一种轻质混凝土及其制备方法和应用与流程
:随着我国城镇化进程的不断加快,城市旧城区改造和城镇新区建设产生大量的建筑废料。据中国科学院研究报告显示,我国每年在建筑施工中产生的建筑废料达20亿吨左右。同时拆、建道路桥梁等基础设施快速增加,建筑废料排放量保持高位,据估计,未来10年我国平均每年仍将产生20亿吨以上的建筑废料。废料围城现象越来越严重。怎么样才能解决废料围城的难题,实现经济绿色健康发展,是本领域工作者关注的重点问题。装配式结构技术已取得了一系列的成果,同时装配式非结构技术如:楼梯、阳台、卫浴等也取得显著突破。但是,目前传统砌筑填充体系和工艺严重制约工业化发展。传统的砌墙方式需要用砖块、砂子、水泥等建筑材料,原料成本高昂。施工全套工艺流程中需要占用大量的作业场地,易产生扬尘,砌墙现场存在脏、乱、差等现象。现有的工艺构造柱需要独立浇筑,人力成本较高。需要对墙体开槽设置管线,这对墙体造成损害。砌成墙体后一般在墙体两面涂抹水泥砂浆,但由于砖体与砂浆的收缩率及吸水性不同等诸多原因,传统墙体有可能会出现“空鼓”现象,导致非常严重的墙体质量上的问题。目前,人们对建筑工程的质量、安全、环保等方面的要求也慢慢变得高,建筑行业逐渐向绿色化、环保节能化、舒适化的方向发展,上述的问题亟需解决。技术实现要素:为客服现存技术存在的问题,本发明的目的之一在于提供一种轻质混凝土,本发明的目的之二在于提供这种轻质混凝土的制备方法,本发明的目的之三在于提供将这种轻质混凝土应用于非承重墙现浇的施工方法。本发明通过以建筑废料和水泥为原料,制备得到一种再生环保材料轻质混凝土。发明原理如下:水泥和建筑废料中的钙、硅等物质和外加剂通过水化反应生成气泡壁。在发气结束后,气泡壁硬度足以支撑整体发泡孔的重量。由于产生的气泡被封闭在气泡壁内,整个墙体内部便会布满许多微型气泡,从而使该材料具备隔音、保温隔热、环保、耐用,以及容重轻、强度高、成本低等多种特性。本发明所采取的技术方案是:本发明提供了一种轻质混凝土,包括以下质量份的原料:2000~3000份水泥、8000~12000建筑废料、40~60份氧化钙、5~8份纤维、8~12份减水剂、0.8~2.5份稳泡剂、8~18份引气剂、1.5~3份纤维素醚、10~20份发泡剂、8~16份双氧水、10~20份膨胀剂、8~14份悬浮剂、3~5份增稠剂、10~18份氢氧化钙、200~350份粉煤灰、2200~3600份水;其中,所述建筑废料包括废弃混凝土、废弃砖瓦、废弃石粒、废石膏、废砂浆、废渣土中的一种或多种。优选的,这种轻质混凝土中,水泥的强度不低于32.5级。优选的,这种轻质混凝土中,水泥为普通硅酸盐水泥。优选的,这种轻质混凝土中,建筑废料的粒径5mm;进一步优选的,建筑废料的粒径3mm。优选的,这种轻质混凝土中,纤维为人造纤维。优选的,这种轻质混凝土中,纤维素醚选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素中的至少一种。优选的,这种轻质混凝土中,减水剂选自木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂,脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种;进一步优选的,减水剂为聚羧酸系减水剂。聚羧酸减水剂主要起到分散水泥,提高流动度的作用。优选的,这种轻质混凝土中,稳泡剂为硅酮酰胺稳泡剂。优选的,这种轻质混凝土中,引气剂选自松香树脂类引气剂、烷基磺酸类引气剂、脂肪醇磺酸盐类引气剂、石油磺盐酸引气剂中的至少一种;进一步优选的,引气剂选自烷基磺酸类引气剂、脂肪醇磺酸盐类引气剂中的至少一种;再进一步优选的,引气剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠中的至少一种。