一种预制的EPS颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板

一种预制的eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板
技术领域
1.本发明公开了一种预制的eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板，涉及复合材料领域。


背景技术：

2.近年来，利用大宗固废制备阻燃型轻质保温材料是固废在新型建材领域中资源化利用的一个方向，能够解决我国能源紧缺和环境污染等问题，有利于我国绿色循环经济的可持续发展。将eps颗粒与自燃煤矸石骨料复掺制备轻骨料保温板，在对煤矸石充分利用的同时，将有机材料与无机材料结合，使围护结构的保温构造做法得到简化，从而达到一种自保温的效果。
3.目前，市面所用防火保温板不仅保温性能达不到建造物65％的节能要求，而且保温系统与基层墙也没实现很好的匹配连接，经常发生裂缝、空鼓现象，不能长期承受自重，寿命只能达到10年左右并随着风荷载和室外气候冷热变化，容易变形或破坏。阻燃型eps颗粒和自燃煤矸石骨料复掺保温板是一体化施工，彻底解决了保温系统与基层墙寿命周期不同带来的隐患。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种预制的eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板及制备方法，综合有机材料的高保温性和无机材料的高阻燃性，将两者进行结合，从而使得制备的保温板具有高阻燃保温性能。
5.本发明预制的eps颗粒和自燃煤矸石骨料复掺制备阻燃型保温板，可根据工程对混凝土强度等级的要求，选择eps颗粒的替代率。由于eps颗粒的加入，使得本发明比普通混凝土导热系数大幅降低，可满足寒冷地区建筑节能要求。eps颗粒作为轻骨料，在保证混凝土强度的前提下，使得相比普通混凝土密度和导热系数大幅度降低，有效减轻了建筑的自重。在改善环境污染、减少天然砂石使用和提高建筑节能水平的同时，解决了现有墙体材料自重大，导热系数高等问题。
6.本发明采用如下技术方案：一种预制的eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板，所用材料的重量百分比为：复合胶凝材料占20％～25％，自燃煤矸石粗骨料占35％～40％，自燃煤矸石细骨料占35％～45％，eps占0.1％～0.25％，水占8％～10％，外加剂占0.4％～0.6％。所述水泥为p
·
o42.5级普通硅酸盐水泥。所述粉煤灰为ⅱ级及ⅱ级以上粉煤灰，密度(ρ0)≥2700kg/m3。所述粗骨料为自燃煤矸石，粒径尺寸为5～20mm，松堆密度(ρ
′
)≤1100kg/m3。所述细骨料为自燃煤矸砂，d
max
≤5mm，细度模数m
x
＝2.5～3.0，松堆密度(ρ
′
)≤1300kg/m3。所述eps颗粒的粒径尺寸为3～5mm，松堆密度(ρ
′
)≤15kg/m3。所述外加剂的主要功能为减水和保坍，当掺量在2.0～2.5％时，减水率为20％～
25％。
7.本发明提供的一种eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板，在制备前需要对原材料进行以下预处理，具体包括内容：
8.步骤1，骨料预处理：将自燃煤矸石粗骨料、细骨料提前1h进行附加水预湿处理。将eps颗粒倒入0.35水灰比的水泥净浆中搅拌均匀，使eps颗粒表面均匀挂一层净浆；
9.步骤2，胶凝材料预处理：将水泥、粉煤灰等混合均匀，得到复合胶凝材料；
10.步骤3，将不同功能的外加剂掺入拌合水中，搅拌均匀备用。
11.本发明提供一种预制的eps颗粒和自燃煤矸石骨料复掺保温板的投料顺序包括以下步骤：
10.步骤1，首先投入预湿的自燃煤矸石粗、细骨料，搅拌均匀；
12.步骤2，然后投入复合胶凝材料，搅拌均匀；
13.步骤3，接下来投入掺入外加剂的拌合水，搅拌均匀；
14.步骤4，最后投入包裹水泥净浆的eps颗粒，搅拌均匀。
15.eps颗粒与自燃煤矸石骨料相比，密度相差较大，保温板成型时若采用振捣成型工艺，必将导致eps颗粒上浮，影响保温板硬化后的质量。因此，首先采用裹浆法让水泥浆与ep颗粒提前拌和，用水泥浆将eps颗粒包裹，并采用免振捣成型工艺成型试件，基本解决了eps颗粒上浮的问题。自密实的制备工艺保证了eps颗粒在混凝土内的均质性。
16.本发明提供的一种预制的eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板制备过程中，在试件硬化前，可以在板两侧铺设一层或两层增强纤维。
17.本发明提供的一种预制的eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板的养护条件为：蒸汽养护。
18.保温板经历预热、升温、恒温、降温四个阶段。养护室内湿度≥95％，其中预养时间控制在3～4h，采用自动加温，升温速率控制在10～20℃/h，降温速率不宜大于10℃/h，养护最高温度为50℃，并恒温持续养护时间不能低于4h。当混凝土强度等级达到设计强度的70～80％时，可拆除模板。一般保温板生产到出厂周期为12～15h。
19.本发明所制备的eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板，主要应用于建筑围护结构中的外墙。阻燃型自燃煤矸石骨料与eps颗粒复掺保温板，混凝土强度达到5～15mpa、导热系数为0.3～0.65w/(m
·
k)之间，可实现建筑墙体节能60％以上。
