一种高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土，包括如下重量份的原料：石英砂40～60份、超细砂15～30份、石灰10～20份、石膏2～5份、水泥10～15份、铝粉0.1～0.2份、纤维1～1.5份、核壳结构叔碳酸乙烯酯聚合物乳液3～8份、纳米二氧化硅0.5～1份、硬脂酸钙1～2份、水；其中，水料比为0.5～0.6。本发明专利技术具有较高的抗压承载、外约束拉应力、冲击荷载作用、温度材料应变力，同时在冻融抵抗力等恶劣环境下具有较好的机械强度、抗冻性、抗裂性能；进一步的，本发明专利技术或以本发明专利技术制备的蒸压加气混凝土具有较低的吸水率，较高耐碱性；具有优异的光学性能、耐水性能、自清洁性能。

A kind of autoclaved aerated concrete with high crack resistance and low water absorption and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土及其制备方法
本专利技术涉及混凝土生产
，特别是涉及一种高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土及其制备方法。
技术介绍
蒸压加气混凝土(简称：ALC)因其多孔特征，赋予材料质轻、保温、隔热、隔声和耐火等性能，被广泛应用于内外隔墙材料。研究发现ALC内部空隙率达到80％，吸水率较高，从而导致一方面，水份在混凝土空隙中的迁移过程中会使水、水蒸气与孔结构间产生强烈的相互作用，导致加气混凝土砌块体积变形系数偏大，出现收缩、开裂的风险；另一方面，加气混凝土内部孔隙吸水后，材料的表观密度、导热系数、吸声系数、抗震系数等指标会严重降低，影响其服役寿命。同时，随着建筑节能的标准设计和人们对居住环境要求的提高(尤其在隔音、保温等性能方面尤为显著)，研究者们会通过增加孔隙来提高ALC保温隔音性能，由于材料的保温性能与强度是相互制约的对立统一性能，通过增加孔隙来改善加气混凝土保温性能往往需要以牺牲强度为代价；同时多孔的加气混凝土抗冲击性、弹性模量较低，难以达到硅钙板、石膏板、陶粒板等轻质墙体材料的机械强度，尤其在外界破坏情况下或处于频繁高低温度、湿度交换等恶劣环境中，其抵抗寿命会显著下降。因此本领域技术人员针对传统蒸压加气混凝土性能吸水率过大、韧性低、力学性能不佳的问题，致力于开发一种高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土及其制备方法。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供了一种高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土，包括如下重量份的原料：石英砂40～60份、超细砂15～30份、石灰10～20份、石膏2～5份、水泥10～15份、铝粉0.1～0.2份、纤维1～1.5份、核壳结构叔碳酸乙烯酯聚合物乳液3～8份、纳米二氧化硅0.5～1份、硬脂酸钙1～2份、水；其中，水料比为0.4～0.8。本申请中，核壳结构叔碳酸乙烯酯聚合物乳液，固含量小于42％，颗粒平均粒径小于5μm，该乳液为叔碳酸结构，结构图如下：α碳原子连接的R1、R2、R3为烷基取代基丙基，结构可为正丙基或异丙基结构，总碳原子数不得超过13个，可从英国壳牌化学公司购得。其中正丙基结构的化学结构如下：异丙基结构的化学结构如下：叔碳酸乙烯酯乳液分子结构如上所述，而叔碳结构具有较强的空间位阻效应，将其引入蒸压加气混凝土，材料表面的有机分子之间空间狭小，可有效阻碍水分子在混凝土材料表面的停留。如图1所示，以异丙基结构的叔碳酸乙烯酯乳液为例，α-碳原子上多烷基的位阻效应，使得分子之间不能紧密地排列，柔韧性大，由它配制的涂层不易发生龟裂，有很好的抗裂纹性能。叔碳结构上的α碳原子具有3个烷基，结构以达到饱和，烷基属于超疏水基团，吉布斯表面自由能远低于水分子，当与水相结合时候产生较强的相互排斥物理效应，在二者共同作用下使蒸压加气混凝土具有较低的吸水率。同时，聚合物侧链上的酯基难以水解，这可显著提高材料的耐碱性。同时，如图2所示，核壳结构的乳液粒子微球呈圆球形，单分散性好，粒型较为均一稳定，表面清洁，该乳液分子结构是以乙烯酯乳液为核，叔碳酸为壳，其多碳烷基完全包裹醋酸乙烯酯核颗粒，空间位阻效应、疏水作用发挥完全。将其引入蒸压加气混凝土，赋予材料具有优异的光学性能、耐水性能、自清洁性能。同时核壳乳液的聚合物成膜更加致密、稳定，且均匀包裹、覆盖在水泥材料表面、微裂纹及孔洞，微球填充了砂浆的缝隙和孔洞，阻隔通道，使加气混凝土水化产物更加致密。本申请中采用的纳米二氧化硅，其在火山灰活性上表现出更为强烈，同水泥的水化产物氢氧化钙反应生产C-S-H凝胶，为蒸压加气混凝土中后期的强度发展得到有力保障，提高水泥石的强度；纳米二氧化硅其具有的小尺寸效应，在水泥石的界面过渡区有效填充了微裂纹、毛细孔等结构缺陷，弥补了微裂纹与毛细孔抑制了水泥石的收缩开裂现象，大幅度降低了蒸压加气混凝土的吸水率。较佳的，包括如下重量份的原料：石英砂45～55份、超细砂15～22份、石灰12～15份、石膏3～5份、水泥10～15份、铝粉0.12～0.18份、纤维1～1.4份、核壳结构叔碳酸乙烯酯聚合物乳液5～8份、纳米二氧化硅0.6～0.8份、硬脂酸钙1.2～1.7份、水；其中，水料比为0.5～0.6。较佳的，包括如下重量份的原料：石英砂55份、超细砂15份、石灰12份、石膏5份、水泥13份、铝粉0.18份、纤维1.4份、核壳结构叔碳酸乙烯酯聚合物乳液7份、纳米二氧化硅0.7份、硬脂酸钙1.7份、水；其中，水料比为0.58。较佳的，所述水料比为0.5～0.6。较佳的，所述水泥为等级至少为425等级的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。较佳的，所述纤维为分子量至少为1700000的超分子聚乙烯纤维，大分子量高取向度、髙结晶度、无支链特征赋予聚乙烯纤维独特的超高强度、超高模量与低断裂伸长率，保证了纤维较强的机械强度。将其引入多孔加气混凝土中，保证了其在高抗压承载、外约束拉应力、冲击荷载作用、温度材料应变力及冻融抵抗力等恶劣环境下具有较好的机械强度、抗冻性、抗裂性能。本申请采用的原料中，超分子聚乙烯纤维高性能纤维市场上，包括从海上油田的系泊绳到高性能轻质复合材料方面均显示出极大的优势，在现代化战争和航空、航天、海域防御装备等领域发挥着举足轻重的作用。但由于其价格略昂贵、性能优势富余在水泥基传统产业用途较少，所以在混凝土领域，现有技术中均不采用超分子聚乙烯纤维。而同时，现有技术中，关于核壳结构乳液在水泥基材料中的用途研究均表明，其对水泥基防水性能的改善效果并不明显。本申请中，超分子聚乙烯纤维和叔碳酸乙烯酯乳液产生协同作用，共同改善了ALC加气混凝土的耐水性能、抗折性能、抗拉性能、柔韧性以及抗裂性能、抗冻性能。较佳的，所述超分子聚乙烯纤维粗细在200D～500D之间，抗拉强度大于3Gpa。一种如前所述的高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土制备方法，包括以下步骤：(1)称取石英砂、超细砂、石灰、石膏、水泥、铝粉、纤维、纳米二氧化硅、硬脂酸钙粉料于搅拌锅内，混合并搅拌均匀，搅拌锅保持恒温40～50℃；(2)称取核壳结构叔碳酸乙烯酯聚合物乳液、水混合并搅拌均匀，备用；(3)将所述步骤(2)所得的混合物缓慢加入所述步骤(1)中的搅拌锅内，搅拌锅以转速80～150r/min的速率搅拌，直到锅内形成均匀的浆体；(4)出锅浇筑入模，在温度为50～65℃、湿度等于或高于85％的环境下静置发气90～180min，使得浆料加速稠化、硬化成胚体，得到形成体积稳定的蒸压加气混凝土半成品，切除高于模具部分的面包头；(5)静置1天后脱模成胚体，将胚体置于蒸压釜内进行蒸压养护，恒压8～12h后降至室温，即得。较佳的，所述步骤(1)中，搅拌速率100～150r/min，搅拌时间至少为3min；所述步骤(2)中，搅拌速率200～300r/min，搅拌时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土，其特征是，包括如下重量份的原料：石英砂40～60份、超细砂15～30份、石灰10～20份、石膏2～5份、水泥10～15份、铝粉0.1～0.2份、纤维1～1.5份、核壳结构叔碳酸乙烯酯聚合物乳液3～8份、纳米二氧化硅0.5～1份、硬脂酸钙1～2份、水；其中，水料比为0.4～0.8。/n

