CN114249563A - 一种保温混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及混凝土砌块领域，具体公开了一种保温混凝土砌块及其制备方法。保温混凝土砌块包括如下重量份数的组分：水泥100‑200份；粗集料40‑70份；细集料50‑80份；纤维填料20‑30份；改性中空微珠10‑20份；粉煤灰400‑600份；水100‑200份；改性中空微珠的制备方法为：将酸性硅凝胶与甲基三乙氧基硅烷加入乙醇中得到混合液，加碱调节混合液的pH值为5‑7，然后加入中空微珠，密封后，控制温度为0‑80℃，陈化24‑72h，后干燥，即得改性中空微珠。本申请的保温混凝土砌块具有较低的导热系数，保温性能良好。

Description

一种保温混凝土砌块及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土砌块领域，更具体地说，它涉及一种保温混凝土砌块及其制备方法。
背景技术
混凝土砌块是一种新型建筑墙材制品，其具有强度高，自重轻，砌筑方便，墙面平整度好，施工效率高等优点。随着混凝土砌块在生活中的应用日益广泛，其功能的多样化也大大决定了人们的选择倾向，对于建造房屋来说，房屋的各项性能将大大决定人们居住的舒适度，因而，好的建筑材料也需要具备更好的性能以达到人们对生活品质越来越高的追求。
相关技术中，存在一种混凝土砌块，其由30-40％的陶粒、10-20％的细砂、10-20％的水泥、10-20％的矿渣粉、1-3％的木质纤维、2-6％的无水硫酸钠和1-3％的纤维素醚制备而成，所得混凝土砌块的抗压强度为3.6MPa，导热系数为0.420w/(m·K)。
通过上述的相关技术，发明人发现，上述混凝土砌块虽然具有较理想的抗压强度，但是其导热系数偏高，其保温性能仍有待提高。
发明内容
为了降低混凝土砌块的导热系数，提高混凝土砌块的保温性能，本申请提供一种保温混凝土砌块及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种保温混凝土砌块，采用如下的技术方案：
一种保温混凝土砌块，包括如下重量份数的组分：
水泥 100-200份；
粗集料 40-70份；
细集料 50-80份；
纤维填料 20-30份；
改性中空微珠 10-20份；
粉煤灰 400-600份；
水 100-200份；
所述改性中空微珠的制备方法为：将酸性硅凝胶与甲基三乙氧基硅烷加入乙醇中得到混合液，加碱调节混合液的pH值为5-7，然后加入中空微珠，密封后，控制温度为0-80℃，陈化24-72h，后干燥，即得改性中空微珠。
通过采用上述技术方案，使用酸性硅凝胶对中空微珠进行改性，使得硅凝胶溶液可填充至中空微珠的空隙内，从而得到导热系数极低的改性中空微珠，明显提高了混凝土砌块的保温性能。并且，改性中空微珠作为一种纳米级的气凝胶材料，其可充分填充在由粗、细集料构成的混凝土骨架中，还可降低混凝土砌块内部的微观裂缝，提高混凝土砌块的抗压强度等力学性能。
本申请中，中空微珠可以为中空陶瓷微珠或中空玻璃微珠。
优选的，所述改性中空微珠的制备方法中，酸性硅凝胶、甲基三乙氧基硅烷和乙醇的重量比为1:(0.6-0.8):(8-10)。
通过采用上述技术方案，在中空微珠改性过程中，各组分用量在上述范围内时，得到的改性中空微珠具有较好的导热系数，可明显提高混凝土砌块的保温性能。
优选的，酸性硅凝胶、甲基三乙氧基硅烷和乙醇的重量比为1:0.7:9。
通过采用上述技术方案，通过对中空微珠改性过程中各组分用量的优化，进一步降低了中空微珠的导热系数，从而降低了混凝土砌块的整体导热系数，提高了砌块的保温性能。
优选的，所述改性中空微珠的制备方法中，中空微珠与混合液的重量比为(0.4-1):1。
