CN113998943B - 一种保温型再生混凝土 - Google Patents

Abstract

本申请涉及再生混凝土技术领域，具体公开了一种保温型再生混凝土，保温型再生混凝土包括下列重量份物质：水泥30～40份、粉煤灰8～15份、再生粗骨料80～100份、再生细骨料15～20份、砂20～30份、水20～30份、减水剂3～5份、气凝胶颗粒5～10份；所述气凝胶颗粒的导热系数为0.025～0.030W/（m·k），所述气凝胶颗粒粒径为0.8～1.2mm。本申请在再生混凝土中添加气凝胶颗粒为改性材料，改善混凝土的保温效果，同时由于气凝胶具有较高的高比表面积，将其添加至混凝土内部，能有效填充并改善混凝土内部材料中的结合强度，从而密实再生混凝土材料的结构，进而有效提高了再生混凝土材料的力学性能。

Description

一种保温型再生混凝土

技术领域

本发明属于再生混凝土技术领域，尤其涉及一种保温型再生混凝土。

背景技术

建筑垃圾再生骨料相较于天然骨料，有较高的吸水率和较低的强度，因此拌和再生混凝土的水灰比增大，其工作性能降低，收缩和徐变增大，弹性模量降低，所以将再生混凝土直接应用到建筑物或构筑物等受力结构上需谨慎。

然而，与天然骨料及其混凝土相比，再生骨料及再生骨料混凝土有密度较低、导热系数较低的特性，造成再生骨料混凝土在保温隔热性能方面与天然骨料混凝土有很大的差异。将再生混凝土应用于如建筑墙体砌块等非受力结构，既可以有效避免再生混凝土较低强度的缺陷，又能充分利用其较小导热系数的优势。

但是，发明人认为再生骨料孔隙率高、粉体含量多，对混凝土的工作性能和力学性能有不利的影响，制约其在结构用混凝土上的运用，导致其力学性能不佳，从而降低了再生混凝土材料的保温性能。

发明内容

为了改善现有保温型再生混凝土力学性能不佳的缺陷，本发明提供一种保温型再生混凝土，采用如下的技术方案：

一种保温型再生混凝土，包括下列重量份物质：

水泥30～40份；

粉煤灰8～15份；

再生粗骨料80～100份；

再生细骨料15～20份；

砂20～30份；

水20～30份；

减水剂3～5份；

气凝胶颗粒5～10份；所述气凝胶颗粒的导热系数为0.025～0.030W/（m·k），所述气凝胶颗粒粒径为0.8～1.2mm。

通过采用上述技术方案，本申请在再生混凝土中添加气凝胶颗粒为改性材料，一方面，由于气凝胶具有三维网状的微观结构，这种特殊的结构使其具有低密度、低导热系数的特点，将其添加至混凝土内部，能进一步改善材料的保温性能，从而使混凝土起到良好的保温效果。

在此基础上，本申请优化了气凝胶颗粒的粒径，由于气凝胶具有较高的高比表面积，将其添加至混凝土内部，能有效填充并改善混凝土内部材料中的结合强度，从而密实再生混凝土材料的结构，进而有效提高了再生混凝土材料的力学性能。

进一步地，一种保温型再生混凝土，包括下列重量份物质：

水泥35～38份；

粉煤灰10～13份；

再生粗骨料85～95份；

再生细骨料18～20份；

砂25～30份；

水25～30份；

减水剂3～5份；

气凝胶颗粒6～8份。

通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了各组分之间的比例，从而使制备的保温型再生混凝土具有良好保温性能的同时，进一步提高材料的结构强度，从而有效提高了保温型再生混凝土的力学性能。

进一步地，所述再生粗骨料为经气凝胶包覆的再生粗骨料。

通过采用上述技术方案，本申请在再生粗骨料表面包覆气凝胶材料，包裹了气凝胶材料的再生粗骨料结构强度进一步提高，包覆的气凝胶包覆层能在一定程度上改善再生粗骨料材料出现崩坏的现象，同时本申请通过包覆气凝胶的方案改善再生粗骨料与其他混凝土材料之间的结合强度，从而进一步提高了保温型再生混凝土的力学性能。

进一步地，所述经气凝胶包覆的再生粗骨料采用以下方案制成：

（1）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、25～30份无水乙醇和6～8份锆酸四丁酯置于反应容器中，搅拌混合并置于55～65℃下保温反应1～2h，得混合液；

