CN116396098A - 一种保温混凝土及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及混凝土技术领域，具体公开了一种保温混凝土及其制备工艺。一种保温混凝土，包括以下质量份的原料：砂石80‑120份、水泥40‑70份、改性多孔陶粒20‑50份、减水剂0.1‑0.5份、发泡剂5‑12份、水25‑40份；改性多孔陶粒的制备方法如下：将多孔陶粒原料浸渍于聚氨酯乳液中，浸渍完成后滤除聚氨酯乳液，并将浸渍后的多孔陶粒原料加入硅烷偶联剂溶液中，充分搅拌后，依次经过滤、干燥得到改性多孔陶粒。本申请所得到的保温混凝土不仅具有优异且稳定的保温性能，而且强度也较高，应用范围较广。

Description

一种保温混凝土及其制备工艺

技术领域

本申请涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种保温混凝土及其制备工艺。

背景技术

保温混凝土又称为加气混凝土、泡沫混凝土、发泡混凝土，属于保温隔热材料，能阻止或减少与外界发生热交换，减少热量耗散的具有一定物理、力学性能的特种混凝土。

保温混凝土是通过加入发泡剂和多孔掺料的方式，在混凝土中形成大量的孔隙结构，降低混凝土的导热系数，最终达到提高混凝土隔热保温性能的效果。但是所加入的多孔掺料在混凝土制备过程中，容易因胶凝材料渗入孔隙结构而导致混凝土导热系数增大，从而使得保温混凝土保温性能不佳，因此有必要研发一种保温性能更佳的保温混凝土。

发明内容

为了提高保温混凝土的保温性能，本申请提供一种保温混凝土及其制备工艺。

第一方面，本申请提供一种保温混凝土，采用如下的技术方案：

一种保温混凝土，包括以下质量份的原料：砂石80-120份、水泥40-70份、改性多孔陶粒20-50份、减水剂0.1-0.5份、发泡剂5-12份、水25-40份；所述改性多孔陶粒的制备方法如下：将多孔陶粒原料浸渍于聚氨酯乳液中，浸渍完成后滤除聚氨酯乳液，并将浸渍后的多孔陶粒原料加入硅烷偶联剂溶液中，充分搅拌后，依次经过滤、干燥得到改性多孔陶粒。

采用上述方案得到的保温混凝土的导热系数低于0.2W/(m·K)，即所得到的保温混凝土具有较好的保温性能。且该保温混凝土28d抗压强度在44MPa以上，即所得到的保温混凝土在具有较好的保温性能的基础上，强度也较高，具有较高的实用价值。

上述方案中以发泡剂和改性多孔陶粒作为在混凝土中形成孔隙结构的原料，首先改性多孔陶粒的导热系数较低，添加于混凝土体系中可以有效降低混凝土的导热系数。并且改性多孔陶粒是多孔陶粒原料依次经聚氨酯乳液和硅烷偶联剂浸渍后得到，即改性多孔陶粒表面和孔隙结构中均存在聚氨酯层，因聚氨酯层的存在可以有效减少胶凝材料渗入并填充改性多孔陶粒的孔隙结构；同时聚氨酯层的导热系数在0.02W/(m·K)左右，与空气的导热系数相近，即改性多孔陶粒表面及孔隙结构中形成的聚氨酯层可以进一步降低改性多孔陶粒的导热系数，进而改善保温混凝土的保温性能。

另外，改性多孔陶粒因聚氨酯层的存在强度得到有效改善，并最终反馈至保温混凝土的强度性能上。同时聚氨酯层具有优异的疏水性能，能够有效改善多孔陶粒吸湿性大的缺陷，对于保障保温混凝土保温性能的稳定性具有积极意义。并且在改性多孔陶粒制备过程中，硅烷偶联剂不仅能够提高聚氨酯层的结合稳定性，而且在一定程度上能够促进聚氨酯层的交联固化；另外硅烷偶联剂的存在对于提高后续改性多孔陶粒在混凝土体系中的结合稳定性也具有积极作用。

在一个具体的可实施方案中，多孔陶粒原料的粒径为10-20mm，孔隙率为70-80％。

在一个具体的可实施方案中，所述改性多孔陶粒的制备过程中所用聚氨酯乳液为阳离子聚氨酯乳液，且多孔陶粒原料先经浓度为10-30wt％的阴离子表面活性剂溶液浸渍处理后，再浸渍于阳离子聚氨酯乳液中。

通过采用上述技术方案，在选择阳离子聚氨酯乳液的基础上，改性多孔陶粒上所形成聚氨酯层倾向于显正电荷，而整个混凝土体系中的胶凝材料倾向于显负电荷。因此在电荷作用下，混凝土体系中的改性多孔陶粒与胶凝材料的结合强度更高，有助于提高保温混凝土的强度。

