專利名稱：大摻量聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有良好保溫防火性能的輕質(zhì)高強(qiáng)的泡沫混凝土及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑材料的安全問(wèn)題也日益得到關(guān)注。2009年央視大樓大火、2010年上海高層火災(zāi)以及2011年除夕夜的沈陽(yáng)萬(wàn)鑫大火使高層建筑的防火問(wèn)題上升到了社會(huì)問(wèn)題的高度。建筑墻體材料不僅要具有建筑節(jié)能的功效，而且要具有優(yōu)秀的防火阻燃的性能，目前市場(chǎng)上使用的建筑外墻保溫材料多為苯板等有機(jī)材料，但是由于這種材料易燃、易老化、耐久性差，各地保溫建筑工程屢屢發(fā)生火災(zāi)事故，火災(zāi)時(shí)很快就會(huì)溶化，煙霧大、毒性大，很難撲救，危害嚴(yán)重。這使得以無(wú)機(jī)材料取代有機(jī)材料進(jìn)行建筑保溫成為歷史發(fā)展及科技進(jìn)步的必然。由于泡沫混凝土內(nèi)部含有大量氣泡，硬化泡沫混凝土具有輕質(zhì)、保溫、隔熱、阻燃、 隔音等特殊優(yōu)越性能，而且具有低的彈性模量，從而具有良好的應(yīng)力分散和吸震性能。泡沫混凝土與有機(jī)墻體材料相比，有防火、耐久、隔聲、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，泡沫混凝土與加氣混凝土、泡沫玻璃、玻化微珠等其他無(wú)機(jī)保溫材料相比，有造價(jià)低、可現(xiàn)澆自保溫墻體、制品密度低、易于成型、工藝簡(jiǎn)單、投資小、原料來(lái)源廣、易于推廣等優(yōu)勢(shì)。泡沫混凝土可以直接澆注， 可以制備各種形狀的砌塊來(lái)滿足一切不同要求的特殊場(chǎng)合，滿足現(xiàn)代建筑工程的要求。但是較高的強(qiáng)度和較低的導(dǎo)熱系數(shù)是不易同時(shí)滿足的，目前建筑材料市場(chǎng)上的泡沫混凝土制品極易開裂，抗壓強(qiáng)度低，耐久性差，且受潮后其導(dǎo)熱系數(shù)迅速升高，喪失了預(yù)定的高強(qiáng)、輕質(zhì)和防火隔熱的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有泡沫混凝土墻體材料的持久性差、抗壓強(qiáng)度低、安全性差、價(jià)格高以及受潮后隔熱性能大幅降低的問(wèn)題，提供了一種安全的、持久的、可行的、 價(jià)格低廉的強(qiáng)制高強(qiáng)泡沫混凝土墻體材料——大摻量聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土及制備方法。制備方法。該泡沫混凝土是用普通硅酸鹽水泥和快硬硫鋁酸鹽水泥為膠凝材料，同時(shí)摻加一定量的工業(yè)廢渣作為摻合料、聚苯乙烯泡沫為集料，經(jīng)水?dāng)嚢韬蠹尤胍环N泡沫、適宜的外加劑，采用混合攪拌法，即料漿的攪拌與發(fā)泡同時(shí)進(jìn)行的方法制備出一種新型超輕泡沫混凝土。技術(shù)方案
本發(fā)明所述的泡沫混凝土成分包括膠凝材料、摻合料、輕集料、水、外加劑、外摻料及發(fā)泡劑，其組分為
原料重量份(1)膠凝材料
普通硅酸鹽水泥63 81份
快硬硫鋁酸鹽水泥7 9份
(2)摻合料
粉煤灰10 30份
(3)水50 70份
(4)外加劑
減水劑0. 5 1. 3份
速凝劑1 2份
早強(qiáng)劑0. 6 1. 2份
(5)外摻料
纖維1 2份
硅溶膠2 4份
(6)輕集料
聚苯乙烯顆粒體積(升)占加入水的體積百分比為200% 400%。
