一种基于表面改性轻质集料及其制备方法和一种轻量混凝土技术

本发明专利技术公开了一种基于表面改性轻质集料及其制备方法和一种轻量混凝土。该基于表面改性轻质集料包括EPS泡沫颗粒和覆盖在EPS泡沫颗粒表面的包覆层，其中包覆层通过以下质量份的原料制备得到：普通硅酸盐水泥1000份、纳米二氧化硅15～30份和聚羧酸减水剂3～5份，水胶比0.35～0.4。其制备为：将包覆层原料混合后喷涂在经浸水处理的EPS泡沫颗粒上，然后进行造粒并在造粒过程中去除水分，最后养护即得表面多孔、颗粒均匀的轻质集料，制备简单，操作方便；所得轻质集料增加了EPS泡沫颗粒的亲水性能，避免EPS的分层，强度高、堆积密度低，用于轻量混凝土中兼具轻质节能、保温隔音、经济环保等特性，易于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面改性轻质集料及其制备方法和一种轻量混凝土
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种基于表面改性轻质集料及其制备方法和一种轻量混凝土。
技术介绍
据统计，我国每年数十万吨的可发性聚苯乙烯泡沫(EPS)被用于商业包装、一次性餐具或绝缘材料等领域，部分消耗后被扔弃，造成了严重的环境污染。将废旧EPS资源化回收引入混凝土中，不仅可有效解决“白色污染”问题，还可实现混凝土轻质保温、隔音降噪、抗震吸能，达到建筑材料功能复合化、提高室内舒适性与降低建筑能耗的目的，也是目前建筑节能领域研究的热点，具有极大市场竞争优势和广泛的应用前景。目前，国内外研发人员对EPS混凝土做了大量研究，但大多数主要还停留在对EPS混凝土配合比设计等方面，而对EPS混凝土的水泥胶凝材料基体研究等方面的研究较为欠缺，有待进一步完善相关基础理论与应用技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有建筑材料中存在的上述不足，提供一种基于表面改性轻质集料及其制备方法和一种轻量混凝土，所得轻质集料强度高、堆积密度低，用于混凝土中兼具轻质节能、保温隔音、经济环保等特性。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：提供一种基于表面改性轻质集料，包括EPS泡沫颗粒和覆盖在EPS泡沫颗粒表面的包覆层，其中所述包覆层通过以下质量份的原料制备得到：普通硅酸盐水泥1000份、纳米二氧化硅15～30份和聚羧酸减水剂3～5份，水胶比为0.35～0.4。按上述方案，所述EPS泡沫颗粒粒径为3～5mm。按上述方案，包覆层厚度为1.8～2.4mm。按上述方案，所述普通硅酸盐水泥强度等级为42.5，比表面积为350～370m2/kg，初凝时间为25～40min，终凝时间为180～240min，28d自由膨胀率为0.00～0.15％，标准稠度为25～30％；C2S和C3S含量大于70％，CaO/SiO2≥2.0％，烧失量不大于1.5％，符合GB1752007通用硅酸盐水泥标准的要求。按上述方案，所述聚羧酸减水剂，减水率为14～40％。提供一种上述基于表面改性轻质集料的制备方法，具体包括以下步骤：1)将纳米二氧化硅15～30份、普通硅酸盐水泥1000份和聚羧酸减水剂3～5份，按照水胶比0.35～0.40搅拌混合得混合浆料；2)将EPS泡沫颗粒经泡水润湿处理，然后将步骤1)所得混合浆料喷涂在EPS泡沫颗粒表面，通过成球工艺得到球状的坯料，并在成球过程中通以热风除去坯料表层水分，得到表面多孔、颗粒均匀的球状的坯料，再经养护即得表面改性轻集料。按上述方案，所述步骤2)中，所述EPS泡沫颗粒泡水润湿处理时间为0.5～1h。按上述方案，所述步骤2)中，喷涂厚度为1.8～2.4mm。按上述方案，所述步骤2)中，养护条件为：温度20±3℃、相对湿度≥90％下进行标准养护28d。提供一种基于表面改性轻质集料的轻量混凝土，包括普通硅酸盐水泥1000份、粉煤灰150～200份、砂1500～2000份、上述表面改性轻质集料2000～2200份和减水剂2～4份，水胶比为0.35～0.4。按上述方案，所述普通硅酸盐水泥强度等级为42.5，比表面积为350～370m2/kg，初凝时间为25～40min，终凝时间为180～240min，28d自由膨胀率为0.00～0.15％，标准稠度为25～30％；C2S和C3S含量大于70％，CaO/SiO2≥2.0％，烧失量不大于1.5％，符合GB1752007通用硅酸盐水泥标准的要求。按上述方案，所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，其细度为0.45mm方孔筛筛余量不大于12％，烧失量不大于5％，需水量不大于95％，含水量不大于1％。按上述方案，所述砂为细度模数不低于1.8的混合砂。按上述方案，所述聚羧酸减水剂，减水率为14～40％。提供一种上述基于表面改性轻质集料的轻量混凝土的制备方法，具体包括以下步骤：1)将普通硅酸盐水泥1000份、粉煤灰150～200份、砂1500～2000份、表面改性轻质集料2000～2200份和聚羧酸减水剂2～4份，按水胶比0.35～0.40搅拌混合得到混凝土胶凝材料；2)将混凝土胶凝材料入模捣实，经养护得到混凝土试块。按上述方案，所述步骤2)中，混凝土胶凝材料入模之前需将模具擦拭干净并在其内表面均匀刷抹涂膜剂。按上述方案，所述步骤2)中，养护条件为：温度20±3℃、相对湿度≥90％下进行标准养护28d。本专利技术采用EPS颗粒作为轻质化手段，取代传统砂石或陶粒等轻骨料。由于EPS泡沫颗粒为有机物颗粒，表面呈现憎水特性，而胶浆为无机材料，混凝土拌制过程中两种性质不同的材料由于界面原因不易紧密结合，使得EPS颗粒易上浮、分布不均匀，造成EPS混凝土匀质性差，进而影响EPS混凝土的力学性能和保温隔热等性能。本专利技术通过纳米二氧化硅进行表面改性，即根据“裹浆造壳原理”使EPS泡沫颗粒表面包裹一定量含有纳米二氧化硅的胶凝材料，纳米二氧化硅可通过与氢氧化钙晶体结合来改善过渡区，从而可产生更致密、更均匀的过渡区，从而提高核壳层浆体的粘聚性，有效避免EPS的分层问题，即在EPS颗粒表面形成一层亲水性的硅酸盐“外壳”。此外纳米二氧化硅具有较高的火山灰活性，在混凝土中掺入合适掺量的纳米颗粒后能加速水泥水化反应，使混凝土的各龄期强度均有所提高，其中以早期强度的提升最为明显，在使得混凝土更加密实的情况下，也可以显著提高混凝土的耐久性。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术提供的轻质集料以EPS泡沫颗粒为主体材料，通过掺入纳米二氧化硅的胶凝材料在EPS泡沫颗粒表面形成包覆层进行改性，可增加EPS泡沫颗粒的亲水性能，避免EPS的分层，纳米二氧化硅还可促进水泥水化，提高核壳层的早期力学强度，同时可改善骨料与基体的界面过渡区致密性，增强了轻集料的承载能力，提高了轻集料混凝土的强度；所得轻质集料应用于混凝土中兼具轻质节能、保温隔音、抗震吸能、经济环保等特性，符合现代建筑的设计理念；其低导热系数，提升了建筑居住舒适度、降低了建筑能耗，在未来的建筑节能领域中有着广阔的发展与应用空间。2.本专利技术通过将包覆层原料混合后喷涂在经浸水处理的EPS泡沫颗粒上，然后进行造粒并在造粒过程中去除水分，最后养护即得表面多孔、颗粒均匀的轻质集料，制备简单，操作方便，易于实现。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术对比例及实施例中所用原料的技术指标如下：EPS泡沫颗粒粒径为5mm，其表观密度为20kg/m3；所用减水剂，减水率为30％；所用普通硅酸盐水泥强度等级为42.5，比表面积为350～370m2/kg，初凝时间为25～40min，终凝时间为180～240min，28d自由膨胀率为0.00～0.15％，标准稠度为25～30％，C2S和C3S含量为75％左右，烧失量不大于1.5％，符合GB1752007通用硅酸盐水泥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于表面改性轻质集料，其特征在于，包括EPS泡沫颗粒和覆盖在EPS泡沫颗粒表面的包覆层，其中所述包覆层通过以下质量份的原料制备得到：普通硅酸盐水泥1000份、纳米二氧化硅15～30份和聚羧酸减水剂3～5份，水胶比为0.35～0.4。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于表面改性轻质集料，其特征在于，包括EPS泡沫颗粒和覆盖在EPS泡沫颗粒表面的包覆层，其中所述包覆层通过以下质量份的原料制备得到：普通硅酸盐水泥1000份、纳米二氧化硅15～30份和聚羧酸减水剂3～5份，水胶比为0.35～0.4。


