一种混凝土用高强轻骨料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种混凝土用高强轻骨料及其制备方法 (High-strength lightweight aggregate for concrete and preparation method thereof ) 是由 王宗浩 袁文韬 王军 张远 李晓欢 兰聪 祝永超 张洪荣 于 2021-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种混凝土用高强轻骨料,由轻质填料、胶凝材料和引气剂组成；所述轻质填料的组成按重量份数计如下：50～80份粉煤灰漂珠、100～150份玻化微珠、50～80份草木灰；所述胶凝材料的组成按重量份数计如下：200～280份环氧树脂、60～80份稀释剂、60～80份固化剂；所述引气剂重量份为0.3～0.6份；本发明利用了环氧树脂密度小,强度高的特性,配合轻质粉料填充,可以制备出密度等级为600(堆积密度500～600kg/m～(3)),表观密度1000±50kg/m～(3),筒压强度13～15MPa的高强轻骨料,同时还改善了轻骨料粘接性能差的缺点。(The invention discloses a high-strength lightweight aggregate for concrete, which consists of a lightweight filler, a cementing material and an air entraining agent; the light filler comprises the following components in parts by weight: 50-80 parts of fly ash floating beads, 100-150 parts of vitrified micro bubbles and 50-80 parts of plant ash; the cementing material comprises the following components in parts by weight: 200-280 parts of epoxy resin, 60-80 parts of diluent and 60-80 parts of curing agent; the air entraining agent accounts for 0.3-0.6 part by weight; the invention utilizes the characteristics of low density and high strength of the epoxy resin, and can prepare the epoxy resin with the density grade of 600 (the bulk density is 500-600 kg/m) 3 ) Apparent density of 1000 + -50 kg/m 3 And the high-strength lightweight aggregate with the cylinder pressure of 13-15 MPa overcomes the defect of poor bonding property of the lightweight aggregate.)
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种混凝土用高强轻骨料及其制备方法。
背景技术
在混凝土拌合物中，使用轻骨料替代砂石来制备混凝土，可增加建筑保温隔热性能，降低混凝土自重，进而缩小结构断面和增加建筑的使用面积，综合降低工程造价。目前国内广泛应用的轻骨料主要是陶粒，密度等级600(堆积密度500～600kg/m3)的陶粒，表观密度在1150kg/m3左右，筒压强度通常在4～8MPa。环氧树脂的表观密度1200kg/m3左右，抗压强度可达54MPa，作为胶凝材料来制备轻质骨料，可进一步增加轻骨料的强度，降低其密度。
CN104986981A公开了一种聚苯乙烯泡沫颗粒轻质骨料及其制备方法，专利使用聚苯乙烯泡沫做填料，环氧树脂做胶凝材料。将环氧树脂、固化剂、增塑剂、稀释剂混合搅拌制成环氧树脂胶，再将环氧树脂胶倒入聚苯乙烯泡沫破碎成的颗粒中搅拌，使环氧树脂均匀涂覆在聚苯乙烯泡沫颗粒表面制成轻骨料。该发明缺点在于环氧树脂表面光滑，并且是有机材料，在混凝土拌合物中与无机材料水泥砂浆的粘接力较弱，且聚苯乙烯泡沫基底强度较低，因此用于配制混凝土时整体强度不足。
CN110183127A公开了一种自制低缺陷超高强轻骨料及其制备方法和用途，该发明使用了水泥、粉煤灰、硅灰、中空玻璃微珠、聚乙烯醇纤维、石英砂、活性激发剂、减水剂、消泡剂和水为原料，按一定顺序搅拌均匀后，通过骨料成型机成型，然后通过一系列养护制度养护后。制备出了表观密度为1700～1900kg/m3，筒压强度达30MPa的高强轻骨料。该专利中骨料强度较高，但其表观密度偏大，对于配制容重1400kg/m3以下的混凝土并不适用，且该发明中使用水泥作为胶凝材料，若需要骨料具有较高的强度则需要较长的养护时间，延长了该骨料的生产工期。