另外，在使用阳离子聚氨酯乳液浸渍多孔陶粒原料之前，先用阴离子表面活性剂溶液浸渍处理多孔陶瓷原料，促使多孔陶粒上因阴离子表面活性剂的存在而显负电荷；从而在后续阳离子聚氨酯浸渍过程中，在电荷作用的影响下，阳离子聚氨酯乳液更容易在多孔陶粒上形成聚氨酯层，且聚氨酯层的结合稳定性更佳。

在一个具体的可实施方案中，所述阴离子表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种。

在一个具体的可实施方案中，所述发泡剂为改性多孔陶粒制备过程中浸渍后的阳离子聚氨酯乳液和浸渍后的阴离子表面活性剂按照质量比1：(0.6-0.8)组成的混合物。

通过采用上述技术方案，以浸渍处理后剩余的阳离子聚氨酯乳液和阴离子表面活性剂作为发泡剂，充分利用原料，节约成本；并且在起到较好的发泡作用的同时，阳离子聚氨酯乳液因混凝土体系内的电荷作用可以稳定的与胶凝材料结合，并且聚氨酯乳液具有粘性，对于提高体系的结合强度具有积极作用。另外，聚氨酯乳液在混凝土体系中形成的疏水结构，能够有效改善后续混凝土因渗水而导致保温性能和强度下降的情况。

在一个具体的可实施方案中，所述混凝土的原料还包括改性煤渣10-30份，所述改性煤渣的制备方法如下：将煤渣原料浸渍于海藻酸钠溶液中，充分搅拌后，依次经过滤、干燥得到改性煤渣。煤渣原料是指煤炭燃烧后留在炉膛内的固体垃圾，属于废弃资源，应用至混凝土中契合绿色环保理念。

通过采用上述技术方案，进一步添加改性煤渣配合改性多孔陶粒形成多孔结构，进一步提高混凝土的保温性能。并且改性煤渣是煤渣原料浸渍于海藻酸钠溶液中得到，改性煤渣上形成海藻酸钠层，从而可以有效减少混凝土体系中胶凝材料的渗入，能够保持较低的导热系数。并且混凝土中所富含的钙离子能够促使海藻酸钠层交联，结构稳定性较好。

另外，改性煤渣上的海藻酸钠层倾向于显负电荷，在混凝土体系中能够在电荷作用的影响下，倾向于与改性多孔陶粒上的阳离子聚氨酯层接近，并且在硅烷偶联剂的影响下进一步结合，对于提高混凝土的强度具有积极意义。

在一个具体的可实施方案中，所述改性煤渣的制备过程中，煤渣原料先经氯化钙溶液浸渍处理后，依次经过滤干燥后，再浸渍于海藻酸钠溶液中。

通过采用上述技术方案，预先利用氯化钙溶液浸渍煤渣原料，使得煤渣原料上存在钙离子，从而在后续海藻酸钠浸渍过程中，能够更为稳定地形成海藻酸钠层。

在一个具体的可实施方案中，煤渣原料的粒径为1-5mm，孔隙率为40-50％。

在一个具体的可实施方案中，所述海藻酸钠溶液的浓度为1.5-5wt％。

第二方面，本申请提供一种保温混凝土的制备工艺，采用如下的技术方案：

一种保温混凝土的制备工艺，包括以下步骤：混合砂石、水泥、改性多孔陶粒、发泡剂、减水剂和水，得到保温混凝土。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1.本申请通过改性多孔陶粒和发泡剂相配合，在混凝土体系内形成多孔结构，并且改性多孔陶粒上因聚氨酯层的存在，可以有效减少因胶凝材料渗入孔隙结构内而导致导热系数变大的情况，对于提高混凝土的保温性能和强度具有积极意义，同时能够在一定程度上克服多孔陶粒吸湿性强的缺陷。

2.本申请进一步选用阳离子聚氨酯乳液浸渍多孔陶粒原料，从而使得改性多孔陶粒上的聚氨酯层显正电荷，在电荷作用的影响下，能够使得改性多孔陶粒与体系中胶凝材料的结合稳定性更佳，对于提高混凝土的强度具有积极作用；同时预先利用阴离子表面活性剂浸渍多孔陶粒原料，使得阳离子聚氨酯层更为稳定。

3.本申请中发泡剂为浸渍处理后剩余的阳离子聚氨酯乳液和阴离子表面活性剂溶液，在起到较好的发泡效果的同时，因聚氨酯乳液较好的粘合效果，能够进一步改善混凝土体系的结合强度，并在混凝土体系中形成疏水结构，对于保障混凝土保温性能的稳定性具有积极意义。