优选的,这种轻质混凝土中,发泡剂选自金属铝粉发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂、树脂皂类发泡剂中的至少一种。优选的,这种轻质混凝土中,膨胀剂选自硫铝酸钙类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂中的至少一种;进一步优选的,膨胀剂选自uea膨胀剂、aea膨胀剂、hea膨胀剂、zy膨胀剂中的至少一种。优选的,这种轻质混凝土中,悬浮剂选自硅粉、轻质碳酸钙、膨润土、凹凸棒土、滑石粉中的至少一种;进一步优选的,悬浮剂选自轻质碳酸钙、膨润土、滑石粉中的至少一种。优选的,这种轻质混凝土中,增稠剂选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇中的至少一种。优选的,这种轻质混凝土中,双氧水中过氧化氢的质量浓度为27.5%~35%。本发明还提供了这种轻质混凝土的制备方法,包括以下步骤:1)按照上述的组成称取原料;2)将建筑废料和氧化钙混合均匀,加入1000~1500质量份的水,静置,得到预处理骨料;3)将预处理骨料、水泥、纤维、粉煤灰和余量的水混合均匀;再加入减水剂、稳泡剂、引气剂、纤维素醚、发泡剂、膨胀剂、悬浮剂、增稠剂、氢氧化钙,混合均匀;然后加入双氧水,混合搅拌,得到轻质混凝土。优选的,这种轻质混凝土的制备方法步骤2)中,静置的时间为2h~5h。优选的,这种轻质混凝土的制备方法步骤3)中,将预处理骨料、水泥、纤维、粉煤灰和余量的水混合的时间为1.5min~3min。本发明还提供了这种轻质混凝土应用于非承重墙现浇的施工方法,这种非承重墙现浇的施工方法,包括以下步骤:1)在预定的非承重墙位置安装构造柱;2)预埋水管、电线)安装非承重墙体模板;4)向模板中浇注上述的轻质混凝土;5)待浇注完成24小时后,拆除模板;6)对墙体进行养护,整理。优选的,这种非承重墙现浇的施工方法中,在步骤1)前,还包括对非承重墙体做测量放线步骤。优选的,这种非承重墙现浇的施工方法步骤1)中,构造柱之间的间距不大于4mm或者不大于墙高的2倍。优选的,这种非承重墙现浇的施工方法步骤3)中,非承重墙体模板按照先内墙后外墙的顺序来安装。优选的,这种非承重墙现浇的施工方法步骤3)中,非承重墙体模板为钢木模板,是经定型化设计和工业化加工定制完成的模板构件。优选的,这种非承重墙现浇的施工方法步骤4)中,浇注轻质混凝土采用泵送方式来进行,直接将轻质混凝土注入模板内部。混凝土直接加注到模板内部后,会在模板内部全方位均匀分布,保证整个墙体质地均匀,并凝结、膨胀、硬化,不需要也不能浇捣、插捣或振动。优选的,这种非承重墙现浇的施工方法步骤5)中,拆除模板是按先外墙后内墙的顺序进行拆除。本发明的有益效果是:本发明利用建筑废料制造成一种再生环保轻质混凝土材料,使用该轻质混凝土配制而成的现场装配式支模现浇的非承重墙体,具有轻质、高强、成本低的特点,具备良好的经济、社会和环保效益。与现存技术相比,本发明具有如下的优点:1、实现了非承重墙体的现浇施工。本发明以再生环保活性材料配制成轻质混凝土,运用非承重墙体现浇工艺,实现了非承重墙体的整体现浇施工,降低了传统手工砌墙的劳动强度,提高了施工效率,降低了文明实施工程的成本。2、符合安全生产文明施工的管理要求。与传统的砌墙方法不一样,利用墙体现浇实施工程技术在施工全套工艺流程不需要砖块、砂子、水泥等建筑材料,所以,在整个施工全套工艺流程中,无需作业场地,没有扬尘产生,所以更加利于施工现场安全文明施工管理。3、实现了墙体、构造柱和预埋管线的一体化、一次性现浇施工。在现浇施工全套工艺流程中,墙体中的上下水管,强、弱电穿线管可以事先进行预设固定,然后通过统一现浇,实现墙体、构造柱、预埋管线的一体化、一次性现浇施工。