CN111253118A - 一种轻质、保温的环保混凝土及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环保建筑材料的技术领域,提供了一种轻质、保温的环保混凝土及制备方法。本发明通过在混凝土配方中加入厚皮核桃壳,减少了骨料用量,得到的混凝土具有轻质、保温的特点。进一步的,本发明通过采用聚乙烯熔体浸泡核桃壳,并在核桃壳表面原位聚合形成聚丙烯酸树脂层,不仅提高了壳体本身强度,而且克服了核桃壳易吸潮的缺陷,防止因核桃壳发霉或降解导致混凝土强度降低,从而提高所得混凝土的耐久性。
Description
技术领域
本发明属于环保建筑材料的技术领域,提供了一种轻质、保温的环保混凝土及制备方法。
背景技术
近年来,核桃的需求量以每年10%以上的速度递增。云南是我国的第一大核桃生产区,按出仁率50%计算,仅云南省每年就产生7万多吨核桃壳。目前,核桃壳主要是当作燃料烧掉,不仅产生环境污染,而且利用价值低。核桃种类按壳厚薄分为厚皮核桃、薄皮核桃、纸皮核桃,其中厚皮核桃的壳厚,而且强度较高,其利用价值尤其需要进一步开发。
在建筑领域,发展绿色节能建筑材料是必然趋势,各种隔热保温的建材备受重视。将农业领域的废弃物用于建筑材料的制备中,得到使用性能达标的建筑材料,具有积极的经济效益及环保意义。因此,如何将核桃壳应用于建筑材料中,变废为宝,成为一个有价值的研究课题。
发明内容
本发明提出了一种轻质、保温的环保混凝土及制备方法,通过在混凝土配方中加入厚皮核桃壳,减少了骨料用量,得到的混凝土具有轻质、保温的特点。通过采用聚乙烯熔体浸泡核桃壳,并在核桃壳表面原位聚合形成聚丙烯酸树脂层,克服了核桃壳易吸潮的缺陷,提高了所得混凝土的耐久性。
为实现上述目的,本发明涉及的具体技术方案如下:
本发明首先给出了一种轻质、保温的环保混凝土的制备方法,所述混凝土制备的具体步骤如下:
(1)将破碎的核桃壳洗净,加入聚乙烯熔体中浸泡30~60min,取出后加入反应设备中,再加水进行快速搅拌,保证核桃壳不沉降、不聚集;
(2)将丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯混合均匀,加入反应设备中,同时通入氮气排出空气,并提高搅拌速度,20~40min后,开启加热装置;
(3)待温度升至75~80℃后,加入引发剂,保持温度不变,反应16~20h后停止加热和搅拌,冷却后过滤、洗涤、干燥,得到聚合物包覆核桃壳;
(4)将聚合物包覆核桃壳、粗骨料、细骨料、粉煤灰、水泥、水、减水剂混合,得到轻质、保温的环保混凝土。
本发明将厚皮核桃壳作为填料加入混凝土中,可减少骨料的用量,由于核桃壳内部具有较多孔隙,密度明显低于砂、石,因此以核桃壳代替部分骨料后,混凝土表现出更小的密度和更低的导热系数,具有轻质、保温的特点。进一步的,为得到综合性能(包括抗压强度、密度、导热系数)良好的混凝土,本发明对混凝土配方进行了优化,尤其是骨料级配的优化,提出了10~20mm、20~40mm的粗骨料、5~10mm的核桃壳、2~4mm的细骨料形成的骨料体系。
但是,当核桃壳直接用作混凝土填料时,由于核桃壳内的孔隙较多,一方面壳体本身的强度有待提高,另一方面,核桃壳的吸湿性较强,吸水后的核桃壳易发霉,长期潮湿环境中核桃壳逐渐降解,导致混凝土强度降低,影响耐久性。为解决这一问题,本发明主要采用了两个技术措施:一、在包覆之前,采用聚乙烯熔体对核桃壳进行浸泡,使聚乙烯浸入核桃壳的表面孔隙中,聚乙烯凝固后可起到降低吸湿性及提高壳体本身强度的双重作用。二、采用原位聚合生成聚丙烯酸树脂层对核桃壳进行包覆。由于核桃壳主要由纤维素、半纤维素、木质素组成,含有丰富的酚羟基,当丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯在引发剂下发生聚合反应,得到的聚丙烯酸树脂层包覆于核桃壳表面,其中丙烯酸、甲基丙烯酸中的-COOH与核桃壳中的-OH可形成酯基,使聚丙烯酸树脂层与核桃壳表面结合牢固,利用聚丙烯酸树脂层防止水分浸入核桃壳内部,防止因核桃壳发霉或降解导致混凝土强度降低,从而提高混凝土的耐久性。
