CN108558363A

CN108558363A - 一种外墙保温装饰一体化建筑材料的一次烧成制备方法

Info

Publication number: CN108558363A
Application number: CN201810751841.4A
Authority: CN
Inventors: 杜庆洋; 李强; 郑玉琴; 王清涛; 李峰芝; 徐会君; 乔海波; 白佳海
Original assignee: Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong University of Technology
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2018-09-21

Abstract

本发明涉及一种外墙保温装饰一体化建筑材料的一次烧成制备方法，所述方法以赤泥、抛光砖废料、建筑垃圾和高岭土为主要原料，加入少量碳化硅作为发泡剂，经过配料、球磨、造粒、成型、施釉、干燥、烧成和后加工工艺过程，一次烧成制备外墙保温装饰一体化建筑材料。制备的外墙保温装饰一体化建筑材料的体积密度为350‑500kg/m³，孔隙率为60‑75%，抗压强度为5‑8MPa，导热系数降为0.10‑0.15W/(m·K)。本发明通过多次布料制备发泡体和釉面之间的过渡层，实现了坯体发泡和釉面的一次烧成，降低了保温建筑材料的制造成本，制备的外墙保温装饰一体化建筑材料兼具保温和装饰双重效果。

Description

一种外墙保温装饰一体化建筑材料的一次烧成制备方法

技术领域

本发明属于保温材料制备技术领域，具体涉及一种外墙保温装饰一体化建筑材料的一次烧成制备方法。

背景技术

随着社会发展，对建筑节能效果的要求越来越高，因此，要大面积采用低导热、保温隔热性能优异的建筑材料，减少传热耗热量，使得建筑接近零能耗。传统建筑墙体材料如粘土砖、混凝土等材料自重大，保温效果差，为提高墙体材料的保温性能，加气混凝土、空心砌块等产品被大量使用。同时为了提高其保温性能，不断开发出轻质多功能复合保温材料，有机/无机材料复合实现互补，或保温/防火/装饰复合达到一体化，多功能复合型发展思路有可能成为保温材料行业发展的新思路。目前，我国大力发展的新型建筑材料主要有保温与结构一体化墙体保温材料、超低导热外墙保温材料和屋面材料等。

多孔陶瓷材料轻质高强、气孔率高、隔热保温性能好、防火、耐高温，在建筑墙体保温材料领域应用前景广阔。但是多孔材料由于其固有的气孔，用作外墙保温材料时需要表面装饰，增加了施工难度和使用成本。如果在多孔陶瓷材料表面施釉，既可以起到美观的装饰效果，又可以在使用时直接施工，降低了施工难度和成本。但是多孔陶瓷在制备时需要经过高温发泡，体积会膨胀，一般情况下很难像普通建筑陶瓷那样直接在成型后施釉。即使先发泡成型，然后再施釉，釉面也很难保证平整光滑。

本发明的目的是以赤泥、建筑垃圾、抛光砖废料、高岭土为主要原料，添加发泡剂，通过多次布料，然后施釉，一次烧成制备外墙保温装饰一体化建筑材料。该技术既能将工业废弃物赤泥、建筑垃圾、抛光砖废料等资源化利用，又可以通过多次布料调节原料中发泡剂的含量，控制坯体发泡量和孔隙率，使其在发泡体和釉面之间有充分的发泡梯度，实现发泡体主体和釉面孔隙率的逐步过渡，可以实现坯体发泡和装饰釉面的一次烧成。本发明方法降低了保温建筑材料的制备成本，为该技术的实用化推广奠定基础。本发明制备的低成本轻质高强外墙保温装饰一体化建筑材料在当前我国绿色建筑领域具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明采用的技术方案是：一种利用赤泥、抛光砖废料等原料发泡一次烧成制备低成本外墙保温装饰一体化建筑材料的方法，本发明以赤泥、抛光砖废料、建筑垃圾和高岭土为主要原料，加入少量碳化硅作为发泡剂，经过配料、球磨、造粒、成型、施釉、干燥、烧成和后加工工艺过程，即可制得外墙保温装饰一体化建筑材料。包括以下步骤：

