CN113173722A - 一种免烧结轻骨料及其制备方法和轻质混凝土 - Google Patents

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CN113173722A CN202110353517.9A CN202110353517A CN113173722A CN 113173722 A CN113173722 A CN 113173722A CN 202110353517 A CN202110353517 A CN 202110353517A CN 113173722 A CN113173722 A CN 113173722A
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Abstract

本申请涉及混凝土制备的技术领域，更具体地说，它涉及一种免烧结轻骨料及其制备方法和轻质混凝土。免烧结轻骨料，由包含以下重量份的原料制成：90‑110份发泡聚苯乙烯、40‑60份建筑垃圾粉末、40‑50份环氧树脂、8‑10份环氧稀释剂、1‑2份环氧消泡剂、20‑30份增强粉末以及8‑10环氧固化剂；其制备方法为：（1）制备环氧基料；（2）制备环氧预备液；（3）制备预备轻骨料；（4）制备预备免烧结轻骨料；（5）制备免烧结轻骨料。本申请的免烧结轻骨料可用于制备轻质混凝土，其具有减少对能量的消耗的优点；另外，本申请的制备方法具有提高免烧结轻骨料的力学性能的优点。

Description

一种免烧结轻骨料及其制备方法和轻质混凝土
技术领域
本申请涉及混凝土制备的技术领域，更具体地说，它涉及一种免烧结轻骨料及其制备方法和轻质混凝土。
背景技术
轻质混凝土是目前世界混凝土技术的发展方向之一，其具有轻质高强、耐久性好、无碱骨料反应、体积稳定性好、保温隔热性能良好等优点。所以轻质混凝土广泛应用于海工构筑物、高层建筑、大跨度桥梁和城市立交桥等工程中。
相关技术中，传统的轻质混凝土是通过在轻骨料上包覆水泥浆，随后将水泥浆进行固定，进而得到轻质混凝土。其中，传统的轻骨料一般是以粘土、页岩和粉煤灰作为原料，随后通过高温烧结技术对原料进行烧结，进而完成对轻骨料的制备。
针对上述中的相关技术，发明人认为，由于高温烧结技术需要较高的温度要求，使得在对轻骨料进行制备时，存在能耗较大的缺陷。
发明内容
为了减少制备轻骨料时对能量的消耗，本申请提供一种免烧结轻骨料及其制备方法和轻质混凝土。
第一方面，本申请提供一种免烧结轻骨料，采用如下的技术方案：
一种免烧结轻骨料，由包含以下重量份的原料制成：90-110份发泡聚苯乙烯、40-60份建筑垃圾粉末、40-50份环氧树脂、8-10份环氧稀释剂、1-2份环氧消泡剂、20-30份增强粉末以及8-10环氧固化剂。
通过采用上述技术方案，由于采用环氧树脂以及环氧固化剂作为粘接剂将聚苯乙烯和建筑垃圾粉末进行固定，进而省去制备骨料所需要的高温烧结操作，因此，获得减少制备轻骨料时对能量的消耗的效果。
另外，由于建筑垃圾粉末由建筑废料粉碎制备而得的，通过对废料的重复利用，在减少制造免烧结轻骨料的成本的同时，还可以减少对资源的浪费。
再加上，由于环氧消泡剂的存在，进而减少免烧结轻骨料内出现气泡的可能性，间接提高免烧结轻骨料的力学性能。而由于增强粉末的存在，进一步提高免烧结轻骨料的力学性能。
优选的，所述建筑垃圾粉末以及增强粉末的目数为500-1000目。
通过采用上述技术方案，当建筑垃圾粉末以及增强粉末的目数均在500-1000目的范围内时，可以有效减少粉末与粉末之间的间隙，间接提高免烧结轻骨料的力学性能。
优选的，所述增强粉末为碳酸钙以及二氧化硅中的一种或者两种的组合物。
通过采用上述技术方案，当碳酸钙以及二氧化硅协同使用时，碳酸钙以及二氧化硅在减少成本的同时，还协同对环氧树脂固化进行补强，进而促使环氧树脂对发泡聚苯乙烯进行保护，间接提高免烧结轻骨料的力学性能。
