CN113636791A - 一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法 - Google Patents

一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法。包括如下步骤：步骤1：将岩棉和渗透剂混合，并加一次水浸泡，然后再加二次水搅拌打浆处理；步骤2：将步骤1打浆处理后的岩棉滤水，并二次打浆处理，制备得到岩棉浆料；步骤3：将玻化微珠、减水剂和水混合搅拌，得到预湿处理的玻化微珠；步骤4：将步骤2的岩棉浆料、水泥、矿粉、防水剂、胶粉、砂石和水按顺序掺入到步骤3预湿处理后的玻化微珠中，混合搅拌至粘结，振动成型，最后养护烘干。本发明的自保温混凝土，具有导热系数低、抗压强度高、质轻、耐久性能好、节能、利废、价格低廉等优点。

Description

一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法
技术领域
本发明属于建筑节能材料领域，具体涉及一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法。
背景技术
建筑节能是我国近几十年来能源环保政策的重要内容，在我国现阶段经济基础条件下，外墙外保温体系是最常用的墙体保温节能体系。
目前墙体保温体系中常用的保温材料主要为有机保温材料。这类保温材料表观密度和导热系数更低，但有机保温材料耐久性差，易腐蚀造成建筑物的环境污染。这种在墙体外侧粘结保温材料的作法的缺点显而易见，不仅施工工序复杂，影响工程质量的因素多，外贴保温绝热材料在粘固质量差时，还容易产生裂缝甚至脱落。而且，大部有机保温材料或不但热工性能不稳定，防火性能和耐久性能也较差。此外，外保温墙体结构保温体的设计使用年限都远远小于建筑物本身的寿命。
因此，目前研发一种不仅具有普通混凝土的力学性能，又具有良好的保温隔热性能，绿色环保的建筑材料是十分有意义和市场前景的。为此，进行自保温混凝土的研制，将自保温混凝土应用于建筑工程中，建筑主体结构和保温工程的施工同时完成，大大简化了建筑物保温系统的施工工序和施工时间；并且将自保温混凝土用于建筑工程中，减轻了建筑结构的自重，避免一般保温工程作法中保温层由于与主体结构粘结不牢造成的开裂脱落现象。
发明人在实现本发明实施例的过程中，发现背景技术中至少存在以下缺陷：
1.通常情况下，自保温混凝土所用原材料与普通混凝土的原材料并无显著不同，符合相关标准的原材料都可以采用，目前普遍采用普通混凝土，并未达到对废弃物的充分利用。2.目前一些研发试验中，也有以废弃保温纤维、膨胀珍珠岩为保温材料研制开发了节能利废型自保温混凝土，但其自保温混凝土配合比不理想，水泥用量偏高，导热系数高，抗压强度达低，
根据各组成材料在自保温混凝土中发挥作用的不同，对原材料进行筛选，并选择适合的配合比将材料复合在一起才能使自保温混凝土具备最佳的力学性能和保温性能，起到保温隔热、环保、节能、减轻自重的作用。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法，解决了现有技术中节能利废型自保温混凝土配比不理想的问题，实现了导热系数低、抗压强度高、质轻、耐久性能好、节能、利废、价格低廉的技术效果。
本发明采用的技术方案是：
一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将岩棉和渗透剂混合，并加一次水浸泡30min，然后再加二次水搅拌打浆处理；
步骤2：将步骤1打浆处理后的岩棉滤水12h，并二次打浆处理5min，制备得到岩棉浆料；
步骤3：将玻化微珠、减水剂和水混合搅拌，得到预湿处理的玻化微珠；
步骤4：将步骤2的岩棉浆料、水泥、矿粉、防水剂、胶粉、砂石和水按顺序掺入到步骤3预湿处理后的玻化微珠中，混合搅拌至粘结，振动成型，最后养护烘干。
