CN111960782A - 一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域，轻质混凝土的原料包括水泥、水、废弃烧结砖瓦、粉煤灰、矿渣、硅灰、聚丙烯腈纤维、塑钢纤维、聚苯颗粒、陶瓷粉、硅微粉、聚羧酸高效减水剂、酚醛树脂，并通过原料之间的协同作用，在保证轻质混凝土具有较低导热系数的情况下，使轻质混凝土具有良好的抗压强度和抗折强度，同时还使轻质混凝土具有良好的抗冻性。在环保轻质混凝土的制备方法中，废弃烧结砖瓦和浸湿用水预先混合、粉煤灰和吸附用水预先混合，降低废弃烧结砖瓦和粉煤灰因对水的吸附而影响原料的混合效果，使原料的混合均匀、稳定。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土技术领域，更具体的说，它涉及一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的发展，建筑行业也得到了飞快的进步，尤其是轻质混凝土。轻质混凝土又称轻集料混凝土，其是用轻质粗骨料、细骨料、水泥、水、外加剂混合而成。轻质混凝土与普通混凝土不同，在轻质混凝土中存在大量微孔，使得轻质混凝土具有自重轻、导热系数低、隔音效果良好、抗震性能良好的优点，并在现代混凝土技术中得到广泛的应用。
目前，授权公告日为2014.09.10、授权公告号为CN102643055B的专利文献公开了一种EPS轻集料混凝土及其制备方法，轻集料混凝土包括如下重量份原料：水泥350份、粉煤灰90-120份、硅灰30-70份、河砂120-140份、水190-210份、EPS颗粒15-21份、珍珠岩40-60份、聚合物乳液12-18份，聚合物乳液为聚醋酸乙烯溶液。该轻集料混凝土，通过在原料中加入EPS颗粒，使EPS颗粒分布在轻集料混凝土中，降低轻集料混凝土的导热系数，但是轻集料混凝土的抗折强度较低，且其抗折强度为0.91MPa。因此，急需研究一种轻质混凝土，在保证轻质混凝土具有较低导热系数的情况下，提高轻质混凝土的抗折强度。
发明内容
本申请的目的一在于提供一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，在轻质混凝土具有较低导热系数的情况下，使轻质混凝土具有良好的抗折强度，同时还使轻质混凝土具有良好的抗冻性。
本申请的目的二在于提供一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土的制备方法，废弃烧结砖瓦和浸湿用水预先混合、粉煤灰和吸附用水预先混合，降低废弃烧结砖瓦和粉煤灰因对水的吸附而影响原料的混合效果，使原料的混合均匀、稳定。
本申请的上述申请目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，按重量份数计，其原料包括水泥90-110份、水48-62份、废弃烧结砖瓦115-128份、粉煤灰10-15份、矿渣7-9份、硅灰6-7份、聚丙烯腈纤维3-5份、塑钢纤维6-8份、聚苯颗粒10-15份、硅微粉0.5-1.5份、聚羧酸高效减水剂4-5份、酚醛树脂0-3份。
较优选地，按重量份数计，其原料包括水泥103份、水54份、废弃烧结砖瓦121份、粉煤灰10份、矿渣8.5份、硅灰6.5份、聚丙烯腈纤维4.2份、塑钢纤维6.6份、聚苯颗粒13.6份、硅微粉1.1份、聚羧酸高效减水剂4.2份、酚醛树脂2份。
通过采用上述技术方案，在原料中加入废弃烧结砖瓦，不仅实现了废料利用，而且还提高了轻质混凝土的保温效果；在原料中加入粉煤灰、矿渣、硅灰，并通过三者之间的协同作用，使轻质混凝土的原料保持良好的稳定性和流动性；在原料中加入聚丙烯腈纤维和塑钢纤维，并通过两者之间的协同作用，形成交织网格结构，提高轻质混凝土的抗压强度和抗折强度；在原料中加入聚苯颗粒、硅微粉，聚苯颗粒、硅微粉分散在网格中，并于原料中形成保温层，通过聚苯颗粒、硅微粉之间的协同作用，不仅降低了轻质混凝土的容重，而且明显提高了轻质混凝土的保温效果，通过原料之间的协同作用，在轻质混凝土具有较低导热系数的情况下，使轻质混凝土具有良好的抗折强度，同时还使轻质混凝土具有良好的抗冻性。