（1）将赤泥、抛光砖废料、建筑垃圾、高岭土和碳化硅原料按照一定质量比称量配料，加入一定量的水和球磨介质，在球磨机中研磨18小时；

（2）将（1）磨细混匀的浆料喷雾造粒；

（3）将（2）造粒的原料多次布料压制成型；

（4）将（3）成型的坯体施釉；

（5）将（4）施釉后的坯体一次高温烧成；

（6）将（5）烧成的样品根据需要尺寸切割，得到外墙保温装饰一体化建筑材料成品。

在优选实施方式中，所述主体坯体原料配方为，赤泥为20wt%-25wt%，抛光砖废料为40wt%-45wt%，建筑垃圾为15wt%，高岭土为20wt%，碳化硅的量为原料总量的0.5wt%-1wt%。

在优选实施方式中，多次布料包括主体坯体和过渡层布料，其中过渡层包含2-6层，每层主要原料与主体坯体主要原料成分含量一致，但所含碳化硅的量占原料总量比值依次递减，可以为主体坯料中碳化硅量的90wt%-10wt%，最后一层不含碳化硅发泡剂。坯料的成型压力为10-15MPa。

在优选实施方式中，所施釉料成分可根据实际需要选择，但是釉面烧成温度要与坯体烧成温度相匹配。

在优选实施方式中，所述外墙保温装饰一体化建筑材料的烧成温度为1120-1150℃，升温速率为60-150℃/h，保温时间为2-6h。

本发明所制备的外墙保温装饰一体化建筑材料体积密度为350-500kg/m³，孔隙率达到60-75%，抗压强度为5-8MPa，导热系数降为0.10-0.15W/(m·K)。

本发明利用赤泥、抛光砖废料、建筑垃圾和高岭土为主要原料，加入发泡剂，制备低成本外墙保温装饰一体化建筑材料的优点是可以通过控制原料的配比，加入SiC发泡剂，经过多次布料后再施釉，控制烧成温度，实现低成本外墙保温装饰一体化建筑材料的一次烧成。本发明的技术实现了低成本外墙保温装饰一体化建筑材料的一次烧成，其关键技术在于多次布料，每层布料的原料中主要成分相同，保证了坯体成分的连续性和烧成的可行性，但是其发泡剂碳化硅的含量不断递减，这样在高温下其发泡能力不断下降，孔隙率逐渐减少，直至最后一层不加碳化硅，将坯体的气孔封住，从而也保证了施釉的可行性，能够使釉面平整光滑，起到良好的装饰作用。另外原料混合均匀性、材料的烧成升温速率控制和保温时间也很重要，原料经过长时间球磨，不但能够将粗颗粒原料磨细，而且能将各种原料充分混合均匀，只有原料混合均匀了才能保证发泡的均匀性和釉面的平整性；烧成时升温速率不能太快，要低于150℃/h，较低的升温速率能够保证烧成时窑炉内温度均匀，使坯体发泡速度一致；较长的保温时间能够使发泡剂发泡充分。

本发明所使用各种原料的化学成分为：赤泥（SiO₂ 18.48%，Al₂O₃ 9.87%，Fe₂O₃19.17%，TiO₂ 3.18%，CaO 27.31%，MgO 1.98%，K₂O 0.43%，Na₂O 3.57%，烧失量 15.81%），建筑垃圾（SiO₂ 50.56%，Al₂O₃ 32.11%，Fe₂O₃ 2.09%，TiO₂ 0.35%，CaO 9.51%，MgO 2.85%，K₂O0.69%，Na₂O 1.13%，烧失量 0.71%），抛光砖废料（SiO₂ 66.32%，Al₂O₃ 18.50%，Fe₂O₃ 0.69%，TiO₂ 0.36%，CaO 1.46%，MgO 5.71%，K₂O 1.43%，Na₂O 2.98%，SiC1.50%，烧失量 0.23%），高岭土（SiO₂ 44.47%，Al₂O₃ 37.20%，Fe₂O₃ 0.65%，TiO₂ 0.22%，CaO 0.03%，MgO 0.09%，K₂O0.53%，Na₂O 0.68%，烧失量 16.18%）。