优选地，所述步骤1中岩棉、一次水、二次水和渗透剂的重量比为3:15:33:0.3。
优选地，所述步骤3中玻化微珠、减水剂和水的重量比为1:0.01:0.5。
优选地，所述步骤3的玻化微珠粒度为0.5～1.5mm，密度为80～130kg/m3，导热系数为0.032-0.045W/(m·K)。
优选地，所述步骤1的岩棉直径3-9mm，表现密度100kg/m3，常温下的导热系数0.039W/(m·K)。
优选地，所述步骤4中还添加有减水剂，添加量为水泥和矿粉总重量的1％，减水剂的减水率为20％-40％，PH值6-8，比重1.08±0.02，固含量20±1％。
优选地，所述步骤4中还添加有渗透剂，添加量为岩棉质量的0.15％，1％水溶液下PH值5-7，渗透力≤60s。
优选地，所述步骤4中胶粉的添加量为水泥和矿粉总重量的1.5％。
优选地，所述步骤4中水泥的比表面积为376m2/kg，细度2.6％，初凝时间200min，终凝时间310min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的新型节能利废型自保温混凝土制备方法制备的混凝土，由于采用了各组分的最佳配合比，有效解决了水泥用量偏高，导热系数高，抗压强度达低的问题，进而实现了自保温混凝土的导热系数均值为0.195W/(m·K)，抗压强度均值为15.31Mpa，干容重均值为1637kg/m3，具有导热系数低、抗压强度达高、质轻和耐久性能好的技术效果；
(2)本发明的新型节能利废型自保温混凝土制备方法制备的混凝土，混凝土中掺入矿粉，利用了工业废料，保护了生态环境；矿粉减水效果明显，掺入后混凝土拌合物性能有明显改善，具有节能、利废、价格低廉的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法的流程图。
图2为本发明试验过程示意图。
图3导热系数极差分析R值图。
图4导热系数k值与因素水平关系图。
图5极差分析R值图。
图6抗压强度k值与各因素关系图。
图7干容重极差分析R值图。
图8干容重k值与各因素水平关系图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将岩棉和渗透剂混合，并加一次水浸泡30min，然后再加二次水搅拌打浆处理，其中岩棉、一次水、二次水和渗透剂的重量比为3:15:33:0.3，岩棉可以为电厂废弃的保温材料，材质为硅铝质岩棉，直径3-9mm，表现密度100kg/m3，常温下的导热系数0.039W/(m·K)，纤维平均长度≤7.0μm，热荷重收缩温度≥650℃；
步骤2：将步骤1打浆处理后的岩棉滤水12h，并二次打浆处理5min，制备得到岩棉浆料；
步骤3：将玻化微珠、减水剂和水以重量比为1:0.01:0.5配置并混合搅拌，得到预湿处理的玻化微珠，其中玻化微珠粒度为0.5～1.5mm，密度为80～130kg/m3，导热系数为0.032-0.045W/(m·K)，漂浮率≥98％，表面玻化率≥95％，吸水率(真空抽滤法测定)20～50％，1MPa压力的体积损失率38～46％，耐火度1280～1360℃，使用温度<1000℃；
步骤4：将步骤2的岩棉浆料、水泥、矿粉、防水剂、胶粉、砂石和水按顺序掺入到步骤3预湿处理后的玻化微珠中，同时添加渗透剂和减水剂，减水剂的添量为水泥和矿粉总重量的1％，减水剂的减水率为20％-40％，PH值6-8，比重为1.08±0.02，固含量为20±1％，渗透剂的添加量为岩棉质量的0.15％，1％水溶液下PH值5-7，渗透力≤60s，胶粉的添加量为水泥和矿粉总重量的1.5％，然后混合搅拌至粘结，振动成型，最后养护烘干。
