CN106565225A - 一种复合泡沫陶瓷墙体材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合泡沫陶瓷墙体材料。由基础配方相同，掺入不同品种与比例的发泡剂的二种泡沫陶瓷粉料，分三层布料，逐层压实，一次性高温发泡烧结而成。上下表面为防护层，中间为保温隔热层。防护层表面强度高，抗冲击性能好，起保护作用，同时具备一定的保温性能；中间保温隔热层导热系数低，保温性能好，主要起保温隔热作用。本发明提供的复合泡沫陶瓷墙体材料各复合层间相容性好，结构稳定，同时具备了良好的力学性能和保温性能，适用于自保温隔墙材料，装配式轻质、高强、保温整体墙板，保温装饰一体化外墙，装配式轻质、高强、保温整体墙板。墙体整体性好，施工简单。

Description

一种复合泡沫陶瓷墙体材料
技术领域
本发明属于墙体保温材料技术领域，具体涉及一种复合泡沫陶瓷墙体材料。
背景技术
自我国公布建筑外墙保温技术规程以来，墙体保温材料一直难以调和保温性能与耐火性、耐老化、防水抗冻性的矛盾。有机保温材料以较小的容重、较好的绝热效果、较低的生产成本在我国外墙保温材料市场上占据了较大份额。却面临着耐火性较差、耐老化性较差、着火生成有毒气体等问题。无机保温材料在耐火和耐老化上表现较好，却难以解决体积密度较大、导热系数较高的问题。同时，岩棉类无机保温材料具有吸水性大，生产能耗高等特点，不利于我国可持续发展战略。
泡沫陶瓷属于无机耐火保温材料，具有防水，不燃，抗老化，强度高，导热系数小，耐化学腐蚀等优良特性。根据其体积密度大小，导热系数在0.16～0.05W/(m·k)之间，并可利用工业固体废弃物制备，在环境保护、生态环境改善上具有广阔的发展前景。然而，目前泡沫陶瓷在墙体保温材料，尤其是自保温墙体材料中的应用，面临提高强度、降低导热系数间的矛盾。
专利CN103570376A《一种多功能轻质泡沫陶瓷板及其制备方法》公开了一种利用建筑陶瓷抛光砖渣，经过湿法球磨、喷雾造粒、干压成型后，在1120～1200℃条件下制备成容重<1.0kg/m3，抗折强度>10MPa，导热系数<0.2W/(m·k)的多功能轻质泡沫陶瓷板。其产品容重较大，因而强度较好，但导热系数较大。发明专利CN102584327A《外墙保温用轻质泡沫陶瓷及其制备方法》采用煤矸石、金属尾矿、赤泥中的一种或任意两种或三种的混合物为主要原料，搅拌发泡成型，制成发泡陶瓷素坯后，烧成切割成型，所制产品之一容重0.32kg/m3，抗压强度1.0MPa，导热系数0.07W/(m·k)。其产品容重较低，导热系数较小，但强度难以保证。因此，这一矛盾使得泡沫陶瓷在自保温墙体材料中的应用难以推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种同时具备优良力学性能及保温性能墙体材料。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种复合墙体材料，由三层掺入不同发泡剂的泡沫陶瓷粉料一次性高温发泡烧结而成，上下表面为防护层，中间为保温隔热层；
所述的泡沫陶瓷粉料的化学成分按重量百分比为：SiO2 45～67％、Al2O3 17～30％、CaO 0.3～3.5％、MgO 4～8％、K2O+Na2O 4～7％、ZnO 1～4％、Fe2O3 0.2～5％；
保护层泡沫陶瓷粉料掺入发泡剂为MnO2和SiC重量比为12:1的混合物，掺入量1.5～3wt％；保温隔热层泡沫陶瓷粉料掺入发泡剂为SiC和Sb2O3重量比为1:1的混合物，掺入量为0.8～1.4wt％。
按上述方案，防护层泡沫陶瓷粉料及保温隔热层泡沫陶瓷粉料分三层均匀布入耐火材料模框内，依次为防护层粉料、保温隔热层粉料、防护层粉料，布料过程中逐层压实。
按上述方案，所述高温发泡烧结过程为：以4～6℃/min升温至1150～1200℃，保温0.5～1.5h，随后以3～5℃/min快速冷却到800℃，后续以0.5～1.2℃/min的速度缓慢冷却到常温。
按上述方案，烧成后防护层为厚度为10～50mm，保温隔热层厚度为80～200mm。
按上述方案，防护层容重450～650kkg/m3、强度8～18MPa、导热系数0.14～0.18W/(m·k)、厚度10～50mm。
按上述方案，保温隔热层容重160～220kg/m3，强度为1.5～2.5MPa，导热系数低于0.08W/(m·k)，厚度80～200mm。