较优选地，所述聚苯颗粒和硅微粉的重量配比为1:0.08。
较优选地，所述聚丙烯腈纤维和塑钢纤维的重量配比为1:1.57。
通过采用上述技术方案，对聚苯颗粒和硅微粉的配比进行限定，对聚丙烯腈纤维和塑钢纤维的配比进行限定，提高轻质混凝土的抗压强度、抗折强度，并降低轻质混凝土的导热系数，使轻质混凝土保持良好的保温效果。
较优选地，所述废弃烧结砖瓦的粒度分布为20-15mm 9-11份、15-10mm 50-60份、10-5mm 30-35份。
通过采用上述技术方案，对废弃烧结砖瓦的粒度分布进行优化，不仅便于原料的搅拌并混合，而且使原料保持良好的流动性，便于轻质混凝土的成型。
较优选地，所述聚丙烯腈纤维的平均长度为3-5mm，所述塑钢纤维的平均长度为1-3mm。
通过采用上述技术方案，在聚丙烯腈纤维和塑钢纤维的平均长度较小时，增加轻质混凝土的成本；在聚丙烯腈纤维和塑钢纤维的平均长度较大时，降低聚丙烯腈纤维和塑钢纤维于轻质混凝土原料的均匀性；通过对聚丙烯腈纤维和塑钢纤维的平均长度进行限定，提高聚丙烯腈纤维和塑钢纤维的使用效果，并增加轻质混凝土的抗压强度和抗折强度。
较优选地，所述硅微粉的平均粒径为10-50μm，所述聚苯颗粒的平均粒径为0.5-1mm。
通过采用上述技术方案，在聚苯颗粒、硅微粉的粒径过小时，增加了轻质混凝土的成本，在聚苯颗粒、硅微粉的粒径过大时，降低聚苯颗粒、硅微粉的分散效果，而且还减小聚苯颗粒、硅微粉的表面积，通过对聚苯颗粒、硅微粉的粒径进行限定，提高聚苯颗粒、硅微粉的分散性，使轻质混凝土保持良好的保温效果。
较优选地，所述水泥由高贝利特硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥混合而成，高贝利特硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥的重量配比为(0.1-0.3):1。
通过采用上述技术方案，在硅酸盐水泥中加入高贝利特硫铝酸盐水泥，高贝利特硫铝酸盐水泥具有快凝快硬、高强、抗冻抗渗的优点，并通过高贝利特硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥之间的协同作用，缩短轻质混凝土的凝结时间，减少施工周期。
较优选地，所述酚醛树脂为201酚醛树脂，且其固含量为45-55％。
通过采用上述技术方案，酚醛树脂增加了原料混合的均匀度，同时在轻质混凝土受到外界高温的情况下，例如火灾，酚醛树脂和轻质混凝土原料之间形成“C”网络，减缓轻质混凝土因外界加热而出现突然断裂或开裂的情况，即降低轻质混凝土因受火灾而出现突然断裂或开裂的情况。
本申请的上述申请目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土的制备方法，包括如下步骤：
在废弃烧结砖瓦中喷洒入浸湿用水，浸湿用水的水量为废弃烧结砖瓦重量的10-15％，得到混料A；
在粉煤灰中喷洒入吸附用水，吸附用水的水量为粉煤灰重量的30-40％，得到混料B；
将水泥、矿渣、硅灰、聚丙烯腈纤维、塑钢纤维、聚苯颗粒、硅微粉、聚羧酸高效减水剂、混料A、混料B、余量水，混合均匀，得到轻质混凝土。
通过采用上述技术方案，将废弃烧结砖瓦和浸湿用水预先进行混合，浸湿用水渗入废弃烧结砖瓦内，将粉煤灰和吸附用水预先混合，吸附用水渗入粉煤灰内，然后再对水泥、矿渣、硅灰、聚丙烯腈纤维、塑钢纤维、聚苯颗粒、硅微粉、聚羧酸高效减水剂、混料A、混料B、余量水进行混合，降低废弃烧结砖瓦和粉煤灰因对水的吸附而影响原料的混合效果，使原料的混合均匀、稳定。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
第一、本申请的环保型轻质混凝土，在保证轻质混凝土具有较低导热系数的情况下，使轻质混凝土具有良好的抗压强度和抗折强度，同时还使轻质混凝土具有良好的抗冻性。