优选的,所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种。
优选的,所述核桃壳为厚皮核桃的外壳,经破碎后筛选尺寸5~10mm的待用。
优选的,所述粗骨料为碎石或卵石,粒径10~20mm及20~40mm各占一半体积。
优选的,所述细骨料为河砂或海砂,粒径分布在2~4mm。
优选的,所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
优选的,所述聚合物包覆核桃壳的制备过程中,核桃壳、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、引发剂的质量比为100:6~10:3~5:10~15:5~8:0.02~0.04。
优选的,所述混凝土的制备过程中,聚合物包覆核桃壳、粗骨料、细骨料、粉煤灰、水泥、水、减水剂的质量比为20~25:30~40:15~20:16~20:20~22:16~20:0.8~1.5。
本发明还给出了上述制备方法制备得到的一种轻质、保温的环保混凝土。该混凝土中含有破碎的厚皮核桃壳,该核桃壳经过聚乙烯熔体浸泡及聚丙烯酸树脂层包覆。
本发明提供了一种轻质、保温的环保混凝土及制备方法,与现有技术相比,其突出的特点和优异的效果在于:
1.本发明的制备方法,将核桃壳作为填料加入混凝土中,减少骨料的用量,不仅起到废物利用作用,而且得到的混凝土具有轻质、保温的特点。
2.采用聚乙烯熔体对核桃壳进行浸泡,起到降低核桃壳吸湿性及提高壳体本身强度的双重作用。
3.采用聚丙烯酸树脂层对核桃壳进行包覆,通过形成酯基使聚丙烯酸树脂层与核桃壳表面结合牢固,利用聚丙烯酸树脂层防止水分浸入核桃壳内部,防止因核桃壳发霉或降解导致混凝土强度降低,从而提高混凝土的耐久性。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
(1)将尺寸为5~10mm的破碎核桃壳洗净,加入聚乙烯熔体中浸泡30min,取出后加入反应设备中,再加水进行快速搅拌,保证核桃壳不沉降、不聚集;搅拌速度为150rpm;
(2)将丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯混合均匀,加入反应设备中,同时通入氮气排出空气,并提高搅拌速度,20min后,开启加热装置;
(3)待温度升至80℃后,加入引发剂,保持温度不变,反应16h后停止加热和搅拌,冷却后过滤、洗涤、干燥,得到聚合物包覆核桃壳;引发剂为过硫酸钠;核桃壳、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、引发剂的质量比为100:7:4:13:7:0.03;
(4)将聚合物包覆核桃壳、粗骨料、细骨料、粉煤灰、水泥、水、减水剂按质量比23:33:17:16:21:17:1混合,得到轻质、保温的环保混凝土;粗骨料为碎石,粒径10~20mm及20~40mm各占一半体积;细骨料为海砂,粒径分布在2~4mm;减水剂为聚羧酸类减水剂。
实施例2
(1)将尺寸为5~10mm的破碎核桃壳洗净,加入聚乙烯熔体中浸泡60min,取出后加入反应设备中,再加水进行快速搅拌,保证核桃壳不沉降、不聚集;搅拌速度为100rpm;
(2)将丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯混合均匀,加入反应设备中,同时通入氮气排出空气,并提高搅拌速度,30min后,开启加热装置;
(3)待温度升至75℃后,加入引发剂,保持温度不变,反应20h后停止加热和搅拌,冷却后过滤、洗涤、干燥,得到聚合物包覆核桃壳;引发剂为过硫酸铵;核桃壳、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、引发剂的质量比为100:9:4:10:8:0.04;
