一种具有光感变色的装饰混凝土及制备方法与流程

1.本技术涉及装饰混凝土领域，更具体地说，它涉及一种具有光感变色的装饰混凝土及制备方法。


背景技术：

2.传统上，混凝与在建筑中主要用于结构材料，承重是其最主要的功能，但是现代混凝土的迅速发展，装饰混凝土作为一种装饰材料，具有外观和形体设计的可塑性，具有优美的装饰效果，近年来得到了越来越多的应用和关注。
3.如公开号为cn108033731a的中国专利公开了一种装饰仿石混凝土及其制备工艺，其技术方案要点是包括如下重量份数的组分，水泥320-370份、水150-200份、中砂850-890份、粒径为5-25mm的碎石150-200份、粒径为5-10mm的碎石800-820份、减水剂5-7份。水泥、中砂、碎石和水混合后能够形成自密实的混凝土，且加入的800-820份粒径为5-10mm的碎石配合混凝土能够形成仿石的材质，具有良好的装饰效果。
4.但在实际运用中发现，上述得到的仿石混凝土虽然具有一定的装饰效果，但在室外环境中使用时，装饰效果单一，且混凝土在容易集聚来自太阳光照射的热量，导致混凝土内部结构损伤，出现裂缝。


技术实现要素：

5.本技术提供一种具有光感变色的装饰混凝土及制备方法，得到的混凝土能够在自然光的照射下，实现不同颜色的变化，具有优良的装饰性能，混凝土导热性佳，混凝土表面散热快，能够有效减少裂缝的出现。
6.第一方面，本技术提供的一种具有光感变色的装饰混凝土采用如下的技术方案：一种具有光感变色的装饰混凝土，包括以下重量份的原料：水泥40-60份，变色砂90-135份，碎石40-70份，废旧纤维25-45份，硅灰5-12份，导热液5-8份，水15-35份；所述变色砂经由以下步骤制得：向机制砂中加入多巴胺溶液和减水剂，搅拌均匀，加热并调节至碱性环境，加入变色材料，反应后得到变色砂。
7.通过采用上述技术方案，变色砂能够赋予混凝土优良的光感性能，在太阳光的照射下实现不同颜色的变化，以使得混凝土具有良好的装饰性能。其中多巴胺溶液在加热和碱性环境下，能够快速自聚生成聚多巴胺，改善机制砂与变色材料的有效黏合，同时还能增强机制砂与碎石等其他组分的相容性和结合力，以使得混凝土内部更为致密，提高混凝土的力学性能。减水剂一般为表面活性剂，既能够促进变色材料与机制砂之间的界面结合力，也能促进变色砂在混凝土体系的均匀分散，呈现出均匀的变色效果，提高混凝土的装饰性能。采用减水剂加入变色砂的处理中，既能够辅助变色砂改善混凝土的装饰性能，又能够提高混凝土的力学性能。
8.对废旧纤维进行再利用，能够进一步节约资源，保护环境，导热液能够进一步改善体系的导热性能，混凝土表面散热快，减少因热量集聚带来的不利影响，从而有效减少裂缝
的出现。
9.进一步的，水泥可选用p.o42.5水泥、p.c32.5r水泥；根据实际需要选择。
10.进一步的，碎石粒径为5-16mm连续级配，其中，粒径为5-10mm的颗粒与粒径为10-16mm的颗粒的质量比为(0.4-0.5):1，进一步优选为0.43:1。
11.进一步的，机制砂的平均粒径为0.3-0.5mm。
12.进一步的，减水剂的减水率≥25％，泌水率比≤60％。
13.进一步的，废旧纤维为涤纶纤维、聚酰胺纤维、棉纤维中的一种。废旧纤维可以为涤纶纤维，可以为聚酰胺纤维，也可以为棉纤维。
14.优选的，所述变色砂中的组分用量如下：以重量份计，机制砂72-100份，多巴胺溶液10-22份，变色材料8-13份，减水剂1-3份。
15.优选的，选用35-45wt％的多巴胺溶液。
16.优选的，所述变色材料包括二氧化钛、二氧化硅、二苯基并吡喃、二噻吩乙烯中的至少两种。
17.作为进一步的优选方案，变色材料优选质量比为1:(0.8-1.5)的二氧化钛和二苯基并吡喃，其质量比为1:1最佳。
18.通过采用上述技术方案，优化变色砂中各组分的用量关系，提高变色砂的综合质量。对于变色材料，优选有机材料与无机材料的结合，二氧化钛和二氧化硅为无机变色材料，二苯基并吡喃、二噻吩乙烯为有机变色材料，其中二氧化钛和二氧化硅的折射率各不相同，太阳光经过相应折射后，在有机变色材料的作用下，能够展现不同的变色效果，进一步改善混凝土的装饰性能。
