一种高强保温型结构陶粒混凝土的制作方法

文档序号：16850997发布日期：2019-02-12 22:44阅读：214来源：国知局

本发明涉及一种高强保温型结构陶粒混凝土，属于建筑材料技术领域。

背景技术：

陶粒混凝土是以陶粒代替石子作为骨料的混凝土材料。由于陶粒混凝土其具有干表观密度为1000～1900kg/m³之间，能够有效的降低自重，可减少基础荷载，因而可使整个建筑物自重减轻。另一方面，采用的陶粒骨料具有较低的导热系数，其保温隔热性能相对较好，作为建筑材料可改善房间的保温隔热性能，不仅能够带来巨大的经济效益，而且能够产生良好的社会和环境效益。

但是，由于陶粒混凝土中以陶粒为骨料，且现有的基本上均是直接将陶粒与其他的混凝土原料一并混合搅拌均匀形成相应的混凝土，其陶粒与陶粒之间不可能会形成紧密堆积的结构特性，相当于陶粒与陶粒之间会形成较大的间隔空隙，而陶粒混凝土中添加的其它细集料和粉料，就会填充到陶粒与陶粒之间的间隙空隙中，这些细集料和粉料的导热系数要高于陶粒的导热系数，这就增大了陶粒混凝土的整体导热系数，使其在保温性能方面降低。如中国专利申请(公开号：cn108147838a)公开了一种陶粒混凝土，按重量计，水泥50～60份、粉煤灰3-10份、矿渣10～20份、钢渣60～80份、陶粒50～60份、保水剂0.05～0.15份、减水剂0.1～0.2份和水20～25。虽然，该陶料混凝土具有较低的密度，整体重量减轻30％左右，但是，由于其陶粒基本上采用单级的粒径分配，且是直接将水泥、沙、粉煤灰、陶粒和发泡剂等原料全部一起混合后形成的混凝土，其陶粒与陶粒间的间隔空隙就会较大，填充的原料系数较高，就会导致保温和蓄热性能变差，同时，从其性能结果也可以看出其在导热系数方面的性能只能达到0.4w/m.k，其并不能很好的实现兼具低导热系数的问题，且其蓄热系数也较差。

技术实现要素：

本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种高强保温型结构陶粒混凝土，解决的问题是如何实现降低导热系数和兼具高抗压强度性能。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种高强保温型结构陶粒混凝土，其特征在于，该结构陶粒混凝土包括砂浆和预先堆积的级配陶粒，所述砂浆灌浆到级配陶粒形成混合，所述级配陶粒为650～800重量份，所述砂浆包括以下成分的重量份：

砂：300～500；矿粉：40～80；粉煤灰：110～180；减水剂：3.0～8.0；增稠剂：1.0～2.0；水泥：130～180；水：75～170；

所述级配陶粒由大粒径陶粒、中粒径陶粒和小粒径陶粒混合而成，所述大粒径陶粒的粒径为9.0mm～20mm，中粒径陶粒的粒径为5.0mm～9.0mm，小粒径陶粒的粒径为3.0mm～5.0mm，且所述大粒径陶粒：中粒径陶粒：小粒径陶粒的质量比为1.0：2.0～3.0：6.0～7.0。

本发明通过采用3种不同粒径大小的陶粒进行合理的混合组成骨料材料，并进行预先堆积形成的级配陶粒，采用这种级配混合的方式及用量比例，能够使预先堆积形成的级配陶粒混合后形成的级配陶粒中陶粒颗粒与颗粒之间更有效的填充较多量的不同粒径的陶粒；同时，由于是经过预先堆积，若采用单一粒径范围的陶粒在堆积后，其陶粒与陶粒之间就会形成空隙，通过使小粒径陶粒占级配陶粒中的绝大部分，为了使在堆积混合的过程中大粒径陶粒与大粒径陶粒的颗粒之间形成的较大空隙通过中粒径陶粒和/或小粒径陶粒镶嵌填充在相应的空隙内，且空隙较大时采用中粒径陶粒配合小粒径陶粒共同协同作用形成有效嵌入填充的特性，能够使空隙被充分的填充，这样预先堆积的级配陶粒能够形成堆积的密实性，减少陶粒之间的空隙，使陶粒之间接触更加紧密，使将砂浆灌浆到级配陶粒进行混合后，能够避免大量的混凝土砂浆原料中的细集料和粉料填充到这些空隙或缝隙内而增大导热系数，且采用的级配陶粒本身则具有较好的低导热系数，实现了低导热系数的效果，以及采用不同粒径的级配混合方式使形成的缝隙更小，也能够保证具有较好的蓄热性能；且级配陶粒预选堆积后再灌浆能够更有效的保证陶粒形成整排的隔热结构体系，更有利于提高隔热和蓄热性能以及高抗压强度的效果；同时，通过上述不同粒径的陶粒及配比方式形成合理的级配效果，减少了细集料和粉料过多的填充到陶粒与陶粒之间的空隙内，能够有效的减少这些原料的使用，还能够在减少水泥、矿粉用量的情况，仍能够保证具有较好的活化水泥的性能，促进水泥材料强化和凝结，使作为结构陶粒混凝土材料具有高抗压强度的性能，最好使级配陶粒中大粒径陶粒的粒径为12mm～16mm，中粒径陶粒的粒径为6.0mm～8.0mm，小粒径陶粒的粒径为3.0mm～4.0mm，更有效的保证三种不同粒径的用量分配，保证堆积的相互协同匹配的填充密实性。

