CN111943606A - 一种轻质、节能混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻质、节能混凝土及其制备方法，先将膨胀蛭石粉和石油焦粉加入水中，球磨，接着加入水泥和砂的混合物，搅拌混匀，继续加入轻集料和外加剂、过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料；接着向第一浆料中加入1‑萘胺的盐酸溶液，边搅拌边加入凝胶颗粒，搅拌混匀得到第二浆料，最后将第二浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种混凝土产品，质轻，导热系数低，强度高。

Description

一种轻质、节能混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种轻质、节能混凝土及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，人民生活水平不断提高，对能源的消耗也越来越大，能源短缺问题日益突出。混凝土作为主要的建筑材料在建筑领域中被广泛使用。目前国内外90％以上的多、高层建筑物是钢筋混凝土结构，少数钢结构建筑物，其围护结构包括外墙与楼(屋)盖也主要是混凝土材料建成的。但是，与内、外保温层使用的保温材料相比，混凝土的保温性能较差，导热系数为1.7W/(m·K)左右，这样就只有将内外保温层加设得很厚，才能保证建筑物内部的温度。这不符合国家对房屋建筑的节能要求，不仅导致建造成本增加，而且不利于结构受力和施工及使用安全。
我国房屋建筑外墙墙体材料主要包括粘土实心砖和空心砖、多孔砖、混凝土砌块等，普遍存在导热系数高，隔热性能差等问题，不符合国家对房屋建筑的节能要求，通常还需要在墙体外表面或内表面做保温隔热层才能满足相关规范要求。
保温工程是一个系统工程，建造建筑物的主体材料是混凝土，为了满足国民需求，市场上出现了混凝土保温材料，主要采用锯木屑、聚轻球、高岭土、铝矾土熟料等作为原料，这些原料成本高，加工成本也高。故对混凝土进行保温研究意义重大。
专利申请CN108203312A公开了一种轻质发泡混凝土，包括固体组分和外加组分两部分，其中，固体组分是由硅酸盐水泥和石油焦粉组成，外加组分是由三聚氰胺减水剂、促凝剂和复合发泡剂(发泡组分、稳泡组分、稳泡助剂和助剂等)组成，制成的发泡混凝土密度下降，但是发泡过程比较粗犷、快速，会形成大量比较大的孔隙，严重影响了混凝土的强度，无法满足建筑高标准要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轻质、节能混凝土及其制备方法，质轻，导热系数低，强度高。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种轻质、节能混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将废弃椰壳粉碎成粉末，接着进行碱化、酯化处理，得到改性粉末，再将改性粉末与聚萘二甲酸乙二醇酯共混造粒并熔融纺丝制成纤维，然后将纤维加入质量浓度65％的对甲苯磺酸水溶液中，加热至40～50℃，快速加入正硅酸乙酯，然后边搅拌边缓慢滴加甲苯，直至溶液变为凝胶状，干燥，粉碎，得到凝胶颗粒，备用；
(2)再将膨胀蛭石粉和石油焦粉加入水中，球磨，接着加入水泥和砂的混合物，搅拌混匀，继续加入轻集料和外加剂、过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料；
(3)接着向第一浆料中加入1-萘胺的盐酸溶液，边搅拌边加入凝胶颗粒，搅拌混匀得到第二浆料；
(4)最后将第二浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种轻质、节能混凝土。
优选的，步骤(1)中，改性粉末、聚萘二甲酸乙二醇酯、对甲苯磺酸水溶液、正硅酸乙酯、甲苯的质量比为1：0.3～0.4：5～7：2～3：0.4～0.6。
优选的，步骤(1)中，以重量份计，改性粉末的制备方法如下：先将1份废弃椰壳粉碎成80～100目的粉末，然后加入8～10份质量浓度12～15％氢氧化钠溶液中，以300～500r/分钟的转速搅拌处理3～5小时，过滤，用水洗涤至中性；然后加入8～10份邻苯二甲酸酐中，接着加入0.03～0.04份质量浓度98％硫酸溶液，加热至150～160℃，搅拌反应3～5小时，抽滤，用水洗涤至中性，80～90℃干燥8～10小时，即得所述的改性粉末。
优选的，步骤(1)中，利用双螺杆挤出机在400～500℃条件下实现共混造粒。
优选的，步骤(1)中，熔融纺丝的工艺条件为：纺丝温度为390～420℃，纺速为800～1000m/min。
