專利名稱：多相復合輕集料混凝土及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種輕集料混凝土及其制備方法。
背景技術：
輕集料混凝土是用輕集料配制成的、容重不大於1900公斤/米的輕混凝土，也稱多孔集料輕混凝土。由于輕集料混凝土中含有大量封閉的孔隙，使其具有輕質、保溫隔熱性能好、施工方便等性能，與同標號的普通混凝土相比，可減輕自重20 30%以上。現有輕集料混凝土通常是用機械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫，再將泡沫加入到含硅質材料、鈣質材料、水及各種外加劑等組成的料漿中，經混合攪拌、澆注成型、養護而成。目前，輕質原料主要采用陶粒、爐渣、浮石、膨脹珍珠巖、聚苯乙烯泡沫塑料顆粒等，但由于上述原料產量小，分布不均，異地運輸成本高等原因，所以客觀上我國輕質原料的整體情況不足，致使一些地區輕質保溫材料的發展受到制約。現有輕集料混凝土存在生產成本高，生產能耗大的問題。生產工藝一般采用各原料共同攪拌混合的方式，未能考慮到材料自身特性，影響輕集料混凝土的質量。現有輕集料混凝土在生產中未能充分利用工業廢棄物和天然材料，原材料的成本高、生產能耗大。在河北、山西、內蒙及東北等地區儲量巨大的浮石，是一種天然輕骨料，制成的混凝土具有重量輕、保溫性能好等優點，是一種有顯著節能效果的材料，對其進行開發利用，不但有利于建筑結構和建筑節能，還有利于帶動當地的經濟發展和社會就業。此外， 廢橡膠有很強的抗熱、抗生物、抗機械性，但很難降解，幾十年甚至上百年都不會由于自然力而消失掉。而聚苯乙烯具有抗老化，防腐蝕等特點，所以在自然界中不易腐爛，也不易被微生物降解，即便深埋，也會污染地下水源，破壞土壤結構，使糧食作物減產。如兩者均做簡單焚燒處理，則又會嚴重污染空氣及大氣環境。對廢橡膠和廢聚苯乙烯泡沫塑料進行回收利用，將其由環境公害變成土木工程領域的綠色資源，既可減少環境污染，又能變廢為寶，節約能源。此外，中國的秸稈資源擁有量居世界第一，而傳統將秸桿作為生活燃料的需求逐年減少，導致了剩余秸桿處理難的問題十分突出。如將玉米秸稈和浮石、聚苯顆粒和廢橡膠顆粒有機結合起來，能夠生產出一種新型的復合節能建材。拌制混凝土時，若將玉米秸稈、浮石直接作為輕質原料來制備，由于玉米秸稈、浮石顆粒表面粗糙且具有裸露開放性孔洞，對拌合用水、水泥漿吸收量較大，從而使其混凝土拌合料和易性較差，而且水泥用量比普通混凝土大；同時由于孔洞中吸入了較多的水泥漿， 增加了混凝土的密度，降低了保溫隔音性能。另外，由于玉米秸稈和浮石兩種原材料的密度、形態差異較大，不能采用普通混凝土的拌制成形工藝，否則容易產生混凝土內部各相分布不均勻，出現分層的現象，從而影響其性能。而橡膠顆粒、聚苯顆粒屬于有機材料，都是憎水性的，與無機膠凝體系的水泥漿體混合，兩者之間不易潤濕親合，導致新拌漿體內聚性變差，也不能直接作為輕質原料來制備。另一方面，不同性質的聚苯顆粒、橡膠顆粒、浮石顆粒共摻使用，若顆粒粒徑級配不合理，必然會影響其混凝土拌合料和易性，及其硬化體的力學性能和其他物理性能。因此必須顆粒粒徑級配進行合理設計。另外，由于聚苯顆粒-橡膠顆粒-浮石混凝土涉及到了多種輕質原料的使用，且三種原材料的密度、形態差異較大，不能采用普通混凝土的拌制成形工藝，否則容易產生混凝土內部各相分布不均勻，易分層的現象，從而影響其性能。

發明內容
