CN107574967A - 一种榫接一体化复合保温砌块的制备方法 - Google Patents

一种榫接一体化复合保温砌块的制备方法 Download PDF

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苏慧
黄奕钧
张泉
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Abstract

本发明公开了一种榫接一体化复合保温砌块的制备方法，复合自保温砌块的制备工艺进行改进，特别采用了蒸汽养护方法，不仅提高了养护速度，也提高了砌块的性能；同时，该制备方法中对混凝土的原料中增加了陶砂，并将粗集料替换为机制砂，提高了粉煤灰与水的含量，提高了砌块的强度和保温性能。

Description

一种榫接一体化复合保温砌块的制备方法
技术领域
本发明涉及一种榫接一体化复合保温砌块的制备方法。
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，本发明提供一种榫接一体化复合保温砌块的制备方法，对现在的复合自保温砌块的制备工艺进行改进，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：
一种榫接一体化复合保温砌块的制备方法，包括如下步骤：
(1)将模具框放置在砌块托板上；
(2)制备XPS保温板，然后将XPS保温板放置于模具框内对应位置，XPS保温板净长度比模具框内对应位置长度长2～3mm，这样XPS保温板会与模具框产生一定的摩擦力，保证干硬性混凝土浆料填实过程中的位置稳定，同时又不会在脱模时产生困难；
(3)采用二次投料搅拌的方式拌和干硬性混凝土浆料，二次投料搅拌工艺的物料和易性较好，能提高砌块的强度，拌和完成的干硬性混凝土浆料坍落度非常小，与加压成型砌块的成型工艺向契合；
(4)将向模具框内填入1小时内拌和完成的干硬性混凝土浆料，分层填料，使用千斤顶下压与激震相结合的方式填实模具框内的干硬性混凝土浆料，千斤顶下压峰值不大于30kN；
干硬性混凝土的初凝速度较快，而使用加压成型方法制作的砌块对干硬性混凝土胶结作用很敏感，刚制作好的干硬性混凝土的成型性能最好且随着时间的推移慢慢变差，制作过程中多次实际操作总结的经验为1小时内拌和完成的干硬性混凝土为最佳，既可以保证砌块加压成型的质量，也可以提高拌和干硬性混凝土的效率；在填实过程中，要注意分层填料、填料密实、不留孔洞，同时千斤顶下压速度不宜过快，下压力峰值不应大于30KN，如果出现下压力峰值过大，说明填料过多，有可能导致砌块制作失败；
(5)脱模，干硬性混凝土浆料和XPS保温板共同形成砌块，移动砌块托板及其上的砌块至养护平台，至砌块托板于养护平台齐平对接，将砌块推至养护平台；
(6)蒸汽养护；相对于现在的自然养护，蒸汽养护的时间更短，砌块的强度也更好。
具体的，所述步骤(6)中，蒸汽养护包括如下步骤：
(61)静停阶段：将刚脱模完成的砌块在室温下放置2～6小时，增强混凝土对后续升温阶段结构破坏作用的抵抗能力；
(62)升温阶段：将温度从室温上升至设定温度，温度急速上升，会使混凝土表面因体积膨胀太快而产生裂缝，因而必须控制升温速度，一般控制温度上升速度为10～25℃/小时；
(63)恒温阶段：维持设定温度，蒸汽养护4～8小时，保持90％～100％的相对湿度；这个阶段的混凝土强度增长最快，而且恒温的温度应随水泥品种不同而有所不同，普通水泥的恒温温度不超过80℃，而矿渣水泥、火山灰水泥可以提高到85～90℃，一般我们统一选定在65℃左右；
(64)降温阶段：将温度从设定温度下降至室温，降温阶段开始前，混凝土已经硬化，如降温过快，混凝土会产生裂缝，因此降温速度应加以控制，一般控制温度下降速度为20～30℃/小时；一般情况下，构件厚度在10cm左右时，降温速度每小时在10～30℃，一般设定为15℃。
以上整个蒸汽养护过程约需要18小时，相比自然养护条件下初凝需要7天，节省了很多时间，且蒸汽养护所制作的砌块质量要好于自然养护，以提高砌块的生产效率
优选的，所述XPS保温板采用挤塑方式成型，采用电热切刀切割的方式将挤塑成型品切割为步骤(1)所需要尺寸的XPS保温板。
优选的，所述干硬性混凝土浆料主要由水泥、机制砂、石粉、陶砂、中砂、粉煤灰、减水剂和水混合而成。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。
具体的，所述干硬性混凝土浆料的配合比为：水泥为18，机制砂为25，石粉为18，陶砂为8，中砂为10，粉煤灰为10，减水剂为2，水为9。
具体的，所述干硬性混凝土浆料的配合比为：水泥为18，机制砂为18，石粉为25，陶砂为8，中砂为10，粉煤灰为10，减水剂为2，水为9。
具体的，所述步骤(3)的二次投料搅拌过程为：先按照配合比将细集料加入搅拌机内进行预搅拌，搅拌均匀后加入1/2的水继续搅拌，搅拌均匀后加入粗集料和剩余的水，直至搅拌均匀。
有益效果：本发明提供的榫接一体化复合保温砌块的制备方法，复合自保温砌块的制备工艺进行改进，特别采用了蒸汽养护方法，不仅提高了养护速度，也提高了砌块的性能；同时，该制备方法中对混凝土的原料中增加了陶砂，并将粗集料替换为机制砂，提高了粉煤灰与水的含量，提高了砌块的强度和保温性能。
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1所示，按照本发明给出的配合比(方案A和方案B)和现有技术给出的配合比(方案C)，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1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。
其中方案A和方案B的制备方法为：
(1)将模具框放置在砌块托板上；
(2)制备XPS保温板，然后将XPS保温板放置于模具框内对应位置，XPS保温板净长度比模具框内对应位置长度长3mm；
(3)采用二次投料搅拌的方式拌和干硬性混凝土浆料；先将细集料(包括水泥、石粉、粉煤灰和减水剂)加入立式混凝土搅拌机中，预拌20秒左右，使细集料搅拌均匀；然后加入1/2左右的水，搅拌约1分钟，再加入粗集料和剩余的水，继续搅拌，加入全部物料后的搅拌时间不得少于2分钟，完成干硬性混凝土的制作；
(4)将向模具框内填入1小时内拌和完成的干硬性混凝土浆料，分层填料，使用千斤顶下压与激震相结合的方式填实模具框内的干硬性混凝土浆料，千斤顶下压峰值不大于30kN；
(5)脱模，干硬性混凝土浆料和XPS保温板共同形成砌块，移动砌块托板及其上的砌块至养护平台，至砌块托板于养护平台齐平对接，将砌块推至养护平台；
(6)蒸汽养护，包括如下步骤：
(61)静停阶段：将刚脱模完成的砌块在室温下放置4小时，增强混凝土对后续升温阶段结构破坏作用的抵抗能力；
(62)升温阶段：将温度从室温上升至设定温度(65℃)，控制温度上升速度为20℃/小时；
(63)恒温阶段：维持设定温度(65℃)，蒸汽养护6小时，保持90％～100％的相对湿度；
(64)降温阶段：将温度从设定温度(65℃)下降至室温，控制温度下降速度为15℃/小时。
方案C的制备方法采用现有的常规方法，一次性搅拌和常规养护。
表1两种优化的配合比
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。
对上述三种砌块进行相关的试验进行相关试验和检测。
一、砌块质量称量方案和结果分析
通过随机抽取砌块进行质量称量来判断砌块制作工艺的稳定性。随机取5块方案A砌块、5块方案B砌块和5块方案C砌块进行质量称量并记录结果，如表2所示。
表2砌块质量
以上3种砌块的质量实测结果与平均值的最大偏差值分别为0.380kg、0.428kg和0.936kg，以上最大偏差值的绝对值与平均值的比值分别为3.6％、3.4％和6.2％。其中方案C砌块的质量波动最大，为6.2％，说明方案C砌块的制作工艺和制作水平并不稳定，离散性较大。另两批砌块质量最大波动为3.6％，说明这两批砌块的制作水平与方案C砌块相比有了比较明显的提高，也说明了本案关于砌块制作工艺的优化很有必要。
二、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3所示。
表3砌块的抗压强度试验结果
三、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4砌块的抗压强度(MPa)
表4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 (7)