(4)将聚合物包覆核桃壳、粗骨料、细骨料、粉煤灰、水泥、水、减水剂按质量比20:40:15:16:20:16:1.5混合,得到轻质、保温的环保混凝土;粗骨料为卵石,粒径10~20mm及20~40mm各占一半体积;细骨料为河砂,粒径分布在2~4mm;减水剂为聚羧酸类减水剂。
实施例3
(1)将尺寸为5~10mm的破碎核桃壳洗净,加入聚乙烯熔体中浸泡40min,取出后加入反应设备中,再加水进行快速搅拌,保证核桃壳不沉降、不聚集;搅拌速度为130rpm;
(2)将丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯混合均匀,加入反应设备中,同时通入氮气排出空气,并提高搅拌速度,25min后,开启加热装置;
(3)待温度升至78℃后,加入引发剂,保持温度不变,反应18h后停止加热和搅拌,冷却后过滤、洗涤、干燥,得到聚合物包覆核桃壳;引发剂为过硫酸钾;核桃壳、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、引发剂的质量比为100:6:3:15:8:0.02;
(4)将聚合物包覆核桃壳、粗骨料、细骨料、粉煤灰、水泥、水、减水剂按质量比21:37:19:17:20:20:0.8混合,得到轻质、保温的环保混凝土;粗骨料为卵石,粒径10~20mm及20~40mm各占一半体积;细骨料为河砂,粒径分布在2~4mm;减水剂为聚羧酸类减水剂。
实施例4
(1)将尺寸为5~10mm的破碎核桃壳洗净,加入聚乙烯熔体中浸泡50min,取出后加入反应设备中,再加水进行快速搅拌,保证核桃壳不沉降、不聚集;搅拌速度为110rpm;
(2)将丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯混合均匀,加入反应设备中,同时通入氮气排出空气,并提高搅拌速度,22min后,开启加热装置;
(3)待温度升至76℃后,加入引发剂,保持温度不变,反应17h后停止加热和搅拌,冷却后过滤、洗涤、干燥,得到聚合物包覆核桃壳;引发剂为过硫酸钠;核桃壳、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、引发剂的质量比为100:8:4:13:6:0.03;
(4)将聚合物包覆核桃壳、粗骨料、细骨料、粉煤灰、水泥、水、减水剂按质量比25:30:20:16:20:18:1.2混合,得到轻质、保温的环保混凝土;粗骨料为碎石,粒径10~20mm及20~40mm各占一半体积;细骨料为海砂,粒径分布在2~4mm;减水剂为聚羧酸类减水剂。
实施例5
(1)将尺寸为5~10mm的破碎核桃壳洗净,加入聚乙烯熔体中浸泡40min,取出后加入反应设备中,再加水进行快速搅拌,保证核桃壳不沉降、不聚集;搅拌速度为130rpm;
(2)将丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯混合均匀,加入反应设备中,同时通入氮气排出空气,并提高搅拌速度,28min后,开启加热装置;
(3)待温度升至78℃后,加入引发剂,保持温度不变,反应17h后停止加热和搅拌,冷却后过滤、洗涤、干燥,得到聚合物包覆核桃壳;引发剂为过硫酸铵;核桃壳、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、引发剂的质量比为100:6:5:12:5:0.04;
(4)将聚合物包覆核桃壳、粗骨料、细骨料、粉煤灰、水泥、水、减水剂按质量比22:32:16:18:21:19:1混合,得到轻质、保温的环保混凝土;粗骨料为卵石,粒径10~20mm及20~40mm各占一半体积;细骨料为河砂,粒径分布在2~4mm;减水剂为聚羧酸类减水剂。
对比例1
制备过程中,仅采用聚乙烯熔体对核桃壳进行浸泡,未采用聚丙烯酸树脂层进行包覆,其他制备条件与实施例5一致。
对比例2
制备过程中,仅采用聚丙烯酸树脂层对核桃壳进行包覆,未采用聚乙烯熔体进行浸泡,其他制备条件与实施例5一致。