本發明提供一種多相復合輕集料混凝土及其制備方法，要解決現有輕集料混凝土原材料成本高、生產能耗大的問題；并解決輕質原料與混凝土和易性差，輕集料混凝土的密度大、熱導率高，保溫隔熱效果不好的技術問題；還解決普通輕集料混凝土的制備方法在混合時混凝土內部易分層，影響產品性能的技術問題。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
這種多相復合輕集料混凝土，所述它的原料按重量份配比如下 水泥
粉煤灰浮石砂
玉米秸稈纖維聚苯顆粒橡膠顆粒外加劑發泡劑水
0.40 ‘
1.836 0. 028
0. 006 ‘ 0. 23 ‘ 0. 010 0. 005 0. 50 ‘
1份； 0. 50 份； 乂 2. 219 份； 0. 043 份； 0. 008 份； 0. 33 份； ^ 0. 015 份； 0. 007 份； 0. 55 份。 所述聚苯顆粒和橡膠顆粒均是經界面處理劑處理過的聚苯顆粒和橡膠顆粒，界面處理劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或鉻絡合物偶聯劑的其中的一種用硅酸鈉水溶液稀釋而成。
所述玉米秸稈纖維的長度Imm 10mm，寬小于2mm。 所述浮石砂的粒徑為2 6mm。 所述聚苯顆粒的粒徑為4 7mm。 所述橡膠顆粒的粒徑為16 20目。
所述外加劑為高效減水劑、早強劑、防凍劑中的一種或一種以上的混合物。 所述多相復合輕集料混凝土的原料按重量份最佳配比如下
1份；

水泥粉煤灰浮石砂
玉米秸稈纖維聚苯顆粒橡膠顆粒外加劑發泡劑水這種多相復合輕集料混凝土的制備方法，步驟如下
0. 010 0. 005 0. 50
0. 43 份； 2. 028 份； 0. 038 份；
0. 007 份； 0. 280 份； 0. 015 份； 0. 007 份； 0. 55份。
5步驟一，制備薄層裹殼浮石砂和薄層裹殼秸稈纖維，先用硅酸鈉水溶液噴淋浮石砂和玉米秸稈纖維進行預濕；再分別將預濕的浮石砂和玉米秸稈纖維投入混合好的水泥、粉煤灰漿體中攪拌，使浮石砂和玉米秸稈纖維表面均勻包有一層薄殼；最后經自然養護M小時后得到薄層裹殼浮石砂和薄層裹殼秸稈纖維；
步驟二，將聚苯顆粒和橡膠顆粒進行界面處理，按160 250g/L的比例稱取界面處理劑加入硅酸鈉水溶液中稀釋，然后將稀釋后的界面處理劑緩緩倒入盛有聚苯顆粒和橡膠顆粒的容器中，邊倒邊攪拌，直到聚苯顆粒和橡膠顆粒能夠均勻分散、表面有均勻油狀膜分布且聚苯顆粒不因靜電斥力溢出容器外為止，靜置10分鐘后備用；
步驟三，按配比將水泥、粉煤灰、水、外加劑和制備好的薄層裹殼浮石砂投入攪拌機中攪拌均勻；
步驟四，將界面處理后的聚苯顆粒和橡膠顆粒投入攪拌機中繼續攪拌； 步驟五，將薄層裹殼秸稈纖維投入攪拌機中繼續攪拌；
步驟六，將發泡劑打泡后倒入上述攪拌物，攪拌均勻后制得多相復合輕集料混凝土。所述步驟一的水泥、粉煤灰漿體中水泥、粉煤灰和水的用量為1 2 0.5。本發明的有益效果如下
本發明采用薄層裹殼浮石砂、薄層裹殼秸稈纖維、聚苯顆粒和橡膠顆粒做為輕質原料。 由于所用原材料浮石砂自重輕、抗震性好，添加在混凝土中能夠減少輕集料混凝土密度，提高輕集料混凝土的保溫性能，不僅有利于對浮石的開發利用，還有利于帶動當地的經濟發展和社會就業。同時還采用玉米秸稈纖維作為輕質原料，玉米秸稈是以網狀高純度SiO2為骨架，再包裹一層致密的纖維素。因此玉米秸稈孔隙度大、重量輕、保溫性能好、耐腐蝕能力強。它不僅具有非常好的韌性，而且還具有一定的強度。把秸稈用于生產水泥基秸稈建材產品中，既可起到一定的抗收縮變形的作用，又可減輕復合材料的質量，使其具有隔音、隔熱性能，同時還可以解決秸稈的處理問題，增加農民的收入。