另外，二氧化硅还具有一定的增稠效果，进而提高环氧树脂的粘度，进而提高环氧树脂对聚苯乙烯以及建筑垃圾粉末的粘接力，间接提高免烧结轻骨料的力学性能。
优选的，所述环氧固化剂为聚硫醇固化剂以及聚酰胺固化剂中的一种或者两种的组合物。
通过采用上述技术方案，由于聚硫醇固化剂的固化速率较快，进而促使环氧树脂难以有效将聚苯乙烯以及建筑垃圾粉末进行粘接，而聚酰胺固化剂的固化速率较慢，使得免烧结轻骨料的制备效率较低，而当聚硫醇固化剂以及聚酰胺固化剂同时使用时，将固化时间进行中和，进而在提高制备免烧结轻骨料的制备效率的同时，还可以有效对聚苯乙烯以及建筑垃圾粉末进行粘接，间接提高免烧结轻骨料的力学性能。
优选的，所述环氧固化剂包含以下重量份的原料制成：6-7份聚硫醇固化剂以及2-3份聚酰胺固化剂。
通过采用上述技术方案，由于采用该范围内的原料比重，能够有效降低免烧结轻骨料的固化时间，进而提高免烧结轻骨料的制备效率。
第二方面，本申请提供一种免烧结轻骨料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种免烧结轻骨料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂、环氧稀释剂、环氧消泡剂以及增强粉末混合搅拌，得到环氧基料；
(2)将环氧固化剂加入至环氧基料内混合搅拌，得到环氧预备液；
(3)将发泡聚苯乙烯放置于环氧预备液内混合搅拌，并将环氧预备液均匀包覆于发泡聚苯乙烯的外表面，得到预备轻骨料；
(4)将预备轻骨料放置于建筑垃圾粉末内进行翻滚，并将建筑垃圾粉末包覆于预备轻骨料的外表面，得到预备免烧结轻骨料；
(5)将预备免烧结轻骨料放置于室温下固化得到免烧结轻骨料。
通过采用上述技术方案，由于采用首先在聚苯乙烯的外表面包覆环氧预备液，随后将聚苯乙烯于建筑垃圾粉末内进行翻滚，进而促使建筑垃圾粉末可以均匀有效的包覆于聚苯乙烯的外表面，间接提高免烧结轻骨料的力学性能。
优选的，(3)中，搅拌时间为10-15min。
通过采用上述技术方案，当发泡聚苯乙烯放置于环氧预备液内的搅拌时间在10-15min范围内时，在促使环氧树脂可以有效包覆于聚苯乙烯的外表面的同时，还可以减少环氧树脂发生提前固化的可能性，间接提高免烧结轻骨料的力学性能。
第三方面，本申请提供一种轻质混凝土及其制备方法，采用如下的技术方案：
一种轻质混凝土，由包含以下重量份的原料制成：25-35份硅酸盐水泥、55-65份权利要求1-5任一所述的免烧结轻骨料、3-7份玻璃纤维以及8-12份水。
通过采用上述技术方案，由于采用免烧结轻骨料，进而减少对资源以及能源的浪费。且由于采用玻璃纤维作为轻质混凝土的增强材料，使得作用于轻质混凝土上的作用力逐渐转移至玻璃纤维上，而玻璃纤维对这些作用力进行抵消，因此，获得提高轻质混凝土的力学性能的效果。
一种轻质混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将权利要求1-5任一所述的免烧结轻骨料以及硅酸盐水泥混合搅拌，得到原始混合粉料；S2、将水添加至原始混合粉料内混合搅拌，得到轻质混凝土浆；
S3、将玻璃纤维均匀铺设于模具内，随后向模具内填充轻质混凝土浆，之后轻质混凝土浆固化得到轻质混凝土。
通过采用上述技术方案，由于在制备轻质混凝土时，是首先将玻璃纤维铺设于模具内，随后再将轻质混凝土浆填充于磨具内的，进而减少玻璃纤维出现相对偏移的可能性，提高玻璃纤维的铺设均匀性，因此，获得提高轻质混凝土的力学强度的效果。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用环氧树脂以及环氧固化剂作为粘接剂将聚苯乙烯和建筑垃圾粉末进行固定，进而省去制备骨料所需要的高温烧结操作，因此，获得减少制备轻骨料时对能量的消耗的效果。
2、本申请的方法，通过首先在聚苯乙烯的外表面包覆环氧预备液，随后通过翻滚将建筑垃圾粉末均匀包覆于聚苯乙烯的外表面，间接提高免烧结轻骨料的力学性能。
