CN111689754A - 一种用于屋面浇注的防火保温的轻质混凝土 - Google Patents

一种用于屋面浇注的防火保温的轻质混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于屋面浇注的防火保温的轻质混凝土，以所述轻质混凝土原料的总质量为100％，各组分及其质量百分比为：轻烧氧化镁20～40％，水合硫酸镁20～30％，水20～30％，复合增粘剂10～20％，改性乳化沥青0.5～3％，聚苯乙烯泡沫颗粒2～4％，余量为其它必要助剂。所述复合增粘剂包括高岭土、赤泥、火山灰和糯米浆；以所述复合增粘剂的总质量为100％，各组分的质量百分比为：高岭土20～30％，赤泥20～30％，火山灰20～30％，余量为糯米浆。本发明所述的轻质混凝土具有强度高、耐久性好、腐蚀性小、保温和防火效果好等优点，可以替代无机泡沫混凝土、其它水泥基‑膨胀聚苯乙烯屋面保温材料。

Description

一种用于屋面浇注的防火保温的轻质混凝土
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种用于屋面浇注的集保温、防火一体的高折压比的轻质混凝土。
背景技术
建筑屋面是指建筑物屋顶的表面，一般包含砼现浇楼面、水泥砂浆找平层、保温隔热层、防水层、水泥砂浆保护层等。由于屋面是建筑物屋顶中面积最大的部分，因此屋面是建筑节能控制的重点部位。
目前，工程中经常应用的保温隔热层是基于聚苯乙烯板等有机材料构建的屋面保温系统。但是单块聚苯乙烯板面积有限，必须用多块聚苯乙烯板拼铺，导致铺设后接缝多。当防水层有渗漏时会沿着接缝窜水，难以准确找到防水层的渗漏点，造成屋面维修工作量大。同时，这种屋面易燃，存在火灾隐患。
泡沫混凝土也是一种常用的保温层材料，其热传导率低，防火性能优良。现场浇筑的泡沫混凝土屋面整体性能好，不仅减少屋面施工的劳动强度，而且防水层渗漏时不会出现窜水。但泡沫混凝土脆性大、强度低、收缩大，工程维修量随使用年限增长不断增加。
由于关注保温材料的防火要求，有机-无机复合材料成为近年来防火保温材料研究的重点。水泥-膨胀聚苯乙烯轻质混凝土是一种多年前常用的典型的保温材料，具有较好的防火性能。但水泥与膨胀聚苯乙烯粘结力差；强度与密度的关系矛盾较大，密度较大时，才产生良好的防火作用，却带来屋面自重过大的问题。另外水泥-膨胀聚苯乙烯轻质混凝土的收缩率也较大。因此，这种材料在屋面上的实际应用并不多。
氯氧镁水泥有较高的强度，水化产物是良好的防火剂。氯氧镁水泥- 膨胀聚苯乙烯轻质混凝土具有高强、轻质、防火特征，在屋面保温系统应用中已经有报道。但氯氧镁水泥的缺点是易吸湿返卤，软化系数低，碳化后强度降低，表面易粉化；另外，氯氧镁水泥大多以氯化镁为调和剂，其制品为气硬性胶凝材料，在渗入水分后，将造成氯离子渗漏，对钢筋混凝土屋面基层(楼板)造成腐蚀，在一些地区已经禁止使用此种保温材料。
硫氧镁水泥具有优良的力学性能，改性硫氧镁水泥抗水性也优于氯氧镁水泥，且对钢筋无腐蚀作用，同时也具有一定的防火性能。因此，开发硫氧镁水泥-膨胀聚苯乙烯泡沫混凝土具有良好的应用前景。但硫氧镁水泥与聚苯乙烯泡沫的粘结力较氯氧镁水泥差，防火能力也不及氯氧镁水泥，同时还存在吸水率大、抗水性不足和表面易粉化的问题。
因此，需要进一步对硫氧镁水泥进行改性，开发一种适用于屋面浇注的，既能防水防火保温，同时强度大、质轻的有机/无机添加剂复合改性的新型硫氧镁水泥-膨胀聚苯乙烯泡沫混凝土。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种轻质混凝土。该轻质混凝土具有氯氧镁水泥的优点，即强度与氯氧镁水泥及其复合材料相当，水化产物也具有良好的防火性能；但避免了氯氧镁水泥的弊端如泛卤、吸湿、软化系数低、对含钢材的制品有腐蚀性。因此，本发明的目的在于提供一种能够替代泡沫混凝土，硅酸盐水泥或氯氧镁水泥胶凝的膨胀聚苯乙烯泡沫复合材料，用于屋面浇注的保温兼防火的轻质混凝土。
