CN107500682A - 一种复合自保温砌块的混凝土浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合自保温砌块的混凝土浆料，主要由水泥、机制砂、石粉、陶粒、中砂、粉煤灰、减水剂和水混合而成。本发明提供的复合自保温砌块的混凝土浆料，相对于现有复合自保温砌块的混凝土浆料，我们将其中的粗骨料由碎石替换为机制砂，同时增加了陶粒，还提高了粉煤灰和水的含量，提高了砌块的强度同时降低了砌块的导热系数，提高砌块的保温性能。

Description

一种复合自保温砌块的混凝土浆料
技术领域
本发明涉及一种复合自保温砌块的混凝土浆料。
背景技术
随着我国节能减排政策以及可持续发展战略的实施，研究节材节能、性能优良、易于产业化生产的新型墙材变得非常必要。传统的单一墙体材料逐渐不能满足建筑节能标准的要求，于是复合墙体材料应运而生。复合墙体可分为外保温、内保温和自保温三种形式。外墙内保温存在的问题有内表面容易结露、冷热桥效应、室温波动大等；外墙外保温存在保温层容易脱落、施工质量较难控制、工程造价高等问题。而采用自保温体系可以把墙体与保温体系合二为一，既可以有效保证其保温的功能，又可以降低成本，延长保温墙体寿命，这将是有效且经济的方法。
对传统的混凝土小型空心砌块进行改造，使其满足建筑节能对墙体的要求是一种比较有效的方法。目前主要有两种改造措施：第一种是做成复合墙体，即通过外挂岩棉板、泡沫板等保温隔热材料达到保温效果；第二种是做成复合自保温砌块，成为自保温墙体，现在常用的方法主要是在混凝土空心砌块中填充泡沫混凝土、内嵌聚苯板保温层等。与复合墙体相比较而言，复合自保温砌块能简化建筑外墙的施工难度，缩短施工周期，同时其保温材料置于砌块内部，耐久性较好，因此具有非常大的发展潜力。
对复合自保温砌块的块型研究主要有四个方向：一是在普通混凝土空心砌块基础上进行改进，如中科院物理所杜文英研究的“三合一”混凝土砌块、秦皇岛市墙改节能办公室马立新研究的新型复合保温砌块、金陵科技学院苏慧研究的榫接一体化墙体；二是在连锁砌块的基础上进行改造，连锁砌块的上下左右四个面可互相连锁，只在墙体第一层用砂浆砌筑砌块，并通过构造措施使墙体连成整体，如杭州生产的多功能联锁砌块；三是在填充砌块的基础上改造，即研制轻集料多功能混凝土砌块，进而结合保温及装饰等功能，如彩色自保温混凝土装饰砌块；四是在多功能“N”式砌块上进行改进，如湘西生产的“Nb”式保温砌块。
综上所述，新型复合自保温砌块是符合发展需求的，所以该种新型砌块的市场前景非常可观。但现在出现的复合自保温砌块的形态还是比较少的，我们需要不停地设计与探索，以找到更加优异的复合自保温砌块结构。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种复合自保温砌块的混凝土浆料，对现在的混凝土浆料进行改进，以提高复合自保温砌块的性能。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
混凝土是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称，其构成复杂；不同原料的矿物化学成分和材质结构的差异本来很大，再按照不同的配合比、含水量、龄期和施工工艺等组合在一起，因此混凝土的热工性能有较大的离散型。
一种复合自保温砌块的混凝土浆料，主要由水泥、机制砂、石粉、陶粒、中砂、粉煤灰、减水剂和水混合而成。相对于现有复合自保温砌块的混凝土浆料，我们将其中的粗骨料由碎石替换为机制砂，同时增加了陶粒，还提高了粉煤灰和水的含量。
