| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202410265356.1 | 申请日 | 2024-02-28 |
| 公开(公告)号 | CN118125772A | 公开(公告)日 | 2024-06-04 |
| 申请人 | 南京林业大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 魏洋; 王高飞; 朱彬荣; 王家庆; 丁明珉; 林煜; | 第一发明人 | 魏洋 |
| 权利人 | 南京林业大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 南京林业大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：江苏省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：江苏省南京市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：江苏省南京市玄武区龙蟠路159号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：210037 |
| 主IPC国际分类 | C04B28/04 | 所有IPC国际分类 | C04B28/04 ; C04B28/06 ; C04B28/08 ; C04B28/10 ; C04B28/30 ; C04B28/00 ; C04B18/26 ; C04B20/02 ; C04B20/10 ; C04B40/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 4 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 专利代理人 | ||
| 摘要 | 一种竹 骨料 混凝土 的拌制加工方法，其特征在于将天然毛竹切割成 块 状颗粒，并经 表面处理 形成一种新型竹骨料，再以竹骨料取代碎石、卵石、陶粒等无机粗骨料，拌制一种新型竹骨料混凝土。新型竹骨料的防 水 防腐性能和 力 学性能均显著提升，且表面粗糙度提高，在拌制混凝土过程中与 水泥 的黏结性好，从而使竹骨料混凝土的和易性较好，坍落度损失较小。用此拌制方法拌制的竹骨料混凝土充分发挥了竹骨料抗压强度高，强重比高的优势。此外，本 发明 提供的拌制加工方法，操作简单，易于加工，经济效益高，利用可再生可持续的竹材作为 建筑材料 ，绿色环保，生态效益高。 | ||
| 权利要求 | 1.一种竹骨料混凝土的拌制加工方法，其特征在于，其施工步骤如下： |
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| 说明书全文 | 一种竹骨料混凝土的拌制加工方法技术领域背景技术[0002] 竹子因其环保、可持续性、易于回收利用等优点，成为一种令人关注且有前途的建筑材料。竹子不仅每年生长的速度快，3～5年内即可以收获；相对于其他常见的建设原料，如木材、木基复合材料等，竹材还有较好的比强度。从建筑的角度来看，竹子易于加工并且能够满足建筑的安全性要求，而且其质量较轻、收缩率低、弹性模量高、径向抗拉强度高等特点。竹子的纹理和中空结构特点使其具有良好的保温性能。竹子是一种轻质材料，在建造过程中节约了成本，节省了劳动力。当前竹材作为土木工程材料的应用，一种形式为原竹材料，另一种形式为胶合形成竹材复合材料。 [0003] 在混凝土中，砂石骨料是基础建设的重要原料之一。