輕質(zhì)自閉型防滲耐凍聚苯乙烯顆?；炷恋闹苽浞椒?br>【專利摘要】一種輕質(zhì)自閉型防滲耐凍聚苯乙烯顆粒混凝土的制備方法，包括水泥粉體顆?；旌狭系闹苽洌鄳腋∫旱呐渲茫鄳腋∫旱乃釅A性的中和，水泥懸浮液的改性步驟，本發(fā)明在水泥混合干料中按比例加入水，混合料與水發(fā)生水化反應(yīng)，改變了水泥固體顆粒表面水膜的結(jié)構(gòu)，使得水泥顆粒懸浮于水中，從而形成了一種穩(wěn)定的非牛頓流體型水泥懸浮液，再采用醋酸鎂和醋酸鉀進行電化學中和改性，進一步形成穩(wěn)定的水泥漿液，該漿液中水泥顆粒不下沉，高分子塑化劑羥丙基甲基纖維素的作用為調(diào)節(jié)介質(zhì)黏度或界面膜性質(zhì)，阻礙水泥顆粒接近粘并，使水泥顆粒在水中呈穩(wěn)定懸浮狀態(tài)。
【專利說明】
輕質(zhì)自閉型防滲耐凍聚苯乙烯顆粒混凝土的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于建筑用材料制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輕質(zhì)自閉型防滲耐凍聚苯乙 稀顆?；炷恋闹苽浞椒?。
【背景技術(shù)】
[0002] 在聚苯顆?；炷林校捎诰郾筋w粒表面具有憎水性和惰性化學性質(zhì)，其作為骨 料和水泥加水攪拌時聚苯顆粒容易上浮，很容易出現(xiàn)水灰比大時水容易析出，出現(xiàn)骨料和 水泥漿液分層現(xiàn)象，而水灰比小時混凝土的流動性差甚至喪失，常規(guī)方法在解決此問題時 存在工藝復(fù)雜或者成本較高等問題，更主要的是，常規(guī)方法制備的聚苯顆?；炷劣鏊?強度下降25%以上，凍融循環(huán)后強度下降30%以上，物理力學特征表現(xiàn)為耐久性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有必要提出一種流動性良好、抗?jié)B水、防凍融、可實現(xiàn)自密實的輕質(zhì)自閉型防滲耐 凍聚苯乙烯顆?；炷恋闹苽浞椒ā?br>[0004] -種輕質(zhì)自閉型防滲耐凍聚苯乙烯顆?；炷恋闹苽浞椒?，包括以下步驟： 水泥粉體顆粒混合料的制備:稱取IOkg的普通硅酸鹽水泥，按水泥質(zhì)量百分比加入以 下粉體材料:0.4%~0.8%的甲基硅酸鈉粉末、0.05%~0.15%的羥丙基甲基纖維素、5%~10% 的硅灰、羧甲基纖維素鈉1%~3%，其中硅灰顆粒平均粒徑為不大于0. lum，將這三種粉體材 料干攪拌2分鐘以上，使其混合均勻，制備出水泥為主體的粉體材料混合料； 水泥懸浮液的配置:量取3~5L水，將水一次性加入到上述混合料中，采用臥式螺桿式 攪拌器或立式螺帶式攪拌器持續(xù)攪拌，借助攪拌機械力反復(fù)持續(xù)攪拌，攪拌時間不小于3分 鐘，不能出現(xiàn)水泥結(jié)塊，直至水泥均勻分散在羥丙基甲基纖維素溶液中，形成水泥懸浮液； 水泥懸浮液的改性:在所述水泥懸浮液中加入占水泥質(zhì)量百分比為0.5%的醋酸鎂，使 醋酸根離子與水泥中的氧化物發(fā)生螯合作用，減小了離子間的排斥力，提高水泥懸浮液與 水的相容性，避免了水泥在物理場的作用下形成聚團而下沉； 水泥懸浮液的酸堿性的中和:然后在上述水泥懸浮液中加入占水泥質(zhì)量百分比為0.1% 的醋酸鉀，水解后的鉀離子和醋酸根離子與水泥懸浮液中的離子螯合，調(diào)整了溶液狀態(tài)的 酸堿性，產(chǎn)生中和作用，也具有防腐功能，能提高混凝土的耐久性； 輕質(zhì)骨料的加入:量取16L~42L粒徑為1mm~4mm、自然堆積密度約為14kg/m3的聚苯顆 粒，加入到上述改性中和后的水泥懸浮液中，借助于攪拌機械力反復(fù)攪拌，攪拌時間不少于 3分鐘，直至聚苯顆粒和水泥懸浮液混合均勾，得到干體積密度約為250~600 kg/m3的聚苯 顆粒混凝土，該混凝土軟化系數(shù)不小于0.8，體積吸水率不大于10%，是一種輕質(zhì)自閉型防滲 耐凍聚苯乙稀顆?；炷?。