在上述高强保温型结构陶粒混凝土中，作为优选，所述大粒径陶粒的孔隙率为20％～30％，中粒径陶粒的孔隙率为40％～45％，小粒径陶粒的孔隙率为40％～35％。由于大粒径陶粒混合的过程中其颗粒与颗粒之间不能完全处于填实状态，也就是存在空隙，而采用的小粒径陶粒主要就是用于分布填充在大粒径陶粒与大粒径陶粒混合在一起形成的空隙内以增加和改善填充的密实性，而通过使采用的小粒径陶粒的孔隙率相对于较大，相当于采用不同孔隙率的级配分布能够形成较好的热阻隔性能，减少热量传导，这样能够使更好的保证具有低传导系数和蓄热系数的性能。

在上述高强保温型结构陶粒混凝土中，作为优选，所述级配陶粒的堆积密度为210kg/m³～600kg/m³。使具有轻质的特性，实现更好的减重效果；同时，通过堆积密度的进一步控制，也能够使更有效的提高级配陶粒的整体空隙率分布，这样使其具有低导数系数的性能。

在上述高强保温型结构陶粒混凝土中，作为优选，所述矿粉的粒径为0.04mm～0.08mm。能够使矿粉充足分散在混凝土料液中，进一步提高水泥的活性促进水泥强化的效果。作为进一步的优选，所述矿粉的比表面积为450m²/kg～550m²/kg。本发明在研究的过程中发现采用该比表面积，能够起到较好的活性特性，能够更好的促进水泥的强化效果，使具有高抗压强度的效果。作为更进一步的优选，所述矿粉选自高炉矿渣粉、铁尾矿粉和铝土矿尾矿粉中的一种或几种。

在上述高强保温型结构陶粒混凝土中，作为优选，所述砂选自陶砂和珠光砂中的一种或几种。能够保证混凝土材料具有低导热系数和抗压强度性能。

在上述高强保温型结构陶粒混凝土中，作为优选，所述粉煤灰的粒径为0.05mm～0.125mm。具有促进水泥凝结，提高整体强度性能的效果。

在上述高强保温型结构陶粒混凝土中，作为优选，所述砂浆中还包括10～30重量份的陶瓷纤维改性膨胀蛭石，所述陶瓷纤维改性膨胀蛭石的粒径为微米级。陶瓷纤维改性膨胀蛭石具有低导热系数的特性，且使其粒径达到微米级，这样在将砂浆对级配陶粒进行灌浆后，由于其粒径分布要小于级配陶粒的粒径分布，能够使膨胀蛭石有效的分布的陶粒颗粒之间的微小缝隙之间，提高填充的紧密性，能够更有效的改善导热系数，更进一步的降低导热系数的效果；同时，通过陶瓷纤维进行改性能够与陶粒及水泥之间形成更有效的结合，能够更好的保证材料的抗压强度性能。最好使陶瓷纤维改性的膨胀蛭石的粒径在20μm～50μm。

在上述高强保温型结构陶粒混凝土中，作为优选，所述增稠剂选自羟甲基纤维素、海藻酸钠和聚乙烯醇中的一种或几种。由于采用陶粒具有轻质的特性，通过增稠剂的加入能够防止级配陶粒上浮，使保证配制混凝土时具有更好的级配效果，更有效的保证级配陶粒的堆积效果，提高整体的性能，保证具有较低的导数系数和蓄热性能。

在上述高强保温型结构陶粒混凝土中，作为优选，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。具有减少性能好，提高凝结强度的效果。

综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明通过采用三种不同粒径的级配陶粒的合理配合特性，使进行预先堆积混合后形成的混凝土材料中陶粒与陶粒之间整体的空隙或缝隙大大的减少，从而避免大量的混凝土原料中的细集料和粉料填充到这些空隙或缝隙内而增大导热系数，实现低导热系数的效果，以及采用不同粒径的级配混合方式且预先堆积使形成的缝隙更小，堆积密实性更好，陶粒能够形成整排的阻隔效果，也能够保证具有较好的蓄热性能，且兼具高抗压强度的效果。