3.本申请的轻质混凝土，由于采用免烧结轻骨料，进而减少对资源以及能源的浪费。
附图说明
图1是本申请提供的制备免烧结轻骨料的方法的流程图。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
本申请中部分原料如表1：
表1各原料的来源
原料 厂家
发泡聚苯乙烯 东莞市嘉嘉塑胶原料有限公司
建筑垃圾粉末 恒尊集团有限公司
环氧树脂 南亚环氧树脂(昆山)有限公司
环氧稀释剂AGE 苏州市森菲达化工有限公司
环氧消泡剂BYK-A530 德国毕克化学公司
碳酸钙 长兴青盛钙业有限公司
二氧化硅 上海凯茵化工有限公司
聚硫醇固化剂GL1805 厦门爱珂玛化工有限公司
聚酰胺固化剂Sunmide315 天津三权毅化工有限公司
硅酸盐水泥 山东问渠新材料科技有限公司
玻璃纤维 廊坊圣浩新型建材有限公司
实施例
实施例1
一种免烧结轻骨料，采用如下制备方法：
(1)将45g环氧树脂、9g环氧稀释剂AGE、1.5g环氧消泡剂BYK-A530以及25g目数为800目的增强粉末-碳酸钙以500r/min的搅拌速度搅拌30min得到环氧基料；
(2)将9g环氧固化剂-聚硫醇固化剂GL1805加入至环氧基料内，随后以800r/min的搅拌速度搅拌30min得到环氧预备液；
(3)将100g发泡聚苯乙烯放置于环氧预备液内以500r/min的搅拌速度搅拌13min，并将环氧预备液均匀包覆于发泡聚苯乙烯的外表面，得到预备轻骨料；
(4)将预备轻骨料放置于50g建筑垃圾粉末内以500r/min的旋转速度下进行翻滚，并将建筑垃圾粉末包覆于预备轻骨料的外表面，得到预备免烧结轻骨料；
(5)将预备免烧结轻骨料放置于25℃的温度下30min，固化得到免烧结轻骨料。
实施例2-3
与实施例1的不同之处在于，实施例2-3的原料各组分的重量不同，具体如表2所示。
表2实施例1-3中各原料组成及其重量(g)
原料组成 实施例1 实施例2 实施例3
环氧树脂 45 50 40
环氧稀释剂AGE 9 8 10
环氧消泡剂BYK-A530 1.5 2 1
碳酸钙 25 30 20
发泡聚苯乙烯 100 90 110
建筑垃圾粉末 50 40 60
聚硫醇固化剂GL1805 9 10 8
实施例4
与实施例1的不同之处在于，建筑垃圾粉末以及增强粉末的目数为500目。
实施例5
于实施例1的不同之处在于，建筑垃圾粉末以及增强粉末的目数为1000目。
实施例6
与实施例1的不同之处在于，增强粉末为二氧化硅。
实施例7
与实施例1的不同之处在于，增强粉末为碳酸钙以及二氧化硅的混合物，且碳酸钙以及二氧化硅的重量比例为1:1。
实施例8
与实施例1的不同之处在于，环氧固化剂为聚酰胺固化剂Sunmide 315。
实施例9
与实施例1的不同之处在于，环氧固化剂由包含以下重量的原料制成：7.5g聚硫醇固化剂GL1805以及2.5g聚酰胺固化剂Sunmide 315。
实施例10
与实施例1的不同之处在于，环氧固化剂由包含以下重量的原料制成：8g聚硫醇固化剂GL1805以及2g聚酰胺固化剂Sunmide 315。
实施例11
与实施例1的不同之处在于，环氧固化剂由包含以下重量的原料制成：7g聚硫醇固化剂GL1805以及3g聚酰胺固化剂Sunmide 315。
实施例12
与实施例1的不同之处在于，(4)中，建筑垃圾粉末铺洒于预备轻骨料的外表面。
实施例13
与实施例1的不同之处在于，(3)中，搅拌时间为15min。
实施例14
与实施例1的不同之处在于，(3)中，搅拌时间为10min。
对比例
对比例1
与实施例1的不同之处在于，对比例1为背景技术中所述的轻骨料。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，不包括环氧消泡剂BYK-A530。
对比例3
与实施例1的不同之处在于，不包括增强粉末碳酸钙。
对比例4
与实施例1的不同之处在于，增强粉末的重量为10g。
对比例5
