CN111646747B - 一种轻质陶粒混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻质陶粒混凝土及其制备方法，轻质陶粒混凝土是由水泥、砂子、陶粒、减水剂、叶腊石粉、电气石粉与水组成，其中叶腊石粉与电气石粉的重量比范围是（2‑5）:1。在制备时，先将固体物质混合备料，液体物质混合备料，然后将液体物质平均分三次加入混合料中，边加边搅拌，添加完成后，继续搅拌5‑6min，得到轻质陶粒混凝土。本发明生产的轻质陶粒混凝土具有较好的力学性质，而且具有较高的耐热性能，整体质轻，便于大量加工。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种轻质陶粒混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是由凝胶材料、骨料和水按适当比例配置，再经过一定时间硬化而成的复合材料的统称，是世界上使用量最大的人工土木建筑材料。常见的凝胶材料为水泥，常见的骨料为石子、砂子。混凝土的硬度高、原料来源广泛、成本低廉，广泛使用于房屋、公路、军事工程、核能发电厂等构造物。
但是随着人们对建筑物的要求提高，混凝土逐渐朝着轻质的方向发展，其中，陶粒混凝土是以陶粒代替石子作为混凝土的骨料而制成的混凝土，是一种轻骨料混凝土，由于其容重不大于1900kg/m3，较为轻质，被广泛应用，尤其是在装配式钢混结构的楼房外墙板。
目前一种陶粒混凝土，其是由陶粒、水泥、砂子、减水剂与水混合而成的，其具有较好的强度，虽然陶粒可以提高混凝土的耐火性，但是其耐火性不够高，所以目前亟需一种具有较高耐火性能的轻质陶粒混凝土。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种轻质陶粒混凝土，其具有耐火性较高的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种轻质陶粒混凝土的制备方法，用于制备上述轻质陶粒混凝土。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种轻质陶粒混凝土由以下重量份数的组分组成：
350-380份水泥；
550-600份砂子；
400-450份陶粒；
10-12份减水剂；
50-100份叶腊石粉；
20-25份电气石粉；
所述叶腊石粉与所述电气石粉的重量比范围是(2-5):1。
通过采用上述技术方案，在水泥中增加砂子可以增强混凝土的强度，加入陶粒会协同砂子来增加强度，另外陶粒较轻，可以降低整体混凝土的质量。除此植物，陶粒可以增加混凝土的耐火阻燃性能。减水剂的加入可以降低水的使用量，以提高混凝土的早期与降低其坍落度。增加叶腊石粉与电气石粉可以降低混凝土坍落度，提高混凝土的流动性，增大混凝土体系的自由水含量，有效降低减水剂的使用。另外，叶腊石粉可以与水泥较好混合，增强混凝土的强度，而且叶腊石具有很好的耐高温性，其可以很好的陶粒结合，增强陶粒的耐火阻燃性。除此之外，电气石粉具有较好的耐火阻燃性能，而且还具有较好的电磁屏蔽的效果。减水剂可以减少使用水的用量，进而降低混凝土的水化热，防止其抗压强度降低。
进一步地，所述叶腊石粉与所述电气石粉的重量比是3:1。
通过采用上述技术方案，当所述叶腊石粉与所述电气石粉的重量比是3:1时，制备得到的混凝土的力学性质与耐火性能均较高。
进一步地，所述电气石粉为改性电气石粉，并由下述步骤制成：
步骤一：将重量份为20-25份的电气石粉加入50-55份去离子水中浸泡1-2h，浸泡后进行超声处理，超声时间为2-3h，超声处理后干燥得到粉末；
