本发明属于混凝土制备领域，涉及一种高强度保温混凝土及其制备方法。
背景技术：
：混凝土是土木工程中应用最为广泛的材料，但是混凝土具有抗压能力差、脆性高、易渗水、隔热能较差等缺点，进而使得房屋等住宅建筑建造时，容易出现缝隙渗水，并且隔热保温效果差。现有的混凝土制备过程中为了实现较高的隔热性能，通常是将混凝土制备成泡沫混凝土，可以实现其较高的隔热性能，其导热系数可以达到0.18w/m.k，但是泡沫混凝土的抗压强度较差，不能用于建筑的承重，进而影响建筑的寿命。现有的混凝土制备过程中为了提高混凝土的强度，通常是在混凝土中加入聚合物粘合剂或者聚合物纤维，通过聚合物填充混凝土的缝隙，降低混凝土的缝隙率，提高混凝土的强度，但是对于混凝土的隔热性能没有任何影响。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种高强度保温混凝土及其制备方法，在混凝土制备过程中以套孔火山石为骨料，由于套孔火山石具有三层泡孔结构，层层包覆，使得套孔火山石的比表面积增大，并且随着泡孔的增大，进而使得其内部的空隙较多，提高了套孔火山石内部填充的空气含量，进而降低了其导热速度，提高了其隔热性能，进而使得制备的混凝土隔热性能提高，同时火山石本身具有较高的抗压强度，在孔道中填充聚合物后抗压强度进一步增大，进而使得混凝土不仅具有较高的隔热性能，同时具有较高的抗压强度，并且在混凝土制备过程中添加自制发泡粘合剂，由于自制发泡粘合剂在混凝土缝隙中进行发泡充斥在混凝土缝隙之间，不仅能够有效的防止水渗入，并且通过发泡粘合剂的粘合作用可以实现对混凝土之间的固定，提高混凝土的强度，同时发泡后形成的泡孔中含有空气，进而提高了混凝土的隔热性能，解决了现有混凝土制备过程中不能同时实现高隔热和高抗压的性能。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种高强度保温混凝土，包括如下重量份的各组分：河沙210-220份、套孔火山石220-230份、碎石140-150份、硅酸盐水泥120-125份、粉煤灰18-20份、自制发泡粘合剂36-41份、减水剂2-3份、水80-90份；其中套孔火山石包括如下重量份的各原料：火山石60-68份、聚乙烯醇24-27份、环氧树脂29-32份、羟基硅油17-21份、甲苯二异氰酸酯14-15份、过氧化二异丙苯0.8-0.9份、偶氮二甲酰胺发泡剂2.3-2.5份；环氧树脂为e44型环氧树脂或e51型环氧树脂中的一种或两种；套孔火山石的具体制备过程如下：步骤1：将火山石粉碎成粒径小于15mm的碎石颗粒待用；步骤2：取一定量的聚乙烯醇加入搅拌釜中，升温至150-155℃熔化，然后向聚乙烯醇熔体中加入环氧树脂、过氧化二异丙苯、羟基硅油，搅拌混合均匀，接着对搅拌釜抽真空，在真空环境下继续搅拌，并且边搅拌边向其中加入步骤1中制备的火山石颗粒，搅拌混合1-2min后向反应釜中加入甲苯二异氰酸酯和偶氮二甲酰胺发泡剂，加入后搅拌15-20s，然后停止抽真空，控制反应釜的温度升高至180-185℃，边升温边搅拌，升温至180-185℃后保持温度不变搅拌反应10-15min，然后冷却出料，得到块状产物；由于火山石内部含有大量的孔道结构，抽真空时使得火山石内部的孔道结构处于真空状态，当停止抽真空时，随着反应釜内部温度升高，反应釜中的压强大于火山石内部的压强，此时在压力作用下聚合物熔体、发泡剂和交联剂均进入火山石的孔道结构中，由于甲苯二异氰酸酯中含有的异氰酸根离子能够与聚乙烯醇链上的羟基、环氧树脂上的环氧基团和羟基硅油上的端羟基进行交联反应，在孔道内部进行交联聚合，同时在高温下火山石孔道中的发泡剂偶氮二甲酰胺在孔道中进行发泡作用，使得火山石孔道内部形成大量的泡孔结构，并且聚乙烯醇和固化环氧树脂具有较高的粘合性能，使得交联后的聚合物粘合固定在泡孔结构孔道中，防止长时间使用造成内部聚合物的脱离，同时部分聚合物包覆粘合在火山石表面，在火山石表面发泡，进而使得火山石表面形成一层发泡多孔膜，使得制备的产