优选的，步骤(2)中，所述水泥选自普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、石油焦粉质硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥中的任一种。
优选的，步骤(2)中，所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土按照质量比1：3～4：8～10复合后粉碎而成，前者粉碎至0.22～0.88mm，后者粉碎至5～8mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.5～1.8。
进一步优选的，复合的具体方法是：将膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1～0.2倍的水，造粒，100～110℃干燥2～3小时，然后升温至800～1000℃焙烧20～30分钟，冷却至室温即可。
优选的，步骤(2)中，所述外加剂为木质素磺酸钠、TH-928聚羧酸系减水剂或YZ-1萘系高效减水剂中的任一种与硅酸盐水泥熟料、三乙醇胺按照质量比1：2～3：1.5～2混合得到。本发明的外加剂有助于保证混凝土强度。
优选的，以重量份计，步骤(2)的具体方法如下：将0.03～0.04份膨胀蛭石粉和0.07～0.08份石油焦粉加入0.3～0.4份水中，球磨，接着加入0.18～0.22份水泥和0.22～0.25份砂的混合物，搅拌混匀，继续加入0.2～0.22份轻集料和0.001～0.002份外加剂、0.0002～0.0003份过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料。
优选的，步骤(2)中，球磨前先进行活化处理，具体方法如下：浸泡20～30分钟，600～800W微波处理3～5分钟，趁热超声波振荡1～2分钟，然后接着1000～1200W微波处理1～2分钟即可。
优选的，步骤(3)中，第一浆料与1-萘胺的盐酸溶液、凝胶颗粒的质量比为1：0.15～0.25：0.1～0.2，其中，1-萘胺的盐酸溶液是将1-萘胺与2mol/L盐酸溶液以质量比1：5～6混合后搅拌均匀而得。
优选的，步骤(4)中，振捣成型包括4～5次，每次振捣时间为2～4s。振捣时间太短会残留较大气泡，混凝土内部不密实，降低混凝土强度；振捣时间太长会破坏内部形成的均匀气泡，自重大，保温性能差。
优选的，步骤(4)中，养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护13～15天。
本发明的常温按照国内通常工程温度，定义为20℃；常压是指101.325kPa。
利用上述制备方法得到的一种轻质、节能混凝土。
本发明的有益效果在于：
本发明先将膨胀蛭石粉和石油焦粉加入水中，球磨，接着加入水泥和砂的混合物，搅拌混匀，继续加入轻集料和外加剂、过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料；接着向第一浆料中加入1-萘胺的盐酸溶液，边搅拌边加入凝胶颗粒，搅拌混匀得到第二浆料，最后将第二浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种混凝土产品，质轻，导热系数低，强度高。具体分析如下：
1、凝胶颗粒是先将废弃椰壳粉制成改性粉末，再将改性粉末与聚萘二甲酸乙二醇酯共混造粒并熔融纺丝制成纤维，最后借助正硅酸乙酯水解制成。废弃椰壳中含有大量纤维素，经碱化处理，使得废弃椰壳内部的氢键结合变弱，使得纤维素膨胀，溶解半纤维素和一部分木质素，使得纤维素更好地暴露出来，接着进行酯化处理，使得纤维素中的羟基发生酯化，使其具有一定的热塑性，从而可与聚萘二甲酸乙二醇酯混合后熔融纺丝。
2、聚萘二甲酸乙二醇酯含有刚性较大的萘环结构，使其具有较高的机械强度，且可以阻隔紫外线，降低导热系数。熔融纺丝制成的纤维借助正硅酸乙酯水解制成凝胶颗粒，凝胶化的多孔结构大大降低了产品密度，并且有效阻隔热量，进一步降低导热系数。纤维在凝胶颗粒中穿插、缠绕，起到加强作用，保证产品机械强度。
3、第一浆料制备完成后构建了胶凝体系，加入1-萘胺的盐酸溶液后，随着胶凝化产物的膨胀，酸性条件下1-萘胺聚合反应生成聚1-萘胺，聚1-萘胺穿插在胶凝体系中，起到加强作用，并且它含有的萘环与凝胶颗粒中的萘环具有良好的相容性，进一步增强机械强度。同时，形成更多孔隙，对热量起到阻隔作用，进一步降低导热系数。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1：