[0005] 本發(fā)明中，羥丙基甲基纖維素溶于水攪拌均勻后制備出高分子溶液，該溶液和水 泥水化后，改變了水泥固體顆粒表面水膜的結(jié)構(gòu)，高分子聚合物將水泥表面充分包覆，使得 水泥顆粒表現(xiàn)為溶解于水的性質(zhì)，使得水泥在羥丙基甲基纖維素溶液中均勻分布，從而形 成了一種穩(wěn)定的非牛頓流體型水泥懸浮液，再采用醋酸鎂進行電化學中和改性，進一步形 成穩(wěn)定的水泥漿液，該漿液中水泥顆粒不下沉，高分子塑化劑羥丙基甲基纖維素的作用為 調(diào)節(jié)介質(zhì)黏度或界面膜性質(zhì)，阻礙水泥顆粒接近粘并，使水泥顆粒在水中呈穩(wěn)定懸浮狀態(tài)。
[0006] 加入硅灰能夠填充水泥顆粒間的孔隙，同時與水化產(chǎn)物生成凝膠體，甲基硅酸鈉 和硅灰共同作用使得混凝土的防滲水性能大大提高，耐凍性能也同樣提高，適合于室外惡 劣環(huán)境使用。
【具體實施方式】
[0007] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例作簡單的介紹，顯 而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些 實施例獲得其他的實施例。
[0008] 本發(fā)明實施例提供了一種輕質(zhì)自閉型防滲耐凍聚苯乙烯顆粒混凝土的制備方法， 包括以下步驟： 水泥粉體顆?；旌狭系闹苽?稱取IOkg的普通硅酸鹽水泥，按水泥質(zhì)量百分比加入以 下粉體材料:0.4%~0.8%的甲基硅酸鈉粉末，分子式為CH5SiO3Na，0.05%~0.15%的羥丙基甲 基纖維素，5%~10%的硅灰，羧甲基纖維素鈉1%~3%，硅粉的指標為在化學性能上主要要求 SiO2含量多85%，燒失量彡6%，含水率彡3%，比表面積多15000m2/kg，火山灰活性指數(shù)彡85% ~90%，將這三種粉體材料干攪拌2分鐘以上，使其混合均勻，制備出水泥為主體的粉體材 料混合料。
[0009] 水泥中加入的硅灰，其顆粒平均粒徑度為O.lum，僅為水泥平均粒徑的幾百分之 一，摻入水泥混凝土后能很好地填充于水泥顆?？障吨校?jié){體更致密。硅粉還具有火山 灰反應(yīng)，即硅粉接觸拌合水后，首先形成富硅的凝膠，并吸收水分，凝膠在尚未水化的水泥 顆粒間聚集，逐漸包裹水泥顆粒，水化產(chǎn)物Ca(OH) 2與上述硅凝膠的表面反應(yīng)生成C一 S - H 凝膠，該水化物凝膠強度高于Ca(OH)2晶體。C一 S - H凝膠的產(chǎn)生多處于水泥水化的C一 S - H 凝膠孔隙中，大大提高了混凝土的結(jié)構(gòu)密度。因此具有優(yōu)異的火山灰效應(yīng)和微粒效應(yīng)，能改 善新拌混凝土的泌水和粘聚性。
[0010] 主要作用表現(xiàn)為:①增加強度:用硅粉代替部分水泥加到混凝土中，增加了密度和 凝聚力，使混凝土抗壓抗折強度大大增強，摻入5%~10%的硅粉，抗壓強度可提高10%~ 30%，抗折強度提高10%以上。②增加致密度:硅粉可均勻地充填于水泥顆?？障吨校够?凝土更加致密，克服了混凝土常見的空隙弊病，對滲水性、碳化深度進行測試，結(jié)果表明，抗 滲性可提高5~18倍，抗碳化能力提高4倍以上③抗凍性:測試表明娃粉混凝土在經(jīng)過300~ 500次快速凍融循環(huán)，相對動彈性模量降低1 %~2%，而普通混凝土僅通過25~50次循環(huán)， 相對動彈性模量降低36%~73%。④早強性:硅粉加入混凝土后，與游離的Ca(OH) 2結(jié)合，從 而降低Ca+2和0『的濃度，使誘導(dǎo)期縮短，促進C2S水化，表現(xiàn)了硅粉使混凝土早強的特性，有 資料介紹，硅粉能將混凝土 18小時強度可提高30 %。⑤抗沖磨、抗空蝕性:我國水工建筑物 60%以上受不同程度的沖磨、空蝕破壞。經(jīng)測試表明，硅粉混凝土比普通混凝土抗沖磨能力 高0.5~2.5倍，抗空蝕能力提高3~16倍。
