CN102503526B - 大掺量聚苯乙烯颗粒泡沫混凝土及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是大掺量聚苯乙烯颗粒泡沫混凝土及制备方法，解决了泡沫混凝土渗水和抗冻的问题。它的组分及含量为：普通硅酸盐水泥63～81份，快硬硫铝酸盐水泥63～81份，粉煤灰10～30份，减水剂0.5～1.3份，速凝剂1～2份，早强剂0.6～1.2份，纤维1～2份，硅溶胶2～4份，水50～70份，聚苯乙烯颗粒的体积（升）占加入水的体积百分比为200%～400%，泡沫的体积（升）占加入水的体积百分比为100%～600%。其制备过程中，聚苯乙烯颗粒处理后要静置10min，水泥料浆搅拌均匀后要静置20min才能加入泡沫。在保证强度的前提下，具有较高的保温隔热性能、电绝缘性能、较低的容重和吸水率。解决了泡沫混凝土渗水和抗冻的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，特别涉及一种具有良好保温防火性能的轻质高强的泡沫混凝土及制备方法。
背景技术
随着建筑行业的蓬勃发展，建筑材料的安全问题也日益得到关注。2009年央视大楼大火、2010年上海高层火灾以及2011年除夕夜的沈阳万鑫大火使高层建筑的防火问题上升到了社会问题的高度。建筑墙体材料不仅要具有建筑节能的功效，而且要具有优秀的防火阻燃的性能，目前市场上使用的建筑外墙保温材料多为苯板等有机材料，但是由于这种材料易燃、易老化、耐久性差，各地保温建筑工程屡屡发生火灾事故，火灾时很快就会溶化，烟雾大、毒性大，很难扑救，危害严重。这使得以无机材料取代有机材料进行建筑保温成为历史发展及科技进步的必然。
由于泡沫混凝土内部含有大量气泡，硬化泡沫混凝土具有轻质、保温、隔热、阻燃、隔音等特殊优越性能，而且具有低的弹性模量，从而具有良好的应力分散和吸震性能。泡沫混凝土与有机墙体材料相比，有防火、耐久、隔声、绿色环保等优势，泡沫混凝土与加气混凝土、泡沫玻璃、玻化微珠等其他无机保温材料相比，有造价低、可现浇自保温墙体、制品密度低、易于成型、工艺简单、投资小、原料来源广、易于推广等优势。泡沫混凝土可以直接浇注，可以制备各种形状的砌块来满足一切不同要求的特殊场合，满足现代建筑工程的要求。但是较高的强度和较低的导热系数是不易同时满足的，目前建筑材料市场上的泡沫混凝土制品极易开裂，抗压强度低，耐久性差，且受潮后其导热系数迅速升高，丧失了预定的高强、轻质和防火隔热的功能。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有泡沫混凝土墙体材料的持久性差、抗压强度低、安全性差、价格高以及受潮后隔热性能大幅降低的问题，提供了一种安全的、持久的、可行的、价格低廉的强制高强泡沫混凝土墙体材料——大掺量聚苯乙烯颗粒泡沫混凝土及制备方法。
制备方法。
该泡沫混凝土是用普通硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥为胶凝材料，同时掺加一定量的工业废渣作为掺合料、聚苯乙烯泡沫为集料，经水搅拌后加入一种泡沫、适宜的外加剂，采用混合搅拌法，即料浆的搅拌与发泡同时进行的方法制备出一种新型超轻泡沫混凝土。
技术方案
本发明所述的泡沫混凝土成分包括胶凝材料、掺合料、轻集料、水、外加剂、外掺料及发泡剂，其组分为：
原料 重量份
（1）胶凝材料
普通硅酸盐水泥 63～81份
快硬硫铝酸盐水泥 7～9份
（2）掺合料
粉煤灰 10～30份
（3）水 50～70份
（4）外加剂
减水剂 0.5～1.3份
速凝剂 1～2份
早强剂 0.6～1.2份
（5）外掺料
纤维 1～2份
硅溶胶 2～4 份
（6）轻集料
聚苯乙烯颗粒：体积（升）占加入水的体积百分比为200%～400%。
（7）泡沫：体积（升）占加入水的体积百分比为100%～600%。
其中胶凝材料由普通硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥组成，快硬硫铝酸盐水泥的质量占胶凝材料总量的10%；粉煤灰作为掺合料，占胶凝材料总质量的10%～30%；水占胶凝材料和掺和料总质量的50%～70%；外加剂使用了减水剂、速凝剂和早强剂，其质量占胶凝材料和掺和料总质量的0.5%～1.3%、1%～2%和0.6%～1.2%；硅溶胶使用GS-30碱性钠硅溶胶；纤维与混凝土拌合物的体积关系为1%～2%kg/m3；聚苯乙烯颗粒体积（升）占加入水的体积百分比为100%～400%； 泡沫（泡沫由发泡机制得）体积占加入水的体积百分比为100%～600%。