随着建筑行业的不断发展，砂石骨料成为消耗固体资源量最大的产品，且呈逐年上升趋势，由于环保和天然砂石开采的限制，造成了砂石等无机骨料供不应求、价格持续上涨的现状。因此，找到一种可再生可持续的建筑材料作为新型骨料替代砂石等无机骨料，解决砂石骨料紧缺的问题对建筑行业的前景具有重大意义。同时，在追求经济绿色低碳发展的全球背景下，制造一种质轻、绿色、可再生的材料取代传统混凝土显得更加重要。 [0004] 现有的混凝土主要是由水泥、细骨料、粗骨料和水所组成，常用的水泥类型包括普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥等；常规细骨料包括河砂、机制砂、淡化海砂、山砂等；粗骨料包括碎石、砾石、卵石等，还有再生混凝土、钢渣等人造骨料；外加剂有减水剂、缓凝剂、引气剂等；掺合料有矿渣、粉煤灰、硅灰等，此类常规混凝土的组分相互混合凝结能够获得混凝土结构所需求的力学性能。常规混凝土的搅拌方法分为人工搅拌和机械搅拌两种，无论何种搅拌方式，混凝土中的水泥能够很好的分散包裹细骨料与粗骨料。常规的混凝土组分相互混合组成及搅拌方法对于竹材等生物质骨料混凝土难以取得良好的力学性能效果。 发明内容[0005] 本发明提供一种拌制加工竹骨料混凝土的方法，竹骨料是由天然毛竹切割并进行表面处理而成的，竹骨料混凝土是以竹骨料取代碎石、卵石、陶粒等无机粗骨料而形成的。经表面处理后的竹骨料防水防腐性能和力学性能均显著提升，且表面粗糙度提高，与胶凝材料的黏结性较好，从而使得竹骨料混凝土的和易性较好，坍落度损失较小；用此拌制方法拌制的竹骨料混凝土充分发挥了竹骨料抗拉强度高，强重比高，刚性和韧性强，密度较小的优势，使得竹骨料混凝土自重较轻，强度较高，变形能力好；除此之外，本发明提供的拌制加工方法能大幅提高竹材的利用率，操作简单，易于加工，经济效益和生态效益均较好，能够解决现有的建筑原材料紧缺，环境破坏的问题。 [0006] 本发明的技术方案：一种竹骨料混凝土的拌制加工方法，其特征在于，其施工步骤如下： [0007] 1)剖切竹骨料：选取3年以上竹龄且无明显的病虫害和损伤的毛竹，去除掉竹青和竹黄，将空心圆竹筒破碎或将空心圆竹筒劈成竹条再将多根竹条捆扎在一起切割成新型块状竹骨料，竹骨料的长径比为1～3，尺寸为2mm～30mm； [0008] 2)表面处理竹骨料：用预裹水泥浆、涂抹胶黏剂、粘砂的一种对竹骨料进行表面处理，表面处理前首先去除污染物，保证竹骨料表面光滑、清洁；预裹水泥浆时，将水泥与竹骨料分批添加到容器中进行搅拌混合，然后添加确定质量的水，水灰比为0.4～0.6，同时加入与水泥浆的比值为1∶10～1∶5的胶黏剂搅拌5min～15min以增强水泥浆与竹骨料的粘结；涂抹胶黏剂时，将胶黏剂事先搅拌均匀后在竹骨料表面预涂1层，涂抹方式包括刷涂、滚涂、喷涂的一种；经预裹水泥浆、涂抹胶黏剂处理后的竹骨料在室内静置24h后检查水泥浆或胶黏剂的覆盖情况，并进行补涂，确保竹骨料表面被水泥浆或胶黏剂完全覆盖且水泥浆或胶黏剂不发生自然流动，水泥浆或胶黏剂的总涂层厚度为0.05mm～1.0mm；粘砂时，在经涂抹胶黏剂处理后的湿竹骨料表面均匀撒放一层砂，使砂密集布置在竹骨料表面，竹骨料表面空隙较大处进行多次补撒，砂覆盖竹骨料表面积不小于3/5； [0009] 3)干燥竹骨料：将表面处理后湿润的竹骨料倾倒平铺于格板，格板顶面设置多个格子，每个格子只能容纳1粒竹骨料以确保竹骨料彼此间的分离，避免竹骨料密集堆积；湿竹骨料的干燥处理包括放置在通风良好的环境中2～5天自然晾干、使用冷风吹风机或风干室等低温干燥24h以上、使用烘箱或热风枪在100℃～200℃下高温干燥6～12h、使用紫外线灯照射24h以上的一种； [0010] 