轻质隔热混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土领域，尤其是涉及一种轻质隔热混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是主要的建筑材料，具有较高的可塑性，且固化后具有较高的强度，在各种建筑结构中被广泛应用。

随着建筑功能需求的增加，对混凝土的性能提出了更多要求，其中，隔热性能是建筑中广泛需要的性能之一，隔热混凝土则作为需要具备保温隔热性能的建筑中常用的混凝土材料。

轻质隔热混凝土主要是通过降低混凝土密度，在混凝土中形成更多密闭的孔洞，从而实现减轻混凝土质量的同时，提供混凝土的隔热效果，现有的轻质隔热混凝土主要是通过加入引气剂，使混凝土固化后能形成大量孔洞，从而实现轻质隔热，但是，这种轻质隔热混凝土由于降低了混凝土的密实度，会导致混凝土的强度出现相应的下降，使得混凝土获得隔热性能的同时会损失强度，难以满足施工所需，因此，还有改善空间。

发明内容

为了提高混凝土隔热性能的同时减少强度损失，本申请提供一种轻质隔热混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种轻质隔热混凝土，采用如下的技术方案：

一种轻质隔热混凝土，由混凝土拌和料浇筑并养护而成；

所述混凝土拌和料包括以下质量份数的组分：

水100份；

水泥180-185份；

粉煤灰34-36份；

骨料680-700份；

空心玻璃微珠450-470份；

减水剂2.5-2.7份；

补强助剂3.3-3.5份；

所述补强助剂由聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯复配而成。

通过采用上述技术方案，通过添加空心玻璃微珠，形成大量密闭孔洞，使得混凝土固化后，密度下降，质量较轻，同时隔热性能显著提升，并且通过加入由聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯复配而成的补强助剂，使得混凝土固化后具有更高的强度，有效提高水泥石与骨料的粘结强度，使得混凝土固化后的抗压、抗折强度更高，具有更高的结构稳定性，实现保温隔热性能提升的同时减少强度下降的效果，能更好的满足各种工程所需，应用范围较广。

优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的质量比例为7-9：1-3：9-11。

通过采用上述技术方案，通过具体选择聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的质量比例，改性混凝土强度的效果更佳，使得混凝土固化后，强度更高，更好地同时兼备隔热、高强的效果。

优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的质量比例为8：2：10。

通过采用上述技术方案，通过具体选择聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的质量比例，制得的混凝土的强度更高，更好地弥补混凝土密实度下降带来的强度损失，使得混凝土固化后具有较好的隔热性能的同时具有更高的强度。

优选的，所述减水剂为工业白糖、葡萄糖酸钠的复配。

通过采用上述技术方案，通过具体选择工业白糖、葡萄糖酸钠的复配，减水效果较佳，具有较好的施工性能，固化后强度更高。

优选的，所述工业白糖、葡萄糖酸钠的质量比例为5-7：3-5。

通过采用上述技术方案，通过具体选择工业白糖、葡萄糖酸钠的质量比例，混凝土的流动性更高，施工性能更好，具有更高的经济价值。

优选的，所述骨料为粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的复配，所述粗骨料A的粒径为5-10mm，所述粗骨料B的粒径为10-15mm，所述粗骨料C的粒径为15-20mm。

通过采用上述技术方案，通过骨料粒径配合，减少大孔径孔隙，从而减少局部薄弱点，使得混凝土固化后的强度更高，质量更好。

优选的，所述粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的质量比例为4-6：3-5：2-4。

通过采用上述技术方案，通过具体选择粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的质量比例，使得混凝土固化后内部孔隙分布更为均匀，强度更高，质量更好。

第二方面，本申请提供一种轻质隔热混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：

一种上述的轻质隔热混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)，将水泥、粉煤灰、骨料、空心玻璃微珠混合均匀，得预混物；

步骤2)，投入减水剂、补强助剂、水，混合均匀，得混凝土拌和料；

步骤3)，将混凝土拌和料浇筑至模具中，养护，固化，得轻质隔热混凝土。

通过采用上述技术方案，制得的混凝土具有较高的保温性能，同时具有较高的强度，减少因密实度下降所带来的强度损失，质量较佳，能满足更多工程所需，应用范围更广。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请通过添加空心玻璃微珠，形成大量密闭孔洞，使得混凝土固化后，密度下降，质量较轻，同时隔热性能显著提升，并且通过加入由聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯复配而成的补强助剂，使得混凝土固化后具有更高的强度，有效提高水泥石与骨料的粘结强度，使得混凝土固化后的抗压、抗折强度更高，具有更高的结构稳定性，实现保温隔热性能提升的同时减少强度下降的效果，能更好的满足各种工程所需，应用范围较广。