19.优选的，所述导热液经由以下步骤制得：将酚醛树脂溶于乙醇中，加入导热粉和偶联剂并分散均匀。
20.优选的，所述导热液中组分用量如下，以重量份计，酚醛树脂1-4份，乙醇3-8份，导热粉0.5-1.2份，偶联剂0.2-0.5份。
21.进一步优选，偶联剂为硅烷偶联剂kh550或硅烷偶联剂kh560。
22.通过采用上述技术方案，酚醛树脂在乙醇中的溶解度良好，导热粉对酚醛树脂也能起到一定的改性作用，偶联剂不仅能够辅助导热粉的均匀分散，提高各原料组分的相容性，还能够进一步改善导热液与其他原料组分之间的结合力，提高混凝土的导热性能。
23.优选的，所述导热粉选自氧化锌、碳化硅中的至少一种。
24.通过采用上述技术方案，氧化锌和碳化硅均具有优异的导热性，不仅能够改善混凝土的导热性能，加快混凝土表面散热，减少因热量集聚带来的不利影响，有效减少裂缝的出现，而且能够增强混凝土的致密性，提高其抗压强度。
25.第二方面，本技术提供一种具有光感变色的装饰混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种具有光感变色的装饰混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将废旧纤维置于琼脂溶液中进行恒温水浴处理；步骤2，将经过步骤1处理的废旧纤维与导热液加热搅拌反应，反应完成后进行破碎得到导热纤维；步骤3，将水泥、变色砂、碎石、硅灰、减水剂、水以及步骤2制得的导热纤维混合均
匀，得到装饰混凝土。
26.优选的，所述步骤1中，恒温水浴处理的温度为40-55℃，时间为30-45min。
27.优选的，所述步骤2中，加热搅拌反应的条件为：加热至80-105℃，反应时间为12-20min。
28.通过采用上述技术方案，先对废旧纤维采用琼脂溶液进行预处理，随后与导热液进行加热搅拌反应，此过程中乙醇受热逐渐被蒸发，酚醛树脂中含有一定量的酚羟基能够进一步与琼脂分子的极性基团如羧基发生氢键键合，有利于赋予废旧纤维优异的导热性和粘附力，从而使得得到的导热纤维不仅在体系中的分散性佳，显著改善混凝土的导热性能，减少裂缝的出现，还能够有效提高混凝土的力学性能。
29.优选的，所述导热纤维的长度为12-15mm，直径为0.2-0.35mm。
30.加入长径比合适的导热纤维，既能够改善混凝土的导热性能，又能够提高其工作性能和力学性能。
31.综上所述，本技术具有以下有益效果：1.多巴胺溶液在加热和碱性环境下，能够快速自聚生成聚多巴胺，改善机制砂与变色材料的有效黏合，同时还能增强机制砂与碎石等其他组分的相容性和结合力，以使得混凝土内部更为致密，提高混凝土的力学性能。减水剂一般为表面活性剂，既能够促进变色材料与机制砂之间的界面结合力，也能促进变色砂在混凝土体系的均匀分散，呈现出均匀的变色效果，提高混凝土的装饰性能。采用减水剂加入变色砂的处理中，既能够辅助变色砂改善混凝土的装饰性能，又能够提高混凝土的力学性能。
32.2.先对废旧纤维采用琼脂溶液进行预处理，随后与导热液进行加热搅拌反应，此过程中乙醇受热逐渐被蒸发，酚醛树脂中含有一定量的酚羟基能够进一步与琼脂分子的极性基团如羧基发生氢键键合，有利于赋予废旧纤维优异的导热性和粘附力，从而使得得到的导热纤维不仅在体系中的分散性佳，显著改善混凝土的导热性能，减少裂缝的出现，还能够有效提高混凝土的力学性能。
具体实施方式
33.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围，实施例中未注明的具体条件，按照常规条件或者制造商建议的条件进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
34.变色砂制备例制备例1变色砂经由以下步骤制得：向机制砂7.2kg中加入35wt％的多巴胺溶液1kg和聚羧酸减水剂0.1kg，搅拌均匀，加热至45℃并调节ph至8，加入变色材料0.8kg，搅拌混合反应后得到变色砂；变色材料为二氧化钛0.6kg和二氧化硅0.2kg；机制砂的平均粒径为0.3-0.5mm，聚羧酸减水剂的减水率为30％，泌水率比为50％。
35.制备例2变色砂经由以下步骤制得：向机制砂10kg中加入45wt％的多巴胺溶液2.2kg和聚