一种轻质、节能混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将废弃椰壳粉碎成粉末，接着进行碱化、酯化处理，得到改性粉末，再将改性粉末与聚萘二甲酸乙二醇酯共混造粒并熔融纺丝制成纤维，然后将纤维加入质量浓度65％的对甲苯磺酸水溶液中，加热至40℃，快速加入正硅酸乙酯，然后边搅拌边缓慢滴加甲苯，直至溶液变为凝胶状，干燥，粉碎，得到凝胶颗粒，备用；
(2)再将膨胀蛭石粉和石油焦粉加入水中，球磨，接着加入水泥和砂的混合物，搅拌混匀，继续加入轻集料和外加剂、过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料；
(3)接着向第一浆料中加入1-萘胺的盐酸溶液，边搅拌边加入凝胶颗粒，搅拌混匀得到第二浆料；
(4)最后将第二浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种轻质、节能混凝土。
步骤(1)中，改性粉末、聚萘二甲酸乙二醇酯、对甲苯磺酸水溶液、正硅酸乙酯、甲苯的质量比为1：0.4：5：3：0.4。
步骤(1)中，改性粉末的制备方法如下：先将1kg废弃椰壳粉碎成100目的粉末，然后加入8kg质量浓度15％氢氧化钠溶液中，以300r/分钟的转速搅拌处理5小时，过滤，用水洗涤至中性；然后加入8kg邻苯二甲酸酐中，接着加入0.04kg质量浓度98％硫酸溶液，加热至150℃，搅拌反应5小时，抽滤，用水洗涤至中性，80℃干燥10小时，即得所述的改性粉末。
步骤(1)中，利用双螺杆挤出机在400℃条件下实现共混造粒。
步骤(1)中，熔融纺丝的工艺条件为：纺丝温度为420℃，纺速为800m/min。
步骤(2)中，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
步骤(2)中，所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土按照质量比1：4：8复合后粉碎而成，前者粉碎至0.88mm，后者粉碎至5mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.8。
复合的具体方法是：将膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1倍的水，造粒，110℃干燥2小时，然后升温至1000℃焙烧20分钟，冷却至室温即可。
步骤(2)中，所述外加剂为木质素磺酸钠与硅酸盐水泥熟料、三乙醇胺按照质量比1：3：1.5混合得到。
步骤(2)的具体方法如下：将0.04kg膨胀蛭石粉和0.07kg石油焦粉加入0.4kg水中，球磨，接着加入0.18kg水泥和0.25kg砂的混合物，搅拌混匀，继续加入0.2kg轻集料和0.002kg外加剂、0.0002kg过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料。
步骤(2)中，球磨前先进行活化处理，具体方法如下：浸泡30分钟，600W微波处理5分钟，趁热超声波振荡1分钟，然后接着1200W微波处理1分钟即可。
步骤(3)中，第一浆料与1-萘胺的盐酸溶液、凝胶颗粒的质量比为1：0.25：0.1，其中，1-萘胺的盐酸溶液是将1-萘胺与2mol/L盐酸溶液以质量比1：6混合后搅拌均匀而得。
步骤(4)中，振捣成型包括4次，每次振捣时间为4s。
步骤(4)中，养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护13天。
实施例2：
一种轻质、节能混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将废弃椰壳粉碎成粉末，接着进行碱化、酯化处理，得到改性粉末，再将改性粉末与聚萘二甲酸乙二醇酯共混造粒并熔融纺丝制成纤维，然后将纤维加入质量浓度65％的对甲苯磺酸水溶液中，加热至50℃，快速加入正硅酸乙酯，然后边搅拌边缓慢滴加甲苯，直至溶液变为凝胶状，干燥，粉碎，得到凝胶颗粒，备用；
(2)再将膨胀蛭石粉和石油焦粉加入水中，球磨，接着加入水泥和砂的混合物，搅拌混匀，继续加入轻集料和外加剂、过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料；
(3)接着向第一浆料中加入1-萘胺的盐酸溶液，边搅拌边加入凝胶颗粒，搅拌混匀得到第二浆料；
(4)最后将第二浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种轻质、节能混凝土。
步骤(1)中，改性粉末、聚萘二甲酸乙二醇酯、对甲苯磺酸水溶液、正硅酸乙酯、甲苯的质量比为1：0.3：7：2：0.6。