（2）按质量比1:3～5，将仲丁醇铝添加至混合液中，搅拌混合收集得澄清液；

（3）按质量比1:3～5:6～8，将丙酮、苯胺和澄清液搅拌混合并置于室温下静置凝胶，收集凝胶液；

（4）对再生粗骨料表面喷涂凝胶液后，再在乙醇超临界干燥条件下干燥，收集得经气凝胶包覆的再生粗骨料。

通过采用上述技术方案，本申请制备了氧化锆和氧化铝复合的气凝胶材料，由于氧化锆和氧化铝复合形成地气凝胶的晶相结构和微观孔结构更为均匀，同时也具有更好的高温稳定性，从而进一步改善了再生粗骨料的保温性能和力学强度。

进一步地，所述气凝胶包覆的再生粗骨料中的气凝胶为纤维复合型气凝胶。

通过采用上述技术方案，由于本申请优化了气凝胶的结构，通过在气凝胶材料中添加纤维为改性材料，一方面，纤维的包覆能在气凝胶材料内部形成良好的支撑结构，从而改善气凝胶材料的强度，提高包覆气凝胶材料的再生粗骨料的力学性能。另一方面，纤维能作为气凝胶材料的填充骨架，进一步改善再生粗骨料的保温稳定性能。

进一步地，所述纤维复合型气凝胶采用的纤维为短切纤维。

通过采用上述技术方案，由于本申请选用短切纤维为主要的填充纤维，短切纤维具有轻质、高强、高模、耐腐蚀等特点，相较于其他纤维材料，短纤纤维具有更为优异的力学性能和机械强度，从而进一步改善了再生粗骨料材料的力学性能。

进一步地，所述短切纤维包括玻璃短切纤维或芳纶短切纤维中的任意一种。

通过采用上述技术方案，由于本申请进一步优化短切纤维的材质，选用了高模量、高性能的芳纶短切纤维和玻璃短切纤维，进一步提高了再生沥青混凝土的力学性能和使用寿命。

进一步地，所述短切纤维为经蓬松处理纤维，所述蓬松处理包括：

（1）选取短切纤维并用乙醇、去离子水依次回流清洗，再干燥得干燥短纤维；

（2）取干燥短切纤维并置于纤维梳理机中蓬松处理，即可制备得所述蓬松处理纤维。

通过采用上述技术方案，本申请通过对纤维进行蓬松处理，由于通过蓬松处理后的纤维，改善传统纤维材料的分散不均匀性能，从而使制备的气凝胶包覆材料的力学强度更为均匀，进一步提高了再生沥青混凝土的力学性能和使用寿命。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

第一、本申请在再生混凝土中添加气凝胶颗粒为改性材料，一方面，由于气凝胶具有三维网状的微观结构，这种特殊的结构使其具有低密度、低导热系数的特点，将其添加至混凝土内部，能进一步改善材料的保温性能，从而使混凝土起到良好的保温效果。

在此基础上，本申请优化了气凝胶颗粒的粒径，由于气凝胶具有较高的高比表面积，将其添加至混凝土内部，能有效填充并改善混凝土内部材料中的结合强度，从而密实再生混凝土材料的结构，进而有效提高了再生混凝土材料的力学性能。

第二、本申请在再生粗骨料表面包覆气凝胶材料，包裹了气凝胶材料的再生粗骨料结构强度进一步提高，包覆的气凝胶包覆层能在一定程度上改善再生粗骨料材料出现崩坏的现象，同时本申请通过包覆气凝胶的方案改善再生粗骨料与其他混凝土材料之间的结合强度，从而进一步提高了保温型再生混凝土的力学性能。

第三、本申请优化了气凝胶的结构，通过在气凝胶材料中添加纤维为改性材料，一方面，纤维的包覆能在气凝胶材料内部形成良好的支撑结构，从而改善气凝胶材料的强度，提高包覆气凝胶材料的再生粗骨料的力学性能。另一方面，纤维能作为气凝胶材料的填充骨架，进一步改善再生粗骨料的保温稳定性能。

第四、本申请通过对纤维进行蓬松处理，由于通过蓬松处理后的纤维，改善传统纤维材料的分散不均匀性能，从而使制备的气凝胶包覆材料的力学强度更为均匀，进一步提高了再生沥青混凝土的力学性能和使用寿命。

