CN107500598A - 一种应用于防火板材的填充物及其检测装置 - Google Patents

一种应用于防火板材的填充物及其检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于防火板材的填充物及其检测装置，主要解决现有技术中存在的节能效果差、制造耗能高技术问题，本发明通过采用所述组合物包括存石蜡/膨胀珍珠岩复合物，煤矸石粉末，增塑剂；所述石蜡/膨胀珍珠岩复合物包括作为储能物质的石蜡与膨胀珍珠岩颗粒搅拌均匀后，通过多次真空吸附将石蜡完全吸附进入膨胀珍珠岩孔隙中，得到石蜡/膨胀珍珠岩复合物；所述煤矸石粉末含量不高于30％且为纳米级煤矸石粉末；并对该组合物进行测试的检测装置的技术方案，较好的解决了该问题，可用于防火板材的工业生产中。

Description

一种应用于防火板材的填充物及其检测装置
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体是指一种应用于防火板材的填充物及其检测装置。
背景技术
随着我国社会经济的发展，人民生活水平的大幅提高，全国建筑能耗呈稳步上升的趋势,加大了我国能源的压力，制约着我国国民经济的持续发展,降低建筑能耗已是刻不容缓。防火板材又称耐火板，防火板材是由表层纸+色纸+多层牛皮纸构成的。防火板材具有耐磨、耐用消费品高温、耐划、抗渗透、易清洁的特征。产品指以特定的连接、固定及组合方式，包覆在钢结构外不燃、耐火的板材，从而延缓火灾发生时钢材迅速升温而降低强度，避免钢结构失去支撑能力而导致建筑物或构筑物垮塌。防火门板基材为刨花板、防潮板或密度板，表面饰以防火板材。
现有的防火板材是采用硅质材料或钙质材料为主要原料，与一定比例的纤维材料、轻质骨料、黏合剂和化学添加剂混合，经蒸压技术制成的装饰板材。其存在不节能、制造耗能高的技术问题，因此，提供一种使用节能、制造耗能少的防火板材填充物就很有必要。同时提供一种检验该防火板材填充物节能指标的装置就很有必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是解决使用节能效果差、制造耗能高的技术问题。本发明提供一种新的应用于防火板材的填充物，该防火板材填充物能够在使用时对温度进行存储，在温度下降时通过缓慢释放热能达到降低能量浪费，节能的目的，同时通过改良组分，能够在制造该组合物时节省能耗。
本发明通过下述技术方案实现：
一种应用于防火板材的填充物，所述组合物包括存石蜡/膨胀珍珠岩复合物，煤矸石粉末，增塑剂；所述石蜡/膨胀珍珠岩复合物包括作为储能物质的石蜡与膨胀珍珠岩颗粒搅拌均匀后，通过多次真空吸附将石蜡完全吸附进入膨胀珍珠岩孔隙中，得到石蜡/膨胀珍珠岩复合物；所述煤矸石粉末含量不高于30％且为纳米级煤矸石粉末。
本发明工作原理，本发明通过加入能够储存热能并缓慢释放的相变储能材料石蜡/膨胀珍珠岩复合物。相变储能材料应用于建筑墙板中可以减少环境温度对室内引起的温度波动，提高室内的舒适度，同时可以减少建筑能耗而起到节能的作用。通过加入煤矸石粉末，能够减少制造过程中的耗能。在制作防火板材过程中，SiO2含量越高，制出的防火板材强度越高，但SiO2含量过高会使板材的可塑性降低，干燥收缩率大，导致产生裂缝，所以，SiO2含量不宜大于70％。由于煤矸石中含有CaO和MgO，吸水后会生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，所以，CaO和MgO含量不宜过高，如果含量过高，会因体积膨胀产生压力，从而导致砖体爆裂，通过实验，煤矸石的占比不宜超过30％。防火板材填充物对煤矸石粒径也有一定的要求，通常情况下，煤矸石实心砖的原料粒径不大于1mm，空心砖的原料粒径不大于2mm，且0.5mm以下的颗粒应占65％以上。对于纳米级的煤矸石粉末，能够通过多次真空吸附进入膨胀珍珠岩孔隙。