第二、在原料中加入聚丙烯腈纤维和塑钢纤维，并通过两者之间的协同作用，形成交织网格结构，提高轻质混凝土的抗压强度和抗折强度；在原料中加入聚苯颗粒、硅微粉，聚苯颗粒、硅微粉分散在网格中，并于原料中形成保温层，通过聚苯颗粒、硅微粉之间的协同作用，不仅降低了轻质混凝土的容重，而且明显提高了轻质混凝土的保温效果。
第三、在硅酸盐水泥中加入高贝利特硫铝酸盐水泥，高贝利特硫铝酸盐水泥具有快凝快硬、高强、抗冻抗渗的优点，并通过高贝利特硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥之间的协同作用，缩短轻质混凝土的凝结时间，减少施工周期。
第四、本申请的环保型轻质混凝土的制备方法，废弃烧结砖瓦和浸湿用水预先混合、粉煤灰和吸附用水预先混合，降低废弃烧结砖瓦和粉煤灰因对水的吸附而影响原料的混合效果，使原料的混合均匀、稳定。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
废弃烧结砖瓦为临时房拆除后的废弃砖瓦，且废弃砖瓦的强度等级为Mu25；粉煤灰选自灵寿县恒州矿产品加工厂，粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，粉煤灰细度为0.045mm，筛余量为10.5％；硅酸盐水泥选自山铝水泥有限公司P.O52.5；高贝利特硫铝酸盐水泥选自北京北极熊新型建筑材料有限公司P.C52.5R；矿渣为SI05级矿渣，比表面积为600m2/kg，密度为2.8g/cm3；硅灰中SiO2的重量分数为96％，硅灰的平均粒度为3nm；聚丙烯腈纤维选自滨州建邦化纤制品有限公司的聚丙烯腈纤维；塑钢纤维选自山东欧德化纤制品有限公司的聚丙烯塑钢纤维；聚苯颗粒选自博起瑞保温材料有限公司的泡沫聚苯乙烯颗粒；硅微粉中SiO2的重量分数为95％；减水剂为聚羧酸高效减水剂，聚羧酸高效减水剂选自瑞士西卡
-540P；酚醛树脂的固含量为46％，酚醛树脂为201酚醛树脂。
表1实施例中轻质混凝土各原料含量(单位：10Kg)
实施例1
一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，其原料配比见表1所示。
轻质混凝土的制备方法，包括如下步骤：
在废弃烧结砖瓦中喷洒入浸湿用水，浸湿用水的水量为废弃烧结砖瓦重量的13％，得到混料A；
在粉煤灰中喷洒入吸附用水，吸附用水的水量为粉煤灰重量的35％，得到混料B；
将水泥、矿渣、硅灰、聚丙烯腈纤维、塑钢纤维、聚苯颗粒、硅微粉、聚羧酸高效减水剂、混料A、混料B、余量水，混合均匀，得到轻质混凝土。
其中，聚丙烯腈纤维的平均长度为4mm，塑钢纤维的平均长度为2mm，硅微粉的平均粒径为25μm，聚苯颗粒的平均粒径为0.8mm。
废弃烧结砖瓦的粒度分布为20-15mm 10份、15-10mm 55份、10-5mm 33份。
水泥由高贝利特硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥混合而成，且高贝利特硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥的重量配比为0.2:1。
实施例2-11
一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，实施例2-11和实施例1的区别之处在于原料配比不同，其原料配比见表1所示。
实施例12
一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，本实施例和实施例10的区别之处在于，环保型轻质混凝土的制备方法中，浸湿用水的水量为废弃烧结砖瓦重量的10％，吸附用水的水量为粉煤灰重量的30％，且，聚丙烯腈纤维的平均长度为3mm，塑钢纤维的平均长度为3mm，硅微粉的平均粒径为50μm，聚苯颗粒的平均粒径为1mm。
实施例13
一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，本实施例和实施例10的区别之处在于，环保型轻质混凝土的制备方法中，浸湿用水的水量为废弃烧结砖瓦重量的15％，吸附用水的水量为粉煤灰重量的40％，且，聚丙烯腈纤维的平均长度为5mm，塑钢纤维的平均长度为1mm，硅微粉的平均粒径为10μm，聚苯颗粒的平均粒径为0.5mm。
