CN104496359A - 水泥基复合自保温高强节能砌块 - Google Patents

水泥基复合自保温高强节能砌块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水泥基复合自保温高强节能砌块。该砌块是由以下重量份配比的原料制成：普通硅酸盐水泥150～400份、工业废渣800～1300份、高强保温材料50～200份、多功能外加剂0.05～0.5份；所述多功能外加剂为水泥调凝工业废渣活性激发剂。其中水泥作为胶凝材料，工业废渣作为细骨料，高强保温材料作为粗骨料，多功能外加剂作为改性材料。本发明所述自保温高强节能砌块可一次性成型，不仅具有良好的保温性能，在施工过程中不再需要另外增加其他的保温隔热措施，同时该砌块具有良好的防火性能，抗压强度高，同时与水泥的粘接强度高，外墙饰面不易空鼓、脱落，成本低，具有广阔的应用前景。

Description

水泥基复合自保温高强节能砌块
技术领域
本发明属于新型绿色建材领域，特别涉及一种自保温高强节能砌块。
背景技术
近些年来，建筑节能已成为我国实施节能减排措施的重要方面。目前，我国北方地区所用的外墙建筑材料要求其节能效果要达到65％，这就对外墙建筑材料的保温性能提出了更高的要求。ZL02133295.5公布了一种“外墙砌筑保温砖”，它用珍珠岩和粉煤灰做保温材料，用水泥作粘接和凝固剂，制成外墙砌块，从而使外墙体不用再作另外的内、外保温层，使砌筑和保温一次完成，不增加另外的工序，但是该保温砖的保温性能还不够高，其导热系数只达到0.103w/(m·k)。
另外，根据建筑材料的特点，在提高材料保温性能的同时，还不能降低材料在强度、轻质、防火性能、寿命和施工方便等方面的性能和指标，这对外墙保温的研制提出了严峻的挑战，因为墙体保温与其强度、轻质、防火性能、寿命和施工性能往往是相互矛盾的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种水泥基复合自保温高强节能砌块。该复合自保温高强节能砌块可一次性成型，保温性能好，在施工过程中不再需要另外增加其他的保温隔热措施，防火性能好，抗压强度高，可与建筑均同寿命，同时该砌块与水泥的粘接强度高，不易空鼓、脱落，且生产成本低。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明所述水泥基复合自保温高强节能砌块，它是由以下重量份配比的原料制成：普通硅酸盐水泥150～400份、工业废渣800～1300份、高强保温材料50～200份、多功能外加剂0.05～0.5份；所述多功能外加剂为水泥调凝工业废渣活性激发剂。
在本发明所述砌块中，普通硅酸盐水泥起胶凝作用；工业废渣主要起细集料作用并激发出一定活性；高强保温材料起粗集料和保温隔热的作用；多功能外加剂起水泥调凝工业废渣活性激发作用。申请人经多次试验发现，本发明砌块在上述重量份配比下，各原料之间发生共增强的作用，砌块可一次性成型，不仅具有良好的保温性能，而且具有良好的防火性能，抗压强度高，可与建筑均同寿命，同时与水泥的粘接强度高，外墙饰面不易空鼓、脱落。
优选地，本发明所述砌块是由以下重量份配比的原料制成：普通硅酸盐水泥150～400份、工业废渣800～1300份、高强保温材料50～200份、多功能外加剂0.08～0.3份。
进一步优选地，本发明所述砌块是由以下重量份配比的原料制成：普通硅酸盐水泥200～300份、工业废渣800～1100份、高强保温材料80～150份、多功能外加剂0.1～0.2份。
最佳优选地，本发明所述砌块是由以下重量份配比的原料制成：普通硅酸盐水泥250份、工业废渣1000份、高强保温材料100份，多功能外加剂0.1份。
通过以上优选，可以使普通硅酸盐水泥、工业废渣、高强保温材料和多功能外加剂之间更好的发生共增强作用，进一步提高砌块的保温性能、防火性能和抗压强度。
本发明所述的多功能外加剂为水泥调凝工业废渣活性激发剂。根据不同类型的工业废渣，可以采用不同组分类别的活性激发剂。优选地，所述多功能外加剂由NaOH、CaCl2、NaSiO3、K2SO4按照重量比为0.1～0.3:0.7～0.9:0.8～1.2:0.4～0.6组成。采用该多功能外加剂，可以更好地一次性成型，增加砌块的抗压强度以及砌块在安装过程中的粘接强度。最佳优选地，所述多功能外加剂由NaOH、CaCl2、NaSiO3、K2SO4按照重量比为0.1:0.9:1:0.4组成。