本发明产品的体积密度（ρ_a）的测定方法为：将制备样品切割打磨成规则形状的块状试样，用游标卡尺精确测量其长宽高，计算出体积，用电子天平称其干燥时的质量，利用密度公式计算试样的体积密度。样品的孔隙率根据其体积密度（ρ_a）和真密度（ρ_t）测定，计算公式为：P=1-ρ_a/ρ_t。

利用煮水法测定试样的开气孔率，闭气孔率为孔隙率和开气孔率之差。依据GB/T2997-2000测定，采用美国Instron5569电子万能材料试验机进行抗压强度测试。压头下降速度为0.5mm/min。导热系数根据GB/T10294-2008测定。

具体实施方式

实施例1

将含赤泥25wt%、抛光砖废料40wt%、建筑垃圾15wt%、高岭土20wt%、碳化硅1wt%的粉料作为主体坯体原料，第2至6层布料的赤泥、抛光砖废料、建筑垃圾和高岭土的含量与主体坯体的含量一样，每层原料的总质量为第1层主体原料的1%，碳化硅含量依次递减为80%、50%、30%、10%、0%，这些坯料置于钢制模具在15MPa的压力下成型，将坯体吹扫干净后，在表面施釉，烘干后置于窑炉内以60℃/h的速度升温到1150℃温度，保温6h。烧成的材料切割为500mm×500mm×20mm的规格，得到保温装饰一体化外墙建筑材料成品。制备的外墙保温装饰一体化建筑材料的体积密度为400kg/m³，孔隙率为70%，抗压强度为8MPa，导热系数降为0.12W/(m·K)。

实施例2

将含赤泥20wt%、抛光砖废料45wt%、建筑垃圾15wt%、高岭土20wt%、碳化硅0.5wt%的粉料作为主体坯体原料，第2至6层布料的赤泥、抛光砖废料、建筑垃圾和高岭土的含量与主体坯体的含量一样，每层原料的总质量为第1层主体原料的1%，碳化硅含量依次递减为80%、50%、30%、10%、0%，这些坯料置于钢制模具在10MPa的压力下成型，将坯体吹扫干净后，在表面施釉，烘干后置于窑炉内以60℃/h的速度升温到1120℃温度，保温2h。烧成的材料切割为500mm×500mm×20mm的规格，得到保温装饰一体化外墙建筑材料成品。制备的保温装饰一体化建筑材料的体积密度为470kg/m³，孔隙率为62%，抗压强度为6MPa，导热系数降为0.14W/(m·K)。

实施例3

将含赤泥22.5wt%、抛光砖废料42.5wt%、建筑垃圾15wt%、高岭土20wt%、碳化硅0.75wt%的粉料作为主体坯体原料，第2至6层布料的赤泥、抛光砖废料、建筑垃圾和高岭土的含量与主体坯体的含量一样，每层原料的总质量为第1层主体原料的1%，碳化硅含量依次递减为80%、50%、30%、10%、0%，这些坯料置于钢制模具在12.5MPa的压力下成型，将坯体吹扫干净后，在表面施釉，烘干后置于窑炉内以105℃/h的速度升温到1135℃温度，保温4h。烧成的材料切割为500mm×500mm×20mm的规格，得到保温装饰一体化外墙建筑材料成品。制备的外墙保温装饰一体化建筑材料的体积密度为420kg/m³，孔隙率为72%，抗压强度为7MPa，导热系数降为0.13W/(m·K)。