(7)泡沫體積(升)占加入水的體積百分比為100% 600%。其中膠凝材料由普通硅酸鹽水泥和快硬硫鋁酸鹽水泥組成，快硬硫鋁酸鹽水泥的質(zhì)量占膠凝材料總量的10% ；粉煤灰作為摻合料，占膠凝材料總質(zhì)量的10% 30% ；水占膠凝材料和摻和料總質(zhì)量的50% 70% ；外加劑使用了減水劑、速凝劑和早強(qiáng)劑，其質(zhì)量占膠凝材料和摻和料總質(zhì)量的0. 5% 1. 3%、1% 和0. 6% 1. 2% ；硅溶膠使用GS-30堿性鈉硅溶膠；纖維與混凝土拌合物的體積關(guān)系為1% 2%kg/m3 ；聚苯乙烯顆粒體積(升)占加入水的體積百分比為100% 400% ；泡沫(泡沫由發(fā)泡機(jī)制得)體積占加入水的體積百分比為 100% 600%。所述水泥強(qiáng)度等級(jí)為42. 5的硅酸鹽水泥和快硬硫鋁酸鹽水泥； 所述粉煤灰為一級(jí)粉煤灰；
所述減水劑為聚羧酸高效減水劑； 所述速凝劑為HAS高效速凝劑； 所述早強(qiáng)劑為亞硝酸鹽早強(qiáng)劑； 所述纖維為3mm聚丙烯纖維； 所述硅溶膠為GS-30硅溶膠； 所述聚苯乙烯顆粒粒徑為5mm IOmm ； 所述發(fā)泡劑為HT復(fù)合發(fā)泡劑。泡沫混凝土的制備過(guò)程為 第一步，按照配比稱取各原料。第二步，將聚苯乙烯顆粒放入容器中，加入水(占總用水量的20%)使聚苯乙烯表面潤(rùn)濕，低速(30 40r/min)條件下攪拌，并加入硅溶膠。靜置IOmin以消除靜電。第三步，按順序?qū)⑵胀ü杷猁}水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、減水劑以及纖維倒入攪拌鍋，略微攪拌后(低速，使物料均勻)加入水，繼續(xù)低速攪拌2min，然后高速(60 120r/min)攪拌aiiin，停止攪拌并加入第一步制備的聚苯乙烯顆粒，重新低速攪拌aiiin。然后靜置20min，等待泡沫的加入。第四步，使用發(fā)泡機(jī)發(fā)泡(發(fā)泡機(jī)中的水不計(jì)在水膠比內(nèi))，所發(fā)泡沫以體積為單位。第五步，重新打開攪拌機(jī)，保持低速攪拌的狀態(tài)下將泡沫加入到水泥拌合物中。加入泡沫的時(shí)候采用“兩步法”，即第一次加入的泡沫為泡沫總體積的20% 30%，使料漿變稀易于分散。再加入剩余泡沫，高速攪拌aiiin。最后加入速凝劑和早強(qiáng)劑并保持高速攪拌 30s。第六步，注漿成型，在濕養(yǎng)條件下養(yǎng)護(hù)24h 48h (視水膠比而定)。最后拆模。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有以下優(yōu)點(diǎn)
1、輕集料采用大摻量的聚苯乙烯顆粒，使得制備的泡沫混凝土在保證強(qiáng)度的前提下， 具有較高的保溫隔熱性能、電絕緣性能、較低的容重和吸水率。有效的解決了傳統(tǒng)泡沫混凝土吸水率高的缺點(diǎn)。而且在方案中選用了硅溶膠作為憎水材料，使制備的泡沫混凝土具有良好的防水性能，從而在根本上解決了泡沫混凝土滲水和抗凍的問(wèn)題。2、原料中添加了聚苯烯纖維，在泡沫混凝土的拌制過(guò)程中，該纖維可以有效的吸附附近的泡沫，延長(zhǎng)泡沫破滅時(shí)間。再配合快硬硫鋁酸鹽水泥和早強(qiáng)劑以縮短水泥的凝結(jié)時(shí)間，使制備出的泡沫混凝土具有更好的孔隙結(jié)構(gòu)，保證了泡沫混凝土具有較低的容重。在泡沫混凝土成型以后，其內(nèi)部的纖維可以減少泡沫混凝土早期的塑性收縮裂級(jí)和應(yīng)力裂級(jí)，極大的提高了泡沫混凝土的抗裂、抗?jié)B和抗凍性能，增加了泡沫混凝土的韌性和耐磨性能。3、制備泡沫混凝土?xí)r，在料漿攪拌均勻后靜置20min才加入泡沫，這樣有效的防止了水泥中和聚苯乙烯顆粒中的靜電對(duì)泡沫帶來(lái)的影響，避免了泡沫由于靜電帶來(lái)的破裂，保證了泡沫混凝土的性能。發(fā)泡機(jī)采用的是高壓空氣發(fā)泡機(jī)，所制的泡沫質(zhì)量好，泡沫粒徑小，分布均勻，是制備泡沫混凝土?xí)r的最佳選擇。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種大摻量聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土，其組分為 原料重量份