步骤二：将干燥后的粉末进行煅烧，煅烧温度为270-290℃，煅烧时间为2-3h，煅烧完成后将粉末立刻放入去离子水中，去离子水的温度保持在20-25℃，后在去离子水中浸泡3h，浸泡完成后，将粉末进行超声，在超声过程中，向混合液体中加入0.2-0.5份十二烷基磺酸钠，超声20-40min，超声完成后离心干燥可得改性电气石粉。
通过采用上述技术方案，在对电气石粉改性时，先将其置于去离子水浸泡一段时间后超声，然后进行煅烧，可以提高其附着力，另外加入的十二烷基磺酸钠可以提高其在混凝土中的分散性，使其分散的更加的均匀。煅烧后立刻放入较低温度的去离子水，相当于将电气石粉进行淬火，有效提高其强度，并且使其更加便于与十二烷基磺酸钠混合均匀。
进一步地，所述改性电气石粉由下述步骤制成：将重量份为22份的电气石粉加入52份去离子水中浸泡1.5h，浸泡后进行超声处理，超声时间为2.5h，超声处理后干燥得到粉末；步骤二：将干燥后的粉末进行煅烧，煅烧温度为280℃，煅烧时间为2.5h，煅烧完成后将粉末立刻放入去离子水中，去离子水的温度保持在20-25℃之间，后在去离子水中浸泡3h，浸泡完成后，将粉末进行超声，在超声过程中，向混合液体中加入0.3份十二烷基磺酸钠，超声25min，超声完成后离心干燥可得改性电气石粉。
通过采用上述技术方案，实验可知，由上述方法制备得到的改性电气石粉，具有较好的耐火性与分散性，可以与改性叶腊石粉较好的混合在混凝土中。而且可以较大程度的提高混凝土的耐火性与强度。
进一步地，所述电气石粉选取灵寿县鑫福矿产品加工厂生产的电气石粉。
进一步地，所述十二烷基磺酸钠选用湖北鑫润德化工有限公司生产的十二烷基磺酸钠。
进一步地，所述叶腊石粉为改性叶腊石粉，并由下述步骤制成：
步骤一：将重量份为100-110份的叶腊石粉与10-11份高岭土进行焙烧，焙烧温度为160-180℃，焙烧时间为2-3h，焙烧完成后冷却至室温；
步骤二：将上述混合粉末浸泡在去离子水中，并加入1-2份羧甲基纤维素，搅拌均匀，后加入0.5-1.0份纳米银，并将混合溶液搅拌均匀后超声20-30min，后进行离心分离并干燥，得到改性叶腊石粉。
通过采用上述技术方案，由于叶腊石粉的硬度较低，所以先与高岭土混合后焙烧，增大其孔径，使其表面产生纳米银可以附着的孔洞。高岭土的加入可以降低其焙烧温度。然后通过羧甲基纤维素将纳米银分散在叶腊石粉中，使其纳米银附着在叶腊石粉的表面，提高其力学性质。而且羧甲基纤维素可以帮助改性叶腊石粉更好的分散在混凝土中。
进一步地，所述改性叶腊石粉由下述步骤制成：
步骤一：将重量份为105份的叶腊石粉与10.5份高岭土进行焙烧，焙烧温度为165℃，焙烧时间为2.5h，焙烧完成后冷却至室温；
步骤二：将上述混合粉末浸泡在去离子水中，并加入1.2份羧甲基纤维素，搅拌均匀，后加入0.8份纳米银，并将混合溶液搅拌均匀后超声25min，后进行离心分离并干燥，得到改性叶腊石粉。
通过采用上述技术方案，实验可知，由上述方法制备得到的改性叶腊石粉，具有较好的耐火性与分散性，可以与改性电气石粉较好的混合在混凝土中。而且可以较大程度的提高混凝土的耐火性与强度。
进一步地，叶腊石粉选用灵寿县鑫福矿产品加工厂生产的叶腊石粉。
进一步地，高岭土选用灵寿县鑫福矿产品加工厂生产的高岭土。
进一步地，羧甲基纤维素选广州松柏化工有限公司生产的羧甲基纤维素。
进一步地，纳米银选用上海超威纳米科技有限公司生产的纳米银粉。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。
通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂与水泥的适应性好，可以大大降低水泥的水化热，提高混凝土的强度。