为了实现上述技术效果，本发明采用了如下的技术方案：
一种用于屋面浇注的防火保温的轻质混凝土，以所述轻质混凝土原料的总质量为100％，各组分及其质量百分比为：
轻烧氧化镁20～40％，水合硫酸镁20～30％，水20～30％，复合增粘剂 10～20％，改性乳化沥青0.5～3％，聚苯乙烯泡沫颗粒2～4％，余量为其它必要助剂。
优选地，以所述轻质混凝土原料的总质量为100％，各组分及其质量百分比为：
轻烧氧化镁26～32％，水合硫酸镁24～27％，水22～24％，复合增粘剂 14～17％，改性乳化沥青0.5～2％，聚苯乙烯泡沫颗粒3～3.5％，余量为其它必要助剂。
作为一个优选的实施方案，本发明提供一种用于屋面浇注的防火保温的轻质混凝土，以所述轻质混凝土原料的总质量为100％，各组分及其质量百分比为：
轻烧氧化镁28～31％，水合硫酸镁24～26％，水24～25％，复合增粘剂 15～17％，改性乳化沥青0.5～1.0％，聚苯乙烯泡沫颗粒2～4％，余量为其它必要助剂。
优选地，所述复合增粘剂，包括高岭土、赤泥、火山灰和糯米浆；以所述复合增粘剂的总质量为100％，各组分的质量百分比为：
高岭土20～30％，赤泥20～30％，火山灰20～30％，余量为糯米浆。
更优选地，以所述复合增粘剂的总质量为100％，各组分的质量百分比为：
高岭土24～26％，赤泥25～30％，火山灰26～30％，余量为糯米浆。
优选地，所述高岭土为煅烧煤系高岭土。
优选地，所述糯米浆为固含量为3～6％的糯米浆，更优选为固含量5％的糯米浆。
所述糯米浆通过如下方法制备：
将糯米研磨至细粉，按90～97％(w/w)的水和3～10％(w/w)的糯米粉混合成浆，加热至沸腾，保温10～30分钟,自然冷却后成粘稠状液体，备用。
优选地，上述糯米浆制备中，糯米研磨至比表面积3500±500cm2/g 的细粉。
优选地，所述高岭土、赤泥和火山灰为比表面积3500±500cm2/g的细粉。
优选地，所述轻烧氧化镁为煅烧菱镁矿所得轻烧氧化镁。
优选地，所述水合硫酸镁选自七水硫酸镁和一水硫酸镁中的一种或两种；更优选为七水硫酸镁。
优选地，所述改性乳化沥青包括阳离子沥青乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)乳液、丁苯乳液和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)乳液；以所述改性乳化沥青的总质量为100％，各组分的质量百分比为：
阳离子沥青乳液85～95％，乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液5～7％，丁苯乳液1～5％，余量为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液。
优选地，所述聚苯乙烯泡沫颗粒的直径为3～8mm；更优选为4～6mm。
优选地，所述其它必要助剂选自抗水剂、缓凝剂、引气剂和防冻剂中的一种或几种；更优选地，所述其它必要助剂为抗水剂。
优选地，所述抗水剂选自柠檬酸、磷酸氢二钾和磷酸二氢钾中的一种或多种。
优选地，所述缓凝剂选自柠檬酸及其盐、磷酸盐、硼酸盐中的一种或多种。
本发明还有一个目的在于提供上述轻质混凝土的制备方法，包括：
按照配比准备各原料，混合搅拌均匀，即得。
本发明的第三个目的在于提供上述轻质混凝土在屋面保温防火层中的应用。
具体地，所述应用包括在施工现场将本发明所述轻质混凝土浇注在清洁后的楼面上，按照本领域常规方法养护，然后浇注水泥砂浆找平层。
现有技术中，硫氧镁水泥-聚苯乙烯泡沫混凝土存在胶凝材料与聚苯乙烯泡沫颗粒粘结力差，聚苯乙烯泡沫颗粒易上浮分层的问题。另外，硫氧镁水泥-聚苯乙烯泡沫混凝土防火性能较氯氧镁水泥差，如用作保温材料也会出现吸水率较大、抗水性不足和表面易粉化等问题。
本发明采用了如下的措施和方案很好地解决了上述问题：
