CN107555928A - 一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用工业废弃物制备夹芯复合墙体的方法，包括如下步骤：（1）将泡沫塑料制品废料粉碎成粒径小于3mm的泡沫塑料制品废料颗粒；（2）砌筑外叶墙和内叶墙，并预埋连接拉杆；（3）将步骤（1）得到的泡沫塑料制品废料颗粒与脱硫建筑石膏、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂、十二烷基硫酸钠、水按比例混合搅拌均匀，注入外叶墙和内叶墙之间的空腔内，并利用振动器振实。

Description

一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体及制备方法

技术领域

本发明涉及建筑构造技术领域，尤其涉及到一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体及制备方法。

背景技术

建筑垃圾、脱硫建筑石膏是城市化和工业化的副产物。随着我国城市化、工业化进程的不断加快，我国建筑垃圾、脱硫建筑石膏产生量急剧增加，堆放既占用了土地资源又造成了环境污染，建筑垃圾、脱硫建筑石膏的处理利用成为我们急需解决的难题。

目前我国部分地区已经实施建筑节能75%的标准，建筑领域主要采取的节能方式是外墙外保温，即在基层墙体粘贴各类保温板材，以达到保温的效果，但这种方式的防火效果较差，不仅存在外墙保温板与建筑物的使用年限问题，同时也容易出现外墙外保温板开裂、脱落等工程质量问题。

夹芯墙体能够很好的解决外墙外保温结构形式存在的诸多问题，因此，得到了一定的应用。但是，目前的夹芯墙体由内、外叶墙和中间的保温板材构成，保温板材与内、外叶墙之间留有空腔，保温板材固定不牢固且容易造成外部渗水，影响墙体的整体性能；另外，内、外叶墙和保温层之间通过拉结网片拉结，施工操作不方便。

各类塑料泡沫制品广泛存在于我们的生活中，在生产、使用过程中会产生大量的废弃泡沫塑料，这些废弃泡沫塑料大多被丢弃、堆积处理，不仅污染了环境，还存在诱发火灾等安全隐患。因此，充分利用各种工业废弃物，设计一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体是非常必要的。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体及制备方法，充分利用泡沫塑料制品废料、建筑垃圾、脱硫建筑石膏等工业废弃物，制备集承重、保温隔热性好、安全性高、耐久性好、防火性能优异的夹芯复合保温墙体，做到了节约资源、节约能源、保护环境。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体，包括外叶墙、内叶墙、中间保温层和连接拉杆，所述外叶墙和内叶墙均由以建筑垃圾再生骨料制备的混凝土砌块和砌筑砂浆砌筑而成，所述中间保温层由泡沫塑料制品废料颗粒、脱硫建筑石膏、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂、物理发泡剂和水经计量混合，发泡后浇筑而成，所述连接拉杆由抗腐蚀性的纤维增强树脂基复合材料或工程塑料制备而成。

本方案中，中间保温层位于内、外叶墙之间，能够起到保温隔热性能，保温材料由泡沫塑料制品废料颗粒、脱硫建筑石膏、水、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂和物理发泡剂经计量、混合搅拌直接浇注于内、外叶墙之间形成，保温材料内部由石膏泡沫和泡沫塑料泡体构成，含有大量封闭孔洞、质量轻、导热系数小、防火和防水效果好；内叶墙、中间层保温材料、外叶墙通过连接拉杆连接，形成牢固整体；复合墙体内、外叶墙均为不燃材料，能够起到很好的结构防火作用。

作为优选，所述泡沫塑料制品废料颗粒、脱硫建筑石膏、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂、物理发泡剂和水的重量份数为：

脱硫建筑石膏 100份

泡沫塑料制品废料颗粒 14.0~14.6份

水 58~65份

短切纤维 0.5~0.8份

聚乙烯醇 4~6份

混凝土防水剂 4.5~6.5份

物理发泡剂 0.2~1.0份。

作为优选，砌筑所述外叶墙和内叶墙所用砌块是以建筑垃圾、粉煤灰、水泥、表面改性剂、复合防水剂制备的建筑垃圾混凝土砌块。本优选方案中，建筑垃圾经破碎作为骨料应用于混凝土砌块中，不仅能够解决建筑垃圾的堆放问题，保护了环境，还创造了额外的经济效益。

作为优选，所述的泡沫塑料制品废料包括废弃的聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、酚醛发泡材料中一种或多种的粉碎颗粒。该几种材料较为常见，大大降低了保温层用料的成本。

