)0.007％，硫化物和硫酸盐含量(以SO3 -计)0.4％，烧失量2.3％。其堆积密度为878kg/m3，筒压强度6.1MPa；1h吸水率为7.9％。骨料球的级配如表4所示。地暖回填获得的回填体平整度极高，≤2mm/3m，强度可达到21.2MPa，导热系数为0.46W/m.K。
表4

Claims (10)

1.一种地暖回填工艺，其特征在于，在铺设好的地暖系统上均匀摊铺骨料球，然后将水泥基浇注料均匀浇入骨料球至骨料球被淹没，之后得到浇筑体，消除浇筑体面上的气泡后自然养护即完成地暖回填。
2.如权利要求1所述的地暖回填工艺，其特征在于，在铺设好的地暖系统上均匀摊铺骨料球，摊铺后骨料球高出地暖管0.5-2cm。
3.权利要求1地暖回填工艺专用骨料球，其特征在于，所述骨料球由内至外分别由球核、球心、球体、防水层四层构成，四层的质量比为球核：球心：球体：防水层=0.1-0.3：55-65：32-48：0.05-0.25。
4.如权利要求3所述的地暖回填工艺专用骨料球，其特征在于，骨料球颗粒级配符合：圆孔筛累计筛余31.5mm 0-5%，20.0mm 15-45%，10.0mm 70-90%，5.0mm 100%。
5.如权利要求3所述的地暖回填工艺专用骨料球，其特征在于，所述球核采用细砂在质量浓度为1-3%的可再分散乳胶粉2488或801溶液中浸泡1-3小时后的产物。
6.如权利要求3所述的地暖回填工艺专用骨料球，其特征在于，所述球心由膨润土、石粉组成，膨润土与石粉的质量比为1.5-3:53.5-62。
7.如权利要求3所述的地暖回填工艺专用骨料球，其特征在于，所述球体由石粉与425普通硅酸盐水泥组成，石粉与425普通硅酸盐水泥的质量比24-36：8-12。
8.如权利要求3所述的地暖回填工艺专用骨料球，其特征在于，所述防水层系采用质量浓度为0.5-1.5%的纳米多功能疏水剂水溶液均匀喷洒在球体表面养护干燥后获得。
9.权利要求3-8任一所述地暖回填工艺专用骨料球的制备方法，其特征在于，将球核投入转速为10-20转/min旋转的成球机，边均匀加入用于形成球心的膨润土、石粉混合料，边均匀加入水，待球心混合料与水加入完毕后，调速至20-30转/min，转动2-4min；然后边均匀的往其中投入球体石粉与425普通硅酸盐水泥混合料，边均匀加入水，合格的骨料球在出球区被卸出，不合格的生料球继续成球长大至合格后出料；将合格的骨料球养护后在其表面均匀喷洒纳米多功能疏水剂，继续养护至28天即得所述骨料球；制备球心层时，水加入的质量为膨润土与石粉总质量的14-16%；制备球体层时，加入的水为425普通硅酸盐水泥和石粉总质量的6-10%。
10.权利要求1地暖回填工艺用水泥基浇注料，其特征在于，所述浇注料的质量份组成如下：
425普通硅酸盐水泥250-350份，II级粉煤灰650-750份，塑性膨胀剂 0.2-0.5份，悬浮剂 0.2-1.0份，聚羧酸高效减水剂 0.5-2.5份，消泡剂 0.2-1.0份，水260-300份。
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