CN116693260A - 一种轻质保温预制轻骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种轻质保温预制轻骨料混凝土及其制备方法。轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：提供轻质超高性能浆体；将轻粗骨料与EPS颗粒混合均匀后振动密实堆积于模具中；将轻质超高性能浆体浇筑于预先紧密堆积的轻粗骨料和EPS颗粒混合物中，随后经养护后制得轻质保温预制轻骨料混凝土；轻质超高性能浆体的原料包括：超高性能灌浆料基体和泡沫，且超高性能灌浆料基体所用的水泥为质量比为1：(1.2‑2.5)的普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥。本发明的轻质保温预制轻骨料混凝土具有稳定性好、不易塌模，密度低，强度高，体积收缩小，导热系数小的优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种轻质保温预制轻骨料混凝土及其制备方法。
背景技术
微孔混凝土是由发泡水泥浆体与粗轻骨料制备的混凝土，由于含有大量封闭孔隙，表现出良好的保温隔热性能和比较低的密度水平，应用广泛。但微孔混凝土也普遍存在塌模、强度过低、干缩过大等问题。其主要原因在于：由于微孔混凝土在生产时为降低密度引入了大量的气泡，而浆体的稠化速度小于气泡的消失速度，导致塌模；同时，为了满足施工要求的和易性，其用水量比较高，这影响了混凝土的强度；而为了提高强度，往往需要使用比较高的水泥用量，使微孔混凝土容易出现开裂现象，也提高了混凝土的成本。另外，微孔混凝土在成型过程中，由于低密度骨料易上浮，还会导致混凝土成型困难。
为了解决上述问题，中国专利CN103771807B公开了一种利用工业废渣轻质粒的方法来制备自保温砌块的方法，其通过利用轻质粒的骨料增强水泥石与轻骨料界面，限制收缩。中国专利CN106278377B公开一种全再生轻骨料混凝土自保温轻质墙板及制备方法，其通过由建筑垃圾破碎初筛分出来的容重不大于1000kg/m3的轻骨料替代普通轻骨料制备轻质墙板。
可见，使用轻骨料作为粗骨料是降低微孔混凝土密度的常用技术思路。在已有技术思路的基础上，能否进一步提高轻质保温预制轻骨料混凝土的稳定性、强度水平与保温隔热能力，仍是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种轻质保温预制轻骨料混凝土及其制备方法，解决现有技术中微孔混凝土普遍存在塌模现象、强度过低、干缩过大、保温隔热能力差的技术问题。
第一方面，本发明提供一种轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：
提供轻质超高性能浆体；
将轻粗骨料与EPS颗粒混合均匀后振动密实堆积于模具中；
将轻质超高性能浆体浇筑于预先紧密堆积的轻粗骨料和EPS颗粒混合物中，随后经养护后制得轻质保温预制轻骨料混凝土；
其中，轻质超高性能浆体的原料包括：超高性能灌浆料基体和泡沫，且超高性能灌浆料基体所用的水泥为质量比为1：(1.2-2.5)的普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥。
第二方面，本发明提供一种轻质保温预制轻骨料混凝土，该轻质保温预制轻骨料混凝土通过本发明第一方面提供的轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
本发明的轻质保温预制轻骨料混凝土具有稳定性好、不易塌模，密度低，强度高，体积收缩小，导热系数小的优点。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
第一方面，本发明提供一种轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1、提供轻质超高性能浆体；其中，轻质超高性能浆体的原料包括：超高性能灌浆料基体和泡沫，且超高性能灌浆料基体所用的水泥为质量比为1：(1.2-2.5)的普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥；
S2、将轻粗骨料与EPS颗粒混合均匀后振动密实堆积于模具中；