实施例14
一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，本实施例和实施例10的区别之处在于，环保型轻质混凝土的制备方法中，废弃烧结砖瓦的粒度分布为20-15mm 9份、15-10mm 50份、10-5mm 30份。
实施例15
一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，本实施例和实施例3的区别之处在于，环保型轻质混凝土的制备方法中，废弃烧结砖瓦的粒度分布为20-15mm 11份、15-10mm 60份、10-5mm35份。
实施例16
一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，本实施例和实施例10的区别之处在于，环保型轻质混凝土的制备方法中，高贝利特硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥的重量配比为0.1:1。
实施例17
一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，本实施例和实施例10的区别之处在于，环保型轻质混凝土的制备方法中，高贝利特硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥的重量配比为0.3:1。
实施例18-20
一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，实施例18-20和实施例10的区别之处在于原料配比不同，其原料配比见表1所示。
对比例1
采用授权公告号为CN102643055B的专利文献中的实施例3的EPS轻集料混凝土。
对比例2
本对比例和实施例10的区别之处在于，轻质混凝土的原料中未添加聚丙烯腈纤维。
对比例3
本对比例和实施例10的区别之处在于，轻质混凝土的原料中未添加塑钢纤维。
对比例4
本对比例和实施例10的区别之处在于，轻质混凝土的原料中未添加聚丙烯腈纤维、塑钢纤维。
对比例5
本对比例和实施例4的区别之处在于，轻质混凝土的原料中聚丙烯腈纤维的添加量为2.5份。
对比例6
本对比例和实施例4的区别之处在于，轻质混凝土的原料中聚丙烯腈纤维的添加量为5.5份。
对比例7
本对比例和实施例6的区别之处在于，轻质混凝土的原料中塑钢纤维的添加量为5.5份。
对比例8
本对比例和实施例6的区别之处在于，轻质混凝土的原料中塑钢纤维的添加量为8.5份。
对比例9
本对比例和实施例10的区别之处在于，轻质混凝土的原料中未添加聚苯颗粒。
对比例10
本对比例和实施例10的区别之处在于，轻质混凝土的原料中未添加硅微粉。
对比例11
本对比例和实施例10的区别之处在于，轻质混凝土的原料中未添加聚苯颗粒、硅微粉。
对实施例1-20和对比例1-11得到的轻质混凝土制备试样，并依据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试样方法标准》，进行下述性能检测，检测结果如表2所示。
表2的检测结果
从表2中可以看出，本申请的轻质混凝土，具有较低的导热系数，导热系数为0.16-0.25W/(m.k)，而且还具有良好的抗压强度和抗折强度，抗压强度最高达到21.7-23.6MPa，抗折强度最高达到1.85-2.15MPa，同时还具有良好的抗冻性。
对比实施例10和对比例1，由此可以看出，本申请的轻质混凝土，在不增加轻质混凝土导热系数的情况下，明显提高了轻质混凝土的抗压强度、抗折强度，同时使轻质混凝土表现出良好的抗冻性。
对比实施例10和对比例2-4，由此可以看出，在原料中加入聚丙烯腈纤维、塑钢纤维，并通过聚丙烯腈纤维和塑钢纤维之间的协同作用，明显提高了轻质混凝土的抗压强度、抗折强度。其中，聚丙烯腈纤维提高轻质混凝土的抗裂性，塑钢纤维提高轻质混凝土的抗拉强度，形成交织网格结构，并削弱轻质混凝土的塑性收缩，从而提高轻质混凝土的性能。