优选地，所述工业废渣为炉渣、粉煤灰、矿渣、钢渣、建筑废弃土、淤泥、稻壳灰和秸秆中的一种或几种。工业生产中产生的大量废料长期堆存不仅占用大量土地，而且会造成对水系和大气的严重污染和危害。申请人在长期试验和实践过程中，发现可以将工业废渣变废为宝，用于生产本发明所述的砌块。本发明所述工业废渣包括炉渣、粉煤灰、矿渣、钢渣、建筑废弃土、淤泥、稻壳灰和秸秆等。进一步优选地，所述工业废渣由炉渣和粉煤灰按照重量比为5～8:2～4组成。工业废渣由炉渣和粉煤灰按照上述重量比组成，可以更好地与普通硅酸盐水泥、高强保温材料和多功能外加剂配伍，产生共增强的作用，提高砌块的性能。最佳优选地，所述工业废渣由炉渣和粉煤灰按照重量比为7:3组成。
优选地，所述高强保温材料为高强陶粒、高强瓷粒和玻化微珠中的一种或几种。陶粒密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具有一定强度和坚固性，因而陶粒具有质轻，保温隔热、保冷隔热和隔音吸声、吸水率低，耐火、抗冻、抗震、耐腐蚀等功能特点。根据(轻集料及其试验方法)GB/T 17431.1—1998新标准，高强陶粒是指强度标号不小于25MPa的结构用轻粗集料。其技术要求除密度等级、筒压强度、强度标号、吸水率有特定指标外，其他指标(颗粒级配、软化系数、粒型系数、有害物质含量等)与超轻、普通陶粒相同。
玻化微珠由于表面玻化形成一定的颗粒强度，理化性能十分稳定，具有优异的绝热、防火、吸音性能。进一步优选地，所述高强保温材料由高强陶粒和玻化微珠按照重量比为2～5:0.5～2组成。高强保温材料由高强陶粒和玻化微珠按照上述重量比组成，可以更好地与水泥、工业废渣和多功能外加剂配伍，产生共增强的作用，提高砌块的性能。最佳优选地，所述高强保温材料由高强陶粒和玻化微珠按照重量比为4:1组成。优选地，所述高强陶粒采用粒径为5～20mm的页岩陶粒，密度等级为900，堆积密度为895kg/m3，吸水率为1.10％，筒压强度为6.7MPa。
通过以上对工业废渣、保温材料、多功能外加剂的优选，进一步提高了本发明砌块的保温性能、防火性能、使用寿命以及与水泥的粘接强度。
本发明所述砌块的具体制备方法为：将上述原料混合均匀，再加水适量，搅拌0.1h，然后输送到模具内冲压成型，成型后湿养护10～20h，常温养护10～15天，检验合格，得到水泥基复合自保温高强节能砌块。其中水的加入量为原料含水总重量的15～20％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明将工业废渣变废为宝，用于生产自保温高强节能砌块，避免了工业废渣长期堆积对水系和大气造成的严重污染和危害，有效地实现了节能减排。本发明所述砌块中工业废渣的重量百分比为70％左右，极大地降低了砌块的成本。
(2)本发明所述砌块以水泥为凝胶材料，以高强保温材料为粗骨料，以工业废渣为细骨料，以多功能外加剂为改性材料，并筛选各原料的重量份配比，使各原料之间相互产生共增强的作用，可一次性成型，显著提高了砌块的保温性能，导热系数≤0.075W/m·K；阻燃性能达到A级标准，防火性能好；抗压强度≥3.5Mpa，可与建筑均同寿命；与水泥的粘接强度高，外墙饰面不易空鼓、脱落。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
按下述重量份配比称取原料：普通硅酸盐水泥250kg、炉渣700kg，粉煤灰300kg，高强陶粒80kg，玻化微珠20kg、多功能外加剂0.1kg。其中粉煤灰为III级粉煤灰；炉渣粒径为0.4～0.6mm；高强陶粒粒径为8-15mm；玻化微珠粒径为0.5-1.5mm；多功能外加剂由NaOH、CaCl2、NaSiO3、K2SO4按照重量比为0.1:0.9:1:0.4混合制成。
将上述原料混合均匀，再加水适量，搅拌0.1h，然后输送到模具内冲压成型，成型后湿养护10～20h，常温养护10～15天，检验合格，得到水泥基复合自保温高强节能砌块。