与传统构砌墙方式相比,提高了墙体的施工效率,和工程质量,消除了因开槽对墙体的损害,免除了因开槽预埋管线扬尘对作业人员带来的健康伤害。4、实现了建筑废料的资源化利用,建筑成本更加可控。随着我们国家城市化进程的推进,资源性产品的价格必然也会因城市化率的提高而提高。本发明中墙体的主要的组成原材料是经无害处理过后的建筑废料,这无疑大幅度的降低了生产所带来的成本。5、提高了建筑隔音、保温隔热、环保水平,提升建筑物的品质。本发明的混凝土材料具备轻质、高强的特点,使得墙体(包括外墙、内墙)可拥有非常良好的隔音、保温隔热、环保等优点,提升了建筑品质,满足大家对高品质建筑的需求。6、提高了非承重墙体的抵抗震动的能力和安全性。本发明的轻质混凝土在凝结硬化过程中,会产生一定的膨胀,这种微小的膨胀在保证墙体的强度的同时也使墙体与柱、梁、板之间紧密结合形成整体。与传统砖墙相比具有更强的抵抗震动的能力。7、解决了传统轻质砖墙体的“空鼓”难题。传统的施工方式均是将轻质砖砌成墙体后再在两面涂抹1.5-2cm的水泥砂浆,但由于砖体与砂浆的收缩率及吸水性不同等诸多原因,传统墙体的“空鼓”现象几乎成了墙体质量的“癌症”。本发明一次性整体现浇施工使得墙体内外形成一个统一的整体且无需抹灰处理,从而从根本上解决了墙体的“空鼓”现象。8、满足了业主对非承重墙体美化设计的需求。由于外墙和内墙都是使用现浇方式实现,因而模板在墙体现浇中能发挥墙体美化设计的作用。例如施工时可电脑设计装饰图案,通过3d打印技术等快速在模板内侧成型镜射图案,用模板进行墙体现浇,模板拆除后,装饰图案可留存于墙面。本发明可使业主参与墙面美化,实现“私人定制”的装扮修饰的效果。具体实施方式以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料如无特殊说明,均可从常规商业途径得到。实施例1一种轻质混凝土,包括以下质量份的原料:2500份水泥、9000建筑废料、50份氧化钙、6份纤维、10份减水剂、1份稳泡剂、10份引气剂、2份纤维素醚、15份发泡剂、15份双氧水、12份膨胀剂、10份悬浮剂、4份增稠剂、15份氢氧化钙、250份粉煤灰、3500份水。本例这种轻质混凝土的制备方法,包括以下步骤:1)按照上述的组成称取原料;2)将建筑废料和氧化钙混合搅拌均匀,加入1200份的水,静置3h,得到预处理骨料;3)将预处理骨料、水泥、纤维、粉煤灰和2300份的水混合搅拌2min;再加入减水剂、稳泡剂、引气剂、纤维素醚、发泡剂、膨胀剂、悬浮剂、增稠剂、氢氧化钙,混合均匀;然后加入双氧水,混合搅拌,得到轻质混凝土。本例中,所用的水泥为32.5级的普通硅酸盐水泥;建筑废料的粒径3mm;纤维为人造纤维;减水剂为聚羧酸系减水剂;稳泡剂为硅酮酰胺稳泡剂;引气剂为十二烷基苯磺酸钠;纤维素醚为羟丙基甲基纤维素;发泡剂为植物蛋白发泡剂;双氧水中h2o2的浓度为30wt%;膨胀剂为uea膨胀剂;悬浮剂为轻质碳酸钙;增稠剂为聚丙烯酰胺。实施例2一种轻质混凝土,包括以下质量份的原料:2200份水泥、8800建筑废料、50份氧化钙、5份纤维、9份减水剂、1份稳泡剂、15份引气剂、2份纤维素醚、10份发泡剂、15份双氧水、16份膨胀剂、12份悬浮剂、4份增稠剂、15份氢氧化钙、300份粉煤灰、3300份水。本例这种轻质混凝土的制备方法,包括以下步骤:1)按照上述的组成称取原料;2)将建筑废料和氧化钙混合搅拌均匀,加入1300份的水,静置3h,得到预处理骨料;3)将预处理骨料、水泥、纤维、粉煤灰和2000份的水混合搅拌2min;再加入减水剂、稳泡剂、引气剂、纤维素醚、发泡剂、膨胀剂、悬浮剂、增稠剂、氢氧化钙,混合均匀;然后加入双氧水,混合搅拌,得到轻质混凝土。本例所用的原料与实施例1的相同。