4.本申请进一步添加改性煤渣与改性多孔陶粒配合，能够进一步提高混凝土的保温性能，并且改性煤渣上的海藻酸钠层在电荷作用和硅烷偶联剂的影响下，能够较为稳定的与改性多孔陶粒结合，形成较为致密的堆积结构，即在不影响混凝土保温性能的基础上，有效提高混凝土的强度。

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，本申请涉及的原料均可通过市售获得。

实施例1

一种保温混凝土，包括以下质量的原料：砂石100kg、水泥60kg、改性多孔陶粒38kg、减水剂0.3kg、发泡剂9kg、水33kg；

其中砂石的粒径为15-30mm；水泥为42.5型普通硅酸盐水泥；减水剂为聚羧酸减水剂；发泡剂为洁浪牌aos发泡剂。

且改性多孔陶粒的制备方法如下：将粒径为10-20mm、孔隙率为70-80％的多孔陶粒原料浸渍于固含量为48±1％的金诺牌阳离子聚氨酯乳液中，浸渍40min后滤除聚氨酯乳液，并将浸渍后的多孔陶粒原料加入质量浓度为25％的硅烷偶联剂KH-550溶液中，充分搅拌10min后过滤，过滤后的滤渣再经70℃干燥2h后，得到改性多孔陶粒。

上述保温混凝土的制备工艺如下：混合砂石、水泥、改性多孔陶粒、发泡剂、减水剂和水，搅拌5min后得到保温混凝土。

实施例2-5与实施例1的区别之处在于原料配比不同，具体如下表所示。

表1原料配比表

实施例6

本实施例与实施例1的区别之处在于，用等量的阴离子聚氨酯乳液替换阳离子聚氨酯乳液。

实施例7

本实施例与实施例1的区别之处在于，改性多孔陶粒制备过程中，多孔陶粒原料先经浓度为20wt％的阴离子表面活性剂溶液浸渍10min后，再浸渍于阳离子聚氨酯乳液中；且阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

实施例8

本实施例与实施例7的区别之处在于，阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠。

实施例9

本实施例与实施例7的区别之处在于，阴离子表面活性剂溶液的浓度为10wt％。

实施例10

本实施例与实施例7的区别之处在于，阴离子表面活性剂溶液的浓度为30wt％。

实施例11

本实施例与实施例7的区别之处在于，发泡剂为改性多孔陶粒制备过程中浸渍后的阳离子聚氨酯乳液和浸渍后的阴离子表面活性剂按照质量比1：0.6组成的混合物。

实施例12

本实施例与实施例11的区别之处在于，发泡剂为改性多孔陶粒制备过程中浸渍后的阳离子聚氨酯乳液和浸渍后的阴离子表面活性剂按照质量比1：0.8组成的混合物。

实施例13

本实施例与实施例7的区别之处在于，混凝土的原料还包括改性煤渣22kg；

且改性煤渣的制备方法如下：将粒径为1-5mm、孔隙率为40-50％的煤渣原料浸渍于浓度为2.5wt％的海藻酸钠溶液中，充分搅拌15min后过滤，过滤后的滤渣再经70℃干燥1.5h后，得到改性煤渣。

实施例14

本实施例与实施例13的区别之处在于，改性煤渣的添加量为10kg。

实施例15

本实施例与实施例13的区别之处在于，改性煤渣的添加量为30kg。

实施例16

本实施例与实施例13的区别之处在于，海藻酸钠溶液的浓度为1.5wt％。

实施例17

本实施例与实施例13的区别之处在于，海藻酸钠溶液的浓度为5wt％。

实施例18

本实施例与实施例13的区别之处在于，改性煤渣的制备过程中，煤渣原料先经浓度为3wt％的氯化钙溶液浸渍5min后，依次经过滤干燥后，再浸渍于海藻酸钠溶液中。

实施例19

本实施例与实施例13的区别之处在于，用等量的煤渣原料替换改性煤渣作为混凝土原料。

对比例1

本对比例与实施例1的区别之处在于，不添加改性多孔陶粒。

对比例2

本对比例与实施例1的区别之处在于，用等量的多孔陶粒原料替换改性多孔陶粒。

对比例3

本对比例与实施例1的区别之处在于，在改性多孔陶粒的制备过程中，不进行硅烷偶联剂浸渍步骤。

对比例4

本对比例与实施例1的区别之处在于，在改性多孔陶粒的制备过程中，不进行聚氨酯乳液浸渍步骤。

性能检测试验方法

检测样品制作：将实施例1-19和对比例1-4中制备的保温混凝土分别充分拌和后装入试模，装料过程中对试模中的混凝土进行插捣并抹平表面，制得对应的100×100×100mm的检测样品，在20±2℃下，养护24h，并放入养护箱中，标准养护28d。

参照GB/T 10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法》，使用JTKD-1快速导热仪分别测量实施例1-19和对比例1-4检测样品的导热系数。