经检测，依上述各原料制成砌块的各性能参数如下：
保温性能：当量导热系数λ值为0.065W/m·K；
阻燃性能：达到A级标准；
抗压性能：抗压强度为5.0MPa。
实施例2
按下述重量份配比称取原料：普通硅酸盐水泥400kg、炉渣800kg，粉煤灰300kg，高强陶粒100kg，玻化微珠100kg、多功能外加剂0.5kg。其中，粉煤灰为II级粉煤灰；炉渣粒径为0.4～0.6mm；高强陶粒粒径为8-15mm；玻化微珠粒径为0.5-1.5mm；多功能外加剂由NaOH、CaCl2、NaSiO3、K2SO4按照重量比为0.1:0.9:1:0.4混合制成。
将上述原料混合均匀，再加水适量，搅拌0.1h，然后输送到模具内冲压成型，成型后湿养护10～20h，常温养护10～15天，检验合格，得到水泥基复合自保温高强节能砌块。
经检测，依上述各原料制成砌块的各性能参数如下：
保温性能：当量导热系数K值为0.072W/m·K；
阻燃性能：达到A级标准；
抗压性能：抗压强度为4.0MPa。
实施例3
按下述重量份配比称取原料：普通硅酸盐水泥150kg、炉渣500kg，粉煤灰300kg，高强陶粒30kg，玻化微珠20kg、多功能外加剂0.05kg。其中，粉煤灰为III级粉煤灰；炉渣粒径为0.4～0.6mm；高强陶粒粒径为8-15mm；玻化微珠粒径为0.5-1.5mm；多功能外加剂由NaOH、CaCl2、NaSiO3、K2SO4按照重量比为0.1:0.9:1:0.4混合制成。
将上述原料混合均匀，再加水适量，搅拌0.1h，然后输送到模具内冲压成型，成型后湿养护10～20h，常温养护10～15天，检验合格，得到水泥基复合自保温高强节能砌块。
经检测，依上述各原料制成砌块的各性能参数如下：
保温性能：当量导热系数λ值为0.074W/m·K；
阻燃性能：达到A级标准；
抗压性能：抗压强度为3.5MPa。
实施例4
按下述重量份配比称取原料：普通硅酸盐水泥250kg、钢渣700kg，淤泥400kg，高强瓷粒80kg，玻化微珠20kg、多功能外加剂0.1kg。其中，粉煤灰为III级粉煤灰；矿渣粒径为0.4～0.6mm；高强瓷粒粒径为8-15mm；玻化微珠粒径为0.5-1.5mm；多功能外加剂由NaOH、CaCl2、NaSiO3、K2SO4按照重量比为0.3:0.7:1.2:0.4混合制成。
将上述原料混合均匀，再加水适量，搅拌0.1h，然后输送到模具内冲压成型，成型后湿养护10～20h，常温养护10～15天，检验合格，得到水泥基复合自保温高强节能砌块。
经检测，依上述各原料制成砌块的各性能参数如下：
保温性能：当量导热系数λ值为0.072W/m·K；
阻燃性能：达到A级标准；
抗压性能：抗压强度为3.8MPa。
实施例5
按下述重量份配比称取原料：普通硅酸盐水泥300kg、建筑废弃土630kg，粉煤灰270kg，高强陶粒120kg，高强瓷粒30kg、多功能外加剂0.2kg。其中粉煤灰为III级粉煤灰；高强陶粒粒径为8-15mm；高强瓷粒粒径为8-15mm；多功能外加剂由NaOH、CaCl2、NaSiO3、K2SO4按照重量比为0.2:0.8:1:0.5混合制成。
将上述原料混合均匀，再加水适量，搅拌0.1h，然后输送到模具内冲压成型，成型后湿养护10～20h，常温养护10～15天，检验合格，得到水泥基复合自保温高强节能砌块。
依上述各原料制成砌块的各性能参数如下：
保温性能：当量导热系数λ值为0.075W/m·K；
阻燃性能：达到A级标准；
抗压性能：抗压强度为4.0MPa。
由上述实施例1～5可知，本发明所述的砌块导热系数≤0.075W/m·K，阻燃性能达到A级标准，抗压强度≥3.5Mpa。表明本发明所述的砌块保温性能好，在施工过程中可以不再需要另外增加其他的保温隔热措施，防火性能好，达到A级标准，抗压强度高，可与建筑均同寿命；同时该砌块与水泥的粘接强度高，不空鼓，不脱落。其中实施例1所述的砌块当量导热系数λ值为0.065W/m·K；抗压强度为5.0Mpa，其性能与实施例2～5所述的砌块差异显著，为本发明的最佳实施方案。
对比例1
按下述重量份配比称取原料：普通硅酸盐水泥250kg、炉渣700kg，粉煤灰300kg，高强陶粒80kg，玻化微珠20kg。其中粉煤灰为III级粉煤灰；炉渣粒径为0.4～0.6mm；高强陶粒粒径为8-15mm；玻化微珠粒径为0.5-1.5mm。