【技术特征摘要】
1.一种高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土，其特征是，包括如下重量份的原料：石英砂40～60份、超细砂15～30份、石灰10～20份、石膏2～5份、水泥10～15份、铝粉0.1～0.2份、纤维1～1.5份、核壳结构叔碳酸乙烯酯聚合物乳液3～8份、纳米二氧化硅0.5～1份、硬脂酸钙1～2份、水；其中，水料比为0.4～0.8。


2.如权利要求1所述的高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土，其特征是，包括如下重量份的原料：石英砂45～55份、超细砂15～22份、石灰12～15份、石膏3～5份、水泥10～15份、铝粉0.12～0.18份、纤维1～1.4份、核壳结构叔碳酸乙烯酯聚合物乳液5～8份、纳米二氧化硅0.6～0.8份、硬脂酸钙1.2～1.7份、水；其中，水料比为0.5～0.6。


3.如权利要求1所述的高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土，其特征是，包括如下重量份的原料：石英砂55份、超细砂15份、石灰12份、石膏5份、水泥13份、铝粉0.18份、纤维1.4份、核壳结构叔碳酸乙烯酯聚合物乳液7份、纳米二氧化硅0.7份、硬脂酸钙1.7份、水；其中，水料比为0.58。


4.如权利要求1所述的高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土，其特征是：所述水料比为0.5～0.6。


5.如权利要求1所述的高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土，其特征是：所述水泥为等级至少为425等级的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。


6.如权利要求1所述的高抗裂、低吸水率的蒸压加气混凝土，其特征是：所述纤维为分子量至少为1700000的超分...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢迁，席菲菲，杜木杨，
申请(专利权)人：重庆中科建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50