复合自保温砌块的使用的干硬性混凝土，从理论的角度出发，占混凝土总体积大部分的粗集料对混凝土的热工性能有很大的影响。现有复合自保温砌块的配合比中使用的碎石是5～16mm粒径的瓜子片，瓜子片的粒径对于配置干硬性混凝土偏大，很容易与水、水泥相结合形成体积很大的泥团，会使水泥无法充分反应，降低复合自保温砌块的强度，同时体积很大的泥团，很容易在干硬性混凝土中形成孔洞，而且即便是经过预压也很难完全消除，因此建议使用粒径较小的粗骨料代替瓜子片。此外，瓜子片的主要成分是青石，其导热系数高于玄武岩和粗面岩，因此建议使用导热系数低的玄武岩和粗面岩作为粗骨料。综上考虑，选择以玄武岩为主要成分的机制砂作为配制干硬性混凝土的粗骨料，其粒径范围为2～5mm。
不过机制砂颗粒粗糙、棱角多、级配较差，在配制中低强度等级混凝土时，用水量相对较大，拌制的混凝土工作性差，易离析。为了解决以上存在的问题，可以考虑在配合比中加入适量的石粉。石粉可以填补混凝土骨料之间的空隙，改善混凝土和易性，提高混凝土密实度和强度，对混凝土的耐久性也大有益处。但目前石粉对干硬性混凝土性能影响的理论尚不成熟，很难通过理论分析完成石粉用量设计，考虑到现有复合自保温砌块的混凝土浆料中石粉的用量较大，建议使用试验的方式确定石粉的用量。另外，石灰石石粉的保温性能较好，建议使用石灰石石粉。
陶粒是一种在回转窑中经发泡生产的轻骨料，它具有球状的外形，表面光滑而坚硬，有密度小、热导率低、强度高等特点。这些优点主要源自于陶粒特殊的结构，陶粒的表面是一层坚硬的外壳，这层外壳呈陶质或釉质，具有隔水保气作用。内部结构特征呈细密蜂窝状微孔，这些微孔都是封闭的，而不是连通的，气体被包在细密蜂窝状微孔中，既降低了陶粒的密度，也使其具有良好的保温隔热性能，用它配制的混凝土热导率一般为0.3～0.8[W/(m·K)]，比普通混凝土低1～2倍。以上的优点与复合自保温砌块的功能需求非常契合，因而将陶粒加入干硬性混凝土的配合比中。为了避免产生上文所述的“泥团”，选择陶粒中小于5mm的细颗粒，也称为“淘砂”。
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，也是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。粉煤灰可资源化利用，变废为宝，如作为混凝土的掺合料等。粉煤灰本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，能在常温，特别是在水热处理(蒸汽养护)条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料。提高配合比中的粉煤灰含量，可以增加干硬性混凝土的强度和耐久性，而且粉煤灰是一种具有一定刚性、且粒度比较均匀的球状粉体，在其颗粒内部存在许多微孔。当其作为掺合料成型时，粉煤灰颗粒相互“架桥”，在材料内部构成一定体积的空腔，加之粉煤灰颗粒中的微孔作用，在一定范围内粉煤灰的掺入可以降低材料的导热系数。
表1几种建筑原料的导热、蓄热系数]
如表1所示，粉煤灰的导热系数、蓄热系数比达到1:17，因而具有良好的隔热性；同时粉煤灰价格较低，产生能源消耗小，只要能合理改善其导热性能，充分发挥其蓄热性，粉煤灰完全可以成为理想的热工材料。综上所述，有必要适当提高配合比中粉煤灰的含量，以配制出强度、耐久性和热工性能更佳的干硬性混凝土。另外粉煤灰有较强的吸水性，需要同时提高配合比中水的含量。优选的，所述粉煤灰和水的质量百分比为15～22。
根据以上对干硬性混凝土的各种配合比原料热工性能原理的分析，并经多次试配，设计出方案A和方案B两种配合比，如表2所示，两种方案的差异体现在机制砂和石粉占比的不同。
表2两种优化的配合比
有益效果：本发明提供的复合自保温砌块的混凝土浆料，相对于现有复合自保温砌块的混凝土浆料，我们将其中的粗骨料由碎石替换为机制砂，同时增加了陶粒，还提高了粉煤灰和水的含量，提高了砌块的强度同时降低了砌块的导热系数，提高砌块的保温性能。
附图说明
图1为实施例制作的复合自保温砌块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