进一步地，所述减水剂选用东莞洛美LM-S2。
进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥。
通过采用上述技术方案，硅酸盐水泥与叶腊石粉、电气石粉较易混合均匀，而且陶粒、叶腊石粉与电气石粉可以弥补硅酸盐水泥的耐火性差的缺点。硅酸盐水泥的凝结硬化快，早期强度及后期强度高，而且抗冻性较好。另外其成本较低，适合大量生产。
进一步地，所述水泥选用海螺水泥(普通硅酸盐水泥)。
进一步地，所述砂子的表观密度为2600-2700kg/m3，堆积密度为1400-1450kg/m3，细度模数为2.6-2.7。
通过采用上述技术方案，砂子的表观密度为2600-2700kg/m3、堆积密度为1400-1450kg/m3，其具有较好的强度，而且可以有效提高混凝土的强度。
进一步地，所述砂子的含泥量范围为0.5-0.8％。
通过采用上述技术方案，含泥量为0.5-0.8％时，砂子可以很好的与混凝土中其他物质粘连混合，增加混凝土的强度，而且可以较为均匀的分散在混凝土中。
进一步地，所述砂子的泥块含量为0.1-0.3％。
通过采用上述技术方案，泥块含量较多，混凝土的强度会降低，泥块的含量较少时，含泥量无法达到所需范围，砂子表面不易与水泥连接。
进一步地，所述砂子的表观密度为2640kg/m3、堆积密度为1430kg/m3、细度模数2.6、含泥量0.7％、泥块含量0.2％。
通过采用上述技术方案，当砂子的指标为上述数值时，其制备的混凝土具有较好的强度，而且砂子可以很好的与其他物质混合。
进一步地，所述陶粒的粒径小于20mm。
通过采用上述技术方案，陶粒的粒径过大时，陶粒不易与其余物质混合均匀，导致混凝土的强度有所下降。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种轻质陶粒混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：备料，A：将叶腊石粉、电气石粉、水泥、砂子与陶粒混合并搅拌均匀，得到混合料；B：将减水剂加入水中并搅拌均匀，得到混合溶液；
S2：混料：将混合溶液平均分三次加入混合料中，边加边搅拌，添加完成后，继续搅拌5-6min，得到轻质陶粒混凝土。
通过采用上述技术方案，先进行固体备料与液体备料，然后在混料时，将将混合溶液平均分三次加入混合料中，这样可以使混凝土混合的更加均匀，而且可以大大缩短混合时间。
进一步地，在所述S2中，混合溶液在添加入混合料时，添加混合溶液的时间间隔为2-3min。
通过采用上述技术方案，在混合溶液在添加入混合料时，添加混合溶液的时间间隔为2-3min，这样可以防止由于倒入混合溶液的间隔过长，导致先混合的水泥已经局部凝固，导致混合不够均匀。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、由于本发明添加了叶腊石粉与电气石粉，由于其具有较好的耐火性，所以可以配合陶粒有效提高混凝土的耐火效果。
第二、本发明中优选采用改性叶腊石粉与改性电气石粉，增强了叶腊石粉与电气石粉的强度，而且提高了其分散性，使其更易分散在混凝土中。
第三、本发明的方法，通过先将固体混合物与液体混合物分别配置，然后分批搅拌混合，工艺流程较为简单，而且制备出的混凝土的强度较高。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
下述的制备例、实施例与对比例所使用的原料均为市购可得，原料采购来源如表1所示。
表1
制备例1
一种改性电气石粉由下述步骤制成：