步骤(1)中，改性粉末的制备方法如下：先将1kg废弃椰壳粉碎成80目的粉末，然后加入10kg质量浓度12％氢氧化钠溶液中，以500r/分钟的转速搅拌处理3小时，过滤，用水洗涤至中性；然后加入10kg邻苯二甲酸酐中，接着加入0.03kg质量浓度98％硫酸溶液，加热至160℃，搅拌反应3小时，抽滤，用水洗涤至中性，90℃干燥8小时，即得所述的改性粉末。
步骤(1)中，利用双螺杆挤出机在500℃条件下实现共混造粒。
步骤(1)中，熔融纺丝的工艺条件为：纺丝温度为390℃，纺速为1000m/min。
步骤(2)中，所述水泥为石油焦粉质硅酸盐水泥。
步骤(2)中，所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土按照质量比1：3：10复合后粉碎而成，前者粉碎至0.22mm，后者粉碎至8mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.5。
复合的具体方法是：将膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.2倍的水，造粒，100℃干燥3小时，然后升温至800℃焙烧30分钟，冷却至室温即可。
步骤(2)中，所述外加剂为TH-928聚羧酸系减水剂与硅酸盐水泥熟料、三乙醇胺按照质量比1：2：2混合得到。
步骤(2)的具体方法如下：将0.03kg膨胀蛭石粉和0.08kg石油焦粉加入0.3kg水中，球磨，接着加入0.22kg水泥和0.22kg砂的混合物，搅拌混匀，继续加入0.22kg轻集料和0.001kg外加剂、0.0003kg过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料。
步骤(2)中，球磨前先进行活化处理，具体方法如下：浸泡20分钟，800W微波处理3分钟，趁热超声波振荡2分钟，然后接着1000W微波处理2分钟即可。
步骤(3)中，第一浆料与1-萘胺的盐酸溶液、凝胶颗粒的质量比为1：0.15：0.2，其中，1-萘胺的盐酸溶液是将1-萘胺与2mol/L盐酸溶液以质量比1：5混合后搅拌均匀而得。
步骤(4)中，振捣成型包括5次，每次振捣时间为2s。
步骤(4)中，养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护15天。
实施例3：
一种轻质、节能混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将废弃椰壳粉碎成粉末，接着进行碱化、酯化处理，得到改性粉末，再将改性粉末与聚萘二甲酸乙二醇酯共混造粒并熔融纺丝制成纤维，然后将纤维加入质量浓度65％的对甲苯磺酸水溶液中，加热至45℃，快速加入正硅酸乙酯，然后边搅拌边缓慢滴加甲苯，直至溶液变为凝胶状，干燥，粉碎，得到凝胶颗粒，备用；
(2)再将膨胀蛭石粉和石油焦粉加入水中，球磨，接着加入水泥和砂的混合物，搅拌混匀，继续加入轻集料和外加剂、过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料；
(3)接着向第一浆料中加入1-萘胺的盐酸溶液，边搅拌边加入凝胶颗粒，搅拌混匀得到第二浆料；
(4)最后将第二浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种轻质、节能混凝土。
步骤(1)中，改性粉末、聚萘二甲酸乙二醇酯、对甲苯磺酸水溶液、正硅酸乙酯、甲苯的质量比为1：0.35：6：2.5：0.5。
步骤(1)中，改性粉末的制备方法如下：先将1kg废弃椰壳粉碎成90目的粉末，然后加入9kg质量浓度13％氢氧化钠溶液中，以400r/分钟的转速搅拌处理4小时，过滤，用水洗涤至中性；然后加入9kg邻苯二甲酸酐中，接着加入0.035kg质量浓度98％硫酸溶液，加热至155℃，搅拌反应4小时，抽滤，用水洗涤至中性，85℃干燥9小时，即得所述的改性粉末。
步骤(1)中，利用双螺杆挤出机在450℃条件下实现共混造粒。
步骤(1)中，熔融纺丝的工艺条件为：纺丝温度为400℃，纺速为900m/min。
步骤(2)中，所述水泥为火山灰质硅酸盐水泥。
步骤(2)中，所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土按照质量比1：3.5：9复合后粉碎而成，前者粉碎至0.5mm，后者粉碎至6mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.6。
复合的具体方法是：将膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.15倍的水，造粒，105℃干燥2.5小时，然后升温至900℃焙烧25分钟，冷却至室温即可。