物以火山石为骨架，外表面包覆一层发泡多孔膜，孔道内部填充多孔发泡聚合物，并且由于聚乙烯醇、环氧树脂和羟基硅油进行聚合，使得聚合物中含有大量的硅烷键，进而使得聚合物具有较高的热稳定性和耐老化性能，进而提高套孔火山石的使用寿命；步骤3：将步骤2中制备的块状产物加入造粒机中粉碎造粒，得到套孔火山石；由于套孔火山石具有三层泡孔结构，层层包覆，使得套孔火山石的比表面积增大，并且随着泡孔的增大，进而使得其内部的空隙较多，提高了套孔火山石内部填充的空气含量，进而降低了其导热速度，提高了其隔热性能；其中自制发泡粘合剂的具体制备过程如下：①将间苯二酚加入水中搅拌溶解，然后向其中加入一定量的聚乙二醇400，升温至45-50℃，搅拌混合30-40min，接着将一定量的氢氧化钠加入反应容器中，搅拌混合3-5后向反应容器中逐滴滴加浓度为40％的甲醛溶液，边滴加边搅拌，滴加完全后升温至80-90℃回流搅拌2-3h，得到聚合物溶液；其中每千克间苯二酚中加入聚乙二醇400质量为3.83-3.85kg，加入氢氧化钠36-38g，加入750-770g甲醛溶液；其中聚乙二醇和甲醛均能够与间苯二酚在碱性条件下反应，形成聚合物，使得聚合物链上引入聚乙二醇，使得制备的聚合物中引入了柔性醚键，进而使得聚合物内部的韧性增强，提高了粘合剂的韧性；②将步骤①中得到的聚合物溶液加热至100℃蒸发至聚合物变为粘稠状，然后向其中加入复合表面活性剂和磷酸溶液，搅拌混合均匀，得到待发泡溶体，在使用前向待发泡溶体中加入正戊烷和浓度为50％的盐酸溶液，搅拌混合均匀后立即使用；每千克粘稠状聚合物中加入复合表面活性剂61-63g，加入磷酸32-35g，加入正戊烷120-125g，加入浓度为50％的盐酸溶液83-84g；其中复合表面活性剂为吐温-80和十二烷基苯磺酸钠以质量比为1：1的比例混合制备；向聚合物中加入磷酸，使得制备的泡状聚合物中含有磷氧键，进而提高了聚合物的阻燃性能；一种高强度保温混凝土的制备方法，具体制备过程如下：第一步，将河沙、套孔火山石、碎石、硅酸盐水泥、粉煤灰均加入混凝土拌浆机中混合均匀；第二步，然后向混凝土拌浆机中加入水搅拌混合，混合过程中加入减水剂和自制发泡粘合剂，在1200-1500r/min的转速下转动搅拌5-10min，得到高强度保温混凝土，混凝土配置后常温下需要在两小时内使用，当温度低于15℃时需要在8h内使用，乙烯否则自制发泡粘合剂在没有使用时直接发泡，导致混凝土铺设不均匀，并且发泡后的粘合剂分布不均匀，造成粘合性能降低；由于自制发泡粘合剂能够在常温下发泡，与混凝土混合均匀后铺设时，填充在混凝土缝隙中，铺设后在混凝土缝隙之间发泡，使得混凝土缝隙间形成泡孔胶体结构，不仅能够有效的防止水渗入，并且通过发泡粘合剂的粘合作用可以实现对混凝土之间的固定，提高混凝土的强度。本发明的有益效果：本发明在混凝土制备过程中以套孔火山石为骨料，由于套孔火山石具有三层泡孔结构，层层包覆，使得套孔火山石的比表面积增大，并且随着泡孔的增大，进而使得其内部的空隙较多，提高了套孔火山石内部填充的空气含量，进而降低了其导热速度，提高了其隔热性能，进而使得制备的混凝土隔热性能提高，同时火山石本身具有较高的抗压强度，在孔道中填充聚合物后抗压强度进一步增大，进而使得混凝土不仅具有较高的隔热性能，同时具有较高的抗压强度，并且在混凝土制备过程中添加自制发泡粘合剂，由于自制发泡粘合剂在混凝土缝隙中进行发泡充斥在混凝土缝隙之间，不仅能够有效的防止水渗入，并且通过发泡粘合剂的粘合作用可以实现对混凝土之间的固定，提高混凝土的强度，同时发泡后形成的泡孔中含有空气，进而提高了混凝土的隔热性能。本发明在制备自制发泡粘合剂过程中，在聚合物链上引入聚乙二醇，使得制备的聚合物中引入了柔性醚键，进而使得聚合物内部的韧性增强，提高了粘合剂的韧性，进而提高了聚合物的强度，提高了混凝土的抗压强度。本发明在套孔火山石制备过程中，在火山石的表面包覆和内部填充聚合物，其中聚合物是由聚乙烯醇、环氧树脂和羟基硅油进行聚合制备，使得聚合物中含有大量的硅烷键，进而使得聚合物具有较高的热稳定性和耐老化性能，进而提高套孔火山石的使用寿命。