所述水泥强度等级为42.5的硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥；
所述粉煤灰为一级粉煤灰；
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂；
所述速凝剂为HAS高效速凝剂；
所述早强剂为亚硝酸盐早强剂；
所述纤维为3mm聚丙烯纤维；
所述硅溶胶为GS-30硅溶胶；
所述聚苯乙烯颗粒粒径为5mm～10mm；
所述发泡剂为HT复合发泡剂。
泡沫混凝土的制备过程为：
第一步，按照配比称取各原料。
第二步，将聚苯乙烯颗粒放入容器中，加入水（占总用水量的20%）使聚苯乙烯表面润湿，低速（30～40r/min）条件下搅拌，并加入硅溶胶。静置10min以消除静电。
第三步，按顺序将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、粉煤灰、减水剂以及纤维倒入搅拌锅，略微搅拌后（低速，使物料均匀）加入水，继续低速搅拌2min，然后高速（60～120r/min）搅拌2min，停止搅拌并加入第一步制备的聚苯乙烯颗粒，重新低速搅拌2min。然后静置20min，等待泡沫的加入。
第四步，使用发泡机发泡（发泡机中的水不计在水胶比内），所发泡沫以体积为单位。
第五步，重新打开搅拌机，保持低速搅拌的状态下将泡沫加入到水泥拌合物中。加入泡沫的时候采用“两步法”，即第一次加入的泡沫为泡沫总体积的20%～30%，使料浆变稀易于分散。再加入剩余泡沫，高速搅拌2min。最后加入速凝剂和早强剂并保持高速搅拌30s。
第六步，注浆成型，在湿养条件下养护24h～48h（视水胶比而定）。最后拆模。
本发明与现有技术相比，有以下优点：
1、轻集料采用大掺量的聚苯乙烯颗粒，使得制备的泡沫混凝土在保证强度的前提下，具有较高的保温隔热性能、电绝缘性能、较低的容重和吸水率。有效的解决了传统泡沫混凝土吸水率高的缺点。而且在方案中选用了硅溶胶作为憎水材料，使制备的泡沫混凝土具有良好的防水性能，从而在根本上解决了泡沫混凝土渗水和抗冻的问题。
2、原料中添加了聚苯烯纤维，在泡沫混凝土的拌制过程中，该纤维可以有效的吸附附近的泡沫，延长泡沫破灭时间。再配合快硬硫铝酸盐水泥和早强剂以缩短水泥的凝结时间，使制备出的泡沫混凝土具有更好的孔隙结构，保证了泡沫混凝土具有较低的容重。在泡沫混凝土成型以后，其内部的纤维可以减少泡沫混凝土早期的塑性收缩裂级和应力裂级，极大的提高了泡沫混凝土的抗裂、抗渗和抗冻性能，增加了泡沫混凝土的韧性和耐磨性能。
3、制备泡沫混凝土时，在料浆搅拌均匀后静置20min才加入泡沫，这样有效的防止了水泥中和聚苯乙烯颗粒中的静电对泡沫带来的影响，避免了泡沫由于静电带来的破裂，保证了泡沫混凝土的性能。发泡机采用的是高压空气发泡机，所制的泡沫质量好，泡沫粒径小，分布均匀，是制备泡沫混凝土时的最佳选择。
具体实施方式
实施例1：
一种大掺量聚苯乙烯颗粒泡沫混凝土，其组分为：
原料 重量份
（1）胶凝材料
普通硅酸盐水泥 81份
快硬硫铝酸盐水泥 9份
（2）掺合料
粉煤灰 10份
（3）水 60份
（4）外加剂
减水剂 0.8 份
速凝剂 1份
早强剂 1 份
（5）外掺料
纤维 1.5 份
硅溶胶 4份
（6）轻集料
聚苯乙烯颗粒：体积（升）占加入水的体积百分比为400%。
（7）泡沫：体积（升）占加入水的体积百分比为200%。
其制备工艺为：
1、原材料的选择：普通硅酸盐水泥选用沈阳冀东水泥有限公司生产的42.5R普通硅酸盐水泥；快硬硫铝酸盐水泥为唐山冀东水泥股份有限公司生产的42.5R快硬硫铝酸盐水泥；粉煤灰选用的是沈海热电厂的一级粉煤灰；发泡剂选用的是河南华泰建材开发有限公司的HT复合发泡剂；减水剂选用的是辽宁融荣建材有限公司开发的RJ-01聚羧酸高效减水剂；速凝剂选用的是沈阳市前程建筑外加剂厂生产的HAS高效速凝剂；早强剂选用的是沈阳市前程建筑外加剂厂生产的亚硝酸盐早强剂；纤维选用的是辽阳市巨欣纤维有限公司生产的3mm聚苯烯纤维；硅溶胶选用的是东营市春山工贸有限责任公司生产的碱性钠GS-30型硅溶胶；聚苯乙烯颗粒的粒径为5mm～10mm。