2.使预先堆积的级配陶粒中相应的陶粒采用不同的孔隙率，相当于采用不同孔隙率的级配分布能够形成较好的阻隔性能，减少热量传导，使更好的保证具有低传导系数和蓄热系数的性能。

3.通过在砂浆中加入微米级的陶瓷纤维改性的膨胀蛭石，能够更有效的分布到陶粒与陶粒之间的微小缝隙内，更进一步的实现低导热系数的效果，达到有效的隔热保温性能和较好的蓄热性能。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。

实施例1

本实施例的高强保温型结构陶粒混凝土包括砂浆和预先堆积的级配陶粒，砂浆灌浆到级配陶粒形成混合即相应的陶粒混凝土，根据高强保温型结构陶粒混凝土中各原料的配比及用量称取原料，级配陶粒650kg；陶砂500kg；矿粉80kg；粉煤灰110kg；聚羧酸系高性能减水剂3.0kg；增稠剂羟甲基纤维素1.0kg；水泥180kg；水110kg；其中级配陶粒由大粒径陶粒、中粒径陶粒和小粒径陶粒混合而成，大粒径陶粒的平均粒径为18～20mm，中粒径陶粒的粒径为5.0mm～6.0mm，小粒径陶粒的粒径为3.0mm～3.5mm，且大粒径陶粒：中粒径陶粒：小粒径陶粒的质量比为1.0：2.0：7.0。

上述高强保温型结构陶粒混凝土可通过以下方法制备得到：

将上述原料配制成相应的预先堆积的级配陶粒和砂浆，再将砂浆灌浆到级配陶粒中形成相应的高强保温型结构陶粒混凝土。这里最好先将级配陶粒预先填满在预制的构件模具内，这里预制的构件模具可以是墙体等建筑领域中的相应的构件模具，预先堆积在该构件模具内，形成有效的堆积，使级配陶粒具有较好的陶粒密实性，减少陶粒与陶粒之间的空隙；然后，再灌浆入相应的砂浆与级配陶粒进行混合，这样配制的混凝土能够使级配陶粒更好的保持混合特性，减少陶粒之间存在的空隙率。更具体的讲，先按照上述级配陶粒中各不同粒径的陶粒原料对应称取后放入水中进行浸泡预湿处理12小时使其充饱水，这里进行预湿处理目的是为了使配制成混凝土时陶粒吸水而造成开裂的效果，再取出进行混合均匀后形成级配陶粒，再将混合均匀的级配陶粒填满在预制的构件模具内，这里预制的构件模具的具体形状特点可以根据建筑领域不同的对象进行针对性的选择，如加工墙体时可以预制相应的墙板构件，如加工砖块时，可以采用预制的相应砖块构件等等；

再将上述其它砂浆对应的各原料进行混合搅拌均匀，具体为将上述原料中的陶砂、矿粉、粉煤灰、聚羧酸高性能减水剂、增稠剂羟甲基纤维素、水泥和水进行混合搅拌均匀后形成砂浆；然后，采用大流动砂浆灌浆预先将上述配制的级配陶粒填满预制的构件模具内，这里的构件模具能够将预先堆积的陶粒压住，有利于提高灌浆的效果，再将上述配制的砂浆进行灌浆，得到相应的高强保温型结构陶粒混凝土。预先采用级配陶粒进行填满能够很好的形成堆积密实性，减少陶粒间的空隙，避免砂浆过多的填充到陶粒之间的空隙内，能够大幅度的提高每方混凝土中的陶粒用量，使具有低导热系数和较好的蓄热性能，实现较好的保温隔热性能，且又能够兼具高抗压强度的效果。

实施例2

本实施例的高强保温型结构陶粒混凝土包括砂浆和预先堆积的级配陶粒，砂浆灌浆到级配陶粒形成混合即相应的陶粒混凝土，根据高强保温型结构陶粒混凝土中各原料的配比及用量称取原料，级配陶粒800kg；陶砂400kg；矿粉50kg；粉煤灰140kg；聚羧酸系高性能减水剂5.0kg；增稠剂海藻酸钠1.0kg，聚乙烯醇0.5kg；水泥160kg；水150kg；其中级配陶粒由大粒径陶粒、中粒径陶粒和小粒径陶粒混合而成，大粒径陶粒的平均粒径为9～10mm，中粒径陶粒的粒径为5.5mm～6.5mm，小粒径陶粒的粒径为3.5mm～4.0mm，且大粒径陶粒：中粒径陶粒：小粒径陶粒的质量比为1.0：3.0：6.0。