[0011]由于混凝土使用在室外時，其抗水性和耐凍性直接影響其使用質(zhì)量和使用壽命， 本發(fā)明還加入了甲基硅酸鈉粉末，以通過降低吸水率來增強耐凍性，在干水泥粉體中加入 占水泥質(zhì)量比例為0.4%~0.8%的甲基硅酸鈉粉末，分子式為CH5SiO3Na，聚苯顆?；炷劣?化過程中，已經(jīng)溶于水中的甲基硅酸鈉與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成的絮狀物，堵塞微空 隙，這樣孔隙率下降了，吸水率也就下降了，也就提高了混凝土的耐凍能力。
[0012]水泥懸浮液的配置:量取3~5L7K，將水一次性加入到上述混合料中，采用臥式螺 桿式攪拌器或立式螺帶式攪拌器持續(xù)攪拌，借助攪拌機械力反復(fù)持續(xù)攪拌，攪拌時間不小 于3分鐘，不能出現(xiàn)水泥結(jié)塊，直至水泥均勻分散在羥丙基甲基纖維素溶液中，形成水泥懸 浮液。
[0013] 水泥懸浮液的改性：在所述水泥懸浮液中加入占水泥質(zhì)量百分比為0.5%的醋酸 鎂，使醋酸根離子與水泥中的氧化物發(fā)生螯合作用，減小了離子間的排斥力，提高水泥懸浮 液與水的相容性，避免了水泥在物理場的作用下形成聚團而下沉； 水泥懸浮液的酸堿性的中和:然后在上述水泥懸浮液中加入占水泥質(zhì)量百分比為0.1% 的醋酸鉀，水解后的鉀離子和醋酸根離子與水泥懸浮液中的離子螯合，調(diào)整了溶液狀態(tài)的 酸堿性，產(chǎn)生中和作用，也具有防腐功能，能提高混凝土的耐久性； 輕質(zhì)骨料的加入:量取16L~42L粒徑為1mm~4mm、自然堆積密度約為14kg/m3的聚苯顆 粒，加入到上述改性后的泥懸浮液中，借助于攪拌機械力反復(fù)攪拌，攪拌時間不少于3分鐘， 直至聚苯顆粒和水泥懸浮液混合均勻，得到干體積密度約為250~600 kg/m3的聚苯顆?；?凝土，該混凝土軟化系數(shù)不小于0.8,體積吸水率不大于10%，是一種防滲抗凍的輕質(zhì)混凝 土。
[0014] 現(xiàn)有技術(shù)制備的聚苯乙烯顆粒混凝土大多用于屋面或墻面的保溫，而將現(xiàn)有技術(shù) 制備的聚苯乙烯顆?；炷劣糜诘叵鹿こ虝r，存在許多問題，比如其在水環(huán)境下的耐久性 問題，主要包括干濕循環(huán)與凍融循環(huán)，傳統(tǒng)方法制備的聚苯乙烯顆粒混凝土只注重輕質(zhì)保 溫和隔音性能，而不考慮其水環(huán)境下的工作性能，這導(dǎo)致聚苯乙烯顆?；炷恋氖褂梅椒?大大受到限制，針對這一問題，本發(fā)明給出了一種水環(huán)境下具有耐久性高的高密實性輕質(zhì) 聚苯乙烯顆?；炷?，解決了在地下水位以下或者潮濕環(huán)境下聚苯乙烯顆?；炷聊途眯?差的問題，擴大了聚苯乙烯顆?；炷恋氖褂梅秶?br>[0015] 進一步，為了增強該輕質(zhì)自閉型混凝土的密實性，在水泥懸浮液的酸堿性的中和 步驟之后加入復(fù)合增密劑，以增加混凝土的密實度，所述復(fù)合增密劑包括三乙醇胺、氯化 鈉、亞硝酸鈉，加入時分別按照占水泥質(zhì)量百分比為0.05%、0.5%、1%的比例加入。