将上述原料混合均匀，再加水适量，搅拌0.1h，然后输送到模具内冲压成型，成型后湿养护10～20h，常温养护10～15天，检验合格，得到水泥基复合自保温高强节能砌块。
依上述各原料制成砌块的各性能参数如下：
保温性能：当量导热系数λ值为0.158W/m·K；
阻燃性能：达到A级标准；
抗压性能：抗压强度为2.3MPa；
由本对比例可知，当原料成分中缺少多功能外加剂，会使砌块的当量导热系数λ值升高0.093W/m·K，抗压强度降低2.7MPa，显著降低了砌块的性能。
对比例2
按下述重量份配比称取原料：普通硅酸盐水泥120kg、炉渣700kg，粉煤灰800kg，高强陶粒20kg，玻化微珠10kg、多功能外加剂0.8kg。其中粉煤灰为III级粉煤灰；炉渣粒径为0.4～0.6mm；高强陶粒粒径为8-15mm；玻化微珠粒径为0.5-1.5mm；多功能外加剂由NaOH、CaCl2、NaSiO3、K2SO4按照重量比为0.1:0.9:1:0.4混合制成。
将上述原料混合均匀，再加水适量，搅拌0.1h，然后输送到模具内冲压成型，成型后湿养护10～20h，常温养护10～15天，检验合格，得到水泥基复合自保温高强节能砌块。
依上述各原料制成砌块的各性能参数如下：
保温性能：当量导热系数λ值为0.256W/m·K；
阻燃性能：达到B级标准；
抗压性能：抗压强度为2.5MPa。
由本对比例可知，当原料的重量份配比为：普通硅酸盐水泥120份、工业废渣1500份、高强保温材料30份，多功能外加剂0.8份，即不在权利要求保护的范围内，会使砌块的当量导热系数λ值升高0.191W/m·K；抗压强度降低2.5MPa；阻燃性能降至B级，显著降低了砌块的性能。
由对比例1和2可知，本发明所述砌块是以水泥为凝胶材料，以高强保温材料为粗骨料，以工业废渣为细骨料，以多功能外加剂为改性材料，并筛选各原料的重量份配比，使各原料之间相互产生共增强的作用，以此获得性能良好的水泥基复合自保温高强节能砌块。

Claims (10)

1.一种水泥基复合自保温高强节能砌块，其特征在于，它是由以下重量份配比的原料制成：普通硅酸盐水泥150～400份、工业废渣800～1300份、高强保温材料50～200份、多功能外加剂0.05～0.5份；所述多功能外加剂为水泥调凝工业废渣活性激发剂。
2.根据权利要求1所述的砌块，其特征在于，它是由以下重量份配比的原料制成：普通硅酸盐水泥150～400份、工业废渣800～1300份、高强保温材料50～200份、多功能外加剂0.08～0.3份。
3.根据权利要求2所述的砌块，其特征在于，它是由以下重量份配比的原料制成：普通硅酸盐水泥200～300份、工业废渣800～1100份、高强保温材料80～150份、多功能外加剂0.08～0.3份。
4.根据权利要求3所述的砌块，其特征在于，它是由以下重量份配比的原料制成：普通硅酸盐水泥250份、工业废渣1000份、高强保温材料100份，多功能外加剂0.1份。
5.根据权利要求1～4任一项所述的砌块，其特征在于：所述多功能外加剂由NaOH、CaCl2、NaSiO3、K2SO4按照重量比为0.1～0.3:0.7～0.9:0.8～1.2:0.4～0.6组成。
6.根据权利要求5所述的砌块，其特征在于：所述多功能外加剂由NaOH、CaCl2、NaSiO3、K2SO4按照重量比为0.1:0.9:1:0.4组成。
7.根据权利要求1所述的砌块，其特征在于：所述工业废渣为炉渣、粉煤灰、矿渣、钢渣、建筑废弃土、淤泥、稻壳灰和秸秆中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的砌块，其特征在于：所述工业废渣由炉渣和粉煤灰按照重量比为5～8:2～4组成。
9.根据权利要求1所述的砌块，其特征在于：所述高强保温材料为高强陶粒、高强瓷粒、玻化微珠中的一种或几种。
10.根据权利要求9所述的砌块，其特征在于：所述高强保温材料由高强陶粒和玻化微珠按照重量比为2～5:0.5～2组成。
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