通过采用上述技术方案，通过限定中空微珠与混合液的重量比，使中空微珠充分改性，保证了混凝土砌块具有较低的导热系数，从而提高了混凝土砌块的保温性能。
优选的，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、硅酸钾中的一种或多种。
优选的，所述粗集料为粒径为5-15mm的再生混凝土骨料；所述细集料为粒径为0.1-5mm的再生混凝土骨料。
通过采用上述技术方案，破碎再生的混凝土骨料比天然骨料表面多包裹一层水泥混凝土，再生骨料的针状颗粒以及表面扁平颗粒量远远大于天然骨料，使得再生骨料的表观密度、堆积密度均低于天然骨料，使再生骨料可与改性中空微珠之间的密度差异相对降低，形成合理的级配分布，从而发挥出了充分的互补增强作用，提高了混凝土砌块的强度和保温性能。
优选的，所述纤维填料由玻璃纤维和聚丙烯纤维按重量比1:(2-4)混合组成；
通过采用上述技术方案，将无机纤维和有机纤维复配组成纤维填料，由于两种纤维表面性质有明显的区别，使其二者在性能方面相互补充，从而进一步提高了混凝土砌块的力学强度和保温性能。
优选的，所述玻璃纤维的直径为0.4-0.6mm，长度为40-60mm；所述聚丙烯纤维的直径为1.2-1.5mm，长度为10-20mm。
通过采用上述技术方案，通过对纤维直径和长度的限制，进一步提高了玻璃纤维和聚丙烯纤维之间的互不增强作用，二者形成的混合纤维结构以长而细的聚丙烯纤维为基本骨架，短而粗的玻璃纤维穿插在玻璃纤维骨架内，从而提高了混凝土砌块内部的密实度，有效降低了内部微观裂缝的产生及发展，提高了砌块的力学强度。
优选的，所述保温混凝土砌块还包括6-12份铝粉。
通过采用上述技术方案，铝粉的掺入使混凝土砌块内部形成大量微小的封闭状气泡，明显降低了混凝土砌块的导热系数，从而提高了混凝土砌块的保温效果。
第二方面，本申请提供一种保温混凝土砌块的制备方法，采用如下的技术方案：一种保温混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
S1，将水泥、粗集料、细集料、粉煤灰加入水中搅拌均匀，得到混合物A；
S2，将纤维填料与改性中空微珠混合，得到混合物B；
S3，将混合物B加入混合物A中，搅拌混合后，得到混凝土浆料；
S4，将混凝土浆料在40-45℃下成型，并保温养护2-4h，得到粗坯；
S5，控制压强为1-1.2MPa、温度为180-200℃，将粗坯恒压处理4-6h，降压至0MPa，继续保温养护6-8h，即得保温混凝土砌块。
通过采用上述技术方案，本申请的方法原料易于获得，且步骤简单，对工艺条件的要求较低，可大批量工业化生产。并且，分多个步骤混合原料，提高了各原料的分散性，并加强了各原料之间的互补增强作用，进而提高了混凝土砌块的力学强度和保温性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请使用酸性硅凝胶对中空微珠进行改性，使硅凝胶溶液可充分填充至中空微珠的内部孔隙中，降低了中空微珠的导热系数，从而提高了最终制得混凝土砌块的保温性能；
2、本申请中优选采用不同级数粒径的再生粗骨料和再生细骨料制备混凝土砌块，由于再生骨料表面附着一层水泥混凝土，使得再生骨料的表观密度、堆积密度均低于天然骨料，从而加强了骨料与改性中空微珠之间的互不增强作用，从而提高了混凝土砌块的力学强度和保温性能；
3、本申请采用表面性质大不相同的玻璃纤维和聚丙烯纤维混合作为纤维填料，二者在性能方面相互补充，进一步提高了混凝土砌块的力学强度和保温性能；
4、本申请通过加入铝粉，使混凝土砌块内部形成大量微小的封闭状气泡，降低了混凝土砌块的导热系数，提高了混凝土砌块的保温性能。
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。