[0016] 當三乙醇胺和氯化鈉、亞硝酸鈉復(fù)合摻加時，在水泥漿體中，三乙醇胺不但能促進 水泥本身的水化，而且還能促進無機鹽與水泥成分的反應(yīng)，促使低硫型硫鋁酸鈣和六方板 狀固溶體提前生成，并能增加生產(chǎn)量，由于氯化鈉和亞硝酸鈉等無機鹽在水泥水化過程中 能分別生成氯鋁酸鹽和亞硝酸鋁酸鹽等絡(luò)合物，生成過程中發(fā)生體積膨脹，填充了混凝土 內(nèi)部孔隙和堵塞了毛細管通道，因而增加了混凝土的密實型，提高了強度和抗?jié)B性，早強效 果也非常明顯。
[0017] 進一步，該復(fù)合增密劑還可以為氯化鐵類增密劑，所述氯化鐵類增密劑包括氯化 鐵、氯化亞鐵，加入時分別按照占水泥質(zhì)量百分比為1%、2%。
[0018] 其綜合防滲機理為： 氯化鐵、氯化亞鐵能夠與水泥石中的成份C3S和C2S水化釋放出的Ca(OH) 2發(fā)生反應(yīng)，生 成氫氧化鐵、氫氧化亞鐵等不溶于水的膠體，反應(yīng)式如下： 2FeCl3 4- SCa(OH)2 -? 2Fe(OH)ri- SCaCl2 FeCl： - C^om2 ^FeCOHb - CaCl； 進一步，所述復(fù)合增密劑還可以為硫酸鹽類增密劑，所述硫酸鹽類增密劑包括硫酸鋁、 硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鎂，加入時分別按照占水泥質(zhì)量百分比為5%、2%、2%、3%的比例加入。 AI2(SO 4) 3+ 3 Ca(OH)2+SmH2P -^lAl(OH)3 ^SCaSO4 -MH2O MgSO4-^Ca(OH)2+ JiiH2O ^Mg(OH)2+CaSO4 ^mti2O Fe2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2-T SmH1O Fe (OH)r--SCaSO4 'tidi:0 Fe SO4+ Ca(OH)2+HiH3O -* Fe (OH)2+CaSO4 IaH2O
[0019] 采用增密劑后的效果描述： (a)這些膠體填充了混凝土內(nèi)的孔隙，堵塞微空隙，堵塞毛細管滲水通道，增加了混凝 土的密實性。
[0020] (b)降低了泌水率。混凝土中摻加氯化鐵類防滲劑后，由于漿體中生成了氫氧化 鐵、氫氧化亞鐵和氫氧化鋁等膠狀物，混凝土的泌水率降低了，減少了因此而引起的缺陷。
[0021] (c)氯化鐵類防滲劑與Ca(OH)2作用生成氯化鈣，不但能起填充作用，而且這種新 生態(tài)的氯化鈣能激發(fā)水泥熟料礦物，加水其水化速度，并與硅酸二鈣、鋁酸三鈣和水反應(yīng)生 成氯硅酸鈣和氯鋁酸鈣晶體，提高了混凝土的密實性，因而抗?jié)B性提高。
[0022] 進一步，上述的借助于攪拌機械力的反復(fù)攪拌過程中，采用螺帶式攪拌器或螺桿 式攪拌器。如果攪拌器是臥式，則攪拌時采用螺旋式攪拌器，例如螺帶式攪拌器或螺桿式攪 拌器，這種攪拌器能產(chǎn)生有效的水平剪切力，混合效果好，如果是立式攪拌器，能產(chǎn)生有效 的上下剪切循環(huán)。本發(fā)明中制備的聚苯顆?；炷猎谛螒B(tài)上呈非牛頓型流體，攪拌器除有 較大的循環(huán)能力外，還要有較高的剪切能力。
[0023] 本發(fā)明實施例方法中的步驟可以根據(jù)實際需要進行順序調(diào)整、合并和刪減，本發(fā) 明中的各組分的含量按照實施例的比例添加。