步骤一：将重量份为25份的电气石粉加入55份去离子水中浸泡2h，浸泡后进行超声处理，超声时间为2-3h，超声处理后干燥得到粉末；
步骤二：将干燥后的粉末进行煅烧，煅烧温度为290℃，煅烧时间为3h，煅烧完成后将粉末立刻放入去离子水中，去离子水的温度保持在25℃，后在去离子水中浸泡3h，浸泡完成后，将粉末进行超声，在超声过程中，向混合液体中加入0.2份十二烷基磺酸钠，超声20min，超声完成后离心干燥可得改性电气石粉。
制备例2
一种改性电气石粉由下述步骤制成：
步骤一：将重量份为20份的电气石粉加入50份去离子水中浸泡1h，浸泡后进行超声处理，超声时间为2-3h，超声处理后干燥得到粉末；
步骤二：将干燥后的粉末进行煅烧，煅烧温度为270℃，煅烧时间为2h，煅烧完成后将粉末立刻放入去离子水中，去离子水的温度保持在20℃，后在去离子水中浸泡3h，浸泡完成后，将粉末进行超声，在超声过程中，向混合液体中加入0.5份十二烷基磺酸钠，超声40min，超声完成后离心干燥可得改性电气石粉。
制备例3
一种改性电气石粉由下述步骤制成：
步骤一：将重量份为22份的电气石粉加入52份去离子水中浸泡1.5h，浸泡后进行超声处理，超声时间为2.5h，超声处理后干燥得到粉末；
步骤二：将干燥后的粉末进行煅烧，煅烧温度为280℃，煅烧时间为2.5h，煅烧完成后将粉末立刻放入去离子水中，去离子水的温度保持在20-25℃之间，后在去离子水中浸泡3h，浸泡完成后，将粉末进行超声，在超声过程中，向混合液体中加入0.3份十二烷基磺酸钠，超声25min，超声完成后离心干燥可得改性电气石粉。
制备例4
一种改性叶腊石粉由下述步骤制成：
步骤一：将重量份为100份的叶腊石粉与10份高岭土进行焙烧，焙烧温度为180℃，焙烧时间为3h，焙烧完成后冷却至室温；
步骤二：将上述混合粉末浸泡在去离子水中，并加入2份羧甲基纤维素，搅拌均匀，后加入0.5份纳米银，并将混合溶液搅拌均匀后超声30min，后进行离心分离并干燥，得到改性叶腊石粉。
制备例5
一种改性叶腊石粉由下述步骤制成：
步骤一：将重量份为110份的叶腊石粉与11份高岭土进行焙烧，焙烧温度为180℃，焙烧时间为2h，焙烧完成后冷却至室温；
步骤二：将上述混合粉末浸泡在去离子水中，并加入1份羧甲基纤维素，搅拌均匀，后加入1.0份纳米银，并将混合溶液搅拌均匀后超声20min，后进行离心分离并干燥，得到改性叶腊石粉。
制备例6
一种改性叶腊石粉由下述步骤制成：
步骤一：将重量份为105份的叶腊石粉与10.5份高岭土进行焙烧，焙烧温度为165℃，焙烧时间为2.5h，焙烧完成后冷却至室温；
步骤二：将上述混合粉末浸泡在去离子水中，并加入1.2份羧甲基纤维素，搅拌均匀，后加入0.8份纳米银，并将混合溶液搅拌均匀后超声25min，后进行离心分离并干燥，得到改性叶腊石粉。
实施例
实施例1
一种轻质陶粒混凝土，各组分及其重量份数如表2所示，并通过如下步骤制备获得：
S1：备料，A：将叶腊石粉、电气石粉、水泥、砂子与陶粒混合并搅拌均匀，得到混合料；B：将聚羧酸系减水剂加入水中并搅拌均匀，得到混合溶液；
S2：混料：将混合溶液平均分三次加入混合料中，边加边搅拌，添加完成后，继续搅拌5-6min，得到轻质陶粒混凝土，这里需要注意的是：添加混合溶液的时间间隔为2min。
实施例2-11：一种轻质陶粒混凝土：与实施例1不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表2所示。
表2
对比例1
一种陶粒混凝土，通过如下步骤制备获得：
S1：备料，A：将361份水泥、582份砂子与422份陶粒混合并搅拌均匀，得到混合料；
B：将11份聚羧酸系减水剂加入185份水中并搅拌均匀，得到混合溶液；