步骤(2)中，所述外加剂为YZ-1萘系高效减水剂与硅酸盐水泥熟料、三乙醇胺按照质量比1：2.5：1.8混合得到。
步骤(2)的具体方法如下：将0.035kg膨胀蛭石粉和0.075kg石油焦粉加入0.35kg水中，球磨，接着加入0.2kg水泥和0.24kg砂的混合物，搅拌混匀，继续加入0.21kg轻集料和0.0015kg外加剂、0.00025kg过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料。
步骤(2)中，球磨前先进行活化处理，具体方法如下：浸泡25分钟，750W微波处理4分钟，趁热超声波振荡1.5分钟，然后接着1100W微波处理1.5分钟即可。
步骤(3)中，第一浆料与1-萘胺的盐酸溶液、凝胶颗粒的质量比为1：0.2：0.15，其中，1-萘胺的盐酸溶液是将1-萘胺与2mol/L盐酸溶液以质量比1：5.5混合后搅拌均匀而得。
步骤(4)中，振捣成型包括5次，每次振捣时间为3s。
步骤(4)中，养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护14天。
对比例1
一种混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将废弃椰壳粉碎成粉末，接着进行碱化、酯化处理，得到改性粉末，再将改性粉末熔融纺丝制成纤维，然后将纤维加入质量浓度65％的对甲苯磺酸水溶液中，加热至40℃，快速加入正硅酸乙酯，然后边搅拌边缓慢滴加甲苯，直至溶液变为凝胶状，干燥，粉碎，得到凝胶颗粒，备用；
(2)再将膨胀蛭石粉和石油焦粉加入水中，球磨，接着加入水泥和砂的混合物，搅拌混匀，继续加入轻集料和外加剂、过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料；
(3)接着向第一浆料中加入1-萘胺的盐酸溶液，边搅拌边加入凝胶颗粒，搅拌混匀得到第二浆料；
(4)最后将第二浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种混凝土。
步骤(1)中，改性粉末、对甲苯磺酸水溶液、正硅酸乙酯、甲苯的质量比为1：5：3：0.4。
步骤(1)中，改性粉末的制备方法如下：先将1kg废弃椰壳粉碎成100目的粉末，然后加入8kg质量浓度15％氢氧化钠溶液中，以300r/分钟的转速搅拌处理5小时，过滤，用水洗涤至中性；然后加入8kg邻苯二甲酸酐中，接着加入0.04kg质量浓度98％硫酸溶液，加热至150℃，搅拌反应5小时，抽滤，用水洗涤至中性，80℃干燥10小时，即得所述的改性粉末。
步骤(1)中，熔融纺丝的工艺条件为：纺丝温度为420℃，纺速为800m/min。
步骤(2)中，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
步骤(2)中，所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土按照质量比1：4：8复合后粉碎而成，前者粉碎至0.88mm，后者粉碎至5mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.8。
复合的具体方法是：将膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1倍的水，造粒，110℃干燥2小时，然后升温至1000℃焙烧20分钟，冷却至室温即可。
步骤(2)中，所述外加剂为木质素磺酸钠与硅酸盐水泥熟料、三乙醇胺按照质量比1：3：1.5混合得到。
步骤(2)的具体方法如下：将0.04kg膨胀蛭石粉和0.07kg石油焦粉加入0.4kg水中，球磨，接着加入0.18kg水泥和0.25kg砂的混合物，搅拌混匀，继续加入0.2kg轻集料和0.002kg外加剂、0.0002kg过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料。
步骤(2)中，球磨前先进行活化处理，具体方法如下：浸泡30分钟，600W微波处理5分钟，趁热超声波振荡1分钟，然后接着1200W微波处理1分钟即可。
步骤(3)中，第一浆料与1-萘胺的盐酸溶液、凝胶颗粒的质量比为1：0.25：0.1，其中，1-萘胺的盐酸溶液是将1-萘胺与2mol/L盐酸溶液以质量比1：6混合后搅拌均匀而得。
步骤(4)中，振捣成型包括4次，每次振捣时间为4s。
步骤(4)中，养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护13天。
对比例2