2.根据权利要求1所述的基于表面改性轻质集料，其特征在于，所述EPS泡沫颗粒粒径为3～5mm。


3.根据权利要求1所述的基于表面改性轻质集料，其特征在于，包覆层厚度为1.8～2.4mm。


4.根据权利要求1所述的基于表面改性轻质集料，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥强度等级为42.5，比表面积为350～370m2/kg，初凝时间为25～40min，终凝时间为180～240min，28d自由膨胀率为0.00～0.15％，标准稠度为25～30％；C2S和C3S含量大于70％，CaO/SiO2≥2.0％，烧失量不大于1.5％，符合GB1752007通用硅酸盐水泥标准的要求；所述聚羧酸减水剂，减水率为14～40％。


5.一种权利要求1-4任一项所述的基于表面改性轻质集料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将纳米二氧化硅15～30份、普通硅酸盐水泥1000份和聚羧酸减水剂3～5份，按照水胶比0.35～0.40搅拌混合得混合浆料；
2)将EPS泡沫颗粒经泡水润湿处理，然后将步骤1)所得混合浆料喷涂在EPS泡沫颗粒表面，通过成球工艺得到球状的坯料，并在成球过程中通以热风除去坯料表层水分，得到表面多孔、颗粒均匀的球状的坯料，再经养护即得表面改性轻集料。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴绍斌，尚丽诗，杨航，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42