S2：混料：将混合溶液平均分三次加入混合料中，边加边搅拌，添加完成后，继续搅拌6min，得到轻质陶粒混凝土。
对比例2
S1：备料，A：将重量份数为63份叶腊石粉、361份水泥、582份砂子与422份陶粒混合并搅拌均匀，得到混合料；
B：将11份聚羧酸系减水剂加入185份水中并搅拌均匀，得到混合溶液；
S2：混料：将混合溶液平均分三次加入混合料中，边加边搅拌，添加完成后，继续搅拌6min，得到混凝土。
对比例3
S1：备料，A：将重量份数为21份电气石粉、361份水泥、582份砂子与422份陶粒混合并搅拌均匀，得到混合料；
B：将11份聚羧酸系减水剂加入185份水中并搅拌均匀，得到混合溶液；
S2：混料：将混合溶液平均分三次加入混合料中，边加边搅拌，添加完成后，继续搅拌6min，得到混凝土。
对比例4
S1：备料，A：将重量份数为63份叶腊石粉、40份电气石粉、361份水泥、582份砂子与422份陶粒混合并搅拌均匀，得到混合料；
B：将11份聚羧酸系减水剂加入185份水中并搅拌均匀，得到混合溶液；
S2：混料：将混合溶液平均分三次加入混合料中，边加边搅拌，添加完成后，继续搅拌6min，得到混凝土。
对比例5
S1：备料，A：将重量份数为110份叶腊石粉、21份电气石粉、361份水泥、582份砂子与422份陶粒混合并搅拌均匀，得到混合料；
B：将11份聚羧酸系减水剂加入185份水中并搅拌均匀，得到混合溶液；
S2：混料：将混合溶液平均分三次加入混合料中，边加边搅拌，添加完成后，继续搅拌6min，得到混凝土。
对比例6
将重量份数为63份叶腊石粉、40份电气石粉、361份水泥、582份砂子、422份陶粒与11份
聚羧酸系减水剂混合，加入185份水中并搅拌均匀后得到混凝土。
性能检测试验
检测方法/试验方法
1.强度等级检测：根据GB/T50107-2010《混凝土强度检验评定标准》中记载的方法，对实施例1-11与对比例1-6制出的混凝土进行检测，检测数据如表3所示。
2.抗压强度测试：根据GB/T_50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中记载的方法，对实施例1-11与对比例1-6制出的混凝土进行检测，检测数据如表3所示。
3.标养28d后高温下的强度测试：采用如下方法测定，取每组成型3块试件，标准养护28d后，于110℃烘干24h后，置于高温炉中，分别在200℃、500℃与700℃下恒温灼烧3h，然后将其自然冷却至室温，测试抗压强度。
检测数据如表3所示。
表3
从表3中可以看出，实施例1-11中，实施例8制备出的混凝土的抗压强度、耐高温强度均较高，说明以实施例8中记载的方案制备出的混凝土具有较好的力学性质与耐火性质，除此之外，经检测，实施例8中的混凝土的表观密度为1561kg/m3，，水胶比为0.51。
实施例1与实施例2-8相比，采用改性叶腊石粉和改性电气石粉可以有效提高混凝土的力学性质与耐火性质。
实施例2-5与实施例8-10相比，当同时采用制备例3制备得到的改性叶腊石粉与制备例6的改性电气石粉时，所制备得到的混凝土的力学性质与耐火性质较好。
实施例6、7与实施例8相比，当改性叶腊石粉与改性电气石粉的重量比为3:1时，所制备得到的混凝土的力学性质与耐火性质较好。
从表3中可以看出，对比例1与实施例1-11相比，加入叶腊石粉和电气石粉(或改性叶腊石粉与改性电气石粉)可以有效提高混凝土的力学性质与耐火性质。
从表3中可以看出，对比例2与实施例1-11相比，仅仅加入叶腊石粉会增加一点混凝土的力学性质与耐火性质，但是相比于同时加入叶腊石粉和电气石粉来说，仅仅加入叶腊石粉制备出的混凝土的力学与耐火性质还是不够理想。