本发明采用相同基础成分，不同发泡剂品种及用量的两种泡沫陶瓷粉料分三层布料，布料过程中逐层压实。然后在高温下烧结发泡，制成复合泡沫陶瓷复合墙体材料。各复合层之间基础配方相同，通过发泡剂品种及用量的变化的来控制发泡程度，从而改变其强度和保温性能。防护层表面强度高，抗冲击性能好，起保护作用，并具备一定的保温效果；保温隔热层导热系数低，保温性能好，主要起保温隔热作用。各复合层基础成分相同，相互之间具有良好的相容性。通过本发明制备的复合泡沫陶瓷墙体材料同时具备了良好的力学性能和保温性能，适用于自保温隔墙材料，保温装饰一体化外墙，装配式轻质、高强、保温整体墙板。墙体整体性好，施工简单。
本发明的泡沫陶瓷复合墙体，综合导热系数低于0.12W/(m·k)，表观容重200～400kg/m3。
本发明充分利用泡沫陶瓷体积密度—强度—导热系数的关联性，采用低导热系数的泡沫陶瓷与高强度的泡沫陶瓷复合为整体，经一次烧成而成强度和导热系数优良的三层复合泡沫陶瓷墙体材料，该材料性能优良，是一种新型的泡沫陶瓷复合材料。
本发明的有益效果在于：
本发明各复合层采用相同的基础成分配方，一次性烧成而成，其优势在于：各复合层间的烧成温度和膨胀系数等相同，复合层间具有良好相容性，结构稳定，烧成过程易于控制。
本发明的复合泡沫陶瓷墙体材料同时具备了高强度、抗冲击性能、良好的保温性能，可应用自保温墙体材料，保温装饰一体化墙体材料，装配式轻质、高强、保温整体墙板等领域。墙体整体性好，施工简单，综合工程费用低。
本发明的复合泡沫陶瓷墙体材料，具有防火、抗老化、防渗、隔音、自身重量轻等优良性能，可服了加气混凝土砌块、聚苯板等墙体材料及外墙保温材料存在的缺陷。
附图说明
图1本发明的断面图结构示意图
其中，1-防护层，2-保温隔热层。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
实施例1
本实施例泡沫陶瓷保温材料适用于自保温墙体材料。
配制基础配方为SiO2 60.7％、Al2O3 20.9％、CaO 2.1％、MgO 5.6％、K2O+Na2O4.9％、ZnO 1.0％、Fe2O3 4.8％的泡沫陶瓷粉料。表面保护层的粉料外掺2.5wt％SiC发泡剂，中间隔热保温层粉料外掺1.2％发泡剂。
首先将表面层粉料均匀铺入耐火模具中，作为第一层防护层粉料，铺设厚度30mm，以0.2KPa压力压平表面，然后用保温隔热层粉料铺设第二层，铺设厚度为40mm，以同样压力压平表面，再用表面呈粉料铺设第三层即防护层，铺设厚度30mm，压平表面。
将装有粉料的耐火模具送入窑炉中，以4℃/min的升温速率升至1180℃保温1.2h。随后在窑内以0.5～5℃/min分段冷却至室温，切裁后得到复合发泡陶瓷材料。如附图1所示，由三层泡沫陶瓷一次性高温发泡烧结而成，表面为防护层1，中间为保温隔热层2。
具体性能数据如表1所示。
表1复合泡沫陶瓷材料性能
实施例2
本实施实例复合泡沫陶瓷保温材料，表面层气孔小，强度高，适用于装配式整体墙板。
配制基础配方为SiO2 53.1％、Al2O3 28％、CaO 3.2％、MgO 4.2％、K2O+Na2O6.7％、ZnO 2.2％、Fe2O3 2.6％的泡沫陶瓷粉料。表面保护层的粉料外掺1.5wt％发泡剂，中间隔热保温层粉料外掺0.8wt％发泡剂。
首先将表面层粉料均匀铺入耐火模具中，作为第一层粉料，铺设厚度22mm，以0.2KPa压力压平表面，然后用中间层粉料铺设第二层，铺设厚度为60mm，以同样压力压平表面，再用表面呈粉料铺设第三层，铺设厚度22mm，刮平表面。
将装有粉料的耐火模具送入窑炉中，以4℃/min的升温速率升至1200℃保温2h。随后在窑内以0.5～5℃/min分段冷却至室温，切裁后得到复合发泡陶瓷材料。如附图1所示，由三层泡沫陶瓷一次性高温发泡烧结而成，表面为防护层1，中间为保温隔热层2。
具体性能数据如表2所示。
表2复合泡沫陶瓷材料性能
实施例3
本实施实例复合泡沫陶瓷保温材料，导热系数低，表面层气孔小，适用于保温装饰一体板。
配制基础配方为SiO2 66.8％、Al2O3 17％、CaO 0.5％、MgO 8.0％、K2O+Na2O4.2％、ZnO 3.2％、Fe2O3 0.3％的泡沫陶瓷粉料。表面保护层的粉料外掺3.0wt％发泡剂，中间隔热保温层粉料外掺1.4wt％发泡剂。