同時還將廢舊聚苯乙烯泡沫、 橡膠制品加工成各種不同粒度的顆粒摻入混凝土中，因兩者均具有較好的韌性、抗滲性、抗疲勞等特點，能夠填充混凝土中空隙，約束內微裂縫的產生和發展，可提高混凝土的抗沖擊和抗震性能，還可有效減輕混凝土的重量，起到保溫隔熱、隔聲的作用。另外，廢橡膠、聚苯乙烯都具有很強的抗生物、抗老化、防腐蝕性等特點，所以在自然界中不易腐爛，也不易被微生物降解，即便深埋，也會污染地下水源，破壞土壤結構，使糧食作物減產。此外， 對廢橡膠和廢聚苯乙烯泡沫塑料進行回收利用，將其由環境公害變成土木工程領域的綠色資源，既可減少環境污染，又能變廢為寶，節約能源。本發明在拌制混凝土之前，先對玉米秸稈、浮石砂進行裹覆預處理，將配制好的硅酸鈉水溶液均勻的噴淋到浮石砂和玉米秸稈纖維兩種原材料表面，邊噴淋邊翻動，保證原材料的均勻潤濕并具有一定濕度。裹覆預處理地方法克服了玉米秸稈纖維、浮石砂顆粒孔多易吸水的缺點。薄層裹殼有效地封閉了玉米秸稈和浮石砂兩種原材料的表面孔口，并改善其表面粗糙度，再拌合混凝土時，可很好地改善混凝土和易性，并減少水泥用量，特別是阻止了大量水泥漿被吸入孔洞，從而減輕了混凝土的密度，降低了其熱導率提高了保溫隔音性能。為了提高橡膠顆粒、聚苯顆粒與水泥漿體之間的粘結力，使之與水泥之間形成較為緊密的粘結。本發明在拌制混凝土之前對橡膠顆粒、聚苯顆粒進行了界面預處理。界面處理后的橡膠顆粒、聚苯顆粒能夠很好的被水泥菜握裏，使其與水泥之間形成較為緊密的 粘結力，大大減少了硬化菜體中的孔隙，提高了硬化體的強度。合理的顆粒級配和特定的制 備工藝使多相復合輕集料混凝土的各相均勻分布，有效地提高了其力學性能，并降低了混 凝土的密度，提高了其保溫隔熱性能。另一方面，將原材料了進行破碎處理，浮石砂顆粒粒 徑控制在2-6mm，聚苯顆粒粒徑控制在4-7mm，橡膠采用18目(平均粒度為995 u m)的顆粒， 從而使混凝土的和易性、力學性能更好。最后拌制混凝土時，為了使多相復合輕集料混凝土的各相均勻分布，本發明制定 了特定的制備工藝。將水泥、粉煤灰、適量水和處理好的薄層裹殼浮石砂在攪拌機中攪拌均 勻；其次加入界面處理后的橡膠顆粒、聚苯顆粒以及適量外加劑再次拌合均勻；然后再加 入處理后的薄層裹殼結稈繼續攪拌；最后將發泡劑打泡后倒入混凝土制備而成。該制備工 藝使原材料按順序加入，可使多相復合輕集料混凝土的各相均勻分布，有效地提高了其力 學性能，并降低了混凝土的密度，提高了其保溫隔熱性能。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是薄層裹殼浮石砂的制備工藝流程圖。圖2是薄層裹殼結稈纖維的制備工藝流程圖。圖3是多相復合輕集料混凝土的制備工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例一，這種多相復合輕集料混凝土，所述它的原料按重量份配比如下 水泥1份；
粉煤灰0. 43份；
浮石砂2. 028份；
玉米結稈纖維0. 038份；
聚苯顆粒0. 007份；
橡膠顆粒0. 280份；
外加劑0.015份；
發泡劑0. 006份；
水0.53份。所述浮石砂和玉米結稈纖維分別處理成薄層裹殼浮石砂和薄層裹殼結稈纖維后 使用，聚苯顆粒和橡膠顆粒均是經界面處理劑處理過的聚苯顆粒和橡膠顆粒，界面處理劑 為娃燒偶聯劑用娃酸鈉水溶液稀釋而成。實施例ニ，這種多相復合輕集料混凝土，所述它的原料按重量份配比如下 水泥 1份； 粉煤灰0. 42份； 浮石砂 2. 219份；