2、本申请中优选通过具体选择聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的质量比例，改性混凝土强度的效果更佳，使得混凝土固化后，强度更高，更好地同时兼备隔热、高强的效果。

3、本申请中优选通过骨料粒径配合，减少大孔径孔隙，从而减少局部薄弱点，使得混凝土固化后的强度更高，质量更好。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例1

一种轻质隔热混凝土，由混凝土拌和料浇筑并养护而成。

混凝土拌和料由以下组分组成：

水、水泥、粉煤灰、骨料、空心玻璃微珠、减水剂、补强助剂。

其中，水泥为普通硅酸盐水泥，润丰水泥，出厂规格P.O42.5R。

其中，粉煤灰购置于石家庄元晶矿产品有限公司，二级粉煤灰。

其中，骨料为粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的复配；粗骨料A的粒径为5-10mm，所述粗骨料B的粒径为10-15mm，所述粗骨料C的粒径为15-20mm；粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的质量比例为4：3：2。

粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C均为碎石，购置于石家庄元晶矿产品有限公司，玄武岩机制石子。

其中，空心玻璃微珠购置于罗山县浩德保温材料有限公司，90-120目。

其中，减水剂为工业白糖、葡萄糖酸钠的复配；工业白糖、葡萄糖酸钠的质量比例为5：3。

工业白糖购置于济南弘文化工有限公司。

葡萄糖酸钠购置于西安拉维亚生物科技有限公司，CAS号：527-07-1。

其中，补强助剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的复配；聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的质量比例为7：1：9。

聚乙烯吡咯烷酮购置于厦门祥德至上化工产品有限公司，CAS号：9003-39-8。

聚羟基丁酸酯购置于宝鸡市辰光生物科技有限公司，CAS号：26744-04-7。

磷酸三丁酯购置于山东多聚化学有限公司，CAS号：126-73-8。

轻质隔热混凝土的制备方法如下：

步骤1)，将180kg水泥、34kg粉煤灰、680kg骨料、450kg空心玻璃微珠投入搅拌釜中，转速60r/min，搅拌10min，混合均匀，得预混物。

步骤2)，向预混物中投入2.5kg减水剂、3.3kg补强助剂、100kg水，转速60r/min，搅拌3min，混合均匀，得混凝土拌和料。

步骤3)，将混凝土拌和料浇筑至模具中，洒水养护3d，脱模，洒水养护至7d，自然养护至28d，得轻质隔热混凝土。

实施例2

一种轻质隔热混凝土，由混凝土拌和料浇筑并养护而成。

混凝土拌和料由以下组分组成：

水、水泥、粉煤灰、骨料、空心玻璃微珠、减水剂、补强助剂。

其中，水泥为普通硅酸盐水泥，润丰水泥，出厂规格P.O42.5R。

其中，粉煤灰购置于石家庄元晶矿产品有限公司，二级粉煤灰。

其中，骨料为粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的复配；粗骨料A的粒径为5-10mm，所述粗骨料B的粒径为10-15mm，所述粗骨料C的粒径为15-20mm；粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的质量比例为5：4：3。

粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C均为碎石，购置于石家庄元晶矿产品有限公司，玄武岩机制石子。

其中，空心玻璃微珠购置于罗山县浩德保温材料有限公司，90-120目。

其中，减水剂为工业白糖、葡萄糖酸钠的复配；工业白糖、葡萄糖酸钠的质量比例为6：4。

工业白糖购置于济南弘文化工有限公司。

葡萄糖酸钠购置于西安拉维亚生物科技有限公司，CAS号：527-07-1。

其中，补强助剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的复配；聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的质量比例为8：2：10。