实施例3一种轻质混凝土,包括以下质量份的原料:2800份水泥、11000建筑废料、55份氧化钙、6份纤维、10份减水剂、2份稳泡剂、10份引气剂、2份纤维素醚、15份发泡剂、15份双氧水、15份膨胀剂、10份悬浮剂、4份增稠剂、15份氢氧化钙、250份粉煤灰、3400份水。本例这种轻质混凝土的制备方法,包括以下步骤:1)按照上述的组成称取原料;2)将建筑废料和氧化钙混合搅拌均匀,加入1000份的水,静置3h,得到预处理骨料;3)将预处理骨料、水泥、纤维、粉煤灰和2400份的水混合搅拌2min;再加入减水剂、稳泡剂、引气剂、纤维素醚、发泡剂、膨胀剂、悬浮剂、增稠剂、氢氧化钙,混合均匀;然后加入双氧水,混合搅拌,得到轻质混凝土。实施例1~3所制得轻质混凝土材料的性能如表1所示。检验的方法均为本领域公知的检测的新方法。表1实施例1~3的轻质混凝土材料性能性能指标实施例1实施例2实施例3体积密度/kg/m30抗压强度/mpa5.56.87.1导热系数/w/(m·k)0.150.1650.17吸水率/%333软化系数0.920.880.95吊挂力/n0能抗住火焰的极限/h22.52.5空气声计权隔声量/db485049从表1可知,本发明制备得到轻质混凝土材料抗压强度≥5mpa,导热系数≤0.177w/(m·k),吸水率≤5%,软化系数≥0.85,吊挂力≥1300n,耐火极限≥2h,空气声计权隔声量≥47db。应用本发明的轻质混凝土材料来非承重墙现浇施工,施工方法如下:s1:测量放线。包括地库砌体测量放线、主体底层墙体测量放线、楼层内各墙置的引测、楼层内高程控制线:在非承重墙安装构造柱。为了能够更好的保证和提高非承重墙(填充墙)墙体的抗震能力和安全性,在非承重墙体现浇施工全套工艺流程中,参照和依据《砌体结构设计规范》(gb50003-2011)与《建筑抗震设计规范》(gb50011-2010)的标准和要求,设置构造柱,并把构造柱与非承重墙进行一体化、一次性现浇成型,使构造柱与非承重墙成为有机整体,从而增强墙体的抵抗震动的能力,提高建筑物的抗震能力和安全水平。构造柱以建筑施工图标注的位置为准。如建筑施工图上未标注,构造柱应按照以下原则设置,并满足《砌体结构设计规范》(gb50003-2011)和《建筑抗震设计规范》(gb50011-2010)的标准和要求:①宽度大于2m的洞口的两侧;②长度超过2.5m的独立墙体的两端部;③房屋填充墙转角处和纵墙与横墙交汇处;④当墙厚大于120mm时,墙长超过5m而无中间横墙或立柱拉结时,应在墙体中间部位设置构造柱;当墙厚不大于120mm时,墙长超过4m而无中间横墙或立柱拉结时,应在墙体中间部位设置构造柱;构造柱之间的间距小于4m或小于墙高的2倍。构造柱按照规范要求进行设置,构造柱钢筋骨架预制、箍筋绑扎、纵筋在上下梁之间的搭接等,均可参照砌墙构造柱的预制和设置办法来进行。s3:预埋水管、电线。预埋管道应设置在墙体内部,防止拆模时,出现混凝土中管子外露的现象。s4:安装非承重墙体模板。非承重墙体模板为钢木模板,是经定型化设计和工业化加工定制完成的模板构件。模板的安装按照先内墙、后外墙的顺序来安装,初步安装好后应进行垂直及水平标高的调整。1)施工楼层放线、定位、左右立面放线、顶面放线、定位、墙外放控制线)安装门窗洞口模板与原结构墙柱应植钢筋(按建筑规范执行)。安装→侧模板→穿对拉螺杆套管并固定→安装另一侧墙体模板→安装对拉螺杆及背楞→安装斜撑及地锚→校正加固→办理预检。3)在进行穿墙螺杆紧固时,应注意模板接缝处必须严密、牢固可靠,防止出现错位漏浆现象。4)预留线盒、管道洞口盒必须加固严密,保证洞口线:向模板中浇注上述的轻质混凝土。浇筑采用泵送方式来进行,直接将该混凝土注入到模板内部。该混凝土直接加注到模板内部后,会在模板内部全方位均匀分布,保证整个墙体质地均匀,并凝结、膨胀、硬化,不需要也不能浇捣、插捣或振动。