上述方案中，为优化，进一步地，所述石蜡相变温度为30℃。
进一步地，所述煤矸石粉末直径不大于50nm。
本发明还提供一种用于所述的填充物的检测装置，所述检测装置位于外箱体11内，包括2个温度传感器组，与第1温度传感器9组连接的多路温度测量仪6，与第二温度传感器组连接的智能温控装置3，所述填充物还包括设于待测目标下方的均温隔热板10，所述待测目标与均温隔热板10之间设有均温风扇8，位于均温隔热板10下设有加热器7；所述加热器7通过解除调压器受控于智能温控装置3；所述第1温度传感器9组包括位于待测目标腔内的第1温度传感器9以及位于待测目标外的第2温度传感器16；所述第二温度传感器组包括位于待测目标外的第3温度传感器12；所述智能温控装置3与多路温度测量仪6与上位机5连接；所述智能温控装置3还包括与上位机5连接的无线通讯单元13，通过无线通讯单元13连接的远程服务器14；所述远程服务器14用于后处理所述多路温度测量仪6数据。
上诉方案中，为优化，进一步地，所述远程服务器14包括存储介质，与存储介质数据互联的处理器，与处理器连接的显示装置；所述存储介质存储有数据处理程序，所述显示装置用于显示数据处理程序的处理结果，所述处理器用于执行数据处理程序，以执行以下步骤：
(1)接收上位机5传输的多路温度传感器的参数数据，包括时间-温度数据，所述温度数据包括待测目标外部温度数据T1及待测目标内部温度数据T2，对比目标内部温度数据T3；
(2)对外部温度数据T1与内部温度数据T2求差，并分别绘制相对于时间的温差曲线ΔT、外部温度数据T1曲线，内部温度数据T2曲线；
(3)根据能量公式Q＝cmΔT求出节约能量。
进一步地，所述第1温度传感器9、第2温度传感器16及第3温度传感器12均为铂电阻温度传感器。
进一步地，所述无线通讯单元13为GPS/WIFI双频段通信单元。
进一步地，所述检测装置还包括与远程服务端通过无线通讯单元13连接的移动终端15；所述移动终端15用于通过远程服务器14控制智能温控装置3、读取多路温度测量仪6实时参数、显示远程服务器14处理结果。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
效果一，在外环境温度变化的情况下，含9％石蜡制成的相变储能保温箱体2内温度波动远远小于普通保温箱体1内的波动，显示了相变储能保温建筑材料优异的调温均温效果，可以大幅度降低室内温度的波动，提高人体的舒适度，同时也具有显著的节能作用；
效果二，煤矸石具有耐压、抗折、耐酸碱腐蚀等优点，并且加入适当的煤矸石粉末，能够在制造防火板材时的加热固化工序中对煤矸石粉末进行释放热能，减少耗能；
效果三，通过设置远程服务器14的检测装置，以及移动终端15，能够提高填充物测试的准确度及自动化方便性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1，实施例中检测装置示意图。
图2，参数处理结果示意图。
图3，现有的普通防火板中填充物截面示意图。
图4，本实施例中改良防火板材填充物截面示意图。
附图中，1-普通保温箱体，2-相变储能保温箱体，3-智能温控装置，4-接触调压器，5-上位机，6-多路温度测量仪，7-加热器，8-均温风扇，9-第1温度传感器，10-均温隔热板，11-外箱体，12-第3温度传感器，13-无线通讯单元，14-远程服务器，15-移动终端，16-第2温度传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施提供一种应用于防火板材的填充物，所述组合物组分为：石蜡/膨胀珍珠岩复合物50％，煤矸石粉末10％，增塑剂20％；所述石蜡/膨胀珍珠岩复合物包括作为储能物质的石蜡与膨胀珍珠岩颗粒搅拌均匀后，通过多次真空吸附将石蜡完全吸附进入膨胀珍珠岩孔隙中，得到石蜡/膨胀珍珠岩复合物。