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。

若无特殊说明，本申请的制备例、实施例和对比例的原料均能通过市售购得。

药品：空心保温微球：石家庄德泽矿产品有限公司生产，货号W589。

制备例

制备例1

蓬松处理纤维1

（1）选取玻璃短切纤维并用乙醇、去离子水依次回流清洗3次，再在100℃下干燥10h；

（2）取干燥短切纤维并置于纤维梳理机中蓬松处理，即可制备得所述蓬松处理玻璃短切纤维。

制备例2

蓬松处理纤维2

（1）选取芳纶短切纤维并用乙醇、去离子水依次回流清洗3次，再在100℃下干燥10h；

（2）取干燥短切纤维并置于纤维梳理机中蓬松处理，即可制备得所述蓬松处理芳纶短切纤维。

再生粗骨料制备

制备例3

再生粗骨料1：

（1）分别称量45kg去离子水、25kg无水乙醇和6kg锆酸四丁酯置于反应容器中，搅拌混合并置于55℃下保温反应1h，得混合液；

（2）将1kg仲丁醇铝添加至3kg混合液中，搅拌混合收集得澄清液；

（3）将1kg丙酮、3kg苯胺和6kg澄清液搅拌混合并置于室温下静置凝胶，收集凝胶液；

（4）对再生粗骨料表面喷涂凝胶液后，再在乙醇超临界干燥条件下干燥，收集得经气凝胶包覆的再生粗骨料1。

制备例4

再生粗骨料2：

（1）分别称量47kg去离子水、27kg无水乙醇和7kg锆酸四丁酯置于反应容器中，搅拌混合并置于60℃下保温反应2h，得混合液；

（2）将1kg仲丁醇铝添加至4kg混合液中，搅拌混合收集得澄清液；

（3）将1kg丙酮、4kg苯胺和7kg澄清液搅拌混合并置于室温下静置凝胶，收集凝胶液；

（4）对再生粗骨料表面喷涂凝胶液后，再在乙醇超临界干燥条件下干燥，收集得经气凝胶包覆的再生粗骨料2。

制备例5

再生粗骨料3：

（1）分别称量50kg去离子水、30kg无水乙醇和8kg锆酸四丁酯置于反应容器中，搅拌混合并置于65℃下保温反应2h，得混合液；

（2）将1kg仲丁醇铝添加至5kg混合液中，搅拌混合收集得澄清液；

（3）将1kg丙酮、5kg苯胺和8kg澄清液搅拌混合并置于室温下静置凝胶，收集凝胶液；

（4）对再生粗骨料表面喷涂凝胶液后，再在乙醇超临界干燥条件下干燥，收集得经气凝胶包覆的再生粗骨料3。

制备例6

一种再生粗骨料4，与制备例1不同的使，本制备例在凝胶液中添加了0.5kg蓬松处理玻璃短切纤维，其余制备步骤和制备组分均与制备例1一致。

制备例7

一种再生粗骨料5，与制备例1不同的使，本制备例在凝胶液中添加了0.5kg蓬松处理芳纶短切纤维，其余制备步骤和制备组分均与制备例1一致。

实施例

实施例1

一种保温型再生混凝土：取30kg水泥、8kg粉煤灰、80kg再生粗骨料、15kg再生细骨料、20kg砂、20kg水、3kg减水剂和5kg导热系数为0.025W/（m·k），粒径为0.8mm气凝胶颗粒搅拌混合，制备得保温型再生混凝土。

实施例2

一种保温型再生混凝土：取35kg水泥、12kg粉煤灰、90kg再生粗骨料、17kg再生细骨料、25kg砂、25kg水、4kg减水剂和7.5kg导热系数为0.027W/（m·k），粒径为1.0mm气凝胶颗粒搅拌混合，制备得保温型再生混凝土。

实施例3

一种保温型再生混凝土：取40kg水泥、15kg粉煤灰、100kg再生粗骨料、15～20kg再生细骨料、30kg砂、30kg水、5kg减水剂和10kg导热系数为0.030W/（m·k），粒径为1.2mm气凝胶颗粒搅拌混合，制备得保温型再生混凝土。