羧酸减水剂0.3kg，搅拌均匀，加热至45℃并调节ph至8，加入变色材料1.3kg，搅拌混合反应后得到变色砂；变色材料为二苯基并吡喃1kg和二噻吩乙烯0.3kg；其余均与制备例1相同。
36.制备例3变色砂经由以下步骤制得：向机制砂9.4kg中加入40wt％的多巴胺溶液2kg和聚羧酸减水剂0.2kg，搅拌均匀，加热至45℃并调节ph至8，加入变色材料1kg，搅拌混合反应后得到变色砂；变色材料为二氧化钛0.5kg和二苯基并吡喃0.5kg；其余均与制备例1相同。
37.制备例4与制备例3的区别在于，变色材料包括二氧化钛0.3kg、二氧化硅0.1kg、二苯基并吡喃0.4kg、二噻吩乙烯0.2kg，其余均与制备例3相同。
38.导热液制备例制备例一导热液经由以下步骤制得：将酚醛树脂1kg溶于乙醇3kg中，加入氧化锌1.2kg和硅烷偶联剂0.2kg并分散均匀。
39.制备例二导热液经由以下步骤制得：将酚醛树脂4kg溶于乙醇8kg中，加入碳化硅0.2kg和氧化锌1kg和硅烷偶联剂0.5kg并分散均匀。
40.制备例三导热液经由以下步骤制得：将酚醛树脂2.6kg溶于乙醇6kg中，加入碳化硅0.8kg和硅烷偶联剂0.4kg并分散均匀。实施例
41.实施例1一种具有光感变色的装饰混凝土，包括以下原料：p.o42.5水泥4kg，制备例1制得的变色砂9kg，碎石4kg，废旧纤维2.5kg，硅灰1.2kg，导热液0.5kg，水1.5kg；碎石粒径为5-16mm连续级配，其中，粒径为5-10mm的颗粒与粒径为10-16mm的颗粒的质量比为0.5:1一种具有光感变色的装饰混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将废旧纤维置于琼脂溶液中进行恒温水浴处理，恒温水浴处理的温度为40℃，时间为45min；步骤2，将经过步骤1处理的废旧纤维与导热液加热搅拌反应，加热搅拌反应的条件为：加热至80℃，反应时间为20min，反应完成后进行破碎得到导热纤维；导热纤维的长度为12-15mm，直径为0.2-0.35mm；步骤3，将水泥、变色砂、碎石、硅灰、减水剂、水以及步骤2制得的导热纤维混合均匀，得到装饰混凝土。
42.实施例2一种具有光感变色的装饰混凝土，包括以下原料：p.o42.5水泥6kg，制备例2制得的变色砂13.5kg，碎石7kg，废旧纤维4.5kg，硅灰0.5kg，制备例二制得的导热液0.8kg，水3.5kg；碎石粒径为5-16mm连续级配，其中，粒径为5-10mm的颗粒与粒径为10-16mm的颗粒的质量比为0.4:1
一种具有光感变色的装饰混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将废旧纤维置于琼脂溶液中进行恒温水浴处理，恒温水浴处理的温度为55℃，时间为45min；步骤2，将经过步骤1处理的废旧纤维与导热液加热搅拌反应，加热搅拌反应的条件为：加热至105℃，反应时间为12min，反应完成后进行破碎得到导热纤维；导热纤维的长度为12-15mm，直径为0.2-0.35mm；步骤3，将水泥、变色砂、碎石、硅灰、减水剂、水以及步骤2制得的导热纤维混合均匀，得到装饰混凝土。
43.实施例3一种具有光感变色的装饰混凝土，包括以下原料：水泥5.2kg，制备例3制得的变色砂10kg，碎石5.7kg，废旧纤维4kg，硅灰0.8kg，制备例二制得的导热液0.7kg，水2kg；碎石粒径为5-16mm连续级配，其中，粒径为5-10mm的颗粒与粒径为10-16mm的颗粒的质量比为0.43:1；具有光感变色的装饰混凝土的制备方法与实施例1相同。
44.实施例4与实施例3的区别在于，选用制备例4制得的变色砂，其余均与实施例3相同。
45.实施例5与实施例3的区别在于，具有光感变色的装饰混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将废旧纤维置于琼脂溶液中进行恒温水浴处理，恒温水浴处理的温度为50℃，时间为40min；步骤2，将经过步骤1处理的废旧纤维与导热液加热搅拌反应，加热搅拌反应的条件为：加热至95℃，反应时间为15min，反应完成后进行破碎得到导热纤维；导热纤维的长度为12-14mm，直径为0.2-0.3mm；步骤3，将水泥、变色砂、碎石、硅灰、减水剂、水以及步骤2制得的导热纤维混合均匀，得到装饰混凝土；组分用量与实施例3相同。