所述步骤4中水泥的比表面积为376m2/kg，细度2.6％，初凝时间200min，终凝时间310min，抗折强度3d/4.1Mpa，28d/7.1Mpa，抗压强度3d/23.9Mpa，28d/53.2Mpa。
所述步骤4中矿粉为S95级别，密度2.8g/cm3，比表面积≥400m2/kg，7d活性指数≥75，20d活性指数≥95，流动度比≥95，含水量(质量分数)≥1.0，三氧化硫(质量分数)≤4.0％，氯离子(质量分数)≤0.06％，烧失量(质量分数)≤3.0％，玻璃体含量(质量分数)≥85％。
所述步骤4中砂石的石子物理性能为，粒径5-20mm，含泥量0.8％，表现密度2826kg/m3，堆积密度1355kg/m3，空隙率46％，含水率1.0％，针片状物质含量9.1％。砂物理性能为，细度模数2.4，含泥量3.0％，表现密度2584kg/m3，堆积密度1584kg/m3，空隙率32.3％，含水率0.8％。
实施例：
确定自保温混凝土最佳配合比，根据各组成材料在自保温混凝土中发挥作用的不同，对原材料进行筛选，并选择适合的配合比将材料复合在一起才能使自保温混凝土具备最佳的力学性能和保温性能。
一、合理矿粉掺量
1、确定试验用混凝土配合比
由于自保温混凝土各组成材料对其各项性能指标的影响较为复杂，首先确定试验参照的基准配合比，参照选用42.5级普通硅酸盐水泥的C30混凝土配合比，水胶比取0.54，砂率取40％，聚羧酸减水剂掺量为1.0％，用水量为190kg/m3。通过控制变量法，控制水胶比、砂率、减水剂掺量、用水量的不变，改变矿粉的掺量。分别掺入20％、30％、40％、50％、60％的矿粉。具体配合比见表1。
表1试验用混凝土配合比 kg/m3
组别 水泥 矿粉 砂 石子 水 外加剂
参照组 352 - 724 1086 190 3.5
试验组1 282 70 724 1086 190 3.5
试验组2 246 106 724 1086 190 3.5
试验组3 211 141 724 1086 190 3.5
试验组4 176 176 724 1086 190 3.5
试验组5 141 211 724 1086 190 3.5
2、对试验结果进行分析：
2.1、矿粉对混凝土坍落度的影响，测试结果见表2：
表2不同矿粉掺量的混凝土坍落度测试结果
Figure BDA0003191405200000081
从上表可以看出，相同水胶比条件下，矿粉掺量在40％以下时，矿粉的掺量越大，混凝土的坍落度也越大。超过40％后，坍落度迅速减小。因为矿粉颗粒能显著降低拌合物的屈服剪切应力，提高流动性，所以合适的矿粉掺量可以有效改善混凝土拌合物性能。当掺量在40％左右时，坍落度最小，流动性最佳。
2.2、矿粉对混凝土强度的影响，测试结果见表3：
表3不同矿粉掺量的混凝土抗压强度及抗折强度
Figure BDA0003191405200000082
从表3试验结果可以看出：不同矿粉掺量混凝土抗折强度变化不明显，但抗压强度会随着矿粉掺量的增加而逐渐下降，前期下降不明显，当掺量超过40％后，强度下降明显。
2.3、矿粉对混凝土抗渗性能的影响，测试结果见表4：
表4不同矿粉掺量的混凝土抗渗高度
Figure BDA0003191405200000091
从表4试验结果可以看出：不同矿粉掺量对混凝土的抗渗性能有一定的影响，矿粉中的细微颗粒填充在混凝土的空隙中，提高了密实度。矿粉掺量越大，混凝土渗水高度越小，但当掺量超过胶凝材料掺量的40％后，混凝土的渗水高度加大，抗渗性能降低。
综上所述，掺入矿粉后，混凝土拌合物性能有明显的改善，矿粉有一定程度的减水效果，且当掺量在40％左右时效果最佳。混凝土的抗压强度在矿粉掺量超过40％时下降明显。混凝土的渗水高度较基准混凝土相比有所降低，但当掺量超过40％后，混凝土的渗水高度逐渐增加，抗渗性能变差。
二、最佳玻化微珠掺量、胶凝材料掺量、岩棉掺量和水胶比