实施例4

将含赤泥25wt%、抛光砖废料40wt%、建筑垃圾15wt%、高岭土20wt%、碳化硅1wt%的粉料作为主体坯体原料，第2至6层布料的赤泥、抛光砖废料、建筑垃圾和高岭土的含量与主体坯体的含量一样，每层原料的总质量为第1层主体原料的1%，碳化硅含量依次递减为80%、50%、30%、10%、0%，这些坯料置于钢制模具在10MPa的压力下成型，将坯体吹扫干净后，在表面施釉，烘干后置于窑炉内以60℃/h的速度升温到1150℃温度，保温6h。烧成的材料切割为500mm×500mm×20mm的规格，得到保温装饰一体化外墙建筑材料成品。制备的外墙保温装饰一体化建筑材料的体积密度为350kg/m³，孔隙率为75%，抗压强度为8MPa，导热系数降为0.10W/(m·K)。

实施例5

将含赤泥20wt%、抛光砖废料45wt%、建筑垃圾15wt%、高岭土20wt%、碳化硅0.5wt%的粉料作为主体坯体原料，第2至6层布料的赤泥、抛光砖废料、建筑垃圾和高岭土的含量与主体坯体的含量一样，每层原料的总质量为第1层主体原料的1%，碳化硅含量依次递减为80%、50%、30%、10%、0%，这些坯料置于钢制模具在15MPa的压力下成型，将坯体吹扫干净后，在表面施釉，烘干后置于窑炉内以150℃/h的速度升温到1120℃温度，保温2h。烧成的材料切割为500mm×500mm×20mm的规格，得到保温装饰一体化外墙建筑材料成品。制备的外墙保温装饰一体化建筑材料的体积密度为500kg/m³，孔隙率为60%，抗压强度为5MPa，导热系数降为0.15W/(m·K)。

实施例6

将含赤泥23wt%、抛光砖废料42wt%、建筑垃圾15wt%、高岭土20wt%、碳化硅1wt%的粉料作为主体坯体原料，第2至3层布料的赤泥、抛光砖废料、建筑垃圾和高岭土的含量与主体坯体的含量一样，每层原料的总质量为第1层主体原料的1%，碳化硅含量递减为50%和0%，这些坯料置于钢制模具在10MPa的压力下成型，将坯体吹扫干净后，在表面施釉，烘干后置于窑炉内以60℃/h的速度升温到1150℃温度，保温6h。烧成的材料切割为500mm×500mm×20mm的规格，得到保温装饰一体化外墙建筑材料成品。制备的外墙保温装饰一体化建筑材料的体积密度为380kg/m³，孔隙率为72%，抗压强度为7.5MPa，导热系数降为0.11W/(m·K)。

Claims

1.一种外墙保温装饰一体化建筑材料的一次烧成制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以赤泥、抛光砖废料、建筑垃圾和高岭土为主要原料，加入少量碳化硅作为发泡剂，经过配料、球磨、造粒、成型、施釉、干燥、烧成和后加工工艺过程，一次烧成制备外墙保温装饰一体化建筑材料成品；主体坯体原料中赤泥为20wt%-25wt%，抛光砖废料为40wt%-45wt%，建筑垃圾为15wt%，高岭土为20wt%，碳化硅添加量为原料总量的0.5wt%-1wt%；多次布料包括主体坯体和过渡层布料，其中过渡层包含2-6层，每层主要原料与主体坯体主要原料成分含量一致，但所含碳化硅的量占原料总量比值依次递减，可以为主体坯料中碳化硅量的90wt%-10wt%，最后一层不含碳化硅发泡剂；坯料的成型压力为10-15MPa；外墙保温装饰一体化建筑材料的烧成温度为1120-1150℃，升温速率为60-150℃/h，保温时间为2-6h；本发明所制备外墙保温装饰一体化建筑材料的体积密度为350-500kg/m³，孔隙率为60-75%，抗压强度为5-8MPa，导热系数降为0.10-0.15W/(m·K)。