20.通过本发明提供预制的eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板及其制备方法，解决相关技术中寒冷地区围护结构混凝土自重及导热系数偏大、成本高、施工复杂所带来的问题，提供了一种大掺量自燃煤矸石和eps颗粒制备的新型结构用轻质保温自密实混凝土组分及其制备方法，在充分利用自燃煤矸石的同时，使混凝土具有了承重、保温、防火、免振捣、环保、节能、利废和经济等特性。
附图说明
21.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
22.在附图中：
23.图1是本发明实施例的导热系数实测值图；
24.图2是本发明实施例的抗冲击实验图；
25.图3是本发明实施例的吊挂力实验图；
26.图4是本发明实施例的高温实验图。
具体实施方式
27.以下将结合具体实施方式对本发明的构思、实施方法及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
29.在以下三个实施例中，所用原材料及性能如下：
30.水泥：p
·
o42.5级普通硅酸盐水泥。
31.粉煤灰：ⅱ级粉煤灰，密度(ρ0)为2720kg/m3。
32.eps颗粒：粒径尺寸为3～5mm，松堆密度(ρ
′
)为15kg/m3。
33.自燃煤矸石粗骨料：粒径尺寸为5～20mm，松堆密度(ρ
′
)为1095kg/m3。
34.自燃煤矸石细骨料：d
max
≤5mm，细度模数m
x
＝2.7，松散堆积密度(ρ0′
)为1290kg/m3。
35.外加剂：聚羧酸高效减水剂，当掺量在2.0时，减水率为22％。
36.下面通过试验说明eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板的热工性能、力学性能等特性。
37.实例1：骨料组合形式：粗骨料为100％自燃煤矸石，细骨料为50％自燃煤矸砂+50％eps颗粒。其中50％指的是体积分数；
38.实例2：骨料组合形式：细骨料为100％自燃煤矸砂，eps颗粒取代50％自燃煤矸石粗骨料。
39.实例3：骨料组合形式与实例2相同，但外加剂中掺入了引气剂。
40.实施例1
41.eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板的配合比如表1所示。
42.表1：eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板质量百分比/％
[0043][0044]
实施例2
[0045]
按照[0038]骨料组合形式制备的保温板，配合比如表2所示。
[0046]
表2：eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板质量百分比/％
[0047][0048]
按照[0039]骨料组合形式制备的保温板，配合比如表3所示。
[0049]
表3：eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板质量百分比/％
[0050][0051]
自燃煤矸石细骨料拌合前提前1h进行附加水预湿处理。自燃煤矸石粗骨料附加水用量为1h吸水率的80％，自燃煤矸石细骨料附加水用量为1h吸水率的60％；
[0052]
搅拌时投料顺序为：自燃煤矸石粗骨料
→
自燃煤矸石细骨料
→
胶凝材料
→
水、外加剂
→
包裹水泥浆的eps颗粒。拌合时间≥5min，保证混凝土拌合物拌合均匀。
[0053]
依据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(gb/t50081
‑
2016)，进行混凝土立方体抗压强度检测，试件尺寸为100
×
100
×
100mm立方体试件。
[0054]
依据《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》(jg/t169
‑
2016)对eps颗粒和自燃煤矸石轻骨料复掺保温板进行抗冲击和吊挂力检测，试件尺寸为2400
×
800
×
100mm板材。
[0055]
采用导热系数测定仪进行混凝土导热系数检测，试件尺寸为300
×
300
×
30mm板材。
[0056]
三个实例试验结果，详见表4所示。
[0057]
表4：eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板试验结果
[0058]058][0059]
由表4可知，虽然eps颗粒的掺入降低了混凝土的导热系数和表观密度，但保温板仍满足《建筑隔墙用轻质隔墙条板通用技术要求》(jg/t1692016)中强度大于5mpa的设计要求。同时，吊挂力和抗冲击力也满足《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》(jg/t169
‑
2016)中的相应要求。
[0060]
为验证本发明研制的保温板具有良好的阻燃性，将三块尺寸为300
×
300
×
30mm的试件分别放入马弗炉中，进行了100℃、200℃和300℃不同温度下的高温煅烧，其质量损失率详见表5所示。
[0061]
表5：eps颗粒与自燃煤矸石轻骨料复掺保温板质量损失率
[0062][0063]
由表5中可知，即使煅烧温度达到300℃，其质量损失率<5％。试验结果表明保温板的阻燃效果良好。
[0064]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论
从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。