与实施例1的不同之处在于，增强粉末的重量为40g。
对比例6
与实施例1的不同之处在于，发泡聚苯乙烯的重量为80g。
对比例7
与实施例1的不同之处在于，发泡聚苯乙烯的重量为120g。
应用实施例
应用实施例1
一种轻质混凝土，采用如下制备方法：
S1、将60g实施例1所述的免烧结轻骨料以及30g硅酸盐水泥以500r/min的搅拌速度搅拌30min，得到原始混合粉料；
S2、将10g水添加至原始混合粉料内，并以600r/min的搅拌速度搅拌15min，得到轻质混凝土浆；
S3、将5g玻璃纤维均匀铺设于模具内，随后向木质模具内填充轻质混凝土浆，之后轻质混凝土浆固化得到轻质混凝土。
应用实施例2-14
与应用实施例1的不同之处在于，应用实施例2-14的免烧结轻骨料分别为实施例2-14所述的免烧结轻骨料。
应用实施例15-16
与应用实施例1的不同之处在于，应用实施例15-16的原料各组分的重量不同，具体如表3所示。
表3应用实施例1、应用实施例15-16各原料组成及其重量(g)
Figure BDA0003002470270000071
应用实施例17
与应用实施例1的不同之处在于，不包括玻璃纤维。
应用实施例18
与应用实施例1的不同之处在于，实施例1所述的免烧结轻骨料的重量为55g。
应用实施例19
与应用实施例1的不同之处在于，实施例1所述的免烧结轻骨料的重量为65g。
应用实施例20
与应用实施例1的不同之处在于，S3中，玻璃纤维首先与轻质混凝土浆搅拌混合，随后再向木质模具内进行填充。
应用对比例
应用对比例1-7
与应用实施例1的不同之处在于，应用对比例1-7的免烧结轻骨料分别为对比例1-7的免烧结轻骨料。
性能检测试验
试验方法
从应用实施例1-20以及应用对比例1-7分别取出三份产品，随后在25℃的温度以及40％的湿度下放置24h，之后对上述产品进行如下测试，并取平均值。
试验一、抗压强度测试
参照《砼结构工程施工质量验收规范》(GB50204--2002)中的砼抗压强度试验，将上述产品制备成规定尺寸的试样，随后对试样进行检测并计算出抗压强度。
试验二、抗折强度测试
参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002)中的混凝土抗折强度试验，将上述产品制备成规定尺寸的试样，随后对试样进行检测并计算出抗折强度。
检测结果：应用实施例1-20以及应用对比例1-7检测结果如表4所示。
表4应用实施例1-20和应用对比例1-7的检测结果
Figure BDA0003002470270000081
结合应用实施例1-3和对比例1并结合表4可以看出，相较于应用对比例1来说，实施例1的抗压强度以及抗折强度均明显提高，由此说明，免烧结轻骨料可以有效替换背景技术中的轻骨料，甚至，应用实施例1的抗压强度以及抗折强度比应用对比例1更好，进而减少对能量的消耗。
而相较于应用对比例1来说，应用实施例1-3的抗压强度以及抗折强度均优于应用对比例1，因此，说明在该原料组分范围内，均具有优良的抗压强度以及抗折强度。
结合应用实施例1、应用实施例4-5并结合表4可以看出，相对于应用实施例1来说，应用实施例4的抗压强度以及抗折强度显著减少，而应用实施例5的抗压强度以及抗折强度仅略微有所增加。
由此说明，建筑垃圾粉末以及增强粉末的目数对轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度均有影响。具体的说，随着目数的增加，轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度逐渐升高。而当目数从800目至1000目增加时，轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度的提升幅度较小，因此，应用实施例1为较优。