2、将聚苯乙烯颗粒放入容器中，加入水（占总用水量的20%）使聚苯乙烯表面润湿，低速（30～40r/min）条件下搅拌，并加入硅溶胶。静置10min以消除静电。
3，按顺序将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、粉煤灰、减水剂以及纤维倒入搅拌锅，略微搅拌后（低速，使物料均匀）加入水，继续低速搅拌2min，然后高速（60～120r/min）搅拌2min，停止搅拌并加入第一步制备的聚苯乙烯颗粒，重新低速搅拌2min。然后静置20min，等待泡沫的加入。
4，使用发泡机发泡（发泡机中的水不计在水胶比内），所发泡沫以体积为单位。
5，重新打开搅拌机，保持低速搅拌的状态下将泡沫加入到水泥拌合物中。加入泡沫的时候采用“两步法”，即第一次加入的泡沫为泡沫总体积的20%～30%，使料浆变稀易于分散。再加入剩余泡沫，高速搅拌2min。最后加入速凝剂和早强剂并保持高速搅拌30s。
6，注浆成型，在湿养条件下养护24h。最后拆模。
实施例2一种大掺量聚苯乙烯颗粒泡沫混凝土，其组分为：
其制备方法与实施例1相同。
Claims (5)
1.大掺量聚苯乙烯颗粒泡沫混凝土，其特征在于：所述的泡沫混凝土成分包括胶凝材料、掺合料、轻集料、水、外加剂、外掺料及发泡剂，其组分为：
原料 重量份
（1）胶凝材料
普通硅酸盐水泥 63～81份
快硬硫铝酸盐水泥 7～9份
（2）掺合料
粉煤灰 10～30份
（3）水 50～70份
（4）外加剂
减水剂 0.5～1.3份
速凝剂 1～2份
早强剂 0.6～1.2份
（5）外掺料
纤维 1～2份
硅溶胶 2～4 份
（6）轻集料
聚苯乙烯颗粒：体积占加入水的体积百分比为200%～400%；
（7） 泡沫：体积占加入水的体积百分比为100%～600%。
2.根据权利要求1所述的大掺量聚苯乙烯颗粒泡沫混凝土，其特征在于：所述水泥强度等级为42.5的硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥；
所述粉煤灰为一级粉煤灰；
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂；
所述速凝剂为HAS高效速凝剂；
所述早强剂为亚硝酸盐早强剂；
所述纤维为3mm聚苯烯纤维；
所述硅溶胶为GS-30硅溶胶；
所述聚苯乙烯颗粒粒径为5mm～10mm；
所述发泡剂为HT复合发泡剂。
3.一种如权利要求1所述的大掺量聚苯乙烯颗粒泡沫混凝土的制备方法，其特征在于：
第一步，按照配比称取各原料，
第二步，将聚苯乙烯颗粒放入容器中，加入水，占总用水量的20%，使聚苯乙烯表面润湿，低速30～40r/min条件下搅拌，并加入硅溶胶，静置10min以消除静电；
第三步，按顺序将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、粉煤灰、减水剂以及纤维倒入搅拌锅，略微搅拌后加入水，继续低速搅拌2min，然后高速60～120r/min搅拌2min，停止搅拌并加入第一步制备的聚苯乙烯颗粒，重新低速搅拌2分钟，然后静置20min，等待泡沫的加入；
第四步，使用发泡机发泡，发泡机中的水不计在水胶比内，所发泡沫以体积为单位；
第五步，重新打开搅拌机，保持低速搅拌的状态下将泡沫加入到水泥拌合物中，
加入泡沫的时候采用“两步法”，即第一次加入的泡沫为泡沫总体积的20%～30%，使料浆变稀易于分散，
再加入剩余泡沫，高速搅拌2min，
最后加入速凝剂和早强剂并保持高速搅拌30s；
第六步，注浆成型，在湿养条件下养护24h～48h，最后拆模。
4.根据权利要求1所述的一种大掺量聚苯乙烯颗粒泡沫混凝土，其特征是在泡沫混凝土中的聚苯乙烯颗粒的粒径为5mm～10mm。
5.根据权利要求1所述的一种大掺量聚苯乙烯颗粒泡沫混凝土，其特征在于在水泥料浆的制备过程中，搅拌后料浆要静置20min以消除水泥内部的静电。
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