(1)膠凝材料
普通硅酸鹽水泥81份
快硬硫鋁酸鹽水泥9份
(2)摻合料粉煤灰
(3)水
(4)外加劑
10份 60份
減水劑速凝劑早強(qiáng)劑
0.8份 1份 1份
(5)外摻料纖維1. 5份
硅溶膠4份
(6)輕集料
聚苯乙烯顆粒體積(升)占加入水的體積百分比為400%。
(7)泡沫體積(升)占加入水的體積百分比為200%。其制備工藝為
1、原材料的選擇普通硅酸鹽水泥選用沈陽(yáng)冀東水泥有限公司生產(chǎn)的42. 5R普通硅酸鹽水泥；快硬硫鋁酸鹽水泥為唐山冀東水泥股份有限公司生產(chǎn)的42. 5R快硬硫鋁酸鹽水泥；粉煤灰選用的是沈海熱電廠的一級(jí)粉煤灰；發(fā)泡劑選用的是河南華泰建材開發(fā)有限公司的HT復(fù)合發(fā)泡劑；減水劑選用的是遼寧融榮建材有限公司開發(fā)的RJ-Ol聚羧酸高效減水劑；速凝劑選用的是沈陽(yáng)市前程建筑外加劑廠生產(chǎn)的HAS高效速凝劑；早強(qiáng)劑選用的是沈陽(yáng)市前程建筑外加劑廠生產(chǎn)的亞硝酸鹽早強(qiáng)劑；纖維選用的是遼陽(yáng)市巨欣纖維有限公司生產(chǎn)的3mm聚苯烯纖維；硅溶膠選用的是東營(yíng)市春山工貿(mào)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的堿性鈉GS-30 型硅溶膠；聚苯乙烯顆粒的粒徑為5mm 10mm。2、將聚苯乙烯顆粒放入容器中，加入水(占總用水量的20%)使聚苯乙烯表面潤(rùn)濕， 低速(30 40r/min)條件下攪拌，并加入硅溶膠。靜置IOmin以消除靜電。3，按順序?qū)⑵胀ü杷猁}水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、減水劑以及纖維倒入攪拌鍋，略微攪拌后(低速，使物料均勻)加入水，繼續(xù)低速攪拌2min，然后高速(60 120r/ min)攪拌2min，停止攪拌并加入第一步制備的聚苯乙烯顆粒，重新低速攪拌aiiin。然后靜置20min，等待泡沫的加入。4，使用發(fā)泡機(jī)發(fā)泡(發(fā)泡機(jī)中的水不計(jì)在水膠比內(nèi))，所發(fā)泡沫以體積為單位。5，重新打開攪拌機(jī)，保持低速攪拌的狀態(tài)下將泡沫加入到水泥拌合物中。加入泡沫的時(shí)候采用“兩步法”，即第一次加入的泡沫為泡沫總體積的20% 30%，使料漿變稀易于分散。再加入剩余泡沫，高速攪拌aiiin。最后加入速凝劑和早強(qiáng)劑并保持高速攪拌30s。6，注漿成型，在濕養(yǎng)條件下養(yǎng)護(hù)Mh。最后拆模。實(shí)施例2 —種大摻量聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土，其組分為
權(quán)利要求
1.大摻量聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土，其特征在于所述的泡沫混凝土成分包括膠凝材料、摻合料、輕集料、水、外加劑、外摻料及發(fā)泡劑，其組分為原料重量份(1)膠凝材料普通硅酸鹽水泥63 81份快硬硫鋁酸鹽水泥7 9份(2)摻合料粉煤灰10 30份(3)水50 70份(4)外加劑減水劑0. 5 1. 3份速凝劑1 2份早強(qiáng)劑0. 6 1. 2份(5)外摻料纖維1 2份硅溶膠2 4份(6)輕集料聚苯乙烯顆粒體積(升)占加入水的體積百分比為200% 400% ；(7)泡沫體積(升)占加入水的體積百分比為100% 600%。