发明内容
本发明目的目的之一在于提供一种等级为600(堆积密度500～600kg/m3)，表观密度1000±50kg/m3，筒压强度13～15MPa的高强轻骨料及其制备方法；目的之二在于改善轻骨料粘接性能差的缺点；目的之三在于为废料草木灰提供一种资源化利用的途径。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种混凝土用高强轻骨料，由轻质填料、胶凝材料和引气剂组成；
所述轻质填料的组成按重量份数计如下：50～80份粉煤灰漂珠、100～150份玻化微珠、50～80份草木灰；
所述胶凝材料的组成按重量份数计如下：200～280份环氧树脂、60～80份稀释剂、60～80份固化剂；
所述引气剂重量份为0.3～0.6份。
按上述方案，所述粉煤灰漂珠使用50目、100目、200目三种粒径的粉煤灰漂珠按质量比1:(1～1.5):(2～2.5)混合，表观密度500～600kg/m3。
按上述方案，所述玻化微珠呈中空状，白色粉末，其表观密度为460kg/m3～480kg/m3，粒径为400目。
按上述方案，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51，环氧当量184～195g/mol，密度1.1～1.3g/cm3。
按上述方案，所述稀释剂为环氧丙烷丁基醚、甘油环氧树脂、乙二醇缩水油醚、苄基缩水油醚中的一种或任意混合。25℃粘度小于50Pa·S，用于降低环氧树脂粘度，增加可操作性，形成有机合成中间体，提高固化物强度。
按上述方案，所述固化剂酚醛胺、乙二胺、二甲胺基二苯甲烷中的任意一种或混合。
按上述方案，所述引气剂为十二烷基硫酸钠、α-烯基磺酸钠、三萜皂苷中的任意一种或混合。
上述混凝土用高强轻骨料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先将粉煤灰漂珠、玻化微珠和草木灰在容器中混合作为轻质填料；
(2)在环氧树脂中先加入稀释剂和引气剂搅拌2～3min，再加入固化剂搅拌1～2min；
(3)将步骤(2)制备的物料与步骤(1)的轻质填料混合，并搅拌2～3min；
(4)搅拌完成后，将混合料放置在温度为40～70℃的环境中干热养护，待固化成型后，放入破碎机中破碎成轻质骨料。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明具有以下有益效果：
本发明利用了环氧树脂密度小，强度高的特性，配合轻质粉料填充，可以制备出密度等级为600(堆积密度500～600kg/m3)，表观密度1000±50kg/m3，筒压强度13～15MPa的高强轻骨料。
本发明改善了轻骨料粘接性能差的缺点。采用粉煤灰漂珠、玻化微珠、草木灰等作为轻质填料，搅拌均匀后，增加了骨料表面的粗糙程度，从而增加骨料的粘接性能；使用引气剂，搅拌均匀后的原料在40～70℃环境下干热养护，可使骨料内部生成蜂窝状的封闭气孔，破碎后，骨料表面处于多孔状态，可增大骨料表面与混凝土浆体之间的接触面积，从而增加骨料的粘接性能。
本发明采用了废料草木灰作为轻质填料，有利于环保，减少环境污染，符合绿色环保低碳的生活理念。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
本发明公开的混凝土用高强轻骨料，由轻质填料、胶凝材料和引气剂组成；所用具体原料按重量份数计为：
所述轻质填料具体为50～80份粉煤灰漂珠、100～150份玻化微珠、50～80份草木灰；
所述胶凝材料具体为200～280份环氧树脂、60～80份稀释剂、60～80份固化剂；
所述引气剂为0.3～0.6份。
具体实施方式中，所用粉煤灰漂珠使用50目、100目、200目三种粒径的粉煤灰漂珠按质量比1:(1～1.5):(2～2.5)混合，表观密度500～600kg/m3。
玻化微珠呈中空状，白色粉末，其表观密度为460kg/m3～480kg/m3，粒径为400目。
环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51，环氧当量184～195g/mol，密度1.1～1.3g/cm3。
稀释剂为环氧丙烷丁基醚、甘油环氧树脂、乙二醇缩水油醚、苄基缩水油醚中的一种或任意混合。25℃粘度小于50Pa·S，用于降低环氧树脂粘度，增加可操作性，形成有机合成中间体，提高固化物强度。
固化剂酚醛胺、乙二胺、二甲胺基二苯甲烷中的任意一种或混合。
引气剂为十二烷基硫酸钠、α-烯基磺酸钠、三萜皂苷中的任意一种或混合。
实施例1：
一种混凝土用高强轻骨料，包括轻质填料、胶凝材料和引气剂。所述轻质填料由下述重量份的原料制成：50份粉煤灰漂珠、150份玻化微珠、60份草木灰。所述胶凝材料包括下述重量份的原料：280份环氧树脂、72份稀释剂、72份固化剂。所述引气剂重量份为0.6份。
实施例2：