聚乙烯吡咯烷酮购置于厦门祥德至上化工产品有限公司，CAS号：9003-39-8。

聚羟基丁酸酯购置于宝鸡市辰光生物科技有限公司，CAS号：26744-04-7。

磷酸三丁酯购置于山东多聚化学有限公司，CAS号：126-73-8。

轻质隔热混凝土的制备方法如下：

步骤1)，将182kg水泥、35kg粉煤灰、690kg骨料、460kg空心玻璃微珠投入搅拌釜中，转速60r/min，搅拌10min，混合均匀，得预混物。

步骤2)，向预混物中投入2.6kg减水剂、3.4kg补强助剂、100kg水，转速60r/min，搅拌3min，混合均匀，得混凝土拌和料。

步骤3)，将混凝土拌和料浇筑至模具中，洒水养护3d，脱模，洒水养护至7d，自然养护至28d，得轻质隔热混凝土。

实施例3

一种轻质隔热混凝土，由混凝土拌和料浇筑并养护而成。

混凝土拌和料由以下组分组成：

水、水泥、粉煤灰、骨料、空心玻璃微珠、减水剂、补强助剂。

其中，水泥为普通硅酸盐水泥，润丰水泥，出厂规格P.O42.5R。

其中，粉煤灰购置于石家庄元晶矿产品有限公司，二级粉煤灰。

其中，骨料为粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的复配；粗骨料A的粒径为5-10mm，所述粗骨料B的粒径为10-15mm，所述粗骨料C的粒径为15-20mm；粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的质量比例为6：5：4。

粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C均为碎石，购置于石家庄元晶矿产品有限公司，玄武岩机制石子。

其中，空心玻璃微珠购置于罗山县浩德保温材料有限公司，90-120目。

其中，减水剂为工业白糖、葡萄糖酸钠的复配；工业白糖、葡萄糖酸钠的质量比例为7：5。

工业白糖购置于济南弘文化工有限公司。

葡萄糖酸钠购置于西安拉维亚生物科技有限公司，CAS号：527-07-1。

其中，补强助剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的复配；聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的质量比例为9：3：11。

聚乙烯吡咯烷酮购置于厦门祥德至上化工产品有限公司，CAS号：9003-39-8。

聚羟基丁酸酯购置于宝鸡市辰光生物科技有限公司，CAS号：26744-04-7。

磷酸三丁酯购置于山东多聚化学有限公司，CAS号：126-73-8。

轻质隔热混凝土的制备方法如下：

步骤1)，将185kg水泥、36kg粉煤灰、700kg骨料、470kg空心玻璃微珠投入搅拌釜中，转速60r/min，搅拌10min，混合均匀，得预混物。

步骤2)，向预混物中投入2.7kg减水剂、3.5kg补强助剂、100kg水，转速60r/min，搅拌3min，混合均匀，得混凝土拌和料。

步骤3)，将混凝土拌和料浇筑至模具中，洒水养护3d，脱模，洒水养护至7d，自然养护至28d，得轻质隔热混凝土。

实施例4

一种轻质隔热混凝土，由混凝土拌和料浇筑并养护而成。

混凝土拌和料由以下组分组成：

水、水泥、粉煤灰、骨料、空心玻璃微珠、减水剂、补强助剂。

其中，水泥为普通硅酸盐水泥，润丰水泥，出厂规格P.O42.5R。

其中，粉煤灰购置于石家庄元晶矿产品有限公司，二级粉煤灰。

其中，骨料为粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的复配；粗骨料A的粒径为5-10mm，所述粗骨料B的粒径为10-15mm，所述粗骨料C的粒径为15-20mm；粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的质量比例为5：4：3。

粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C均为碎石，购置于石家庄元晶矿产品有限公司，玄武岩机制石子。

其中，空心玻璃微珠购置于罗山县浩德保温材料有限公司，90-120目。

其中，减水剂为工业白糖、葡萄糖酸钠的复配；工业白糖、葡萄糖酸钠的质量比例为6：4。

工业白糖购置于济南弘文化工有限公司。

葡萄糖酸钠购置于西安拉维亚生物科技有限公司，CAS号：527-07-1。

其中，补强助剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的复配；聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的质量比例为5：4：8。