参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的试验方法与试验设备分别对实施例1-19和对比例1-4中的检测样品进行抗压强度试验。

表2检测数据表

通过表2的检测数据分析可知，本申请中所得到的保温混凝土导热系数低于0.2W/(m·K)，并且本申请所得到的保温混凝土28d抗压强度在44MPa以上，说明本申请所得到的保温混凝土在具有较为优异的保温性能的基础上，抗压强度较高，应用范围较广，实用价值较高。

具体结合实施例1和实施例6的检测结果来看，实施例1中保温混凝土的导热系数略优于实施例6，而抗压强度则较明显的由于实施例6。说明以阳离子聚氨酯乳液浸渍多孔陶粒原料，所形成的聚氨酯层与混凝土体系存在电荷作用，能够促使混凝土的结合强度更佳。

具体结合实施例1、实施例7和实施例11的检测结果来看，实施例7和实施例11中保温混凝土的导热系数均低于实施例1，且抗压强度均高于实施例1。说明预先用阴离子表面活性剂浸渍多孔陶粒有利于聚氨酯层的结合，且以浸渍后剩余的阳离子聚氨酯乳液和阴离子表面活性剂溶液作为发泡剂效果较好，分析可能是在起到发泡作用的同时，阳离子聚氨酯乳液的粘结作用能够改善混凝土的结合强度，并且其所形成的疏水结构能够进一步改善导热系数。

具体结合实施例7和实施例13的检测结果来看，实施例13的保温混凝土导热系数明显小于实施例7，且抗压强度也明显高于实施例7。说明进一步添加改性煤渣对于提高混凝土保温性能和强度均具有积极通，分析可能是改性煤渣进一步引入了多孔结构，且与改性多孔陶粒结合形成较为致密的堆积结构。

具体结合实施例13和实施例19的检测结果来看，未经改性的普通煤渣对于保温性能的改善效果有效，可能是体系内的凝胶材料渗入其孔隙结构导致的。

具体结合实施例1和对比例1-4的检测结果来看，改性多孔陶粒的加入能够有效提高混凝土的保温性能，且对混凝土的强度影响不大。但是普通多孔陶粒的改善效果则明显不如改性多孔陶粒，这是因为体系内的胶凝材料渗入孔隙其孔隙结构而导致其导热系数变大引起的。而在改性多孔陶粒的制备过程中，聚氨酯乳液和硅烷偶联剂的依次浸渍效果更佳，分析可能是因为硅烷偶联剂能够起到促进交联、提高结合强度等积极作用引起的。

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，其特征在于，包括以下质量份的原料：砂石80-120份、水泥40-70份、改性多孔陶粒20-50份、减水剂0.1-0.5份、发泡剂5-12份、水25-40份；所述改性多孔陶粒的制备方法如下：将多孔陶粒原料浸渍于聚氨酯乳液中，浸渍完成后滤除聚氨酯乳液，并将浸渍后的多孔陶粒原料加入硅烷偶联剂溶液中，充分搅拌后，依次经过滤、干燥得到改性多孔陶粒。

2.根据权利要求1所述的一种保温混凝土，其特征在于，多孔陶粒原料的粒径为10-20mm，孔隙率为70-80%。

3.根据权利要求1所述的一种保温混凝土，其特征在于，所述改性多孔陶粒的制备过程中所用聚氨酯乳液为阳离子聚氨酯乳液，且多孔陶粒原料先经浓度为10-30wt%的阴离子表面活性剂溶液浸渍处理后，再浸渍于阳离子聚氨酯乳液中。

4.根据权利要求3所述的一种保温混凝土，其特征在于，所述阴离子表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的一种保温混凝土，其特征在于，所述发泡剂为改性多孔陶粒制备过程中浸渍后的阳离子聚氨酯乳液和浸渍后的阴离子表面活性剂按照质量比1：（0.6-0.8）组成的混合物。

6.根据权利要求3所述的一种保温混凝土，其特征在于，所述混凝土的原料还包括改性煤渣10-30份，所述改性煤渣的制备方法如下：将煤渣原料浸渍于海藻酸钠溶液中，充分搅拌后，依次经过滤、干燥得到改性煤渣。

7.根据权利要求6所述的一种保温混凝土，其特征在于，所述改性煤渣的制备过程中，煤渣原料先经氯化钙溶液浸渍处理后，依次经过滤干燥后，再浸渍于海藻酸钠溶液中。

8.根据权利要求6所述的一种保温混凝土，其特征在于，煤渣原料的粒径为1-5mm，孔隙率为40-50%。

9.根据权利要求6所述的一种保温混凝土，其特征在于，所述海藻酸钠溶液的浓度为1.5-5wt%。

10.如权利要求1所述的一种保温混凝土的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：混合砂石、水泥、改性多孔陶粒、发泡剂、减水剂和水，得到保温混凝土。