作为优选，所述物理发泡剂为十二烷基硫酸钠。成本较低，并且发泡效果好。

作为优选，所述外叶墙和内叶墙之间的距离为复合墙体总厚度的1/4~1/3。既保证符合墙体的强度，又保证复合墙体的保温性能。

作为优选，所述连接拉杆呈三角形排布，相邻三角形之间的间距为400~600mm。此优选方案能够有效分布拉结力，增大拉结连杆的连接作用及使用寿命，从而有效提高了复合墙体的整体性。

一种利用工业废弃物制备夹芯复合墙体的方法，包括如下步骤：

（1）将泡沫塑料制品废料粉碎成粒径小于3mm的泡沫塑料制品废料颗粒，颗粒粒径小有助于与脱硫建筑石膏、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂、物理发泡剂和水混合均匀，以保证浇注中间保温层材料的质量稳定性；

（2）砌筑外叶墙和内叶墙，并预埋连接拉杆，；

（3）将步骤（1）得到的泡沫塑料制品废料颗粒与脱硫建筑石膏、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂、物理发泡剂、水按比例混合搅拌均匀，注入外叶墙和内叶墙之间的空腔内，并利用振动器振实，确保保温材料将空腔充满、填实，避免了保温层与内、外叶墙间的空隙，提高了复合墙体的防水性能。

作为优选，所述连接拉杆选用直径为4~6mm的柱状纤维增强树脂基复合材料制作，连接拉杆的长度比复合墙体的总厚度小2~3mm。本优选方案中柱状纤维增强树脂基复合材料造价低、拉结强度高、耐腐蚀、导热系数低，提升了墙体整体性能，连接拉杆的长度比复合墙体的总厚度小2~3mm，降低了砌筑难度，避免连接拉杆伸出墙体外。

本发明的有益效果为：充分利用泡沫塑料制品废料、建筑垃圾、脱硫建筑石膏等工业废弃物制备复合墙体，做到节约资源、保护环境；选用造价低、拉结强度高、耐腐蚀、导热系数低的柱状纤维增强树脂基复合材料拉结杆，表面粗糙，方便施工且与粘结砂浆的握裹力强，使得内、外叶墙和保温材料形成一个牢固整体；保温层保温材料以脱硫建筑石膏为胶凝性材料，对保温材料颗粒进行包裹、粘结，使得保温材料颗粒成为一个整体，提高了其保温性能和防火性能。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图中所示：

1、外叶墙，2、中间保温层，3、内叶墙，4、连接拉杆。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体，包括外叶墙1、内叶墙3、中间保温层2和连接拉杆4，外叶墙和内叶墙之间的距离，即中间保温层的厚度为复合墙体总厚度的1/4。外叶墙1和内叶墙3均由以建筑垃圾再生骨料制备的混凝土砌块和砌筑砂浆砌筑而成，所述中间保温层2由泡沫塑料制品废料颗粒、脱硫建筑石膏、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂、物理发泡剂和水经计量混合，发泡后浇筑而成，作为优选方案，本实施例的物理发泡剂为十二烷基硫酸钠，成本低，起到很好的发泡作用。连接拉杆4由抗腐蚀性的纤维增强树脂基复合材料或工程塑料制备而成，且连接拉杆呈三角形排布，三角形所在平面可以是水平状态，也可为竖直状态，相邻三角形之间的间距为400mm，连接拉杆的表面粗糙，方便施工且与粘结砂浆的握裹力强，使得内、外叶墙和保温材料形成一个牢固整体。

其中，泡沫塑料制品废料颗粒包括废弃的聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、酚醛发泡材料中一种或多种的粉碎颗粒。

本方法中泡沫塑料制品废料颗粒、脱硫建筑石膏、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂、十二烷基硫酸钠和水的重量份数配比为：

脱硫建筑石膏 100份

泡沫塑料制品废料颗粒 14.0~14.6份

水 58~65份

短切纤维 0.5~0.8份

聚乙烯醇 4~6份

混凝土防水剂 4.5~6.5份

十二烷基硫酸钠 0.2~1.0份。

上述利用工业废弃物制备夹芯复合墙体的方法，包括如下步骤：

（1）对泡沫塑料制品废料进行分类收集，除去其带有的杂质，利用粉碎机粉碎成粒径小于3mm的泡沫塑料制品废料颗粒，有助于废料颗粒与脱硫建筑石膏、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂、十二烷基硫酸钠和水混合均匀，以保证浇注中间层保温材料的质量稳定性。

（2）对复合墙体结构进行设计计算，确定中间保温层的厚度，本实施例中外叶墙和内叶墙之间的距离，即中间保温层的厚度为复合墙体总厚度的1/4；然后砌筑外叶墙和内叶墙至墙体规定高度，并预埋连接拉杆，连接拉杆选用直径为4mm的柱状纤维增强树脂基复合材料制作，连接拉杆的长度比复合墙体的总厚度小3mm，连接拉杆的排布呈等边三角形排布，间距400mm，能够有效分布拉结力，增大连接拉杆的连接作用及使用寿命，从而有效提高了复合墙体的整体性。