1.一种榫接一体化复合保温砌块的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将模具框放置在砌块托板上；
(2)制备XPS保温板，然后将XPS保温板放置于模具框内对应位置，XPS保温板净长度比模具框内对应位置长度长2～3mm；
(3)采用二次投料搅拌的方式拌和干硬性混凝土浆料；
(4)将向模具框内填入1小时内拌和完成的干硬性混凝土浆料，分层填料，使用千斤顶下压与激震相结合的方式填实模具框内的干硬性混凝土浆料，千斤顶下压峰值不大于30kN；
(5)脱模，干硬性混凝土浆料和XPS保温板共同形成砌块，移动砌块托板及其上的砌块至养护平台，至砌块托板于养护平台齐平对接，将砌块推至养护平台；
(6)蒸汽养护。
2.根据权利要求1所述的榫接一体化复合保温砌块的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中，蒸汽养护包括如下步骤：
(61)静停阶段：将刚脱模完成的砌块在室温下放置2～6小时，增强混凝土对后续升温阶段结构破坏作用的抵抗能力；
(62)升温阶段：将温度从室温上升至设定温度，控制温度上升速度为10～25℃/小时；
(63)恒温阶段：维持设定温度，蒸汽养护4～8小时，保持90％～100％的相对湿度；
(64)降温阶段：将温度从设定温度下降至室温，控制温度下降速度为20～30℃/小时。
3.根据权利要求1所述的榫接一体化复合保温砌块的制备方法，其特征在于：所述XPS保温板采用挤塑方式成型，采用电热切刀切割的方式将挤塑成型品切割为步骤(1)所需要尺寸的XPS保温板。
4.根据权利要求1所述的榫接一体化复合保温砌块的制备方法，其特征在于：所述干硬性混凝土浆料主要由水泥、机制砂、石粉、陶砂、中砂、粉煤灰、减水剂和水混合而成。
5.根据权利要求1所述的榫接一体化复合保温砌块的制备方法，其特征在于：所述干硬性混凝土浆料的配合比为：水泥为18，机制砂为25，石粉为18，陶砂为8，中砂为10，粉煤灰为10，减水剂为2，水为9。
6.根据权利要求1所述的榫接一体化复合保温砌块的制备方法，其特征在于：所述干硬性混凝土浆料的配合比为：水泥为18，机制砂为18，石粉为25，陶砂为8，中砂为10，粉煤灰为10，减水剂为2，水为9。
7.根据权利要求1所述的榫接一体化复合保温砌块的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)的二次投料搅拌过程为：先按照配合比将细集料加入搅拌机内进行预搅拌，搅拌均匀后加入1/2的水继续搅拌，搅拌均匀后加入粗集料和剩余的水，直至搅拌均匀。
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