(1)本发明所述复合增粘剂由有机增粘剂和无极增粘剂复配而成。其中的糯米浆是环保的生物质材料，作为有机增粘剂。它提高了砂浆的粘聚性，解决浆料分层问题。糯米浆又是良好的粘结剂，含有糯米浆的硫氧镁水泥灰浆在固化后具有优异的防水功能。所述复合增粘剂中的高岭土、赤泥、火山灰均来自工业尾矿或废渣，它们一方面用作无机增粘剂，与糯米浆一起将混凝土散粒状的原料粘结成整体；另一方面它们还能增加膨胀聚苯乙烯防火颗粒外层防火壳层的厚度，提高防火能力和降低生产成本。
(2)本发明选用改性乳化沥青，进一步增加聚苯乙烯泡沫颗粒与硫氧镁水泥的粘结力，同时减少制品的吸水率，提高其防水和抗粉化能力。
(3)添加少量助剂，尤其是抗水剂，强化硫氧镁的抗水性，还兼具防火性能。
本发明提供的所述轻质混凝土，多种原料都是废渣、废料的再利用。如，轻烧氧化镁、高岭土、赤泥、聚苯乙烯泡沫颗粒等。因此，本发明为上述多种废渣、废料提供了一条新的再利用出路。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。其中，部分原料购买情况如下：
氧化镁：辽宁海城环菱镁制品制造有限公司；
七水硫酸镁：江苏硫酸镁集团有限公司；
阳离子沥青乳液：南京华晨乳化沥青厂；
乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)乳液：南通福伦利新材料有限公司；
丁苯乳液：南通福伦利新材料有限公司；
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)乳液：南通福伦利新材料有限公司；
煅烧煤系高岭土：工业尾矿自制，比表面积约3200cm2/g；
赤泥：工业废渣煅烧,比表面积约3200cm2/g；
火山灰：市售煅烧,比表面积约3200cm2/g；
固含量5％的糯米浆：将糯米研磨至细粉(比表面积约3500cm2/g)，按90～97％(w/w)的水和3～10％(w/w)的糯米粉混合成浆，加热至100℃煮沸, 保温20分钟,自然冷却后成粘稠状液体，备用；
聚苯乙烯泡沫颗粒：直径4～6mm，市售。
实施例1～3一种轻质混凝土
实施例1～3所述的轻质混凝土的原料组成，见表1所示；通过如下方法制备：
按照表1所示的配比，准备各原料，然后将所有原料转移至搅拌设备中，搅拌约5分钟，即得。
上述制备的轻质混凝土在洁净的楼面上进行浇注，养护48小时，用水泥砂浆找平，干燥后铺置防水层。
表1实施例1～3的轻质混凝土的原料组成
Figure RE-GDA0002432517440000051
对比例1一种氯氧镁水泥-膨胀聚苯乙烯保温材料
对比例1所述的氯氧镁水泥-膨胀聚苯乙烯保温材料的原料组成，见表2 所示；通过如下方法制备：
按照表2所示的配比，准备各原料，然后将所有原料转移至搅拌设备中，搅拌约5分钟，即得。
对比例2一种硅酸盐水泥-膨胀聚苯乙烯保温材料
对比例2所述的硅酸盐水泥-膨胀聚苯乙烯保温材料的原料组成，见表2 所示；通过如下方法制备：
按照表2所示的配比，准备各原料，然后将所有原料转移至搅拌设备中，搅拌约5分钟，即得。
表2对比例1和2所述保温材料的原料组成
Figure RE-GDA0002432517440000061
上述实施例1～3和对比例1～2得到的复合材料，进行相关性能测定。测定结果显示：
与本发明的轻质混凝土比较，对比例1的氯氧镁水泥-膨胀聚苯乙烯保温材料软化系数小，仅0.41，说明其不耐水；在冻融作用下，质量损失达到 22.2％，强度损失达到29.3％，证明其耐久性不良。而对比例2的硅酸盐水泥保温材料虽然具有良好的耐久性，但其强度性能不及本发明的轻质混凝土，表现为在相近的表观密度下其抗压强度和抗折强度都小于本发明的轻质混凝土，尤其是抗压强度一项，仅0.58MPa；此外，对比例2的硅酸盐水泥保温材料防火性为B1级，低于本发明的轻质混凝土。因此，本发明提供的轻质混凝土综合性能最优。测定结果具体见表3所示。
表3实施例1～3的轻质混凝土的性能测定结果
Figure RE-GDA0002432517440000071