2.2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的大摻量聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土，其特征在于所述水泥強(qiáng)度等級(jí)為42. 5的硅酸鹽水泥和快硬硫鋁酸鹽水泥；所述粉煤灰為一級(jí)粉煤灰； 所述減水劑為聚羧酸高效減水劑； 所述速凝劑為HAS高效速凝劑； 所述早強(qiáng)劑為亞硝酸鹽早強(qiáng)劑； 所述纖維為3mm聚丙烯纖維； 所述硅溶膠為GS-30硅溶膠； 所述聚苯乙烯顆粒粒徑為5mm IOmm ； 所述發(fā)泡劑為HT復(fù)合發(fā)泡劑。
3.—種如權(quán)利要求1所述的大摻量聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土及制備方法，其特征在于第一步，按照配比稱取各原料，第二步，將聚苯乙烯顆粒放入容器中，加入水，占總用水量的20%，使聚苯乙烯表面潤(rùn)濕，低速30 40r/min條件下攪拌，并加入硅溶膠，靜置IOmin以消除靜電；第三步，按順序?qū)⑵胀ü杷猁}水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、減水劑以及纖維倒入攪拌鍋，略微攪拌后加入水，繼續(xù)低速攪拌2min，然后高速60 120r/min攪拌2min，停止攪拌并加入第一步制備的聚苯乙烯顆粒，重新低速攪拌2分鐘，然后靜置20min，等待泡沫的加入；第四步，使用發(fā)泡機(jī)發(fā)泡，發(fā)泡機(jī)中的水不計(jì)在水膠比內(nèi)，所發(fā)泡沫以體積為單位；第五步，重新打開攪拌機(jī)，保持低速攪拌的狀態(tài)下將泡沫加入到水泥拌合物中， 加入泡沫的時(shí)候采用“兩步法”，即第一次加入的泡沫為泡沫總體積的20% 30%，使料漿變稀易于分散，再加入剩余泡沫，高速攪拌anin，最后加入速凝劑和早強(qiáng)劑并保持高速攪拌30s ；第六步，注漿成型，在濕養(yǎng)條件下養(yǎng)護(hù)24h 48h，最后拆模。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大摻量聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土，其特征是在泡沫混凝土中的聚苯乙烯顆粒的粒徑為5mm 10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大摻量聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土，其特征在于在水泥料漿的制備過(guò)程中，攪拌后料漿要靜置20min以消除水泥內(nèi)部的靜電。
全文摘要
本發(fā)明是大摻量聚苯乙烯顆粒泡沫混凝土及制備方法，解決了泡沫混凝土滲水和抗凍的問(wèn)題。它的組分及含量為普通硅酸鹽水泥63～81份，快硬硫鋁酸鹽水泥63～81份，粉煤灰10～30份，減水劑0.5～1.3份，速凝劑1～2份，早強(qiáng)劑0.6～1.2份，纖維1～2份，硅溶膠2～4份，水50～70份，聚苯乙烯顆粒的體積(升)占加入水的體積百分比為200%～400%，泡沫的體積(升)占加入水的體積百分比為100%～600%。其制備過(guò)程中，聚苯乙烯顆粒處理后要靜置10min，水泥料漿攪拌均勻后要靜置20min才能加入泡沫。在保證強(qiáng)度的前提下，具有較高的保溫隔熱性能、電絕緣性能、較低的容重和吸水率。解決了泡沫混凝土滲水和抗凍的問(wèn)題。
文檔編號(hào)C04B16/08GK102503526SQ20111032418
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者丁兆洋, 張存寶, 王晴, 邱琳格 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)建筑大學(xué)