首先将石蜡与膨胀珍珠岩混合均匀，其中石蜡干基含量为9％，膨胀珍珠岩颗粒直径2～4mm，密度110kg/m3。在100～120℃的条件下，通过多次真空吸附将石蜡完全吸附进入膨胀珍珠岩孔隙中，制成石蜡/膨胀珍珠岩复合物。
将配方剂量的水泥、煤矸石粉末、增塑剂和减水剂搅拌2min～3min，煤矸石粉末剂量为10％，搅拌均匀后再加入适量的水，继续搅拌，并加入已制备的石蜡/膨胀珍珠岩复合物。充分搅拌均匀后制得相变储能保温浆料，将其倒入预先做好的模磨具中，在真空腔体内，调整温度为80℃固化，制得相变储能保温板材。
依照以上方法制备普通保温板材用于对照测试。利用上述板材制备相变储能保温箱体2和普通保温箱体1各1个，大小均为50cm×50cm×50cm，壁厚为1cm，以备检测用。
采用用于填充物的检测装置测量前述相变储能保温箱体2和普通保温箱体1，如图1，所述检测装置位于外箱体11内，包括2个温度传感器组，与第1温度传感器9组连接的多路温度测量仪6，与第二温度传感器组连接的智能温控装置3，所述填充物还包括设于待测目标下方的均温隔热板10，所述待测目标与均温隔热板10之间设有均温风扇8，位于均温隔热板10下设有加热器7；所述加热器7通过解除调压器受控于智能温控装置3；所述第1温度传感器9组包括位于待测目标腔内的第1温度传感器9以及位于待测目标外的第2温度传感器16；所述第二温度传感器组包括位于待测目标外的第3温度传感器12；所述智能温控装置3与多路温度测量仪6与上位机5连接；所述智能温控装置3还包括与上位机5连接的无线通讯单元13，通过无线通讯单元13连接的远程服务器14；所述远程服务器14用于后处理所述多路温度测量仪6数据。
具体地，所述远程服务器14包括存储介质，与存储介质数据互联的处理器，与处理器连接的显示装置；所述存储介质存储有数据处理程序，所述显示装置用于显示数据处理程序的处理结果，所述处理器用于执行数据处理程序，以执行以下步骤：
(1)接收上位机5传输的多路温度传感器的参数数据，包括时间-温度数据，所述温度数据包括待测目标外部温度数据T1及待测目标内部温度数据T2，对比目标内部温度数据T3；
(2)如图2，对外部温度数据T1与内部温度数据T2求差，并分别绘制相对于时间的温差曲线ΔT、外部温度数据T1曲线，内部温度数据T2曲线；
(3)根据能量公式Q＝cmΔT求出节约能量。
从图2温度变化的曲线可以看出，相变储能保温板材相变点Tc、2种不同材料升温过程中最大温差△TH、降温过程的最大温差△TL以及随环境温度变化的最大温差△T1和△T2。当环境温度由低温开始升温并达到甚至高于相变点Tc时，相变材料由于相变潜热，开始吸收热量，从而保持相变储能板材箱比普通保温箱体1内温度具有较低的升温速率，因而产生了△TH。当环境温度由高温开始降温并达到甚至低于相变点Tc时，相变材料发生相变而放出热量，从而保持相变储能保温箱比普通保温箱体1具有较低的降温速率，因而产生了△TL。△TH和△TL可以用于衡量相变储能保温建筑材料的调温效果，△TH和△TL越大，表明相变储能保温建筑材料的调温效果越好。另外，从图2还可以看到测试箱温度波动的变化情况△T1和△T2。△T1或△T2波动越小，越能满足人体舒适度的要求。从图2还可以看出，△T1＝32.1℃，△T2＝23℃，相变储能保温箱体2的波动远小于普通保温板箱，对提高人体舒适度起到很好的效果，相变储能保温建筑材料具有显著的调温性能。
铂电阻温度传感器的精度高、稳定性强，误差小。优选地，所述第1温度传感器9、第2温度传感器16及第3温度传感器12均为铂电阻温度传感器。
为提高上位机5与远程服务器14之间的稳定数据交互，所述无线通讯单元13为GPS/WIFI双频段通信单元。