玉米結稈纖維0. 043份；
聚苯顆粒0. 006份；
橡膠顆粒0. 23份；外加劑0.012份；
發泡劑0. 007份；
水0.55份。所述浮石砂和玉米秸稈纖維分別處理成薄層裹殼浮石砂和薄層裹殼秸稈纖維后使用，聚苯顆粒和橡膠顆粒均是經界面處理劑處理過的聚苯顆粒和橡膠顆粒，界面處理劑為硅烷偶聯劑用硅酸鈉水溶液稀釋而成。，這種多相復合輕集料混凝土，所述它的原料按重量份配比如下
1份；
實施例J 水泥粉煤灰浮石砂
玉米秸稈纖維聚苯顆粒橡膠顆粒外加劑發泡劑水
0. 50 份； 1. 836 份； 0. 028 份；
0. 008 份； 0. 33 份； 0. 010 份； 0. 005 份； 0. 55 份 c所述浮石砂和玉米秸稈纖維分別處理成薄層裹殼浮石砂和薄層裹殼秸稈纖維后使用，聚苯顆粒和橡膠顆粒均是經界面處理劑處理過的聚苯顆粒和橡膠顆粒，界面處理劑為鈦酸酯偶聯劑用硅酸鈉水溶液稀釋而成。
實施例四，這種多相復合輕集料混凝土，所述它的原料按重量份配比如下
水泥
粉煤灰
浮石砂
玉米秸稈纖維聚苯顆粒橡膠顆粒外加劑發泡劑水
1份； 0. 40 份； 2. 106 份； 0. 041 份；
0. 007 份； 0. 30 份； 0. 015 份； 0. 007 份； 0. 54 份。所述浮石砂和玉米秸稈纖維分別處理成薄層裹殼浮石砂和薄層裹殼秸稈纖維后使用，聚苯顆粒和橡膠顆粒均是經界面處理劑處理過的聚苯顆粒和橡膠顆粒，界面處理劑為硅烷偶聯劑用硅酸鈉水溶液稀釋而成。上述實施例一至四中，所述玉米秸稈纖維的長度Imm 10mm，寬小于2mm。浮石砂的粒徑為2 6mm。聚苯顆粒的粒徑為4 7mm。橡膠顆粒的粒徑為16 20目。外加劑為高效減水劑、早強劑、防凍劑中的一種或一種以上的混合物。參見圖1-3所示，這種多相復合輕集料混凝土的制備方法，步驟如下
步驟一，制備薄層裹殼浮石砂和薄層裹殼秸稈纖維，先用硅酸鈉水溶液噴淋浮石砂和秸稈纖維進行預濕；再分別將預濕的浮石砂和玉米秸稈纖維投入混合好的水泥、粉煤灰漿體中攪拌，使浮石砂和玉米秸稈纖維表面均勻包有一層薄殼；最后經自然養護M小時后得到薄層裹殼浮石砂和薄層裹殼秸稈纖維；
步驟二，將聚苯顆粒和橡膠顆粒進行界面處理，按160 250g/L的比例稱取界面處理劑加入硅酸鈉水溶液中稀釋，然后將稀釋后的界面處理劑緩緩倒入盛有聚苯顆粒和橡膠顆粒的容器中，邊倒邊攪拌，直到聚苯顆粒和橡膠顆粒能夠均勻分散、表面有均勻油狀膜分布且聚苯顆粒不因靜電斥力溢出容器外為止，靜置10分鐘后備用；
步驟三，按配比將水泥、粉煤灰、水、外加劑和制備好的薄層裹殼浮石砂投入攪拌機中攪拌均勻；
步驟四，將界面處理后的聚苯顆粒和橡膠顆粒投入攪拌機中繼續攪拌； 步驟五，將薄層裹殼秸稈纖維投入攪拌機中繼續攪拌；
步驟六，將發泡劑打泡后倒入上述攪拌物，攪拌均勻后制得多相復合輕集料混凝土。
所述步驟一的水泥、粉煤灰漿體中水泥、粉煤灰和水的用量為1 2 0.5。
權利要求
1.-種多相復合輕集料混凝土，其特征在于所述它的原料按重量份配比如下水泥粉煤灰浮石砂玉米秸稈纖維聚苯顆粒橡膠顆粒外加劑發泡劑水0. 401份； 0. 50 份；1. 836 0. 028 0. 006 0. 23 0. 010 0. 005 2. 219份； 0. 043份； 0. 008 份； 0. 33 份； 0. 015份； 0. 007份； 0. 50 0. 55 份。