由于自保温混凝土其它各组成材料对其各项性能指标的影响较为复杂，难以确定各因素对自保温混凝土各项性能指标的影响规律，本发明以胶凝材料中最优矿粉掺量为40％，通过选择正交试验的方法来研究最佳配合比。通过综合考虑所配置的自保温混凝土的保温和力学性能，最终确定把玻化微珠的掺量、胶凝材料掺量(水泥和胶粉比例为3:2)、岩棉(纤维)掺量、水胶比4个因素作为自保温混凝土正交试验的因素进行研究，把导热系数、抗压强度、干容重和含水率作为实验结果指标。
(1)自保温混凝土正交实验设计：
1.1、正交试验因素水平表设计：
玻化微珠掺量取250m、300m、350m三个水平，胶凝材料掺量取300m、500m、700m三个水平，岩棉(纤维)掺量取50m、60m、70m三个水平，水胶比取0.50、0.55、0.60三个水平，其中m为单位质量。最后确定自保温混凝土正交试验的试验因素水平表5。其中，每立方米自保温混凝中，石子720kg，砂子210kg，砂率满足要求，保持在35％～45％。外加剂掺量为：聚羧酸减水剂掺量为玻珠掺量的1％，防水剂和胶粉的掺量均为胶凝材料掺量的1％，渗透剂掺量为岩棉的10％。
表5正交试验因素水平表
Figure BDA0003191405200000101
1.2、正交试验方案表设计：
根据上面选取的试验因素及水平，试配并测定了9个配合比，设计正交试验表6。其中A,B,C,D代表试验因素岩棉(纤维)掺量，胶凝材料掺量，玻化微珠掺量和水胶比。
表6正交试验表
Figure BDA0003191405200000111
(2)自保温混凝土配合比试验结果：
表6设计的9个配合比，对9个配合比(每个配合比立方体抗压强度试件6个，导热系数测试板3组)的自保温混凝土试件的抗压强度、导热系数、干容重和含水率，试验结果见下表7：
表7各配合比试验结果
Figure BDA0003191405200000112
(3)、自保温混凝土试验数据分析：
3.1极差分析
3.1.1导热系数的极差分析
根据表7自保温混凝土各配合比的试验结果，得到导热系数的极差分析表8和R值图3：
表8导热系数极差分析表
Figure BDA0003191405200000121
K1、K2、K2分别为因素A(岩棉掺量)水平1、2、3对应的试验组三次导热系数试验结果之和。
由表8导热系数极差分析结果和图3R值图可以发现：RB>RC>RA>RD，可见对自保温混凝土导热系数来说，因素B胶凝材料掺量是影响混凝土导热系数的最主要因素，因素C玻化微珠的掺量次之，但影响也较为显著，然后是因素A纤维(岩棉)的掺量，因素D水胶比极差值RD太小，可以看出水胶比对自保温混凝土导热系数大小的影响并不明显。因此，对自保温混凝土导热系数来说，影响顺序是B>C>A>D。
利用表8计算出来的k1、k2、k3，作出各因素各水平与的自保温混凝土导热系数的关系如图4。由图4可以看出：
(a)因素B胶凝材料掺量(因素B)各水平和玻化微珠掺量(因素C)各水平图形波动最大，纤维(岩棉)掺量(因素A)次之，水胶比(因素D)各水平图形波动最小。
(b)就胶凝材料掺量(因素B)而言，导热系数k值随着胶凝材料掺量的增加而增大，并且增大趋势相当显著，这是因为胶凝材料本身的导热系数较大。
(c)就玻化微珠掺量(因素C)而言，导热系数k值随掺量的增加而减小，且减小趋势相当显著，这是因为玻化微珠作为一种保温骨料，其本身导热系数非常小。
(d)就纤维(岩棉)掺量(因素A)而言，导热系数k值随岩棉掺量的增加而减小，这是因为岩棉本身的导热系数很小；但是减小的趋势不明显，是由于岩棉各水平的掺量相差不明显。另外就水胶比(因素D)，由图可知其对导热系数影响不大。