46.实施例6与实施例5的区别在于，选用制备例三制得的导热液，其余均与实施例5相同。
47.对比例对比例1与实施例6的区别在于，变色砂经由以下步骤制得：将机制砂9.4kg、聚羧酸减水剂0.2kg、二氧化钛0.5kg和二苯基并吡喃0.5kg混合搅拌均匀；其余均与实施例6相同。
48.对比例2与实施例6的区别在于，变色砂为机制砂和聚羧酸减水剂的混合物，其余均与实施例6相同。
49.对比例3与实施例6的区别在于，导热液等量替换为导热硅脂，其余均与实施例6相同。
50.对比例4
与实施例6的区别在于，具有光感变色的装饰混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将废旧纤维与制备例三制得的导热液加热搅拌反应，加热搅拌反应的条件为：加热至95℃，反应时间为15min，反应完成后进行破碎得到导热纤维；导热纤维的长度为12-14mm，直径为0.2-0.3mm；步骤3，将水泥、变色砂、碎石、硅灰、减水剂、水以及步骤2制得的导热纤维混合均匀，得到装饰混凝土；各组分用量均与实施例6相同。
51.对比例5与实施例6的区别在于，具有光感变色的装饰混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将废旧纤维置于琼脂溶液中进行恒温水浴处理，恒温水浴处理的温度为50℃，时间为40min；步骤2，将水泥、变色砂、碎石、硅灰、减水剂、水以及步骤1处理后的废旧纤维和导热液混合均匀，得到装饰混凝土；各组分用量均与实施例6相同。
52.性能检测试验根据gb/t 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》测定实施例1-6和对比例1-5制得的试样的28天抗压强度，根据gb/t10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定—热流计法》的规定测定其导热系数。
53.将实施例1-6和对比例1-5制得的试样放置于室外接受太阳光的照射，观察并记录试样的变色情况，结果记录在表1。
54.利用太阳光模拟器模拟太阳光，对实施例1-6和对比例1-5制得的试样进行照射，照射时间为90天，记录混凝土表面出现的裂缝条数和最大裂缝宽度，结果记录于表1。
55.表1
结合实施例1-6并结合表1可以看到，得到的混凝土能够在自然光的照射下，实现不同颜色的变化，具有优良的装饰性能，混凝土不仅导热性佳，混凝土表面散热快，能够有效减少裂缝的出现，而且抗压强度高，力学性能优异。变色材料方面，选择二氧化钛和二苯基并吡喃，其质量比为1:1时，装饰混凝土的变色效果最佳。
56.结合实施例6和对比例1-2并结合表1可以看到，对比例1中将各原料组分简单混合，对比例2中仅选用机制砂和减水剂混合后直接进行制备，对比例2得到的混凝土不仅无法实现变色，而且力学性能也明显下降，这是由于变色砂中的多巴胺溶液在加热和碱性环境下，能够快速自聚生成聚多巴胺，改善机制砂与变色材料的有效黏合，同时还能增强机制砂与碎石等其他组分的相容性和结合力，以使得混凝土内部更为致密，提高混凝土的力学性能。减水剂一般为表面活性剂，既能够促进变色材料与机制砂之间的界面结合力，也能促进变色砂在混凝土体系的均匀分散，呈现出均匀的变色效果，提高混凝土的装饰性能。采用减水剂加入变色砂的处理中，既能够辅助变色砂改善混凝土的装饰性能，又能够提高混凝土的力学性能。
57.结合实施例6和对比例3-5并结合表1可以看到，对比例3中将导热液替换为导热硅脂，对比例4则省略对废旧纤维的预处理，对比例5也没有对废旧纤维和导热液进行处理，而是在后续直接与其他原料混合，对比例3-5得到的混凝土的综合性能均不佳，这是由于酚醛树脂在乙醇中的溶解度良好，导热粉对酚醛树脂也能起到一定的改性作用，偶联剂不仅能