聚乙烯吡咯烷酮购置于厦门祥德至上化工产品有限公司，CAS号：9003-39-8。

聚羟基丁酸酯购置于宝鸡市辰光生物科技有限公司，CAS号：26744-04-7。

磷酸三丁酯购置于山东多聚化学有限公司，CAS号：126-73-8。

轻质隔热混凝土的制备方法如下：

步骤1)，将182kg水泥、35kg粉煤灰、690kg骨料、460kg空心玻璃微珠投入搅拌釜中，转速60r/min，搅拌10min，混合均匀，得预混物。

步骤2)，向预混物中投入2.6kg减水剂、3.4kg补强助剂、100kg水，转速60r/min，搅拌3min，混合均匀，得混凝土拌和料。

步骤3)，将混凝土拌和料浇筑至模具中，洒水养护3d，脱模，洒水养护至7d，自然养护至28d，得轻质隔热混凝土。

实施例5

一种轻质隔热混凝土，由混凝土拌和料浇筑并养护而成。

混凝土拌和料由以下组分组成：

水、水泥、粉煤灰、骨料、空心玻璃微珠、减水剂、补强助剂。

其中，水泥为普通硅酸盐水泥，润丰水泥，出厂规格P.O42.5R。

其中，粉煤灰购置于石家庄元晶矿产品有限公司，二级粉煤灰。

其中，骨料为粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的复配；粗骨料A的粒径为5-10mm，所述粗骨料B的粒径为10-15mm，所述粗骨料C的粒径为15-20mm；粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C的质量比例为5：4：3。

粗骨料A、粗骨料B、粗骨料C均为碎石，购置于石家庄元晶矿产品有限公司，玄武岩机制石子。

其中，空心玻璃微珠购置于罗山县浩德保温材料有限公司，90-120目。

其中，减水剂为工业白糖、葡萄糖酸钠的复配；工业白糖、葡萄糖酸钠的质量比例为6：4。

工业白糖购置于济南弘文化工有限公司。

葡萄糖酸钠购置于西安拉维亚生物科技有限公司，CAS号：527-07-1。

其中，补强助剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的复配；聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的质量比例为10：1：12。

聚乙烯吡咯烷酮购置于厦门祥德至上化工产品有限公司，CAS号：9003-39-8。

聚羟基丁酸酯购置于宝鸡市辰光生物科技有限公司，CAS号：26744-04-7。

磷酸三丁酯购置于山东多聚化学有限公司，CAS号：126-73-8。

轻质隔热混凝土的制备方法如下：

步骤1)，将182kg水泥、35kg粉煤灰、690kg骨料、460kg空心玻璃微珠投入搅拌釜中，转速60r/min，搅拌10min，混合均匀，得预混物。

步骤2)，向预混物中投入2.6kg减水剂、3.4kg补强助剂、100kg水，转速60r/min，搅拌3min，混合均匀，得混凝土拌和料。

步骤3)，将混凝土拌和料浇筑至模具中，洒水养护3d，脱模，洒水养护至7d，自然养护至28d，得轻质隔热混凝土。

对比例1

一种轻质隔热混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：

补强助剂中，采用聚乙烯醇等量替换聚乙烯吡咯烷酮。

其中，聚乙烯醇来源于市售，CAS号：9002-89-5。

对比例2

一种轻质隔热混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：

补强助剂中，采用聚丙烯酰胺等量替换聚羟基丁酸酯。

其中，聚丙烯酰胺来源于市售，CAS号：9003-05-8。

对比例3

一种轻质隔热混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：

补强助剂中，采用硬脂酸等量替换磷酸三丁酯。

其中，硬脂酸来源于市售，CAS号：57-11-4。

对比例4

一种轻质隔热混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：

补强助剂中，采用聚乙烯醇等量替换聚乙烯吡咯烷酮。

补强助剂中，采用聚丙烯酰胺等量替换聚羟基丁酸酯。

补强助剂中，采用硬脂酸等量替换磷酸三丁酯。

其中，聚乙烯醇来源于市售，CAS号：9002-89-5。

其中，聚丙烯酰胺来源于市售，CAS号：9003-05-8。

其中，硬脂酸来源于市售，CAS号：57-11-4。

对比例5

一种轻质隔热混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：

采用河砂等量替换空心玻璃微珠。

其中，河砂来源于市售，40-70目。

实验1

根据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》检测各实施例及对比例中步骤2)制得的混凝土拌和料制得的试样的7d抗压强度(标准试件)、28d抗压强度(标准试件)、28d抗折强度(标准试件)、28d导热系数。

实验1的具体检测数据详见表1。

表1

根据表1的数据对比可得，通过添加由聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯复配而成的补强助剂，能有效提高混凝土的强度，使得添加了大量空心玻璃微珠的各实施例的抗压强度与采用河砂等量替换空心玻璃微珠的对比例5的抗压强度相近，而当改变聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯的质量比例(实施例4-5)时，抗压强度有一定下降，而当采用其他助剂替换聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯中的一种或全部(对比例1-4)时，抗压强度有明显下降，可见，当聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯、磷酸三丁酯以特定比例复配形成补强助剂时，制得的混凝土材料具有较高的隔热性能的同时能保持较高的强度，结构稳定性较高，更好地适应各种工程所需，应用范围更广。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。