本申请的各实施例中所用的原料，除下述特殊说明之外，其他均为市售：
制备例
制备例1
一种改性中空微珠，其制备步骤为：将10kg酸性硅凝胶与5kg甲基三乙氧基硅烷加入60kg乙醇中得到混合液，加质量浓度为25％的氨水调节混合液的pH值为6，然后加入22.5kg中空玻璃微珠，密封后，控制温度为60℃，陈化48h，后干燥，即得改性中空微珠。
制备例2-4
一种改性中空微珠，与制备例1的不同之处在于：酸性硅凝胶、甲基三乙氧基硅烷和乙醇的重量比不同。
制备例2-4中，酸性硅凝胶、甲基三乙氧基硅烷和乙醇的重量如表1所示。
Figure BDA0003453970330000041
表1
制备例5-7
一种改性中空微珠，与制备例3的不同之处在于：中空微珠与混合液的重量比不同。
制备例5-7中，酸性硅凝胶、甲基三乙氧基硅烷、乙醇和中空微珠的重量如表2所示。
Figure BDA0003453970330000051
表2
制备例8
一种改性中空微珠，其制备步骤为：将10kg酸性硅凝胶与5kg甲基三乙氧基硅烷加入60kg乙醇中得到混合液，加质量浓度为5％的氢氧化钠溶液调节混合液的pH值为5，然后加入22.5kg中空陶瓷微珠，密封后，控制温度为0℃，陈化72h，后干燥，即得改性中空微珠。
制备例9
一种改性中空微珠，其制备步骤为：将10kg酸性硅凝胶与5kg甲基三乙氧基硅烷加入60kg乙醇中得到混合液，加质量浓度为20％的硅酸钠溶液调节混合液的pH值为7，然后加入22.5kg中空陶瓷微珠，密封后，控制温度为80℃，陈化24h，后干燥，即得改性中空微珠。
性能检测试验
分别以下列实施例及对比例制得的混凝土砌块作为测试对象，参照GB/T 15229-2002中的方法测试其抗压强度；参照GB/T 50176-93中的方法测试其导热系数。。
实施例
实施例1
一种保温混凝土砌块，各组分及其相应的重量如表3示，并通过如下步骤制备获得：
S1，将水泥、粗集料、细集料、粉煤灰加入水中搅拌均匀，得到混合物A；
S2，将纤维填料与改性中空微珠混合，得到混合物B；
S3，将混合物B加入混合物A中，搅拌混合后，得到混凝土浆料；
S4，将混凝土浆料在45℃下成型，并保温养护3h，得到粗坯；
S5，控制压强为1.1MPa、温度为200℃，将粗坯恒压处理5h，降压至0MPa，继续保温养护7h，即得保温混凝土砌块。
其中，粗集料为5-25mm连续级配的碎石；细集料为II区天然中砂，细度模数为2.3-3.0；纤维填料为直径为0.4-0.6mm，长度为40-60mm的玻璃纤维；改性中空微珠为制备例1制得。
实施例2-6
一种保温混凝土砌块，与实施例1的不同之处在于：各组分及其相应的重量如表3示。
Figure BDA0003453970330000061
表3
对比例1
一种混凝土砌块，与实施例1的不同之处在于：采用等量的未改性中空玻璃微珠代替改性中空微珠。
对比例2
一种混凝土砌块，与实施例1的不同之处在于：采用等量的未改性中空陶瓷微珠代替改性中空微珠。
实施例1-6及对比例1-2的性能检测结果如下表所示。
Figure BDA0003453970330000062
Figure BDA0003453970330000071
由上表数据可知，本申请实施例1-6的混凝土砌块的抗压强度≥5.2MPa，导热系数≤0.344W/(m·K)，而对比例1和对比例2的抗压强度分别为5.0MPa和5.1MPa，导热系数分别为0.429W/(m·K)和0.411W/(m·K)。相比之下，实施例1-6不仅导热系数远高于对比例1-2，并且抗压强度也得到较明显改善。由此表明了，本申请通过对中空微珠进行改性，降低了中空微珠的导热系数，提高了制得混凝土砌块的保温性能。
实施例7-9
一种保温混凝土砌块，与实施例3的不同之处在于：实施例7-9中所使用的改性中空微珠分别由制备例2-4制备获得。