S3、将轻质超高性能浆体浇筑于预先紧密堆积的轻粗骨料和EPS颗粒混合物中，随后经养护后制得轻质保温预制轻骨料混凝土。
本发明采用预制轻骨料技术，以轻粗骨料作为支撑骨架，EPS颗粒填充其中，可以降低轻骨料混凝土的密度。同时，EPS颗粒的引入也赋予混凝土良好的轻质与保温隔热性能。以轻粗骨料作为主要骨架，还可以减少水泥的用量，从而减少预制轻骨料混凝土制品的收缩。轻质骨料间填充EPS颗粒能将所受应力均匀分散，在提升制品力学性能的同时，进一步有效降低制品密度。此外，EPS颗粒受碎石型骨料嵌锁在浇筑过程中难以上浮。EPS颗粒的引入为泡沫提供了连接点，对泡沫起稳定作用，改善了因为泡沫稳定性不够而造成的“下塌”情况。
本发明通过在超高性能灌浆料基体中引入泡沫制备轻质超高性能浆体。由于本申请的轻质超高性能浆体具有较高粘度与高强度，相较于普通水泥浆能够容纳更多泡沫，并且由于高粘度起到稳定泡沫的作用。另一方面，在未加入泡沫之前，体系的流动性并不好，加入泡沫之后，由于泡沫的“滚珠效应”，增加了浆体的流动性，最终使其流动性能够达到灌浆的目的；同时泡沫的引入也降低了超高性能水泥基体材料的密度，避免浆体密度过高引起轻骨料上浮。本发明以硫铝酸盐水泥作为主要胶凝材料，可以起到迅速稳定泡沫，避免形成连通孔的作用，浆体固化后有更低的密度以及更小的导热系数，同时连通孔的减少也提高了浆体的力学性能。但若硫铝酸盐水泥的用量过高，会导致凝结时间快，流动性无法达到灌浆要求；若硫铝酸盐水泥的用量过低，会导致稳泡性差。
此外，本发明选用多孔轻骨料吸水率较高，可以在混凝土成型后，释放出骨料内部的水，进一步促进超高性能水泥基体的水化，增加后期强度。
在本发明的一些优选实施方式中，按重量份计，上述超高性能灌浆料基体的原料包括：普通硅酸盐水泥180-210份、硫铝酸盐水泥340-380份、辅助胶凝材料610-650份、水140-150份、减水剂20-30份。其中，辅助胶凝材料为矿粉、硅灰中的至少一种；减水剂为聚羧酸减水剂。该超高性能灌浆料基体配合比采用UHPC配合比，水灰比低，减水剂含量较高。硅灰能够使混凝土非孔区域结构致密提高混凝土强度，矿粉能够提高混凝土的后期强度。
在本发明的一些更优选实施方式中，轻质超高性能浆体通过将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、辅助胶凝材料搅拌均匀，随后加入水和减水剂后继续搅拌均匀，最后加入泡沫搅拌至浆体表面没有气泡为止得到。
在本发明的一些具体实施方式中，泡沫采用植物或动物型发泡剂与水按质量比1：(40-80)混合均匀后使用发泡机制备得到。
在本发明的一些具体实施方式中，泡沫与超高性能灌浆料基体的质量比为1：(15-24)。
本实施方式中，轻粗骨料与EPS颗粒的体积比为1：(0.2-0.4)。若EPS颗粒的用量过高，会导致EPS颗粒之间的接触过多，而不是EPS颗粒均匀分散在轻粗骨料的孔隙中，会导致强度偏低；若EPS颗粒的用量过低，会导致混凝土的灌浆料用量过多，并且密度降低的不明显。
本实施方式中，轻粗骨料为粒径10-16mm的300-500级轻质碎石型陶粒；EPS颗粒的粒径为3-5mm。发明人在试验过程中发现，选择上述粒径的轻粗骨料和EPS配合，即使骨料紧密堆积，也会存在空隙，轻粗骨料与EPS体积比小于1：0.4时，EPS颗粒分布在骨料空隙中，不会对轻粗骨料+EPS的总体积造成影响。
本实施方式中，在灌浆过程中，采用表面加盖模具，盖板表面开口，使用漏斗将轻质超高性能浆体灌注到模具中。对于预制轻骨料混凝土，由于其骨料密度较轻，灌浆过程中容易上浮，本发明在控制浆体密度的基础上，进一步使用了盖板+漏斗的成型方式，避免了轻骨料和EPS颗粒的上浮，保证了体系的稳定性。
本实施方式中，养护的方式为：将带试样的模具养护12～24h，随后将模具取出、脱模，继续养护至指定期龄。本发明对养护的方式和指定期龄不作限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，例如养护的方式可以为标准养护或蒸汽养护等，指定期龄可以为3天、7天、28天等。
第二方面，本发明提供一种轻质保温预制轻骨料混凝土，该轻质保温预制轻骨料混凝土通过本发明第一方面提供的轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法得到。