具体实施方式实施例1：套孔火山石的具体制备过程如下：步骤1：将火山石粉碎成粒径小于15mm的碎石颗粒待用；步骤2：取2.4kg聚乙烯醇加入搅拌釜中，升温至150-155℃熔化，然后向聚乙烯醇熔体中加入2.9kge44型环氧树脂、0.8kg过氧化二异丙苯、1.7kg羟基硅油，搅拌混合均匀，接着对搅拌釜抽真空，在真空环境下继续搅拌，并且边搅拌边向其中加入6kg步骤1中制备的火山石颗粒，搅拌混合1-2min后向反应釜中加入1.4kg甲苯二异氰酸酯和0.23kg偶氮二甲酰胺发泡剂，加入后搅拌15-20s，然后停止抽真空，控制反应釜的温度升高至180-185℃，边升温边搅拌，升温至180-185℃后保持温度不变搅拌反应10-15min，然后冷却出料，得到块状产物；步骤3：将步骤2中制备的块状产物加入造粒机中粉碎造粒，得到套孔火山石。自制发泡粘合剂的具体制备过程如下：①将1kg间苯二酚加入40l水中搅拌溶解，然后向其中加入3.83kg的聚乙二醇400，升温至45-50℃，搅拌混合30-40min，接着将36g氢氧化钠加入反应容器中，搅拌混合3-5后向反应容器中逐滴滴加750g浓度为40％的甲醛溶液，边滴加边搅拌，滴加完全后升温至80-90℃回流搅拌2-3h，得到聚合物溶液；②将步骤①中得到的聚合物溶液加热至100℃蒸发至聚合物变为粘稠状，然后向1kg粘稠状聚合物中加入61g复合表面活性剂和32g磷酸溶液，搅拌混合均匀，得到待发泡溶体，在使用前向待发泡溶体中加入120g正戊烷和125g浓度为50％的盐酸溶液，搅拌混合均匀后立即使用；其中复合表面活性剂为吐温-80和十二烷基苯磺酸钠以质量比为1：1的比例混合制备。实施例2：套孔火山石的具体制备过程如下：步骤1：将火山石粉碎成粒径小于15mm的碎石颗粒待用；步骤2：取2.4kg聚乙烯醇加入搅拌釜中，升温至150-155℃熔化，然后向聚乙烯醇熔体中加入2.9kge44型环氧树脂和0.8kg过氧化二异丙苯，搅拌混合均匀，接着对搅拌釜抽真空，在真空环境下继续搅拌，并且边搅拌边向其中加入6kg步骤1中制备的火山石颗粒，搅拌混合1-2min后向反应釜中加入1.4kg甲苯二异氰酸酯和0.23kg偶氮二甲酰胺发泡剂，加入后搅拌15-20s，然后停止抽真空，控制反应釜的温度升高至180-185℃，边升温边搅拌，升温至180-185℃后保持温度不变搅拌反应10-15min，然后冷却出料，得到块状产物；步骤3：将步骤2中制备的块状产物加入造粒机中粉碎造粒，得到套孔火山石。自制发泡粘合剂的具体制备过程如下：①将1kg间苯二酚加入40l水中搅拌溶解，接着将36g氢氧化钠加入反应容器中，搅拌混合3-5后向反应容器中逐滴滴加1500g浓度为40％的甲醛溶液，边滴加边搅拌，滴加完全后升温至80-90℃回流搅拌2-3h，得到聚合物溶液；②将步骤①中得到的聚合物溶液加热至100℃蒸发至聚合物变为粘稠状，然后向1kg粘稠状聚合物中加入61g复合表面活性剂和32g磷酸溶液，搅拌混合均匀，得到待发泡溶体，在使用前向待发泡溶体中加入120g正戊烷和125g浓度为50％的盐酸溶液，搅拌混合均匀后立即使用；其中复合表面活性剂为吐温-80和十二烷基苯磺酸钠以质量比为1：1的比例混合制备。将实施例1和实施例2制备的套孔火山石与火山石原料一起进行导热系数测定，其中实施例1中制备的套孔火山石的平均导热系数为0.102w/m.k，实施例2中制备的套孔火山石的平均导热系数为0.145w/m.k，而火山石原料的平均导热系数为0.327w/m.k；由此可知实施例1制备的套孔火山石具有较高的隔热性能，由于套孔火山石表面包覆一层多孔膜，同时内部填充多孔发泡聚合物，进而使得套孔火山石具有三层泡孔结构，层层包覆，使得套孔火山石的比表面积增大，并且随着泡孔的增大，进而使得其内部的空隙较多，提高了套孔火山石内部填充的空气含量，进而降低了其导热系数，同时实施例1制备的套孔火山石的导热系数比实施例2制备的套孔火山石低，由于实施例1制备的套孔火山石中填充的聚合物和表面包覆的多孔膜中含有羟基硅油，能够降低聚合物的导热系数，进而提高套孔火山石的隔热性能。