够辅助导热粉的均匀分散，提高各原料组分的相容性，还能够进一步改善导热液与其他原料组分之间的结合力，先对废旧纤维采用琼脂溶液进行预处理，随后与导热液进行加热搅拌反应，此过程中乙醇受热逐渐被蒸发，酚醛树脂中含有一定量的酚羟基能够进一步与琼脂分子的极性基团如羧基发生氢键键合，有利于赋予废旧纤维优异的导热性和粘附力，从而使得得到的导热纤维不仅在体系中的分散性佳，显著改善混凝土的导热性能，减少裂缝的出现，还能够有效提高混凝土的力学性能。由此可见只有采用本技术特定的原料组分配合特定的制备方法才能得到装饰效果佳、力学性能优异的装饰混凝土。
58.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种具有光感变色的装饰混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥40-60份，变色砂90-135份，碎石40-70份，废旧纤维25-45份，硅灰5-12份，导热液5-8份，减水剂1-3份，水15-35份；所述变色砂经由以下步骤制得：向机制砂中加入多巴胺溶液和减水性剂，搅拌均匀，加热并调节至碱性环境，加入变色材料，反应后得到变色砂。2.根据权利要求1所述的具有光感变色的装饰混凝土，其特征在于： 所述变色砂中的组分用量如下：以重量份计，机制砂72-100份，多巴胺溶液10-22份，变色材料8-13份，减水剂1-3份。3.根据权利要求1或2所述的具有光感变色的装饰混凝土，其特征在于：所述变色材料包括二氧化钛、二氧化硅、二苯基并吡喃、二噻吩乙烯中的至少两种。4.根据权利要求1所述的具有光感变色的装饰混凝土，其特征在于：所述导热液经由以下步骤制得：将酚醛树脂溶于乙醇中，加入导热粉和偶联剂并分散均匀。5.根据权利要求4所述的具有光感变色的装饰混凝土，其特征在于：所述导热液中组分用量如下，以重量份计，酚醛树脂1-4份，乙醇3-8份，导热粉0.5-1.2份，偶联剂0.2-0.5份。6.根据权利要求4所述的具有光感变色的装饰混凝土，其特征在于：所述导热粉选自氧化锌、碳化硅中的至少一种。7.根据权利要求1-6任一项所述的具有光感变色的装饰混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，将废旧纤维置于琼脂溶液中进行恒温水浴处理；步骤2，将经过步骤1处理的废旧纤维与导热液加热搅拌反应，反应完成后进行破碎得到导热纤维；步骤3，将水泥、变色砂、碎石、硅灰、减水剂、水以及步骤2制得的导热纤维混合均匀，得到装饰混凝土。8.根据权利要求7所述的具有光感变色的装饰混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，恒温水浴处理的温度为40-55℃，时间为30-45min。9.根据权利要求7所述的具有光感变色的装饰混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，加热搅拌反应的条件为：加热至80-105℃，反应时间为12-20min。10.根据权利要求9所述的具有光感变色的装饰混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，导热纤维的长度为12-15mm，直径为0.2-0.35mm。

技术总结
本申请涉及装饰混凝土领域，具体公开了一种具有光感变色的装饰混凝土及制备方法，包括以下重量份的原料：水泥40-60份，变色砂90-135份，碎石40-70份，废旧纤维25-45份，硅灰5-12份，导热液5-8份，水15-35份。其制备方法包括以下步骤：步骤1，将废旧纤维置于琼脂溶液中进行恒温水浴处理；步骤2，将经过处理的废旧纤维与导热液加热搅拌反应，反应完成后进行破碎得到导热纤维；步骤3，将水泥、变色砂、碎石、硅灰、减水剂、水以及步骤2制得的导热纤维混合均匀，得到装饰混凝土。得到的混凝土能够在自然光的照射下，实现不同颜色的变化，具有优良的装饰性能且混凝土导热性佳，混凝土表面散热快。混凝土表面散热快。


技术研发人员：李亚林 王玉婷
受保护的技术使用者：四川聚力建材科技有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/10/7