实施例1
(1)骨料堆积：将体积比为1：0.2的骨料与EPS颗粒通过搅拌的方式混合均匀，随后堆积于100mm*100mm*100mm模具之中，将模具置于振动台上，启动振动台，不断添加混合均匀的骨料与EPS颗粒，直至骨料和EPS颗粒与模具平齐。其中，骨料为500级10-16mm粒径的页岩陶粒，EPS颗粒的粒径为3-5mm。
(2)轻质超高性能浆体的制备：轻质超高性能浆体由以下质量份数的原料制成：普通硅酸盐水泥204份、硫铝酸盐水泥360份、硅灰156份、矿粉480份、水145份、聚羧酸减水剂26份、泡沫60份；将按质量份数称取的水泥、硅灰、矿粉置于搅拌锅内干拌1分30秒，加入水和减水剂后继续搅拌5分钟，最后加入泡沫搅拌至浆体表面没有气泡为止，即制备出扩展度为400mm的轻质超高性能浆体。
(3)灌浆：用带有一个小孔的盖板(孔尺寸15mm，盖板尺寸100mm×100mm)将模具上方盖住，小孔上方与灌浆漏斗连接，将制备的轻质超高性能浆体通过漏斗倒入紧密堆积的骨料中，直至浆体与模具平齐。
(4)养护：将装有混凝土的模具置于标准养护室中养护24h，将模具取出、脱模，继续养护28d后，制得轻质保温预制轻骨料混凝土。
对比例1
与实施例1相比，区别仅在于：骨料堆积步骤中未掺入EPS颗粒；骨料、EPS颗粒及灌浆料的用量见表1，其他方法步骤均与实施例1相同，在此不作赘述。
实施例2
与实施例1相比，区别仅在于：骨料堆积步骤中骨料与EPS颗粒的体积比为1：0.3；骨料、EPS颗粒及灌浆料的用量见表1，其他方法步骤均与实施例1相同，在此不作赘述。
对比例2
与实施例2相比，区别仅在于：轻质超高性能浆体由以下质量份数的原料制成：普通硅酸盐水泥564份、硅灰156份、矿粉480份、水145份、聚羧酸减水剂26份、泡沫60份；骨料、EPS颗粒及灌浆料的用量见表1，其他方法步骤均与实施例2相同，在此不作赘述。
实施例3
与实施例1相比，区别仅在于：骨料堆积步骤中骨料与EPS颗粒的体积比为1：0.4；骨料、EPS颗粒及灌浆料的用量见表1，其他方法步骤均与实施例1相同，在此不作赘述。
对比例3
与实施例3相比，区别仅在于，骨料堆积步骤中骨料与EPS颗粒自然堆积于模具中，未经振动台振动至最紧密堆积状态；骨料、EPS颗粒及灌浆料的用量见表1，其他方法步骤均与实施例3相同，在此不作赘述。
对比例4
与实施例1相比，区别仅在于：灌浆步骤中灌浆方式是未加顶盖、直接灌浆的方式；骨料、EPS颗粒及灌浆料的用量见表1，其他方法步骤均与实施例1相同，在此不作赘述。
对比例5
本对比例提供一种轻骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：
将体积比为1：0.2的骨料与EPS颗粒加入搅拌机，将按质量份数称取的水泥、硅灰、矿粉置于搅拌锅内干拌1分30秒，加入水和减水剂后继续搅拌5分钟，最后加入泡沫搅拌至浆体表面没有气泡为止。
本对比例的水泥、硅灰、矿粉、水、减水剂和泡沫的用量以及骨料、EPS颗粒的种类和混凝土的养护方式均与实施例1相同，骨料、EPS颗粒及灌浆料的用量见表1。
试验组
本发明实施例和对比例制备的轻质混凝土试块统一尺寸为100×100×100mm，按照现有标准JGJ/T 12-2019轻骨料混凝土应用技术标准进行检测，具体结果如表1-2所示。
表1对比例及实施例所得混凝土制品的配方(重量份)
(对比例4存在“骨料上浮”问题，故无法确定灌浆料用量)
在控制混凝土体积相同的前提下，灌浆料的组成、骨料+EPS的体积及堆积状态的差异，均会影响灌浆料的用量。如表1所示，通过对比例1和实施例1～3可知，在保持混凝土总体积不变的前提下，随着骨料+EPS用量的增多，灌浆料的用量逐渐减少；通过对比例2和实施例2可知，对比例2中的灌浆料中未加入硫铝酸盐水泥，灌浆料泡沫稳定性较差，浆体容易塌陷，导致制备同样体积的混凝土需要更多的灌浆料；通过对比例3和实施例3对比可知，骨料+EPS预堆积成最紧密堆积状态也有利于减少灌浆料的用量。
表2对比例以及实施例所得混凝土制品的性能测试结果
(注：对比例1中混凝土出现较明显的下塌现象；对比例2中灌浆料下塌严重，混凝土上层结构疏松；对比例4存在“骨料上浮”问题，试块难以成型；对比例5中EPS颗粒集中在混凝土上层分布，整体分布不均匀。)