对比实施例4和对比例5-8，由此可以看出，轻质混凝土中聚丙烯腈纤维的添加量为3-5份，塑钢纤维的添加量为6-8份，轻质混凝土具有良好的抗压强度、抗折强度。
对比实施例10和对比例9-11，由此可以看出，在原料中加入聚苯颗粒、硅微粉，并通过两者之间的协同作用，明显降低了轻质混凝土的导热系数和容重，提高轻质混凝土的保温性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，其特征在于：按重量份数计，其原料包括水泥90-110份、水48-62份、废弃烧结砖瓦115-128份、粉煤灰10-15份、矿渣7-9份、硅灰6-7份、聚丙烯腈纤维3-5份、塑钢纤维6-8份、聚苯颗粒10-15份、硅微粉0.5-1.5份、聚羧酸高效减水剂4-5份、酚醛树脂0-3份。
2.根据权利要求1所述的一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，其特征在于：按重量份数计，其原料包括水泥103份、水54份、废弃烧结砖瓦121份、粉煤灰10份、矿渣8.5份、硅灰6.5份、聚丙烯腈纤维4.2份、塑钢纤维6.6份、聚苯颗粒13.6份、硅微粉1.1份、聚羧酸高效减水剂4.2份、酚醛树脂2份。
3.根据权利要求1所述的一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，其特征在于：所述聚苯颗粒和硅微粉的重量配比为1:0.08。
4.根据权利要求1所述的一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，其特征在于：所述聚丙烯腈纤维和塑钢纤维的重量配比为1:1.57。
5.根据权利要求1所述的一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，其特征在于：所述废弃烧结砖瓦的粒度分布为20-15mm 9-11份、15-10mm 50-60份、10-5mm 30-35份。
6.根据权利要求1所述的一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，其特征在于：所述聚丙烯腈纤维的平均长度为3-5mm，所述塑钢纤维的平均长度为1-3mm。
7.根据权利要求1所述的一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，其特征在于：所述硅微粉的平均粒径为10-50μm，所述聚苯颗粒的平均粒径为0.5-1mm。
8.根据权利要求1所述的一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，其特征在于：所述水泥由高贝利特硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥混合而成，高贝利特硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥的重量配比为(0.1-0.3):1。
9.根据权利要求1所述的一种废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土，其特征在于：所述酚醛树脂为201酚醛树脂，且其固含量为45-55%。
10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的废弃烧结砖瓦环保型的轻质混凝土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
在废弃烧结砖瓦中喷洒入浸湿用水，浸湿用水的水量为废弃烧结砖瓦重量的10-15%，得到混料A；
在粉煤灰中喷洒入吸附用水，吸附用水的水量为粉煤灰重量的30-40%，得到混料B；
将水泥、矿渣、硅灰、聚丙烯腈纤维、塑钢纤维、聚苯颗粒、硅微粉、聚羧酸高效减水剂、混料A、混料B、余量水，混合均匀，得到轻质混凝土。
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