如表3所示，按照本发明给出的配合比(方案A和方案B)，制作如图1所示的复合自保温砌块，其中，承重砌块本体1和外页面采用表3提供的混凝土浆料浇筑，保温板2采用相同批次生产的产品。
表3两种优化的配合比
说明：水泥选用标号为42.5的普通硅酸盐水泥，石粉选用石灰石石粉。
对上述两种砌块进行相关的试验进行相关试验和检测。
一、砌块强度试验方案
通过随机抽取砌块进行抗压强度试验来判断砌块抗压强度是否满足规范要求。在两种配合比方案砌块制作养护完成之后，分别随机选取5块进行砌块强度试验。然后在制作完成的两种配合比砌块中分别随机选取5块露天放置6个月，然后再分别进行砌块强度试验。
砌块强度试验采用的仪器是WAW-1000电液伺服万能试验机，试验时首先将试验机的压板清理干净，然后将砌块放置在试验机的压板上，注意将砌块的中心与试验机的下压板中心对准，然后开始试验。试验时控制试验机以0.2～0.3MPa的加载速度连续均匀加荷，加载到砌块出现贯通的竖向裂缝为止，并记录试验结果，如表4所示。
表4砌块的抗压强度试验结果
二、试验结果分析
四个试验方案的砌块压力实测值最大值或最小值与平均值的最大偏差分别为36.6kN、48.6kN、38.6kN、46.8kN，以上差值的绝对值与平均值的比值分别为4.5％、6.3％、4.5％、5.8％，即砌块强度最大波动为6.3％，波动较小，这说明按照以上配合比制作的砌块强度稳定，同时砌块的制作方法能够保证砌块的质量。砌块抗压强度的计算公式：
fc＝P/A
式中：fc-砌块抗压强度(MPa)；
P-极限载荷(KN)；
A-砌块的总承压面积，包含孔洞面积(mm2)。
表5砌块的抗压强度(MPa)
表5是根据强度试验结果计算得出的各方案砌块的抗压强度，可以看出以上四种方案的砌块均满足砌体结构中砌块的抗压强度不得小于5MPa的规范要求，说明以上砌块可以用做填充墙，也可以用作多层砌体结构的承重墙。方案A与方案B差别体现在机制砂和石粉的比重不同，方案A比方案B的砌块抗压强度大0.31MPa，主要是因为方案A中机制砂的成分更多，作为粗骨料对砌块的强度贡献更大，但考虑到机制砂的保温性能不如石粉，方案A和方案B的取舍需进行进一步保温性能比较。放置6个月后，两种方案的抗压强度都有一定的提高，方案A提高了7.7％，方案B提高了4.1％，说明随着时间的推移，按照内部各成分之间的化学反应仍在继续，强度仍在缓慢提高，砌块具有一定的耐久性。此外两种方案的砌块抗压强度离散性很低，说明目前制作出来的砌块强度稳定，砌块的质量有保证。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种复合自保温砌块的混凝土浆料，其特征在于：是一种主要由水泥、机制砂、石粉、陶粒、中砂、粉煤灰、减水剂和水混合而成的混凝土浆料。
2.根据权利要求1所述的复合自保温砌块的混凝土浆料，其特征在于：所述机制砂是以玄武岩和粗面岩作为主要成分的粗骨料，其粒径范围为2～5mm。
3.根据权利要求1所述的复合自保温砌块的混凝土浆料，其特征在于：所述机制砂是以玄武岩作为主要成分的粗骨料，其粒径范围为2～5mm。
4.根据权利要求1所述的复合自保温砌块的混凝土浆料，其特征在于：所述石粉为石灰石石粉。
5.根据权利要求1所述的复合自保温砌块的混凝土浆料，其特征在于：所述陶粒的粒径小于5mm。
6.根据权利要求1所述的复合自保温砌块的混凝土浆料，其特征在于：所述粉煤灰和水的质量百分比为15～22。
7.根据权利要求1所述的复合自保温砌块的混凝土浆料，其特征在于：各组分的质量百分比为：水泥为18，机制砂为25，石粉为18，陶粒为8，中砂为10，粉煤灰为10，减水剂为2，水为9。
8.根据权利要求1所述的复合自保温砌块的混凝土浆料，其特征在于：各组分的质量百分比为：水泥为18，机制砂为18，石粉为25，陶粒为8，中砂为10，粉煤灰为10，减水剂为2，水为9。
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