总之，本发明提供了一种强度高、耐久性好、腐蚀性小的用于屋面浇注的防火保温的轻质混凝土。

Claims (10)

1.一种用于屋面浇注的防火保温的轻质混凝土，以所述轻质混凝土原料的总质量为100％，各组分及其质量百分比为：
轻烧氧化镁20～40％，水合硫酸镁20～30％，水20～30％，复合增粘剂10～20％，改性乳化沥青0.5～3％，聚苯乙烯泡沫颗粒2～4％，余量为其它必要助剂。
2.根据权利要求1所述的轻质混凝土，其特征在于，以所述轻质混凝土原料的总质量为100％，各组分及其质量百分比为：
轻烧氧化镁26～32％，水合硫酸镁24～27％，水22～24％，复合增粘剂14～17％，改性乳化沥青0.5～2％，聚苯乙烯泡沫颗粒3～3.5％，余量为其它必要助剂；
优选地，以所述轻质混凝土原料的总质量为100％，各组分及其质量百分比为：
轻烧氧化镁28～31％，水合硫酸镁24～26％，水24～25％，复合增粘剂15～17％，改性乳化沥青0.5～1.0％，聚苯乙烯泡沫颗粒2～4％，余量为其它必要助剂。
3.根据权利要求1或2所述的轻质混凝土，其特征在于，所述复合增粘剂，包括高岭土、赤泥、火山灰和糯米浆；以所述复合增粘剂的总质量为100％，各组分的质量百分比为：
高岭土20～30％，赤泥20～30％，火山灰20～30％，余量为糯米浆；
优选地，以所述复合增粘剂的总质量为100％，各组分的质量百分比为：
高岭土24～26％，赤泥25～30％，火山灰26～30％，余量为糯米浆。
4.根据权利要求3所述的轻质混凝土，其特征在于，所述高岭土为煅烧煤系高岭土；
优选地，所述高岭土、赤泥和火山灰为比表面积3500±500cm2/g的细粉。
5.根据权利要求3所述的轻质混凝土，其特征在于，所述糯米浆为固含量为3～6％的糯米浆，更优选为固含量5％的糯米浆；
所述糯米浆通过如下方法制备：
将糯米研磨至细粉，按90～97％(w/w)的水和3～10％(w/w)的糯米粉混合成浆，加热至沸腾，保温10～30分钟，自然冷却后成粘稠状液体，即得；
优选地，糯米浆制备中，糯米研磨至比表面积3500±500cm2/g的细粉。
6.根据权利要求1或2所述的轻质混凝土，其特征在于，所述轻烧氧化镁为煅烧菱镁矿所得轻烧氧化镁；
优选地，所述水合硫酸镁选自七水硫酸镁和一水硫酸镁中的一种或两种；更优选为七水硫酸镁；
优选地，所述聚苯乙烯泡沫颗粒的直径为3～8mm；更优选为4～6mm。
7.根据权利要求1或2所述的轻质混凝土，其特征在于，所述改性乳化沥青包括阳离子沥青乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、丁苯乳液和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液；以所述改性乳化沥青的总质量为100％，各组分的质量百分比为：
阳离子沥青乳液85～95％，乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液5～7％，丁苯乳液1～5％，余量为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物乳液。
8.根据权利要求1或2所述的轻质混凝土，其特征在于，所述其它必要助剂选自抗水剂、缓凝剂、引气剂和防冻剂中的一种或几种；优选地，所述其它必要助剂为抗水剂；
优选地，所述抗水剂选自柠檬酸、磷酸氢二钾和磷酸二氢钾中的一种或多种；
优选地，所述缓凝剂选自柠檬酸及其盐、磷酸盐、硼酸盐中的一种或多种。
9.权利要求1至8中任一项所述的轻质混凝土的制备方法，包括：
按照配比准备各原料，混合搅拌均匀，即得。
10.权利要求1至8中任一项所述的轻质混凝土或权利要求9制备的所述轻质混凝土在屋面保温防火层中的应用；
具体地，所述应用包括在施工现场将所述轻质混凝土浇注在清洁后的楼面上，按照本领域常规方法养护，然后浇注水泥砂浆找平层。
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