（3）将步骤（1）得到的泡沫塑料制品废料颗粒与脱硫建筑石膏、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂、十二烷基硫酸钠、水按比例混合搅拌均匀，注入外叶墙和内叶墙之间的空腔内，并利用振动器振实，确保保温材料将空腔充满、填实，避免了保温层与内、外叶墙间的空隙，提高了复合墙体的防水性能。

步骤（2）中砌筑外叶墙和内叶墙所用砌块是以建筑垃圾、粉煤灰、水泥、表面改性剂、复合防水剂等原料制备的建筑垃圾混凝土砌块，该种砌块的制备与现有混凝土砌块的制备方法相同。将建筑垃圾经破碎作为骨料应用于混凝土砌块中，不仅能够解决建筑垃圾的堆放问题，保护了环境，还创造了额外的经济效益。

利用本方法，以建筑垃圾混凝土砌块作为内、外叶墙砌块材料，以聚苯乙烯制品废料作为中间层保温材料，制备得到夹芯复合墙体。经测试夹芯复合墙体的热阻为2.91（m2·k/w）；夹芯复合墙体中间层保温材料各项性能测试结果如下：

项目	单位	性能指标	实测数据
				干表观密度	kg/m³	100～180	109
抗压强度	MPa	≥0.20	0.26
				导热系数	W/(m· K)	≤0.06	0.057
吸水率	%	≤6	5.8
				线性收缩率	%	≤0.3	0.28
软化系数		≥0.5	0.58
				燃烧性能等级		不低于B级	B1

从上表可以看出，通过本方法制备的夹芯复合墙体中间保温层具有密度、导热系数小等特点，各项性能指标均满足相关标准的规定。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体，包括外叶墙（1）、内叶墙（3）、中间保温层（2）和连接拉杆（4），其特征在于：所述外叶墙（1）和内叶墙（3）均由以建筑垃圾再生骨料制备的混凝土砌块和砌筑砂浆砌筑而成，所述中间保温层（2）由泡沫塑料制品废料颗粒、脱硫建筑石膏、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂、物理发泡剂和水经计量混合，发泡后浇筑而成，所述连接拉杆（4）由抗腐蚀性的纤维增强树脂基复合材料或工程塑料制备而成。

2. 根据权利要求1所述的一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体，其特征在于：所述泡沫塑料制品废料颗粒、脱硫建筑石膏、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂、物理发泡剂和水的重量份数为：

脱硫建筑石膏 100份

泡沫塑料制品废料颗粒 14.0~14.6份

水 58~65份

短切纤维 0.5~0.8份

聚乙烯醇 4~6份

混凝土防水剂 4.5~6.5份

物理发泡剂 0.2~1.0份。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体，其特征在于：砌筑所述外叶墙和内叶墙所用砌块是以建筑垃圾、粉煤灰、水泥、表面改性剂、复合防水剂制备的建筑垃圾混凝土砌块。

4.根据权利要求1或2所述的一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体，其特征在于：所述的泡沫塑料制品废料颗粒包括废弃的聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、酚醛发泡材料中一种或多种的粉碎颗粒。

5.根据权利要求1或2所述的一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体，其特征在于：所述物理发泡剂为十二烷基硫酸钠。

6.根据权利要求1所述的一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体，其特征在于：所述外叶墙和内叶墙之间的距离为复合墙体总厚度的1/4~1/3。

7.根据权利要求1所述的一种利用工业废弃物制备的夹芯复合墙体，其特征在于：所述连接拉杆呈三角形排布，相邻三角形之间的间距为400~600mm。

8.根据权利要求1或2所述的一种利用工业废弃物制备夹芯复合墙体的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将泡沫塑料制品废料粉碎成粒径小于3mm的泡沫塑料制品废料颗粒；

（2）砌筑外叶墙和内叶墙，并预埋连接拉杆；

（3）将步骤（1）得到的泡沫塑料制品废料颗粒与脱硫建筑石膏、短切纤维、聚乙烯醇、混凝土防水剂、物理发泡剂、水按比例混合搅拌均匀，注入外叶墙和内叶墙之间的空腔内，并利用振动器振实。

9.根据权利要求8所述的利用工业废弃物制备夹芯复合墙体的方法，其特征在于：所述连接拉杆选用直径为4~6mm的柱状纤维增强树脂基复合材料制作，连接拉杆的长度比复合墙体的总厚度小2~3mm。