2.根據權利要求1所述的多相復合輕集料混凝土，其特征在于所述聚苯顆粒和橡膠顆粒均是經界面處理劑處理過的聚苯顆粒和橡膠顆粒，界面處理劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或鉻絡合物偶聯劑的其中的一種用硅酸鈉水溶液稀釋而成。
3.根據權利要求1所述的多相復合輕集料混凝土，其特征在于所述玉米秸稈纖維的長度Imm IOmm,寬小于2_。
4.根據權利要求1所述的多相復合輕集料混凝土，其特征在于所述浮石砂的粒徑為 2 6mm ο
5.根據權利要求1所述的多相復合輕集料混凝土，其特征在于所述聚苯顆粒的粒徑為4 7mm。
6.根據權利要求1所述的多相復合輕集料混凝土，其特征在于所述橡膠顆粒的粒徑為16 20目。
7.根據權利要求1所述的多相復合輕集料混凝土，其特征在于所述外加劑為高效減水劑、早強劑、防凍劑中的一種或一種以上的混合物。
8.根據權利要求1所述的多相復合輕集料混凝土，其特征在于所述多相復合輕集料混凝土的原料按重量份最佳配比如下水泥粉煤灰浮石砂玉米秸稈纖維聚苯顆粒橡膠顆粒外加劑發泡劑水
9. 一種如權利要求18任意-1份； 0. 43 份； 2. 028 份； 0. 038 份； 0. 007 份； 0. 280 份； 0. 010 0. 015 份； 0. 005 0. 007 份； 0. 50 0. 55 份。 -項所述多相復合輕集料混凝土的制備方法，其特征在于步驟如下步驟一，制備薄層裹殼浮石砂和薄層裹殼秸稈纖維，先用硅酸鈉水溶液噴淋浮石砂和玉米秸稈纖維進行預濕；再分別將預濕的浮石砂和玉米秸稈纖維投入混合好的水泥、粉煤灰漿體中攪拌，使浮石砂和玉米秸稈纖維表面均勻包有一層薄殼；最后經自然養護M小時后得到薄層裹殼浮石砂和薄層裹殼秸稈纖維；步驟二，將聚苯顆粒和橡膠顆粒進行界面處理，按160 250g/L的比例稱取界面處理劑加入硅酸鈉水溶液中稀釋，然后將稀釋后的界面處理劑緩緩倒入盛有聚苯顆粒和橡膠顆粒的容器中，邊倒邊攪拌，直到聚苯顆粒和橡膠顆粒能夠均勻分散、表面有均勻油狀膜分布且聚苯顆粒不因靜電斥力溢出容器外為止，靜置10分鐘后備用；步驟三，按配比將水泥、粉煤灰、水、外加劑和制備好的薄層裹殼浮石砂投入攪拌機中攪拌均勻；步驟四，將界面處理后的聚苯顆粒和橡膠顆粒投入攪拌機中繼續攪拌； 步驟五，將薄層裹殼秸稈纖維投入攪拌機中繼續攪拌；步驟六，將發泡劑打泡后倒入上述攪拌物，攪拌均勻后制得多相復合輕集料混凝土。
10.根據權利要求9所述的多相復合輕集料混凝土的制備方法，其特征在于所述步驟一的水泥、粉煤灰漿體中水泥、粉煤灰和水的用量為1 2 0.5。
全文摘要
一種多相復合輕集料混凝土及其制備方法，它的原料按重量份配比如下水泥1份；粉煤灰0.40～0.50份；浮石砂1.836～2.219份；玉米秸稈纖維0.028～0.043份；聚苯顆粒0.006～0.008份；橡膠顆粒0.23～0.33份；外加劑0.010～0.015份；發泡劑0.005～0.007份；水0.50～0.55份。步驟一，制備薄層裹殼浮石砂和薄層裹殼秸稈纖維；步驟二，聚苯顆粒和橡膠顆粒的界面處理；步驟三，水泥、粉煤灰、水、外加劑和薄層裹殼浮石砂攪拌均勻；再依次加入聚苯顆粒和橡膠顆粒、薄層裹殼秸稈纖維繼續攪拌。本發明有效提高了輕集料混凝土的力學性能，增強了保溫隔熱性能，并降低了生產成本。
文檔編號C04B18/22GK102206096SQ20111009250
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月13日 優先權日2011年4月13日
發明者卜娜蕊, 孫婧, 白潤山, 麻建鎖 申請人:河北建筑工程學院