从表3中可以看出，对比例3与实施例1-11相比，仅仅加入电气石粉会增加部分混凝土的力学性质与耐火性质，但是相比于同时加入叶腊石粉和电气石粉来说，仅仅加入电气石粉制备出的混凝土的力学与耐火性质还是不够理想。
从表3中可以看出，对比例4、5与实施例1-11相比，当叶腊石粉与电气石粉的重量比在(2-5):1的范围之外时，制备得到的混凝土的力学性质与耐火性质较差。
从表3中可以看出，对比例6与实施例1-11相比，当工艺发生变化，即将混凝土原料之间混合后进行加入水制备得到，相比于混合溶液平均分三次加入混合料中，所制备得到的混凝土，其强度要低，因为水泥的水热反应与添加的水和搅拌时长有较大的关系，分多次加混合溶液可以提高所制备的混凝土的力学性质与耐火性质。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种轻质陶粒混凝土，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：
350-380份水泥；
550-600份砂子；
400-450份陶粒；
10-12份减水剂；
50-100份叶腊石粉；
20-25份电气石粉；
175-190份水；
所述叶腊石粉与所述电气石粉的重量比范围是（2-5）:1；
所述电气石粉为改性电气石粉，并由下述步骤制成：
步骤一：将重量份为20-25份的电气石粉加入50-55份去离子水中浸泡1-2h，浸泡后进行超声处理，超声时间为2-3h，超声处理后干燥得到粉末；
步骤二：将干燥后的粉末进行煅烧，煅烧温度为270-290℃，煅烧时间为2-3h，煅烧完成后将粉末立刻放入去离子水中，去离子水的温度保持在20-25℃，后在去离子水中浸泡3h，浸泡完成后，将粉末进行超声，在超声过程中，向混合液体中加入0.2-0.5份十二烷基磺酸钠，超声20-40min，超声完成后离心干燥得改性电气石粉。
2.根据权利要求1所述的一种轻质陶粒混凝土，其特征在于，所述叶腊石粉为改性叶腊石粉，并由下述步骤制成：
步骤一：将重量份为100-110份的叶腊石粉与10-11份高岭土进行焙烧，焙烧温度为160-180℃，焙烧时间为2-3h，焙烧完成后冷却至室温；
步骤二：将步骤一中焙烧完成后冷却的粉末浸泡在去离子水中，并加入1-2份羧甲基纤维素，搅拌均匀，后加入0.5-1.0份纳米银，并将混合溶液搅拌均匀后超声20-30min，后进行离心分离并干燥，得到改性叶腊石粉。
3.根据权利要求1所述的一种轻质陶粒混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。
4.根据权利要求1所述的一种轻质陶粒混凝土，其特征在于，所述砂子的含泥量范围为0.5-0.8%。
5.根据权利要求1所述的一种轻质陶粒混凝土，其特征在于，所述陶粒的粒径小于20mm。
6.一种轻质陶粒混凝土的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-5任一所述的一种轻质陶粒混凝土，包括以下步骤：
S1：备料，A：将叶腊石粉、电气石粉、水泥、砂子与陶粒混合并搅拌均匀，得到混合料；
B：将减水剂加入水中并搅拌均匀，得到混合溶液；
S2：混料：将混合溶液平均分三次加入混合料中，边加边搅拌，添加完成后，继续搅拌5-6min，得到轻质陶粒混凝土。
7.权利要求6所述的一种轻质陶粒混凝土的制备方法，其特征在于，在所述S2中，混合溶液在添加入混合料时，添加混合溶液的时间间隔为2-3min。
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