4)竹骨料混凝土配料：竹骨料混凝土包括以重量份计的以下原料：胶凝材料400～530份、细骨料660～820份、无机粗骨料0～1100份、竹骨料20～600份、水180～200份、减水剂8～10份； [0011] 5)拌制竹骨料混凝土：将减水剂加入拌合用水中并搅拌均匀，拌制混凝土前先湿润搅拌机，再投入胶凝材料、无机粗骨料以及细骨料干拌2min～10min；加入总拌合用水量的30％～60％的水，搅拌2min～10min后暂停2min～10min；然后加入剩余的拌合用水并均匀投入竹骨料搅拌5min～15min；最后将拌制好的竹骨料混凝土灌入模具中，为降低竹骨料的离析风险，将竹骨料混凝土分层振捣，分层厚度不大于25cm； [0012] 6)脱模：竹骨料混凝土在平均温度高于25℃时，脱模时间不大于24h；平均温度低于25℃时，脱模时间为2～7天； [0013] 7)养护竹骨料混凝土：脱模前采用养护膜覆盖竹骨料混凝土表面，喷淋或浇水保持湿润，脱模后将竹骨料混凝土放置在水中养护不少于7天。 [0014] 所述的竹骨料取代方式为连续级配取代、单粒级取代的一种。 [0015] 所述的无机粗骨料为碎石、卵石、陶粒中的一种，公称粒级为5mm～40mm胶凝材料为普通水泥、硅酸盐水泥、镁酸盐水泥、铝酸盐水泥、矿渣水泥及粉煤灰水泥的一种；细骨料为天然砂、人工砂的一种，粒径小于4.75mm。 [0016] 所述的竹骨料表面预裹水泥浆、预裹胶黏剂或粘砂时，水泥为普通水泥、硅酸盐水泥、镁酸盐水泥、铝酸盐水泥、矿渣水泥及粉煤灰水泥的一种；胶黏剂为环氧树脂、环氧砂浆、酚醛树脂、聚氨酯树脂的一种，砂为河沙、海砂、石英砂、金刚砂的一种。 [0017] 本发明的有益效果在于： [0018] 1)经表面处理的竹骨料防水防腐性能和力学性能显著提升，且表面粗糙度提高，与水泥的黏结性较好，从而使得竹骨料混凝土的和易性较好，坍落度损失较小。 [0019] 2)此拌制方法拌制的混凝土充分发挥了竹骨料抗压强度高，强重比高，密度较小的优势，使得竹骨料混凝土自重较轻，强度较高，变形能力好，形成事实上的超轻质高延性混凝土。 [0020] 3)竹材取自自然，易于加工，成本较低，且此拌制加工方法以可再生可持续的竹材作为建筑材料，在能够解决现有的建筑原材料紧缺，环境破坏的问题的同时，大力推进了绿色建筑、可持续建筑材料的发展。 具体实施方式[0021] 下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。一种竹骨料混凝土的拌制加工方法，其特征在于，其施工步骤如下： [0022] 1)剖切竹骨料：选取3年以上竹龄且无明显的病虫害和损伤的毛竹，去除掉竹青和竹黄，将空心圆竹筒破碎或将空心圆竹筒劈成竹条再将多根竹条捆扎在一起切割成新型块状竹骨料，竹骨料的长径比为1～3，尺寸为2mm～30mm； [0023] 2)表面处理竹骨料：用预裹水泥浆、涂抹胶黏剂、粘砂的一种对竹骨料进行表面处理，表面处理前首先去除污染物，保证竹骨料表面光滑、清洁；预裹水泥浆时，将水泥与竹骨料分批添加到容器中进行搅拌混合，然后添加确定质量的水，水灰比为0.4～0.6，同时加入与水泥浆的比值为1∶10～1∶5的胶黏剂搅拌5min～15min以增强水泥浆与竹骨料的粘结；涂抹胶黏剂时，将胶黏剂事先搅拌均匀后在竹骨料表面预涂1层，涂抹方式包括刷涂、滚涂、喷涂的一种；经预裹水泥浆、涂抹胶黏剂处理后的竹骨料在室内静置24h后检查水泥浆或胶黏剂的覆盖情况，并进行补涂，确保竹骨料表面被水泥浆或胶黏剂完全覆盖且水泥浆或胶黏剂不发生自然流动，水泥浆或胶黏剂的总涂层厚度为0.05mm～1.0mm；粘砂时，在经涂抹胶黏剂处理后的湿竹骨料表面均匀撒放一层砂，使砂密集布置在竹骨料表面，竹骨料表面空隙较大处进行多次补撒，砂覆盖竹骨料表面积不小于3/5； [0024] 