如表2所示，通过对比例1和实施例1～3可知，随着EPS颗粒的掺量增多，混凝土的干表观密度、抗压强度、干燥收缩和导热系数均呈下降趋势；通过对比例2和实施例2可知，对比例2中的灌浆料中未加入硫铝酸盐水泥，灌浆料泡沫稳定性较差，混凝土上层结构疏松，导致在灌浆料用量增多的前提下，混凝土强度仍然有所下降；通过对比例3和实施例3可知，由于骨料之间的“嵌锁效应”，骨料+EPS预堆积成最紧密堆积状态能够进一步提高抗压强度、减少干燥收缩；通过对比例5和实施例1对比可知，对比例5采用现浇工艺，EPS颗粒集中在混凝土上层分布，将导致抗压强度下降。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供轻质超高性能浆体；
将轻粗骨料与EPS颗粒混合均匀后振动密实堆积于模具中；
将所述轻质超高性能浆体浇筑于预先紧密堆积的轻粗骨料和EPS颗粒混合物中，随后经养护后制得轻质保温预制轻骨料混凝土；
其中，所述轻质超高性能浆体的原料包括：超高性能灌浆料基体和泡沫，且所述超高性能灌浆料基体所用的水泥为质量比为1：(1.2-2.5)的普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥。
2.根据权利要求1所述轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于，按重量份计，所述超高性能灌浆料基体的原料包括：普通硅酸盐水泥180-210份、硫铝酸盐水泥340-380份、辅助胶凝材料610-650份、水140-150份、减水剂20-30份。
3.根据权利要求2所述轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述辅助胶凝材料为矿粉、硅灰中的至少一种；所述减水剂为聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求2所述轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述轻质超高性能浆体通过将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、辅助胶凝材料搅拌均匀，随后加入水和减水剂后继续搅拌均匀，最后加入泡沫搅拌至浆体表面没有气泡为止得到。
5.根据权利要求1所述轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述泡沫与超高性能灌浆料基体的质量比为1：(15-24)。
6.根据权利要求1所述轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述轻粗骨料与EPS颗粒的体积比为1：(0.2-0.4)。
7.根据权利要求1所述轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述轻粗骨料为粒径10-16mm的300-500级轻质碎石型陶粒；所述EPS颗粒的粒径为3-5mm。
8.根据权利要求1所述轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述灌浆过程中，采用表面加盖模具，盖板表面开口，使用漏斗将轻质超高性能浆体灌注到模具中。
9.根据权利要求1所述轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述养护的方式为：将带试样的模具养护12～24h，随后将模具取出、脱模，继续养护至指定期龄。
10.一种轻质保温预制轻骨料混凝土，其特征在于，所述轻质保温预制轻骨料混凝土通过权利要求1～9中任一项所述轻质保温预制轻骨料混凝土的制备方法得到。
Priority Applications (1)
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| CN202310775806.7A CN116693260A (zh) | 2023-06-28 | 2023-06-28 | 一种轻质保温预制轻骨料混凝土及其制备方法 |
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