为进一步提高使用便捷性，适应移动互联网时代的需求。优选地，所述检测装置还包括与远程服务端通过无线通讯单元13连接的移动终端15；所述移动终端15用于通过远程服务器14控制智能温控装置3、读取多路温度测量仪6实时参数、显示远程服务器14处理结果。
表2为不同循环周期下的温差值测试结果，N为循环次数，每个循环为16个小时，△TH为普通保温箱和相变储能保温箱内温度最高温度温差，△TL为最低温度温差，△T为整体温差，△T＝△TH+△TL。从表2可以看出，平均△TH＝5.6℃和△TL＝3.0℃，在高温时，相变储能板材箱内温度相对于普通板材箱低5.6℃，而低温时相对普通板材箱高3.0℃，可以看出相变储能保温建筑材料起到了很好的调温效果。
人体的舒适温度一般在18～24℃，当温度小于或者超过该温度范围时，可以通过空调等来调节温度的变化。对普通保温箱体1和相变储能保温箱体2温度的调节可以简化为对箱内空气温度的调节。普通保温箱体1和相变储能保温箱体2要达到目标温度即人体舒适温度，相变储能保温箱体2相对普通保温箱体1可以节约能量为Q＝cm△TH或Q＝cm△TL，c为空气的热容、m为室内空气的质量。利用△TH或者△TL来衡量相变储能保温建筑材料相对于普通保温材料的节能效果，从表2可以看出，△TH平均值为5.6℃、△TL平均值为3.0℃，均比较大。因此，相变储能保温建筑材料可以起到较好的节能效果。
煤矸石中的高岭土组分会发生脱水和分解，生成偏高岭土和无定形的二氧化硅和氧化铝，使原来的结晶相被分解破坏，此时煤矸石就具有了火山灰活性，就可以和水泥中的碱性物质发生反应，生成胶凝材料，从而改善板材中的各项性能。加入煤矸石，主要是为了代替水泥，降低成本，并在其中起到物理密实填充作用和对水的吸附作用。煤矸石可以有效地分散水泥颗粒，起到很好的物理密实填充作用，填充原充水空间，置换出更多的水来润滑水泥。煤矸石掺入量小于30％时，与不掺加煤矸石的水泥净浆相比，其流动度、标准稠度用水量均有所改善，凝结时间和安定性均优化。含有煤矸石的防火板材与普通防火板材的效果分别如图3及图4。图3为普通防火板从图4为本实施例中改良防火板材。明显看出，本实施例中改良的防火板材内部强度提高。
表2不同循环周期下的误差值
上述方案中，为优化，进一步地，所述石蜡相变温度为30℃。
进一步地，所述煤矸石粉末直径不大于50nm。
本发明还提供一种用于所述的填充物的检测装置，所述检测装置位于外箱体11内，包括2个温度传感器组，与第1温度传感器9组连接的多路温度测量仪6，与第二温度传感器组连接的智能温控装置3，所述填充物还包括设于待测目标下方的均温隔热板10，所述待测目标与均温隔热板10之间设有均温风扇8，位于均温隔热板10下设有加热器7；所述加热器7通过解除调压器受控于智能温控装置3；所述第1温度传感器9组包括位于待测目标腔内的第1温度传感器9以及位于待测目标外的第2温度传感器16；所述第二温度传感器组包括位于待测目标外的第3温度传感器12；所述智能温控装置3与多路温度测量仪6与上位机5连接；所述智能温控装置3还包括与上位机5连接的无线通讯单元13，通过无线通讯单元13连接的远程服务器14；所述远程服务器14用于后处理所述多路温度测量仪6数据。
上诉方案中，为优化，进一步地，所述远程服务器14包括存储介质，与存储介质数据互联的处理器，与处理器连接的显示装置；所述存储介质存储有数据处理程序，所述显示装置用于显示数据处理程序的处理结果，所述处理器用于执行数据处理程序，以执行以下步骤：
(1)接收上位机5传输的多路温度传感器的参数数据，包括时间-温度数据，所述温度数据包括待测目标外部温度数据T1及待测目标内部温度数据T2，对比目标内部温度数据T3；
(2)对外部温度数据T1与内部温度数据T2求差，并分别绘制相对于时间的温差曲线ΔT、外部温度数据T1曲线，内部温度数据T2曲线，如图2,；
(3)根据能量公式Q＝cmΔT求出节约能量。