一种混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将废弃椰壳粉碎成粉末，接着进行碱化、酯化处理，得到改性粉末，再将改性粉末与聚萘二甲酸乙二醇酯共混造粒并熔融纺丝制成纤维，然后将纤维加入质量浓度65％的对甲苯磺酸水溶液中，加热至40℃，快速加入正硅酸乙酯，然后边搅拌边缓慢滴加甲苯，直至溶液变为凝胶状，干燥，粉碎，得到凝胶颗粒，备用；
(2)再将膨胀蛭石粉和石油焦粉加入水中，球磨，接着加入水泥和砂的混合物，搅拌混匀，继续加入轻集料和外加剂、过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料；
(3)接着向第一浆料中加入凝胶颗粒，搅拌混匀得到第二浆料；
(4)最后将第二浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种混凝土。
步骤(1)中，改性粉末、聚萘二甲酸乙二醇酯、对甲苯磺酸水溶液、正硅酸乙酯、甲苯的质量比为1：0.4：5：3：0.4。
步骤(1)中，改性粉末的制备方法如下：先将1kg废弃椰壳粉碎成100目的粉末，然后加入8kg质量浓度15％氢氧化钠溶液中，以300r/分钟的转速搅拌处理5小时，过滤，用水洗涤至中性；然后加入8kg邻苯二甲酸酐中，接着加入0.04kg质量浓度98％硫酸溶液，加热至150℃，搅拌反应5小时，抽滤，用水洗涤至中性，80℃干燥10小时，即得所述的改性粉末。
步骤(1)中，利用双螺杆挤出机在400℃条件下实现共混造粒。
步骤(1)中，熔融纺丝的工艺条件为：纺丝温度为420℃，纺速为800m/min。
步骤(2)中，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
步骤(2)中，所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土按照质量比1：4：8复合后粉碎而成，前者粉碎至0.88mm，后者粉碎至5mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.8。
复合的具体方法是：将膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1倍的水，造粒，110℃干燥2小时，然后升温至1000℃焙烧20分钟，冷却至室温即可。
步骤(2)中，所述外加剂为木质素磺酸钠与硅酸盐水泥熟料、三乙醇胺按照质量比1：3：1.5混合得到。
步骤(2)的具体方法如下：将0.04kg膨胀蛭石粉和0.07kg石油焦粉加入0.4kg水中，球磨，接着加入0.18kg水泥和0.25kg砂的混合物，搅拌混匀，继续加入0.2kg轻集料和0.002kg外加剂、0.0002kg过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料。
步骤(2)中，球磨前先进行活化处理，具体方法如下：浸泡30分钟，600W微波处理5分钟，趁热超声波振荡1分钟，然后接着1200W微波处理1分钟即可。
步骤(3)中，第一浆料与凝胶颗粒的质量比为1：0.1。
步骤(4)中，振捣成型包括4次，每次振捣时间为4s。
步骤(4)中，养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护13天。
对比例3
一种混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将膨胀蛭石粉和石油焦粉加入水中，球磨，接着加入水泥和砂的混合物，搅拌混匀，继续加入轻集料和外加剂、过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料；
(2)接着向第一浆料中加入1-萘胺的盐酸溶液，搅拌混匀得到第二浆料；
(3)最后将第二浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种混凝土。
步骤(1)中，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
步骤(1)中，所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土按照质量比1：4：8复合后粉碎而成，前者粉碎至0.88mm，后者粉碎至5mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.8。
复合的具体方法是：将膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1倍的水，造粒，110℃干燥2小时，然后升温至1000℃焙烧20分钟，冷却至室温即可。
步骤(1)中，所述外加剂为木质素磺酸钠与硅酸盐水泥熟料、三乙醇胺按照质量比1：3：1.5混合得到。