3)干燥竹骨料：将表面处理后湿润的竹骨料倾倒平铺于格板，格板顶面设置多个格子，每个格子只能容纳1粒竹骨料以确保竹骨料彼此间的分离，避免竹骨料密集堆积；湿竹骨料的干燥处理包括放置在通风良好的环境中2～5天自然晾干、使用冷风吹风机或风干室等低温干燥24h以上、使用烘箱或热风枪在100℃～200℃下高温干燥6～12h、使用紫外线灯照射24h以上的一种； [0025] 4)竹骨料混凝土配料：竹骨料混凝土包括以重量份计的以下原料：胶凝材料400～530份、细骨料660～820份、无机粗骨料0～1100份、竹骨料20～600份、水180～200份、减水剂8～10份； [0026] 5)拌制竹骨料混凝土：将减水剂加入拌合用水中并搅拌均匀，拌制混凝土前先湿润搅拌机，再投入胶凝材料、无机粗骨料以及细骨料干拌2min～10min；加入总拌合用水量的30％～60％的水，搅拌2min～10min后暂停2min～10min；然后加入剩余的拌合用水并均匀投入竹骨料搅拌5min～15min；最后将拌制好的竹骨料混凝土灌入模具中，为降低竹骨料的离析风险，将竹骨料混凝土分层振捣，分层厚度不大于25cm； [0027] 6)脱模：竹骨料混凝土在平均温度高于25℃时，脱模时间不大于24h；平均温度低于25℃时，脱模时间为2～7天； [0028] 7)养护竹骨料混凝土：脱模前采用养护膜覆盖竹骨料混凝土表面，喷淋或浇水保持湿润，脱模后将竹骨料混凝土放置在水中养护不少于7天。 [0029] 竹骨料取代方式为连续级配取代、单粒级取代的一种。 [0030] 无机粗骨料为碎石、卵石、陶粒中的一种，公称粒级为5mm～40mm；胶凝材料为普通水泥、硅酸盐水泥、镁酸盐水泥、铝酸盐水泥、矿渣水泥及粉煤灰水泥的一种；细骨料为天然砂、人工砂的一种，粒径小于4.75mm。 [0031] 竹骨料表面预裹水泥浆、预裹胶黏剂或粘砂时，水泥为普通水泥、硅酸盐水泥、镁酸盐水泥、铝酸盐水泥、矿渣水泥及粉煤灰水泥的一种；胶黏剂为环氧树脂、环氧砂浆、酚醛树脂、聚氨酯树脂的一种；砂为河沙、海砂、石英砂、金刚砂的一种。 [0032] 具体实施例1： [0033] 选取浙江省安吉县的空心竹筒劈成毛竹条后打磨掉竹青竹黄，经锯床剖切成宽度为6mm、9mm、12mm且厚度统一为7mm的竹块即未经表面处理的竹骨料，为提升竹骨料与物理力学性能，对其进行了涂抹聚氨酯和环氧砂浆表面处理。将聚氨酯或环氧砂浆事先搅拌均匀后在竹骨料表面预刷涂1层，在室内静置24h后检查聚氨酯或环氧砂浆的覆盖情况，并进行多次补涂以确保竹骨料表面被聚氨酯或环氧砂浆完全覆盖且聚氨酯或环氧砂浆不发生自然流动，聚氨酯或环氧砂浆的总涂层厚度为0.2mm～1.0mm。未经表面处理、涂抹聚氨酯、涂抹环氧砂浆的竹骨料的物理力学性能对比效果明显。未经表面处理、涂抹聚氨酯、涂抹环3 3 3 氧砂浆的基本密度分别约为400kg/m、509kg/m、732kg/m，为砾石骨料的1/3～1/8，这反映了竹骨料的轻型优势；未经表面处理的竹骨料的吸水率值为169％，分别比涂抹聚氨酯的竹骨料(38％)和涂抹环氧砂浆的竹骨料(3.7％)高出4.5倍和15.4倍；涂抹环氧砂浆的竹骨料的体积抗胀缩系数比涂抹聚氨酯的竹骨料提高22.7％，表明涂抹环氧砂浆能有效提高竹骨料的尺寸稳定性；涂抹环氧砂浆的竹骨料的平均抗压强度为46.9MPa，比未经表面处理和涂抹聚氨酯的竹骨料分别提高了28.8％和15.8％，表明涂抹环氧砂浆能提高竹骨料的压缩性能。 |
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