实施例3及实施例7-9性能检测结果如下表所示。
Figure BDA0003453970330000072
由上表数据可知，实施例7-9中混凝土砌块的导热系数明显低于实施例3，且抗压强度也有明显提高，由此表明了，对中空微珠改性过程中酸性硅凝胶、甲基三乙氧基硅烷和乙醇重量比的优化，可进一步降低改性中空微珠的导热系数，提高混凝土砌块的保温效果和力学强度。
实施例10-12
一种保温混凝土砌块，与实施例8的不同之处在于：实施例10-12中所使用的改性中空微珠分别由制备例5-7制备获得。
实施例10-12性能检测结果如下表所示。
实施例8及实施例10-11性能检测结果如下表所示。
Figure BDA0003453970330000081
由上表数据可知，实施例10-12所得的混凝土砌块虽然相较于实施例8的抗压强度有所下降，导热系数有所提高，但是导热系数的增长幅度仅为0.3％，抗压强度的下降幅度仅为1.7％。由此表明了，在对中空微珠进行改性的过程中，将中空微珠与混合液的重量比控制在(0.4-1):1的范围内，可在不影响中空微珠改性效果的前提下，降低生产成本。
实施例13-14
一种保温混凝土砌块，与实施例11的不同之处在于：实施例13-14中所使用的改性中空微珠分别由制备例8-9制备获得。
实施例11及实施例13-14性能检测结果如下表所示。
Figure BDA0003453970330000082
Figure BDA0003453970330000091
由上表数据可知，实施例13-14与实施例11具有相当的抗压强度和导热系数，所得混凝土砌块的保温性能均较优。
实施例15
一种保温混凝土砌块，与实施例11的不同之处在于：制备过程中所使用的粗集料为5-15mm的再生混凝土骨料；细集料为粒径为0.1-5mm的再生混凝土骨料。
实施例11及实施例15性能检测结果如下表所示。
Figure BDA0003453970330000092
由上表数据可知，实施例15相较于实施例11而言，具有更高的抗压强度和更低的导热系数，由此表明了，使用再生骨料制备混凝土砌块，可明显提高混凝土砌块的抗压强度和保温性能。
实施例16
一种保温混凝土砌块，与实施例15的不同之处在于：制备过程中所使用的纤维填料由玻璃纤维和聚丙烯纤维按重量比1:2混合组成。
其中，玻璃纤维和聚丙烯纤维的直径均为0.4-0.6mm，长度均为40-60mm。
实施例17
一种保温混凝土砌块，与实施例16的不同之处在于：制备过程中所使用的纤维填料由玻璃纤维和聚丙烯纤维按重量比1:3混合组成。
实施例18
一种保温混凝土砌块，与实施例16的不同之处在于：制备过程中所使用的纤维填料由玻璃纤维和聚丙烯纤维按重量比1:4混合组成。
实施例15及实施例16-18性能检测结果如下表所示。
Figure BDA0003453970330000101
由上表数据可知，实施例16-18中混凝土砌块的抗压强度明显高于实施例15，导热系数明显低于实施例15。由此表明了，当纤维填料由玻璃纤维和聚丙烯纤维混合组成时，可明显提高混凝土砌块的抗压强度和保温性能。分析其原因可能是由于，玻璃纤维和聚丙烯纤维之间具有明显不同的表面性质，二者相互促进，从而提高了混凝土砌块的各项性能。
实施例19
一种保温混凝土砌块，与实施例17的不同之处在于：玻璃纤维的直径为0.4-0.6mm，长度为40-60mm；所述聚丙烯纤维的直径为1.2-1.5mm，长度为10-20mm。
实施例17及实施例19性能检测结果如下表所示。
Figure BDA0003453970330000102
由上表数据可知，实施例19中的混凝土砌块的抗压强度可达6.5MPa。导热系数可低至0.315W/(m·K)，由此表明了，实施例19的混凝土砌块具有更好的力学强度和保温性能。