步骤(1)的具体方法如下：将0.04kg膨胀蛭石粉和0.07kg石油焦粉加入0.4kg水中，球磨，接着加入0.18kg水泥和0.25kg砂的混合物，搅拌混匀，继续加入0.2kg轻集料和0.002kg外加剂、0.0002kg过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料。
步骤(1)中，球磨前先进行活化处理，具体方法如下：浸泡30分钟，600W微波处理5分钟，趁热超声波振荡1分钟，然后接着1200W微波处理1分钟即可。
步骤(2)中，第一浆料与1-萘胺的盐酸溶液的质量比为1：0.25，其中，1-萘胺的盐酸溶液是将1-萘胺与2mol/L盐酸溶液以质量比1：6混合后搅拌均匀而得。
步骤(3)中，振捣成型包括4次，每次振捣时间为4s。
步骤(3)中，养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护13天。
对比例4
一种混凝土的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将废弃椰壳粉碎成粉末，接着进行碱化、酯化处理，得到改性粉末，再将改性粉末与聚萘二甲酸乙二醇酯共混造粒，然后将造粒产物加入质量浓度65％的对甲苯磺酸水溶液中，加热至40℃，快速加入正硅酸乙酯，然后边搅拌边缓慢滴加甲苯，直至溶液变为凝胶状，干燥，粉碎，得到凝胶颗粒，备用；
(2)再将膨胀蛭石粉和石油焦粉加入水中，球磨，接着加入水泥和砂的混合物，搅拌混匀，继续加入轻集料和外加剂、过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料；
(3)接着向第一浆料中加入1-萘胺的盐酸溶液，边搅拌边加入凝胶颗粒，搅拌混匀得到第二浆料；
(4)最后将第二浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种混凝土。
步骤(1)中，改性粉末、聚萘二甲酸乙二醇酯、对甲苯磺酸水溶液、正硅酸乙酯、甲苯的质量比为1：0.4：5：3：0.4。
步骤(1)中，改性粉末的制备方法如下：先将1kg废弃椰壳粉碎成100目的粉末，然后加入8kg质量浓度15％氢氧化钠溶液中，以300r/分钟的转速搅拌处理5小时，过滤，用水洗涤至中性；然后加入8kg邻苯二甲酸酐中，接着加入0.04kg质量浓度98％硫酸溶液，加热至150℃，搅拌反应5小时，抽滤，用水洗涤至中性，80℃干燥10小时，即得所述的改性粉末。
步骤(1)中，利用双螺杆挤出机在400℃条件下实现共混造粒。
步骤(2)中，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
步骤(2)中，所述轻集料包括细轻集料和粗轻集料两部分，均是由膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土按照质量比1：4：8复合后粉碎而成，前者粉碎至0.88mm，后者粉碎至5mm；细轻集料与粗轻集料的质量比为1：1.8。
复合的具体方法是：将膨胀蛭石粉、煤矸石粉、高岭土混合均匀，加入它们总重量0.1倍的水，造粒，110℃干燥2小时，然后升温至1000℃焙烧20分钟，冷却至室温即可。
步骤(2)中，所述外加剂为木质素磺酸钠与硅酸盐水泥熟料、三乙醇胺按照质量比1：3：1.5混合得到。
步骤(2)的具体方法如下：将0.04kg膨胀蛭石粉和0.07kg石油焦粉加入0.4kg水中，球磨，接着加入0.18kg水泥和0.25kg砂的混合物，搅拌混匀，继续加入0.2kg轻集料和0.002kg外加剂、0.0002kg过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料。
步骤(2)中，球磨前先进行活化处理，具体方法如下：浸泡30分钟，600W微波处理5分钟，趁热超声波振荡1分钟，然后接着1200W微波处理1分钟即可。
步骤(3)中，第一浆料与1-萘胺的盐酸溶液、凝胶颗粒的质量比为1：0.25：0.1，其中，1-萘胺的盐酸溶液是将1-萘胺与2mol/L盐酸溶液以质量比1：6混合后搅拌均匀而得。
步骤(4)中，振捣成型包括4次，每次振捣时间为4s。
步骤(4)中，养护条件为：常温常压和相对湿度95％RH条件下养护13天。
试验例
对实施例1～3和对比例1～3所得混凝土进行性能测试，结果见表1。
其中，干表观密度利用混凝土密度测试仪测定；根据GB50107-2010进行混凝土强度检测，JC 275-1996检测导热系数。
表1.混凝土性能测试
干表观密度(kg/m<sup>3</sup>) 抗压强度(MPa) 导热系数(W/(m·K))
实施例1 510 28.9 0.025