综上所述：由上面极差分析表8和k值与各因素水平的关系图4的分析可知：影响自保温混凝土的导热系数各因素间的主次顺序依次为B、C、A、D，为使导热系数尽可能小，对每个因素选取最佳水平：岩棉掺量(因素A)对自保温混凝土的导热系数来说，第3水平A3最好。胶凝材料掺量(因素B)对自保温混凝土的导热系数来说，第1水平B1最好。玻化微珠掺量(因素C)对自保温混凝土的导热系数来说，第3水平C3最好。水胶比(因素D)对自保温混凝土的导热系数来说，每个水平的影响都较小，所以选取D1、D2、D3都行。
因此，影响自保温混凝土的导热系数各因素的较优水平为A3，B1，C3，D。按照因素间的影响关系为B1，C3，A3，D1/D2/D3，所以为使自保温混凝土的导热系数最小的最佳方案为A3B1C3D1或A3B1C3D2或A3B1C3D3。
3.1.2抗压强度的极差分析
根据表7自保温混凝土各配合比的试验数据，得到抗压强度的极差分析表9和R值图5。
表9抗压强度极差分析表
Figure BDA0003191405200000141
表9中，K1、K2、K2分别为因素A(岩棉掺量)水平1、2、3对应的试验组三次28d抗压强度试验结果之和，其中k1＝K1/3，k2＝K2/3，k3＝K3/3。
从表9和图5可以看出，RB>RC>RD>RA，且RC和RB相差不大。可见对自保温混凝土导热系数来说，胶凝材料掺量(因素B)和玻化微珠掺量(因素C)是影响导热系数的主要因素，水胶比(因素D)次之，影响稍小，纤维(岩棉)掺量(因素A)的极差值RA最小，可见岩棉对抗压强度的影响最小。因此，自保温混凝土抗压强度，各因素的影响顺序是B>C>D>A，且C与B相差不大。
利用表9计算出来的k1、k2、k3的值，作出各因素各水平与自保温混凝土抗压强度的关系图6。从图6可以看出：
(a)胶凝材料掺量(因素B)各水平和玻化微珠掺量(因素C)各水平图形波动较大，水胶比(因素D)次之，纤维(岩棉)掺量(因素A)各水平的波动稍小。
(b)就胶凝材料掺量(因素B)而言，抗压强度k值先随胶凝材料掺量的增加而增大，且增大趋势相当显著，这是因为胶凝材料在自保温混凝土中起到粘结各骨料的作用；当继续增加掺量超过第2水平之后，抗压强度k值不再继续随着胶凝材料掺量的增加而增大。
(c)就玻化微珠掺量(因素C)而言，抗压强度k值随玻化微珠掺量的增加先有所增大后迅速减小。趋势明显，这是因为玻化微珠作为一种保温骨料，其本身抗压强度较小且会削弱混凝土各骨料之间的连接。
(d)就水胶比(因素D)而言，28d抗压强度k值随水胶比的增大不断减小，是因为用水量增加会使强度变小；另外就纤维(岩棉)掺量(因素A)而言，由图可知，岩棉掺量增大，抗压强度k值先增大后减小，这是因为适量的岩棉可以有效地改善混凝土的抗裂性能，过多同样会削弱混凝土各骨料之间的连接，降低自保温混凝土的抗压强度。
综上所述，影响自保温混凝土的抗压强度各因素间的主次顺序为B、C；D；A(C与D相差不大)。为使抗压强度尽可能大，对每个因素选取最佳水平：岩棉掺量(因素A)对抗压强度来说，A2最好；胶凝材料掺量(因素B)对抗压强度来说，B2最好；玻化微珠掺量(因素C)对抗压强度来说，C2最好；水胶比(因素D)对抗压强度来说，D1最好。
因此，影响自保温混凝土的抗压强大各因素的较优水平为A2，B2，C2，D1。按照因素间的影响关系为C2，B2，D1，A2，所以为使抗压强度最大的最佳方案确定为A2B2C2D1。
3.1.3抗压强度的极差分析
根据表7，得到干容重的极差分析表10和R值图7，。
表10干容重极差分析表
Figure BDA0003191405200000161
表10中，K1、K2、K2分别为因素A(岩棉掺量)水平1、2、3对应的试验组三次干容重试验结果之和，其中k1＝K1/3，k2＝K2/3，k3＝K3/3。
从表10和图7可以看出，RB>RC>RD>RA，且RC和RB相差不大，可见对自保温混凝土干容重来说，胶凝材料掺量(因素B)是影响自保温混凝土干容重的主要因素，玻化微珠掺量(因素C)和水胶比(因素D)次之，但对自保温混凝土干容重的影响也较为明显，因素A纤维(岩棉)掺量的极差值RA最小，可见岩棉对自保温混凝土干容重的影响与其他几个因素相比最小。综上所述，自保温混凝土干容重，影响大小B>C>D>A，且C与D相差不大。