实施例4

一种保温型再生混凝土，与实施例1的区别在于，本实施例采用的再生粗骨料为再生粗骨料1，其余组分和制备步骤均与实施例1相同。

实施例5

一种保温型再生混凝土，与实施例1的区别在于，本实施例采用的再生粗骨料为再生粗骨料2，其余组分和制备步骤均与实施例1相同。

实施例6

一种保温型再生混凝土，与实施例1的区别在于，本实施例采用的再生粗骨料为再生粗骨料3，其余组分和制备步骤均与实施例1相同。

实施例7

一种保温型再生混凝土，与实施例1的区别在于，本实施例采用的再生粗骨料为再生粗骨料4，其余组分和制备步骤均与实施例1相同。

实施例8

一种保温型再生混凝土，与实施例1的区别在于，本实施例采用的再生粗骨料为再生粗骨料5，其余组分和制备步骤均与实施例1相同。

对比例

对比例1：一种保温型再生混凝土，与实施例1相比，未添加气凝胶颗粒，其余组分和制备步骤均与实施例1相同。

对比例2：一种保温型再生混凝土，与实施例1相比，添加空心保温微球，其余组分和制备步骤均与实施例1相同。

性能检测试验

分别对实施例1～8、对比例1～2中制备的保温型再生混凝土测试其保温性能和力学强度。

检测方法/试验方法

保温性能：

使用热常数分析仪（热盘-2500S）测试样品的热导率；

力学性能：

拉伸强度根据ASTM C496测定；

上海华龙的WHY-200型抗压试验机上进行了样品的抗压试验。

表1 实验例1-14和对比例1-3的性能表征

将实施例1～3、实施例4～6、实施例7～8设置为3组，结合对比例1～2和表1进行性能分析。

（1）将实施例1～3、对比例1和对比例2进行对比，说明本申请技术方案在再生混凝土中添加气凝胶颗粒为改性材料，一方面，由于气凝胶具有三维网状的微观结构，这种特殊的结构使其具有低密度、低导热系数的特点，将其添加至混凝土内部，能进一步改善材料的保温性能，从而使混凝土起到良好的保温效果。在此基础上，由于气凝胶具有较高的高比表面积，将其添加至混凝土内部，能有效填充并改善混凝土内部材料中的结合强度，从而密实再生混凝土材料的结构，进而有效提高了再生混凝土材料的力学性能。

（2）将实施例4～6和实施例1对比可以发现，实施例4～6中对再生粗骨料表面包覆气凝胶材料，结合表1数据可以看出，本申请在再生粗骨料表面包覆气凝胶材料，包裹了气凝胶材料的再生粗骨料结构强度进一步提高，包覆的气凝胶包覆层能在一定程度上改善再生粗骨料材料出现崩坏的现象，同时本申请通过包覆气凝胶的方案改善再生粗骨料与其他混凝土材料之间的结合强度，从而进一步提高了保温型再生混凝土的力学性能。

（3）将实施例7～8和实施例1进行对比，由于实施例7～8中还进一步在气凝胶材料中添加了短切纤维，结合表1数据可以看出，本申请技术方案通过在气凝胶材料中添加纤维为改性材料，一方面，纤维的包覆能在气凝胶材料内部形成良好的支撑结构，从而改善气凝胶材料的强度，提高包覆气凝胶材料的再生粗骨料的力学性能。另一方面，纤维能作为气凝胶材料的填充骨架，进一步改善再生粗骨料的保温稳定性能。

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 (5)

1.一种保温型再生混凝土，其特征在于，包括下列重量份物质：

水泥30～40份；

粉煤灰8～15份；

再生粗骨料80～100份；

再生细骨料15～20份；

砂20～30份；

水20～30份；

减水剂3～5份；

气凝胶颗粒5～10份；所述气凝胶颗粒的导热系数为0.025～0.030W/（m·k），所述气凝胶颗粒粒径为0.8～1.2mm；

所述再生粗骨料为经纤维复合型气凝胶包覆的再生粗骨料；

所述经纤维复合型气凝胶包覆的再生粗骨料采用以下方案制成：

（1）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、25～30份无水乙醇和6～8份锆酸四丁酯置于反应容器中，搅拌混合并置于55～65℃下保温反应1～2h，得混合液；

（2）按质量比1:3～5，将仲丁醇铝添加至混合液中，搅拌混合收集得澄清液；

（3）按质量比1:3～5:6～8，将丙酮、苯胺和澄清液搅拌混合并置于室温下静置凝胶，收集凝胶液，在凝胶液中添加经蓬松处理的纤维；

（4）对再生粗骨料表面喷涂凝胶液后，再在乙醇超临界干燥条件下干燥，收集得经纤维复合型气凝胶包覆的再生粗骨料。

2.根据权利要求1所述的一种保温型再生混凝土，其特征在于，包括下列重量份物质：

水泥35～38份；

粉煤灰10～13份；

再生粗骨料85～95份；

再生细骨料18～20份；

砂25～30份；

水25～30份；

减水剂3～5份；

气凝胶颗粒6～8份。

3.根据权利要求1所述的一种保温型再生混凝土，其特征在于，所述纤维为短切纤维。

4.根据权利要求3所述的一种保温型再生混凝土，其特征在于，所述短切纤维包括玻璃短切纤维或芳纶短切纤维中的任意一种。

5.根据权利要求3所述的一种保温型再生混凝土，其特征在于，所述蓬松处理包括：

（1）选取短切纤维并用乙醇、去离子水依次回流清洗，再干燥得干燥短纤维；

（2）取干燥短切纤维并置于纤维梳理机中蓬松处理，即可制备得所述蓬松处理纤维。