实施例3：一种高强度保温混凝土的制备方法，具体制备过程如下：第一步，将21kg河沙、22kg实施例1制备的套孔火山石、14kg碎石、12kg硅酸盐水泥、1.8kg粉煤灰均加入混凝土拌浆机中混合均匀；第二步，然后向混凝土拌浆机中加入8kg水搅拌混合，混合过程中加入0.2kg减水剂和3.6kg实施例1制备的自制发泡粘合剂，在1200-1500r/min的转速下转动搅拌5-10min，得到高强度保温混凝土，混凝土配置后常温下需要在两小时内使用，当温度低于15℃时需要在8h内使用，乙烯否则自制发泡粘合剂在没有使用时直接发泡，导致混凝土铺设不均匀，并且发泡后的粘合剂分布不均匀，造成粘合性能降低；由于自制发泡粘合剂能够在常温下发泡，与混凝土混合均匀后铺设时，填充在混凝土缝隙中，铺设后在混凝土缝隙之间发泡，使得混凝土缝隙间形成泡孔胶体结构，不仅能够有效的防止水渗入，并且通过发泡粘合剂的粘合作用可以实现对混凝土之间的固定，提高混凝土的强度。实施例4：一种高强度保温混凝土的制备方法，具体制备过程如下：第一步，将2kg河沙、23kg实施例2制备的套孔火山石、15kg碎石、12.5kg硅酸盐水泥、2kg粉煤灰均加入混凝土拌浆机中混合均匀；第二步，然后向混凝土拌浆机中加入8kg水搅拌混合，混合过程中加入0.3kg减水剂和4.1kg自制发泡粘合剂，在1200-1500r/min的转速下转动搅拌5-10min，得到高强度保温混凝土，混凝土配置后常温下需要在两小时内使用，当温度低于15℃时需要在8h内使用。实施例5：一种高强度保温混凝土的制备方法与实施例3相同，将实施例3中添加的实施例1制备的自制发泡粘合剂替换为实施例2制备的自制发泡粘合剂。实施例6：一种高强度保温混凝土的制备方法与实施例3相同，将实施例3中的套孔火山石替换为粒径小于15mm的火山石原料颗粒。实施例7：一种高强度保温混凝土的制备方法，具体制备过程如下：第一步，将21kg河沙、22kg实施例1制备的套孔火山石、14kg碎石、12kg硅酸盐水泥、1.8kg粉煤灰均加入混凝土拌浆机中混合均匀；第二步，然后向混凝土拌浆机中加入8kg水搅拌混合，混合过程中加入0.2kg减水剂和3.6kg聚丙烯纤维，在1200-1500r/min的转速下转动搅拌5-10min，得到高强度保温混凝土。实施例8：将实施例3-8中制备的混凝土倒入模具中，常温下放置24h后倒出试件，得到尺寸为100mm×100mm×100mm的试件，然后分别将得到的试件浇水养护7天、28天，测定试件抗压强度和导热系数，结果如表1所示；表1实施例3-8中制备的混凝土的抗压强度和导热系数测定结果实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7抗压强度(mpa)51.2151.1947.1833.8351.39导热系数(w/m.k)0.1210.1480.1240.4371.325由表1可知，实施例3中制备的混凝土不仅具有较高的抗压强度，同时具有较高的导热系数，隔热性能较强，实施例4和实施例6中使用的套孔火山石和火山石原料的导热系数较高，进而使得制备的混凝土导热系数升高，而实施例5中使用的自制发泡粘合剂中没有经过聚乙烯醇改性，造成其内部的韧性降低，进而使得制备的聚合物抗压强度降低，同时实施例7中混凝土制备过程中没有添加自制发泡粘合剂，而是直接添加聚丙烯纤维，虽然混凝土的抗压强度较高，但是与本发明相比相差不大，同时其导热系数大大增大，由于没有自制发泡粘合剂的发泡黏附作用，使得混凝土间隙之间没有气孔，进而造成其隔热性能降低。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属
技术领域：
技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。当前第1页12