利用表10计算出来的k值，作出各因素各水平与干容重的关系图8，可以看出：
(a)胶凝材料掺量(因素B)各水平、因素C玻化微珠掺量各水平和因素D水胶比各水平的图形波动较大，因素A纤维(岩棉)掺量各水平的图形波动稍小。
(b)就胶凝材料掺量(因素B)而言，干容重k值随着胶凝材料掺量的增加而增大，前期相当显著，后期增大速度放缓，这是因为胶凝材料的干容重较大。
(c)就玻化微珠掺量(因素C)而言，干容重k值随着掺量的增加而减小，趋势越来越明显，这是因为玻化微珠作为一种保温骨料，其本身较轻，干容重较小。
(d)就水胶比(因素D)而言，干容重k值随着水胶比的增大不断减小，因为用水量增加会使自保温混凝土的干容重变小；另外就因素A纤维(岩棉)掺量而言，由图可知，干容重k值随着岩棉掺量的增大而先增大后减小，但趋势都不明显。
综上所述，影响自保温混凝土的干容重各因素的主次顺序为B；C、D；A(C和D相差不大)。为使自保温混凝土的干容重尽可能小，对每个因素选取最佳水平：岩棉掺量(因素A)对自保温混凝土的干容重来说，第1和第3水平A1、A3都较好；胶凝材料掺量(因素B)对自保温混凝土的干容重来说，第1水平B1最好；玻化微珠掺量(因素C)对干容重来说，第3水平C3最好；水胶比(因素D)对干容重来说，第3水平D3最好。
因此，影响自保温混凝土的抗压强大各因素的较优水平为A1/A3，B1，C3，D3。按照因素间的影响关系为B1，C3，D3，A1/A3，所以为使抗压强度最大的最佳方案确定为A1B1C3D3或A3B1C3D3。
3.1.4最佳参数组合的选取
(1)因素A、B、C、D影响自保温混凝土试验结果指标的主次顺序排列为：
主→次
对导热系数来说：B；C；A；D
对28d抗压强度来说：B、C；D；A(C和B相差不明显)
对干容重来说：B；C、D；A(C和D相差不明显)
(2)对于各个指标的的影响因素A、B、C、D的较优水平按照因素的主次顺序排列为：
主→次
对导热系数来说：B1；C3；A3；D1/D2/D3
对28d抗压强度来说：B2；C2；D1；A2
对干容重来说：B1；C3；D3；A1/A2
综上所述，因素A、B、C、D的较优水平，三个指标的选择均有矛盾。胶凝材料掺量(因素B)对三个指标均是主要因素、根据多数的倾向选择该因素第一水平B1，但在本试验中胶凝材料掺量(因素B)是影响抗压强度的主要指标，因此选取B2；因素C对导热系数和干容重都是较主要的因素且都以C3较优，但是对28d抗压强度是主要因素且以C2较优，因此选取C2；由于本试验中导热系数是主要指标且因素A在导热系数中的影响比其在另外两个指标中的影响大，在导热系数中由以A3较优，因此选取A3；因素D对导热系数指标来说是最次要的因素，对28d抗压强度和干容重来说也是较次要的因素，由于在本试验中，抗压强度指标地位高于干容重指标，因此选取D1。所以，确定本试验的最佳参数组合为A3B2C2D1。3.2方差分析
从上面极差分析的结果可以看出：水胶比(因素D)在导热系数指标分析中极差最小即对导热系数指标的影响最小，所以将该因素列作为导热系数方差分析中的误差列；岩棉掺量(因素A)在抗压强度和干容重指标分析中极差最小即对抗压强度和干容重指标的影响最小，所以将该因素列作为抗压强度和干容重方差分析中的误差列。
根据正交试验的试验结果即方差分析的基本方法和步骤，制定方差分析表11、表12、表13。
表11导热系数方差分析表
Figure BDA0003191405200000191
实验结论：