一种混凝土用高强轻骨料，包括轻质填料、胶凝材料和引气剂。所述轻质填料由下述重量份的原料制成：80份粉煤灰漂珠、120份玻化微珠、60份草木灰。所述胶凝材料包括下述重量份的原料：270份环氧树脂、70份稀释剂、70份固化剂。所述引气剂重量份为0.6份。
实施例3：
一种混凝土用高强轻骨料，包括轻质填料、胶凝材料和引气剂。所述轻质填料由下述重量份的原料制成：80份粉煤灰漂珠、100份玻化微珠、80份草木灰。所述胶凝材料包括下述重量份的原料：270份环氧树脂、70份稀释剂、70份固化剂。所述引气剂重量份为0.6份。
实施例4：
一种混凝土用高强轻骨料，包括轻质填料、胶凝材料和引气剂。所述轻质填料由下述重量份的原料制成：50份粉煤灰漂珠、150份玻化微珠、60份草木灰。所述胶凝材料包括下述重量份的原料：270份环氧树脂、70份稀释剂、70份固化剂。所述引气剂重量份为0.4份。
上述实施例所述混凝土用高强轻骨料按照以下方法制备而来：
(1)按重量比称取所有原料，首先将粉煤灰漂珠、玻化微珠和草木灰在容器中混合作为轻质填料；
(2)在环氧树脂中先后加入稀释剂和引气剂搅拌3min后，再加入固化剂搅拌2min；
(3)将步骤(2)制备的物料与步骤(1)轻质填料混合，并搅拌3min；
(4)搅拌完成后，将混合料放置在温度为50℃的环境中干热养护；
(5)8h后固化成型，放入破碎机中破碎成轻质骨料。
对比例1：
一种混凝土用高强轻骨料，包括轻质填料、胶凝材料、引气剂。所述轻质填料由下述重量份的原料制成：50份粉煤灰漂珠、150份玻化微珠、60份草木灰。所述胶凝材料包括下述重量份的原料：270份环氧树脂、80份稀释剂、100份固化剂。引气剂重量份为0.6份。
制备方法包括如下步骤：
(1)按重量比称取所有原料，首先将粉煤灰漂珠、玻化微珠和草木灰在容器中混合作为轻质填料；
(2)在环氧树脂中先加入稀释剂和引气剂搅拌3min，再加入固化剂搅拌2min；
(3)将步骤(2)制备的物料与步骤(1)轻质填料混合，并搅拌3min；
(4)搅拌完成后，将混合料自然养护；
(5)12h后固化成型，放入破碎机中破碎成轻质骨料。
对比例2：
一种混凝土用高强轻骨料，包括轻质填料、胶凝材料。所述轻质填料由下述重量份的原料制成：50份粉煤灰漂珠、150份玻化微珠、60份草木灰。所述胶凝材料包括下述重量份的原料：270份环氧树脂、70份稀释剂、70份固化剂。
制备方法包括如下步骤：
(1)按重量比称取所有原料，首先将粉煤灰漂珠、玻化微珠和草木灰在容器中混合作为轻质填料；
(2)在环氧树脂中先加入稀释剂搅拌2min，再加入固化剂搅拌2min；
(3)将步骤(2)制备的物料与步骤(1)轻质填料混合，并搅拌3min；
(4)搅拌完成后，将混合料自然养护；
(5)12h后固化成型，放入破碎机中破碎成轻质骨料。
对比例3：
一种混凝土用高强轻骨料，包括轻质填料、胶凝材料。所述轻质填料由下述重量份的原料制成：75份粉煤灰漂珠、200份玻化微珠、75份草木灰。所述胶凝材料包括下述重量份的原料：270份环氧树脂、70份稀释剂、70份固化剂。
制备方法包括如下步骤：
(1)按重量比称取所有原料，首先将粉煤灰漂珠、玻化微珠和草木灰在容器中混合作为轻质填料；
(2)在环氧树脂中先加入稀释剂搅拌2min，再加入固化剂搅拌2min；
(3)将步骤(2)制备的物料与步骤(1)轻质填料混合，并搅拌3min；
(4)搅拌完成后，将混合料自然养护；
(5)12h后固化成型，放入破碎机中破碎成轻质骨料。
对实施例1-4、对比例1-3所得骨料进行性能检测，测试其表观密度及筒压强度，测试方法参照《GB/T17431.2-2010轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法》，测试结果见表1。
表1
从表1可以看出，实施例1～4骨料表观密度均满足1000±50kg/m3，并且骨料的筒压强度在13～15MPa之间。实施例1、实施例2、实施例3通过合理增加粉煤灰漂珠的用量，改善了颗粒粒径分布，轻骨料的密实程度提高，筒压强度有所提高。实施例4使用了较少的引气剂，制备的骨料表面气孔较少，骨料密度偏大。通过对比例1和对比例2，可以看出未使用引气剂或者养护温度为达到本发明所述的40～70℃，制备的骨料内部产生的封闭气孔较少，密度偏大。对比例3增加了轻质填料的掺量，密度与实施例接近，但是筒压强度明显降低。
使用实施例1-4、对比例1-3所得轻骨料配置轻骨料混凝土。具体配比如下：水泥450kg、硅灰150kg、粉煤灰漂珠160kg、轻骨料320kg、减水剂20kg、水120kg。标准养护28d后，对混凝土进行相关的性能检测，测试结果如表2：
表2
上述结果表明，通过本发明可以制备出密度等级1200(表观密度1150～1250kg/m3)，抗压强度60MPa左右的轻质高强混凝土。可以看出，虽然对比例1和对比例2的骨料筒压强度较高，但是由于骨料表面蜂窝状气孔较少，骨料粘结强度较低，混凝土的抗压强度较低。对比例3骨料筒压强度较低，并且骨料粘结强度也较低，混凝土强度进一步降低。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种沥青路面坑槽修补材料及其制备方法