进一步地，所述第1温度传感器9、第2温度传感器16及第3温度传感器12均为铂电阻温度传感器。
进一步地，所述无线通讯单元13为GPS/WIFI双频段通信单元。
进一步地，所述检测装置还包括与远程服务端通过无线通讯单元13连接的移动终端15；所述移动终端15用于通过远程服务器14控制智能温控装置3、读取多路温度测量仪6实时参数、显示远程服务器14处理结果。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (8)

1.一种应用于防火板材的填充物，其特征在于：所述组合物包括存石蜡/膨胀珍珠岩复合物，煤矸石粉末，增塑剂；
所述石蜡/膨胀珍珠岩复合物包括作为储能物质的石蜡与膨胀珍珠岩颗粒搅拌均匀后，通过多次真空吸附将石蜡完全吸附进入膨胀珍珠岩孔隙中，得到石蜡/膨胀珍珠岩复合物；
所述煤矸石粉末含量不高于30％且为纳米级煤矸石粉末。
2.根据权利要求1所述的应用于防火板材的填充物，其特征在于：所述石蜡相变温度为30℃。
3.根据权利要求1所述的应用于防火板材的填充物，其特征在于：所述煤矸石粉末直径不大于50nm。
4.应用于权利要求1-3所述的填充物的检测装置，其特征在于：所述检测装置位于外箱体(11)内，包括2个温度传感器组，与第1温度传感器(9)组连接的多路温度测量仪(6)，与第二温度传感器组连接的智能温控装置(3)，所述填充物还包括设于待测目标下方的均温隔热板(10)，所述待测目标与均温隔热板(10)之间设有均温风扇(8)，位于均温隔热板(10)下设有加热器(7)；所述加热器(7)通过解除调压器受控于智能温控装置3；
所述第1温度传感器(9)组包括位于待测目标腔内的第1温度传感器(9)以及位于待测目标外的第2温度传感器(16)；
所述第二温度传感器组包括位于待测目标外的第3温度传感器(12)；
所述智能温控装置(3)与多路温度测量仪(6)与上位机(5)连接；
所述智能温控装置(3)还包括与上位机(5)连接的无线通讯单元(13)，通过无线通讯单元(13)连接的远程服务器(14)；
所述远程服务器(14)用于后处理所述多路温度测量仪(6)数据。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于：所述远程服务器(14)包括存储介质，与存储介质数据互联的处理器，与处理器连接的显示装置；
所述存储介质存储有数据处理程序，所述显示装置用于显示数据处理程序的处理结果，所述处理器用于执行数据处理程序，以执行以下步骤：
(1)接收上位机(5)传输的多路温度传感器的参数数据，包括时间-温度数据，所述温度数据包括待测目标外部温度数据T1及待测目标内部温度数据T2，对比目标内部温度数据T3；
(2)对外部温度数据T1与内部温度数据T2求差，并分别绘制相对于时间的温差曲线ΔT、外部温度数据T1曲线，内部温度数据T2曲线；
(3)根据能量公式Q＝cmΔT求出节约能量。
6.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于：所述第1温度传感器9、第2温度传感器(16)及第3温度传感器(12)均为铂电阻温度传感器。
7.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于：所述无线通讯单元(13)为GPS/WIFI双频段通信单元。
8.根据权利要求5-7所述的检测装置，其特征在于：所述检测装置还包括与远程服务端通过无线通讯单元(13)连接的移动终端(15)；所述移动终端(15)用于通过远程服务器(14)控制智能温控装置(3)、读取多路温度测量仪(6)实时参数、显示远程服务器(14)处理结果。
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