胶凝材料的掺量(因素B)、玻化微珠的掺量(因素C)、岩棉掺量(因素A)、水胶比(因素D)。对自保温混凝土导热系数的影响从大到小，与极差分析的结论一样。胶凝材料的掺量(因素B)、玻化微珠的掺量(因素C)对导热系数影响高度显著，岩棉掺量(因素A)对导热系数影响显著。显著因素的水平应选取使导热系数小的水平，不显著因素的水平可结合实际选取。
因此，为使导热系数指标值尽可能小，本试验最佳参数组合为：A3B1C3D1或A3B1C3D2或A3B1C3D3，与利用极差分析选取的最优参数组合一致。
表12导热系数方差分析表
Figure BDA0003191405200000201
实验结论：
影响自保温混凝土28d抗压强度因素的主次顺序为胶凝材料的掺量(因素B)、玻化微珠的掺量(因素C)、水胶比(因素D)、岩棉掺量(因素A)。胶凝材料的掺量(因素B)、玻化微珠的掺量(因素C)对28d抗压强度影响显著，水胶比(因素D)影响稍小。显著因素的水平应选取使28d抗压强度大的水平，不显著因素的水平可结合实际选取。
因此，为使28d抗压强度指标值尽可能大，本试验最佳参数组合为A2B2C2D1，与利用极差分析选取的最优参数组合一致。
表13干容重方差分析表
Figure BDA0003191405200000211
实验结论：
影响干容重因素的主次顺序为因素胶凝材料的掺量(因素B)、玻化微珠的掺量(因素C)、水胶比(因素D)、岩棉掺量(因素A)，与极差分析的结论基本一致。胶凝材料的掺量(因素B)、玻化微珠的掺量(因素C)对干容重影响高度显著，水胶比(因素D)影响稍小。
因此，为使干容重指标值尽可能小，本试验最佳参数组合为A3B1C3D3，与利用极差分析选取的最优参数组合一致
综上所述，各指标方差分析的结论与极差分析的结论相似，且所选取的最佳组合也与各指标极差分析中选取的组合一致。考虑各个因素在各个指标中的显著性情况，最后综合考虑选取的最优组合为A3B2C2D1，即岩棉掺量取3水平70m，胶凝材料掺量取2水平500m，玻化微珠掺量取2水平300m，水胶比取1水平0.5，其中m为单位质量。
该最佳配合比不在正交试验的九组试验方案中，其各因素水平见表14。
表14最佳配合比各因素水平
Figure BDA0003191405200000221
自保温混凝土最佳配合比方案中其他材料的掺量与第三章中的九组正交试验相同。石子用量控制为每立方米混凝土720kg，砂子用量为每立方米混凝土210kg，砂率满足要求，保持在35％～45％。外加剂掺量为：聚羧酸减水剂掺量为玻珠掺量的1％，防水剂和胶粉的掺量均为胶凝材料掺量的1％，渗透剂掺量为岩棉的10％。最终确定自保温混凝土最佳配合比表15。
表15 1m3自保温混凝土最佳配合比
Figure BDA0003191405200000222
外加剂掺量为：
减水剂掺量为玻化微珠掺量的1％，即230Kg×1％＝2.1Kg；
防水剂掺量为胶凝材料掺量的1％，即384Kg×1％＝3.84Kg；
胶粉掺量为胶凝材料掺量的1％，即384Kg×1％＝3.84Kg；
渗透剂掺量为岩棉掺量的10％，即55Kg×10％＝5.75Kg。
三、最佳配合比自保温混凝土试验
按照上述的最佳配合比进行配料，然后按照步骤1：将岩棉和渗透剂混合，并加一次水浸泡30min，然后再加二次水搅拌打浆处理；步骤2：将步骤1打浆处理后的岩棉滤水12h，并二次打浆处理5min，制备得到岩棉浆料；步骤3：将玻化微珠、减水剂和水混合搅拌，得到预湿处理的玻化微珠；步骤4：将步骤2的岩棉浆料、水泥、矿粉、防水剂、胶粉、砂石和水按顺序掺入到步骤3预湿处理后的玻化微珠中，混合搅拌至粘结，振动成型，最后养护烘干。制备不同规格的试件，试件规格及数量见表16。
表16试件规格及测试项目
试件规格/mm 试件数量 测试项目
30×30×3 3组(6个) 导热系数测试
150×150×150 6个 抗压强度、含水率及干干容重
将制备得到的试件进行抗压强度、干容重和含水率、导热系数测试，分别图下表17、表18、表19所示。