s6:拆除模板。一次性浇筑完成后,24小时后可达到规定的混凝土强度。可进行模板的拆除。模板拆除顺序与模板安装顺序相反,先外墙、后内墙,先拆除外墙外侧模板,再拆除内侧模板,先模板、后角模。s7:对墙体进行养护,整理。在模板拆除后,应对墙面进行认真检查和整理。由于本发明轻质混凝土材料的优越性,使用该材料现浇的非承重墙不可能会出现墙面空鼓、墙面裂纹、墙面拉毛等现象,墙面防水性能也很好。但在墙面检查整理时,应对墙面的平整度进行自查。根据国家标准规范规定:墙面平整度误差不允许超出3mm。在模板拆除后,因穿墙螺杆拆除在墙面留下的孔洞,应使用防水砂浆严密封堵、抹平;如果因模板拆除造成墙面或棱角受损,应及时用防水砂浆认真修补完善;清扫地面的渣土、废料,保持地面干净卫生。模板拆除后,应对照建筑施工图,认真地对构造柱进行全方位检查,对墙体预埋管线、预留套管、预留洞孔和预埋件等进行全方位检查,对接线盒和盒口的胶带、渣土进行清理等。综上所述,本发明具备良好的经济、社会和环保效益,具体说明如下:一、经济效益1、降低了非承重墙体材料成本由于本发明轻质混凝土的主要原材料是建筑废料中,生产所带来的成本较低。与烧结粘土砖(红砖)和蒸压加气混凝土砌块相比,本发明分别能降低5%的10%左右的成本。因此,采用本发明轻质混凝土及其现浇施工工艺施工可明显降低建筑成本。2、减少了建筑物的自身重量和投资本发明的混凝土是一种轻质混凝土结构材料,容重较轻。按单位体积重量计算,本发明轻质混凝土干容重只有烧结粘土砖容重的30%~35%。由于建筑物总重量减少,因而可以优化建筑物承重结构设计,降低承重结构的材料使用和自身重量,由此减少建筑物的投资。3、减少非承重墙施工的劳动力成本非承重墙采用本发明提供轻质混凝土现浇的施工方式,极大地提高了施工速度,缩短了施工工期,不再需要用传统的砌筑工人,实施工程人员也相应减少。通过100m2非承重墙样板房现浇试验可知:与烧结粘土砖和蒸压加气混凝土砌块的砌墙方式相比,采用本发明现浇施工方式可降低劳动力成本5%到8%。4、解决了传统轻质砖墙体的“空鼓”难题传统的施工方式均是将轻质砖砌成墙体后在墙体两面涂抹1.5-2cm的水泥砂浆,但由于砖体与砂浆的收缩率及吸水性不同等诸多原因,传统墙体的“空鼓”现象几乎成了墙体质量的“癌症”。本发明的一次性整体现浇施工,使得墙体内外形成一个统一的整体且无需抹灰处理,从而从根本上解决了墙体的“空鼓”现象。二、社会效益1、有力推动了建筑材料的发展和建筑实施工程技术的进步本发明的轻质混凝土及其现浇技术改变了采用烧结粘土砖和轻骨料混凝土砌块的传统砌墙方式,极大地提高了非承重墙的实施工程质量、施工速度和作业效率,节省了工程成本,降低了劳动强度,使非承重墙施工走上了一个新台阶。2、很好地提高了建筑节能水平本发明的轻质混凝土具有非常好的隔音、隔热、保持温度的功能。该材料用在建筑外墙、内墙施工,可有效提升建筑的隔音、隔热、保温性能,从而可提高建筑的节能水平。3、推进了建筑行业的安全文明施工,增加了建筑抵抗震动的能力和安全性本发明的轻质混凝土利用独特的现浇技术直接注入模板,施工现场既无砖砂也无水泥,避免了扬尘对环境的污染。较低的容重结合墙体和构造柱的一体现浇工艺,极大地增强了墙体的抗震能力,使建筑更安全。三、环保效益随着城镇化加快速度进行发展,建筑废料大量产生。大部分城市,建筑废料处理设施建设滞后,建筑废料私拉乱倒严重影响城乡人居环境和安全运行。建筑废料资源化利用已成为当前城市管理的重要任务。本发明实现了建筑废弃物从废料到资源的根本转变,探索了一条行之有效的建筑废料无害化处理和资源化利用的道路,为解决“废料围城”的问题供了一个新的解决方向。当前第1页12
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