实施例2 508 28.8 0.024
实施例3 505 28.5 0.022
对比例1 509 19.7 0.079
对比例2 587 15.4 0.083
对比例3 699 13.3 0.158
对比例4 566 17.1 0.073
由表1可知，实施例1～3所得混凝土的干表观密度小，传热系数低，机械强度高。
对比例1在步骤(1)中略去聚萘二甲酸乙二醇酯，混凝土的机械强度和导热系数两个指标均明显变差；对比例2在步骤(3)中略去1-萘胺的盐酸溶液，对比例3略去凝胶颗粒，影响了孔隙形成，干表观密度增大，导热系数增大，且机械强度明显降低；
对比例4中改性粉末与聚萘二甲酸乙二醇酯仅共混造粒，未制成纤维，不能在胶凝体系中穿插，机械强度明显降低，孔隙形成受到影响，干表观密度增大，导热系数也增大。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种轻质、节能混凝土的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)先将废弃椰壳粉碎成粉末，接着进行碱化、酯化处理，得到改性粉末，再将改性粉末与聚萘二甲酸乙二醇酯共混造粒并熔融纺丝制成纤维，然后将纤维加入质量浓度65％的对甲苯磺酸水溶液中，加热至40～50℃，快速加入正硅酸乙酯，然后边搅拌边缓慢滴加甲苯，直至溶液变为凝胶状，干燥，粉碎，得到凝胶颗粒，备用；
(2)再将膨胀蛭石粉和石油焦粉加入水中，球磨，接着加入水泥和砂的混合物，搅拌混匀，继续加入轻集料和外加剂、过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料；
(3)接着向第一浆料中加入1-萘胺的盐酸溶液，边搅拌边加入凝胶颗粒，搅拌混匀得到第二浆料；
(4)最后将第二浆料注入模具振捣成型，养护，即得一种轻质、节能混凝土。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，改性粉末、聚萘二甲酸乙二醇酯、对甲苯磺酸水溶液、正硅酸乙酯、甲苯的质量比为1：0.3～0.4：5～7：2～3：0.4～0.6。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，以重量份计，改性粉末的制备方法如下：先将1份废弃椰壳粉碎成80～100目的粉末，然后加入8～10份质量浓度12～15％氢氧化钠溶液中，以300～500r/分钟的转速搅拌处理3～5小时，过滤，用水洗涤至中性；然后加入8～10份邻苯二甲酸酐中，接着加入0.03～0.04份质量浓度98％硫酸溶液，加热至150～160℃，搅拌反应3～5小时，抽滤，用水洗涤至中性，80～90℃干燥8～10小时，即得所述的改性粉末。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，利用双螺杆挤出机在400～500℃条件下实现共混造粒。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，熔融纺丝的工艺条件为：纺丝温度为390～420℃，纺速为800～1000m/min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以重量份计，步骤(2)的具体方法如下：将0.03～0.04份膨胀蛭石粉和0.07～0.08份石油焦粉加入0.3～0.4份水中，球磨，接着加入0.18～0.22份水泥和0.22～0.25份砂的混合物，搅拌混匀，继续加入0.2～0.22份轻集料和0.001～0.002份外加剂、0.0002～0.0003份过硫酸铵，搅拌均匀得到第一浆料。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，球磨前先进行活化处理，具体方法如下：浸泡20～30分钟，600～800W微波处理3～5分钟，趁热超声波振荡1～2分钟，然后接着1000～1200W微波处理1～2分钟即可。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，第一浆料与1-萘胺的盐酸溶液、凝胶颗粒的质量比为1：0.15～0.25：0.1～0.2，其中，1-萘胺的盐酸溶液是将1-萘胺与2mol/L盐酸溶液以质量比1：5～6混合后搅拌均匀而得。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，振捣成型包括4～5次，每次振捣时间为2～4s。
10.利用权利要求1～9中任一项所述制备方法得到的一种轻质、节能混凝土。
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