表17最佳配合比自保温混凝土试件抗压强度
组号 抗压强度/Mpa
1 15.30
2 15.62
3 15.11
4 14.85
5 15.77
6 15.23
均值 15.31
表18最佳配合比自保温混凝土试件干容重和含水率
组号 干容重/kg/m<sup>3</sup> 含水率/％
1 1633 5.6
2 1672 5.2
3 1601 5.7
4 1645 5.9
5 1587 6.8
6 1689 4.8
均值 1637 5.7
表19最佳配合比自保温混凝土试件导热系数
组号 导热系数/[W/(m·K)]
1 0.182
2 0.198
3 0.205
均值 0.195
综上，通过表17、表18、表19可知，最佳配合比的自保温混凝土的各项性能的实测值为：导热系数均值为0.195W/(m·K)，抗压强度均值为15.31Mpa，干容重均值为1637kg/m3，含水率均值为5.7％，均远远高于现有的普通混凝土的技术效果。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将岩棉和渗透剂混合，并加一次水浸泡30min，然后再加二次水搅拌打浆处理；
步骤2：将步骤1打浆处理后的岩棉滤水12h，并二次打浆处理5min，制备得到岩棉浆料；
步骤3：将玻化微珠、减水剂和水混合搅拌，得到预湿处理的玻化微珠；
步骤4：将步骤2的岩棉浆料、水泥、矿粉、防水剂、胶粉、砂石和水按顺序掺入到步骤3预湿处理后的玻化微珠中，混合搅拌至粘结，振动成型，最后养护烘干。
2.根据权利要求1所述的一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤1中岩棉、一次水、二次水和渗透剂的重量比为3:15:33:0.3。
3.根据权利要求2所述的一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤3中玻化微珠、减水剂和水的重量比为1:0.01:0.5。
4.根据权利要求3所述的一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤3的玻化微珠粒度为0.5～1.5mm，密度为80～130kg/m3，导热系数为0.032-0.045W/(m·K)。
5.根据权利要求4所述的一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤1的岩棉直径3-9mm，表现密度100kg/m3，常温下的导热系数0.039W/(m·K)。
6.根据权利要求5所述的一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤4中还添加有减水剂，添加量为水泥和矿粉总重量的1％，减水剂的减水率为20％-40％，PH值6-8，比重1.08±0.02，固含量20±1％。
7.根据权利要求6所述的一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤4中还添加有渗透剂，添加量为岩棉质量的0.15％，1％水溶液下PH值5-7，渗透力≤60s。
8.根据权利要求7所述的一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤4中胶粉的添加量为水泥和矿粉总重量的1.5％。
9.根据权利要求8所述的一种新型节能利废型自保温混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤4中水泥的比表面积为376m2/kg，细度2.6％，初凝时间200min，终凝时间310min。
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