首先将表面层粉料均匀铺入耐火模具中，作为第一层粉料，铺设厚度20mm，以0.2KPa压力压平表面，然后用中间层粉料铺设第二层，铺设厚度为35mm，以同样压力压平表面，再用表面呈粉料铺设第三层，铺设厚度20mm，刮平表面。
将装有粉料的耐火模具送入窑炉中，以6℃/min的升温速率升至1150℃保温1..0h。随后在窑内以0.5～5℃/min分段冷却至室温，切裁后得到复合发泡陶瓷材料。如附图1所示，由三层泡沫陶瓷一次性高温发泡烧结而成，表面为防护层1，中间为保温隔热层2。
具体性能数据如表3所示。
表3复合泡沫陶瓷材料性能
实施例4
本实施实例复合泡沫陶瓷保温材料，表面层气孔小，保温性能好，适用于保温装饰一体板或自保温墙体。
配制基础配方为SiO2 57.8％、Al2O3 23.4％、CaO 1.4％、MgO6.2％、K2O+Na2O5.8％、ZnO 3.9％、Fe2O3 1.5％的泡沫陶瓷粉料。表面保护层的粉料外掺2.0wt％发泡剂，中间隔热保温层粉料外掺1.0wt％的复合发泡剂。
首先将表面层粉料均匀铺入耐火模具中，作为第一层粉料，铺设厚度10mm，以0.2KPa压力压平表面，然后用中间层粉料铺设第二层，铺设厚度为55mm，以同样压力压平表面，再用表面呈粉料铺设第三层，铺设厚度10mm，刮平表面。
将装有粉料的耐火模具送入窑炉中，以6℃/min的升温速率升至1170℃保温1h。随后在窑内以0.5～5℃/min分段冷却至室温，切裁后得到复合发泡陶瓷材料。如附图1所示，由三层泡沫陶瓷一次性高温发泡烧结而成，表面为防护层1，中间为保温隔热层2。
具体性能数据如表4所示。
表4复合泡沫陶瓷材料性能
实施例5
本实施实例复合泡沫陶瓷保温材料，表面层气孔小，强度高，适用于装配式整体墙板。
配制基础配方为SiO2 62.0％、Al2O3 18.7％、CaO 1.1％、MgO 7.2、K2O+Na2O5.3％、ZnO 1.8％、Fe2O3 3.9％的泡沫陶瓷粉料。表面保护层的粉料外掺2.6wt％发泡剂，中间隔热保温层粉料外掺0.8wt％发泡剂。
首先将表面层粉料均匀铺入耐火模具中，作为第一层粉料，铺设厚度30mm，以0.2KPa压力压平表面，然后用中间层粉料铺设第二层，铺设厚度为25mm，以同样压力压平表面，再用表面呈粉料铺设第三层，铺设厚度30mm，刮平表面。
将装有粉料的耐火模具送入窑炉中，以5℃/min的升温速率升至1180℃保温0.5h。随后在窑内以0.5～5℃/min分段冷却至室温，切裁后得到复合发泡陶瓷材料。如附图1所示，由三层泡沫陶瓷一次性高温发泡烧结而成，表面为防护层1，中间为保温隔热层2。
具体性能数据如表5所示。
表5复合泡沫陶瓷材料性能

Claims (6)

1.一种复合墙体材料，其特征在于由三层掺入不同发泡剂的泡沫陶瓷粉料一次性高温发泡烧结而成，上下表面为防护层，中间为保温隔热层；
所述的泡沫陶瓷粉料的化学成分按重量百分比为：SiO2 45～67％、Al2O3 17～30％、CaO 0.3～3.5％、MgO 4～8％、K2O+Na2O 4～7％、ZnO 1～4％、Fe2O3 0.2～5％；
保护层泡沫陶瓷粉料掺入发泡剂为MnO2和SiC重量比为12:1的混合物，掺入量1.5～3wt％；保温隔热层泡沫陶瓷粉料掺入发泡剂为SiC和Sb2O3重量比为1:1的混合物，掺入量为0.8～1.4wt％。
2.如权利要求1所述的复合墙体材料，其特征在于防护层泡沫陶瓷粉料及保温隔热层泡沫陶瓷粉料分三层均匀布入耐火材料模框内，依次为防护层粉料、保温隔热层粉料、防护层粉料，布料过程中逐层压实。
3.如权利要求1所述的复合墙体材料，其特征在于所述高温发泡烧结过程为：以4～6℃/min升温至1150～1200℃，保温0.5～1.5h，随后以3～5℃/min快速冷却到800℃，后续以0.5～1.2℃/min的速度缓慢冷却到常温。
4.如权利要求1所述的复合墙体材料，其特征在于烧成后防护层为厚度为10～50mm，保温隔热层厚度为80～200mm。
5.如权利要求1所述的复合墙体材料，其特征在于防护层容重450～650kkg/m3、强度8～18MPa、导热系数0.14～0.18W/(m·k)、厚度10～50mm。
6.如权利要求1所述的复合墙体材料，其特征在于保温隔热层容重160～220kg/m3，强度为1.5～2.5MPa，导热系数低于0.08W/(m·k)，厚度80～200mm。
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