对比例3
制备过程中,未采用聚乙烯熔体对核桃壳进行浸泡,也未采用聚丙烯酸树脂层进行包覆,其他制备条件与实施例5一致。
对比例4
制备过程中,未加入核桃壳,其他制备条件与实施例5一致。
性能测试:
(1)抗压强度、密度、导热系数:分别测试实施例5、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4制得的混凝土的抗压强度、密度、导热系数;
(2)吸水率:将实施例5中既采用聚乙烯熔体浸泡又采用聚丙烯酸树脂层包覆的核桃壳、对比例1中仅采用聚乙烯熔体浸泡的核桃壳、对比例2中仅采用聚丙烯酸树脂层包覆的核桃壳、对比例3中未经浸泡和包覆的核桃壳,分别浸入水中,浸泡24h,测试吸水率n=(M2-M1)/M1×100%,M2为吸水后质量,M1为吸水前质量。
所得数据如表1所示。
表1:
Claims (9)
1.一种轻质、保温的环保混凝土的制备方法,其特征在于,所述混凝土制备的具体步骤如下:
(1)将破碎的核桃壳洗净,加入聚乙烯熔体中浸泡30~60min,取出后加入反应设备中,再加水进行快速搅拌,保证核桃壳不沉降、不聚集;
(2)将丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯混合均匀,加入反应设备中,同时通入氮气排出空气,并提高搅拌速度,20~40min后,开启加热装置;
(3)待温度升至75~80℃后,加入引发剂,保持温度不变,反应16~20h后停止加热和搅拌,冷却后过滤、洗涤、干燥,得到聚合物包覆核桃壳;
(4)将聚合物包覆核桃壳、粗骨料、细骨料、粉煤灰、水泥、水、减水剂混合,得到轻质、保温的环保混凝土。
2.根据权利要求1所述一种轻质、保温的环保混凝土的制备方法,其特征在于:所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种。
3.根据权利要求1所述一种轻质、保温的环保混凝土的制备方法,其特征在于:所述核桃壳为厚皮核桃的外壳,经破碎后筛选尺寸5~10mm的待用。
4.根据权利要求1所述一种轻质、保温的环保混凝土的制备方法,其特征在于:所述粗骨料为碎石或卵石,粒径10~20mm及20~40mm各占一半体积。
5.根据权利要求1所述一种轻质、保温的环保混凝土的制备方法,其特征在于:所述细骨料为河砂或海砂,粒径分布在2~4mm。
6.根据权利要求1所述一种轻质、保温的环保混凝土的制备方法,其特征在于:所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
7.根据权利要求1所述一种轻质、保温的环保混凝土的制备方法,其特征在于:所述聚合物包覆核桃壳的制备过程中,核桃壳、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、引发剂的质量比为100:6~10:3~5:10~15:5~8:0.02~0.04。
8.根据权利要求1所述一种轻质、保温的环保混凝土的制备方法,其特征在于:所述混凝土的制备过程中,聚合物包覆核桃壳、粗骨料、细骨料、粉煤灰、水泥、水、减水剂的质量比为20~25:30~40:15~20:16~20:20~22:16~20:0.8~1.5。
9.权利要求1~8任一项所述制备方法制备得到的一种轻质、保温的环保混凝土。
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CN115340340A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-11-15 | 中建西部建设西南有限公司 | 一种生物基轻骨料混凝土及其制备方法 |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200609 |
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