结合应用实施例1、应用实施例6-7以及应用对比例3-5并结合表4可以看出，相对于应用实施例1来说，应用对比例3以及应用对比例4的抗压强度以及抗折强度显著降低，且应用对比例3的抗压强度以及抗折强度比应用对比例4更低。由此说明，增强粉末-碳酸钙具有提升轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度的效果，且随着添加的量的增加，提升效果更佳。
另外，相较于应用实施例1来说，应用对比例5的抗压强度以及抗折强度仅略微有所提升，由此说明，增强粉末在应用实施例1的配比下已经较为有效的提升轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度，即使增强粉末的配比增加，也难以有所提升。
而相对于应用实施例1，应用实施例6的抗压强度以及抗折强度有所降低，而相较于应用对比例3来说，应用实施例6的抗压强度以及抗折强度却有所提升，由此说明二氧化硅也具有提高轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度的效果，但是相对于碳酸钙来说，二氧化硅的提升效果略差。
但是相对于应用实施例1来说，应用实施例7的抗压强度以及抗折强度却明显有所提升，由此说明，当碳酸钙与二氧化硅协同使用时，可以进一步提升轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度。
结合应用实施例1以及应用实施例8-11并结合表4可以看出，相对于应用实施例1来说，应用实施例8的抗压强度以及抗折强度明显有所降低，而应用实施例9的抗压强度以及抗折强度却相差不大。
由此说明，聚硫醇固化剂GL1805具有较快的固化时间，而聚酰胺固化剂Sunmide315的固化时间较慢，而当聚硫醇固化剂GL1805与聚酰胺固化剂Sunmide 315协同使用时，可以有效加快聚酰胺固化剂Sunmide 315的固化时间，进而减少制备轻质混凝土的时间。
另外，相对于应用实施例9来说，应用实施例10的抗压强度以及抗折强度相差不大，但是应用实施例11的抗压强度以及抗折强度却明显减少，由此说明，在应用实施例9的配比下，聚硫醇固化剂GL1805已经对聚酰胺固化剂Sunmide 315进行有效提升，即使聚硫醇固化剂GL1805进一步增加，也难以有效较快聚酰胺固化剂Sunmide 315的固化时间。
结合应用实施例1以及应用实施例12并结合表4可以看出，相较于应用实施例1来说，应用实施例12的抗压强度以及抗折强度显著降低，由此说明，相对于直接铺洒来说，通过翻滚的方式可以有效将建筑垃圾粉末包覆于预备轻骨料的外表面，间接提高轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度。
结合应用实施例1以及应用实施例13-14并结合表4可以看出，相对于应用实施例1来说，应用实施例13-14的抗压强度以及抗折强度均有所下降，由此说明，在应用实施例1的搅拌时间内，除了可以有效促使环氧预备液包覆于发泡聚苯乙烯的外表面之外，还可以减少环氧预备液提前固化而导致难以吸附建筑垃圾粉末的可能性。
结合应用实施例15-16以及应用对比例1并结合表4可以看出，相对于应用对比例1来说，实施例15-16的抗压强度以及抗折强度均明显提高，由此说明，实施例15-16在该原料组分范围内，均具有优良的抗压强度以及抗折强度。
结合应用实施例1、应用实施例17以及应用实施例20并结合表4可以看出，相对于应用实施例1来说，应用实施例18以及应用实施例20的抗压强度以及抗折强度显著降低，且应用实施例20的抗压强度以及抗折强度仍大于应用实施例18的。
由此说明，玻璃纤维可以有效提升轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度，且通过预先铺设的方式将玻璃纤维添加至轻质混凝土内，可以有效提高玻璃纤维的均匀度，进而提高轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度。
