[發明專利]一種改性EPS顆粒及其制備方法、包含其的輕骨料混凝土

有效

• 申請號: 202211655186.5
• 申請日: 2022-12-22
• 公開（公告）號: CN115872653B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 費壯;王韶輝;顧瑞;萬瑞;劉凱;劉成;丁超;王潤;戴大生
• 申請（專利權）人: 江蘇中建商品混凝土有限公司
• 主分類號: C04B20/12
• 分類號: C04B20/12;C04B28/04;C04B38/08;C04B111/40;C04B16/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 徐瑛

本發明公開一種改性EPS顆粒及其制備方法、包含其的輕骨料混凝土，屬于建筑材料技術領域。改性EPS顆粒的制備方法包括以下步驟：將EPS顆粒浸泡于溶脹液中，撈出后再浸泡于45～55℃的親水改性液中，撈出洗滌干燥后得到所述改性EPS顆粒；所述溶脹液由硅烷偶聯劑、水性聚氨酯和無水乙醇混合而成；所述親水改性液由泊洛沙姆、氯化銨和水混合而成。本發明通過采用先溶脹再親水改性的技術方案，將親水基團和親水離子牢牢地錨固在EPS顆粒表面，可以大幅提升EPS顆粒的親水性能和界面結合力，進而增強EPS顆粒與水泥漿體的粘結性，提升混凝土的強度。

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種改性EPS顆粒及其制備方法、包含其的輕質混凝土。

背景技術

輕骨料混凝土和普通混凝土具有一定的差別，根據國家標準《輕骨料混凝土技術規程》(JGJ51-2002)規定，輕骨料混凝土是用輕粗骨料、細集料(砂)、膠凝材料(水泥、粉煤灰)和水配制成的干表觀密度不大于1950kg/m³的混凝土；輕骨料混凝土所用的輕集料一般為天然礦物，如陶粒、浮石、火山渣等，這些材料內部多孔，造就了輕骨料混凝土整體輕質多孔的特點。

聚苯乙烯泡沫(EPS)是一種輕質多孔柔軟的材料，其被廣泛應用于保溫隔熱領域，EPS作為輕骨料制備成的EPS輕骨料混凝土亦是輕骨料混凝土中的一種。EPS輕骨料混凝土作為一種輕質多孔的優質混凝土材料，被廣泛應用于墻體的保溫，高層建筑的施工等領域；其通過將預制的EPS顆粒混入水泥或砂漿漿料中，形成了一種孔隙率較大的多孔結構。EPS輕骨料混凝土具有流動性高、密度低、抗震性能好、成本低、導熱性低、自調性和防火性能好及長期動態穩定性好等特點，經常被應用于現代建設結構的各大領域。

然而，EPS因本身的特性也導致存在部分缺點，EPS顆粒表面具有憎水性，是一種非極性輕質有機高分子材料，而水泥漿體卻是一種極性無機膠凝材料，兩者之間不易浸潤親和，界面間過渡區薄弱，界面粘結力差，因此，致使EPS輕骨料混凝土強度較低；同時，EPS顆粒本身質量較輕，其密度比粉煤灰水泥砂漿小的多，在攪拌制備及入模的過程中容易發生上浮，導致其在漿體中分散不均勻，從而出現物料分層、離析的現象，嚴重影響其和易性與施工性能，對后期的EPS輕骨料混凝土的力學性能影響較大。因此，如何使得EPS顆粒能夠與水泥基體有效結合，增強EPS顆粒表面與水泥基體的界面過渡區，是提升EPS輕骨料混凝土強度的重點所在。

現有技術中，針對EPS顆粒改性的方法主要有表面處理改性、共混改性和化學改性等方法。其中表面處理改性是目前較為常用的一種改性方式，表面改性主要是將改性劑噴灑或者涂抹于EPS顆粒表面，或者將EPS顆粒浸泡于改性劑中，對EPS進行表面改性，同時利用無機材料對EPS顆粒進行包裹造殼，通過改變材料表面原有的性狀或者賦予材料新的性能來實現改性的目的；但是上述改性只浮于表面，未從根本上改變材料的本質。共混改性方法，操作簡單，但容易出現混合度不高的情況，導致改性效果較差；化學改性方法操作較為復雜，費時費力，且大規模生產容易造成環境污染。中國專利CN107382218A和CN114315412A分別利用多巴胺溶液和粘接材料對EPS顆粒進行表面附著處理，未改變材料表面的性質，改性EPS顆粒與水泥砂漿的粘結性并不高，另外混合料的部分組分不易獲取，總造價成本較高。中國專利CN108640549A通過在混凝土中外加增稠劑、引氣劑和穩定劑等外加劑解決EPS混凝土在攪拌過程中顆粒上浮的問題，但EPS的親水性質未提出合理的解決方案，EPS如若與混凝土的粘結力不高，則在實際生產中，則會造成顆粒分布不均勻，混凝土力學性能較差。中國專利CN102643055A提供了一種EPS輕集料混凝土及其制備方法，但該方法操作步驟相對復雜，在大規模生產時，難以保證供應。

因此，研究如何增強EPS顆粒與水泥漿體的粘結性，有效提升EPS輕骨料混凝土的綜合性能具有重要意義。

發明內容