[0024] 以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范 圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要 求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種輕質(zhì)自閉型防滲耐凍聚苯乙烯顆?；炷恋闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟诎ㄒ韵虏?驟： 水泥粉體顆?；旌狭系闹苽洌悍Q取l〇kg的普通硅酸鹽水泥，按水泥質(zhì)量百分比加入以 下粉體材料:0.4%~0.8%的甲基硅酸鈉粉末、0.05%~0.15%的羥丙基甲基纖維素、5%~10% 的硅灰、羧甲基纖維素鈉1%~3%，其中硅灰顆粒平均粒徑為不大于0. lum，將這三種粉體材 料干攪拌2分鐘以上，使其混合均勻，制備出水泥為主體的粉體材料混合料； 水泥懸浮液的配置:量取3~5L水，將水一次性加入到上述混合料中，采用臥式螺桿式 攪拌器或立式螺帶式攪拌器持續(xù)攪拌，借助攪拌機械力反復(fù)持續(xù)攪拌，攪拌時間不小于3分 鐘，不能出現(xiàn)水泥結(jié)塊，直至水泥均勻分散在羥丙基甲基纖維素溶液中，形成水泥懸浮液； 水泥懸浮液的改性:在所述水泥懸浮液中加入占水泥質(zhì)量百分比為0.5%的醋酸鎂，使 醋酸根離子與水泥中的氧化物發(fā)生螯合作用，減小了離子間的排斥力，提高水泥懸浮液與 水的相容性，避免了水泥在物理場的作用下形成聚團而下沉； 水泥懸浮液的酸堿性的中和:然后在上述水泥懸浮液中加入占水泥質(zhì)量百分比為0.1% 的醋酸鉀，水解后的鉀離子和醋酸根離子與水泥懸浮液中的離子螯合，調(diào)整了溶液狀態(tài)的 酸堿性，產(chǎn)生中和作用，也具有防腐功能，能提高混凝土的耐久性； 輕質(zhì)骨料的加入的制備:量取16L~42L粒徑為1mm~4mm、自然堆積密度約為14kg/m3的 聚苯顆粒，加入到上述改性中和后的水泥懸浮液中，借助于攪拌機械力反復(fù)攪拌，攪拌時間 不少于3分鐘，直至聚苯顆粒和水泥懸浮液混合均勻，得到干體積密度約為250~600 kg/m3 的聚苯顆粒混凝土，該混凝土軟化系數(shù)不小于〇. 8，體積吸水率不大于10%，是一種輕質(zhì)自閉 型防滲耐凍聚苯乙烯顆?；炷?。2. 如權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)自閉型防滲耐凍聚苯乙烯顆?；炷恋闹苽浞椒?，其特征 在于:在水泥懸浮液的酸堿性的中和步驟之后加入復(fù)合增密劑，以增加混凝土的密實度，所 述復(fù)合增密劑包括三乙醇胺、氯化鈉、亞硝酸鈉，加入時分別按照占水泥質(zhì)量百分比為 0 · 05%、0 · 5%、1%的比例加入。3. 如權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)自閉型防滲耐凍聚苯乙烯顆粒混凝土的制備方法，其特征 在于:所述復(fù)合增密劑還可以為氯化鐵類增密劑，所述氯化鐵類增密劑包括氯化鐵、氯化亞 鐵，加入時分別按照占水泥質(zhì)量百分比為1%、2%的比例加入。4. 如權(quán)利要求3所述的輕質(zhì)自閉型防滲耐凍聚苯乙烯顆?；炷恋闹苽浞椒?，其特征 在于:所述復(fù)合增密劑還可以為硫酸鹽類增密劑，所述硫酸鹽類增密劑包括硫酸鋁、硫酸 鐵、硫酸亞鐵、硫酸鎂，加入時分別按照占水泥質(zhì)量百分比為5%、2%、2%、3%的比例加入。5. 如權(quán)利要求1至4中之一所述的輕質(zhì)自閉型防滲耐凍聚苯乙烯顆?；炷恋闹苽浞?法，其特征在于:上述的借助于攪拌機械力的反復(fù)攪拌過程中，采用螺帶式攪拌器或螺桿式 攪拌器。
【文檔編號】C04B24/04GK106007580SQ201610350722
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】陳靜波
【申請人】陳靜波