结合应用实施例1以及应用实施例18-19并结合表4可以看出，相对于应用实施例1来说，应用实施例18的抗压强度以及抗折强度明显降低，而应用实施例19的抗压强度以及抗折强度却影响不大。
由此说明，随着实施例1所述的免烧结轻骨料的量的增加，轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度逐渐提升。而当到达应用实施例1的配比时，即使实施例1所述的免烧结轻骨料的量的进一步增加，也难以有效提升轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度。
结合应用实施例1以及应用对比例6-7并结合表4可以看出，相对于应用实施例1来说，应用对比例6的抗压强度以及抗折强度显著降低，而应用对比例7的抗压强度以及抗折强度却影响不大。
由此说明，随着发泡聚苯乙烯的量的增加，轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度逐渐提升。而当到达应用实施例1的配比时，即使实施例1所述的发泡聚苯乙烯的量的进一步增加，也难以有效提升轻质混凝土的抗压强度以及抗折强度。
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 (9)

1.一种免烧结轻骨料，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成：90-110份发泡聚苯乙烯、40-60份建筑垃圾粉末、40-50份环氧树脂、8-10份环氧稀释剂、1-2份环氧消泡剂、20-30份增强粉末以及8-10环氧固化剂。
2.根据权利要求1所述的免烧结轻骨料，其特征在于：所述建筑垃圾粉末以及增强粉末的目数为500-1000目。
3.根据权利要求1所述的免烧结轻骨料，其特征在于：所述增强粉末为碳酸钙以及二氧化硅中的一种或者两种的组合物。
4.根据权利要求1所述的免烧结轻骨料，其特征在于：所述环氧固化剂为聚硫醇固化剂以及聚酰胺固化剂中的一种或者两种的组合物。
5.根据权利要求4所述的免烧结轻骨料，其特征在于：所述环氧固化剂包含以下重量份的原料制成：6-7份聚硫醇固化剂以及2-3份聚酰胺固化剂。
6.一种权利要求1-5任一所述的免烧结轻骨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将环氧树脂、环氧稀释剂、环氧消泡剂以及增强粉末混合搅拌，得到环氧基料；
（2）将环氧固化剂加入至环氧基料内混合搅拌，得到环氧预备液；
（3）将发泡聚苯乙烯放置于环氧预备液内混合搅拌，并将环氧预备液均匀包覆于发泡聚苯乙烯的外表面，得到预备轻骨料；
（4）将预备轻骨料放置于建筑垃圾粉末内进行翻滚，并将建筑垃圾粉末包覆于预备轻骨料的外表面，得到预备免烧结轻骨料；
（5）将预备免烧结轻骨料放置于室温下固化得到免烧结轻骨料。
7.权利要求6所述的增韧碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，（3）中，搅拌时间为10-15min。
8.一种轻质混凝土，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成：25-35份硅酸盐水泥、55-65份权利要求1-5任一所述的免烧结轻骨料、3-7份玻璃纤维以及8-12份水。
9.一种权利要求8所述的轻质混凝土，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将权利要求1-5任一所述的免烧结轻骨料以及硅酸盐水泥混合搅拌，得到原始混合粉料；
S2、将水添加至原始混合粉料内混合搅拌，得到轻质混凝土浆；
S3、将玻璃纤维均匀铺设于模具内，随后向模具内填充轻质混凝土浆，之后轻质混凝土浆固化得到轻质混凝土。
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