实施例20
一种保温混凝土砌块，与实施例19的不同之处在于：原料中还包括6kg铝粉，铝粉在制备步骤S2中与纤维填料和改性中空微珠共混。
实施例21
一种保温混凝土砌块，与实施例20的不同之处在于：铝粉为10kg。
实施例22
一种保温混凝土砌块，与实施例20的不同之处在于：铝粉为12kg。
实施例19及实施例20-22性能检测结果如下表所示。
Figure BDA0003453970330000111
由上表数据可知，相比于实施例19.实施例20-22中的混凝土砌块的抗压强度得到明显提升，导热系数得到明显降低，由此表明了，实施例20-22的混凝土砌块相比于实施例19具有更好的力学强度和保温性能。分析其原因可能是由于，通过加入铝粉，在混凝土砌块的制备过程中引入大量微型气泡，从而降低了混凝土砌块的导热系数，减少了混凝土砌块内部的孔隙率，提高了砌块的力学强度。
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 (10)

1.一种保温混凝土砌块，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水泥 100-200份；
粗集料 40-70份；
细集料 50-80份；
纤维填料 20-30份；
改性中空微珠 10-20份；
粉煤灰 400-600份；
水 100-200份；
所述改性中空微珠的制备方法为：将酸性硅凝胶与甲基三乙氧基硅烷加入乙醇中得到混合液，加碱调节混合液的pH值为5-7，然后加入中空微珠，密封后，控制温度为0-80℃，陈化24-72h，后干燥，即得改性中空微珠。
2.根据权利要求1所述的保温混凝土砌块，其特征在于，所述改性中空微珠的制备方法中，酸性硅凝胶、甲基三乙氧基硅烷和乙醇的重量比为1:(0.6-0.8):(8-10)。
3.根据权利要求2所述的保温混凝土砌块，其特征在于，酸性硅凝胶、甲基三乙氧基硅烷和乙醇的重量比为1:0.7:9。
4.根据权利要求1所述的保温混凝土砌块，其特征在于，所述改性中空微珠的制备方法中，中空微珠与混合液的重量比为(0.4-1):1。
5.根据权利要求1所述的保温混凝土砌块，其特征在于，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、硅酸钾中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的保温混凝土砌块，其特征在于，所述粗集料为粒径为5-15mm的再生混凝土骨料；所述细集料为粒径为0.1-5mm的再生混凝土骨料。
7.根据权利要求1所述的保温混凝土砌块，其特征在于，所述纤维填料由玻璃纤维和聚丙烯纤维按重量比1:(2-4)混合组成。
8.根据权利要求7所述的保温混凝土砌块，其特征在于，所述玻璃纤维的直径为0.4-0.6mm，长度为40-60mm；所述聚丙烯纤维的直径为1.2-1.5mm，长度为10-20mm。
9.根据权利要求1所述的保温混凝土砌块，其特征在于，还包括6-12份铝粉。
10.一种保温混凝土砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将水泥、粗集料、细集料、粉煤灰加入水中搅拌均匀，得到混合物A；
S2，将纤维填料与改性中空微珠混合，得到混合物B；
S3，将混合物B加入混合物A中，搅拌混合后，得到混凝土浆料；
S4，将混凝土浆料在40-45℃下成型，并保温养护2-4h，得到粗坯；
S5，控制压强为1-1.2MPa、温度为180-200℃，将粗坯恒压处理4-6h，降压至0MPa，继续保温养护6-8h，即得保温混凝土砌块。
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