CN109231958A - 自保温砖墙体材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微波烧结自保温砖的方法，它由下列质量份的原料组成：粉煤灰1～3份、玻化微珠1～2份、氢氧化钠1～3份、硅酸钠水溶液14～17份。首先将氢氧化钠和硅酸混合均匀，得到成1.5～2.0模数的硅酸钠溶液，之后加入粉煤灰和玻化微珠混合并搅拌成浆料；待浆料稳定后注入不锈钢模具中，通过微波烧结，冷却后脱模切割成砖。本发明工艺简单，原料来源广泛，制备过程绿色环保，烧结温度低、速度快，适合大规模工业生产。产品强度高、耐久好、导热系数低、密度小，适合用作建筑保温领域。

Description

自保温砖墙体材料及其制备方法
技术领域
本发明应用于民用建筑保温材料技术领域，具体涉及一种自保温砖的微波烧结制备方法。
背景技术
建筑节能工程一直是我国节能减排工作的重要组成部分。随着城镇建设的不断加快，对各种民用、商用建筑的节能要求也越来越高，各种降低建筑能耗的方式也不断涌现。目前我国常用的建筑节能方式是外墙保温系统，而其常用的保温材料为有机外墙保温材料，占90%左右。但是，外墙保温材料的火灾安全事故给我们敲响了警钟，无论是2017年英国的公寓火灾还是2011我国的上海静安区教师公寓火灾都宣告着有机保温材料的火灾危险性，这也造成了住建部和公安部曾一度禁止使用有机外墙保温材料。但是由于无机外墙保温材料的性能较差，有机外墙保温材料经过阻燃等技术处理再一次占领市场。
实际上，除了外墙保温技术，提升建筑物自身的保温绝热能力同样能达到节能减排的目的，这也是自保温技术发展的核心，是建筑节能技术的最终方向。但是目前自保温技术发展的比较缓慢，很多因素限制了其发展，其中的一个原因是热桥效应导致整体保温效果不好，材料的导热性能浮动较大。目前市场上现有的无机自保温材料包括加气混凝土砌块、加气砖、空心砖、泡沫砖及eps复合保温砌块等。这些无机自保温砖性能各异但是其导热系数普遍偏大，较好的也在0.1W/(m·K)左右，保温效果较差。从而导致自保温技术一直得不到广泛推广。因此，制备一种保温性能优越、制备工艺简单环保的无机自保温砖具有很高的实际意义。
发明内容
基于自保温砖及自保温技术存在的问题，本发明提出了一种微波烧结制备自保温砖方法，该方法工艺简单，原料来源广泛，制备过程绿色环保，烧结温度低、速度快，适合大规模工业生产。产品强度高、耐久好、导热系数低、密度小，适合用作建筑保温领域。
一种自保温砖墙体材料，由下列质量份的原料组成：粉煤灰1～3份、玻化微珠1～2份、氢氧化钠1～3份、硅酸钠水溶液14～17份。
粉煤灰3份、玻化微珠2份、氢氧化钠3份、硅酸钠水溶液17份。
粉煤灰1份、玻化微珠1份、氢氧化钠1份、硅酸钠水溶液14份。
采用模数为3.2～3.5的硅酸钠水溶液。
一种保温砖墙体材料的制备方法，按如下步骤进行：首先将氢氧化钠和硅酸钠水溶液混合均匀，得到成1.5～2.0模数的混合溶液，之后加入粉煤灰和玻化微珠混合并搅拌成浆料；待浆料稳定后注入不锈钢模具中，通过烧结成型，冷却后脱模切割成砖。
本发明采用粉煤灰、玻化微珠与硅酸钠配合，其中粉煤灰和玻化微珠中的硅氧键和铝氧键在碱的作用下断裂出SiO4四面体和AlO4四面体。它们在烧结过程中会与水玻璃中的Si-O结构聚合，产生-Si-O-Al-O-Si-结构。由于AlO4引起网络结构产生负电荷，从而大量吸附结构中的阳离子形成稳定的电中性结构，使所得自保温砖的结构变得致密，而粉煤灰和玻化微珠中大量的SiO2与硅酸钠配合，间接提高了本发明的模数，提高本发明强度；从而使所得自保温砖具有强度高、耐久性长等特点；而加入的玻化微珠由于其中空的特点，也会进一步降低自保温砖的导热系数。通过调节原料配比，制备工艺等，最终得到的自保温砖导热系数低、密度小、抗压强度高，其密度为100～250kg/m3，导热系数低至0.055～0.075W/(m•K)，抗压强度可达1～5MPa；本发明工艺简单，原料来源广泛，制备过程绿色环保，烧结温度低、速度快，适合大规模工业生产。
烧结成型为微波烧结，烧结温度为300～500℃，保温时间为3～8分钟，然后冷却至室温。
搅拌转速为450rpm，搅拌时间2小时。
混合溶液中硅酸钠水溶液的模数为3.2～3.5。
硅酸钠化学式为Na2O·nSiO2，式中n为二氧化硅与氧化钠摩尔数的比值，称为模数。
混合溶液中氢氧化钠的添加量按照公式计算；其中a为钠水玻璃中SiO2的质量分数，b为钠水玻璃中Na2O的质量分数，M为硅酸钠水溶液模数。
附图说明
图1为本发明实施例1样品图。
图2为实施例1所得自保温砖的电镜图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种微波烧结制备自保温砖的方法，包括：称取300g模数为3.5的硅酸钠水溶液，并向其中加入27g氢氧化钠，利用机械搅拌器搅拌30min至均匀混合，转速为200rpm；分别称取30g粉煤灰和30g玻化微珠，并将其依次加入到混合均匀的混合液中，利用机械搅拌器搅拌2h至浆料稳定，转速为500rpm；将稳定的浆料倒入不锈钢模具中，然后将模具放入微波烧结炉中，烧结温度为400℃，保温5min，之后随炉冷却至室温得到发泡材料；将发泡材料取出，根据需求的板材大小进行切割，得到自保温砖。
所得自保温砖的密度为205kg/m3，导热系数为0.0602W/(m•K)，抗压强度为3.1MPa。其中，自保温砖样品如图1所示，对其进行电镜扫描，所得电镜图如图2所示。
实施例2
本发明提出的一种微波烧结制备自保温砖的方法，包括：称取300g模数为3.2的硅酸钠水溶液，并向其中加入20g氢氧化钠，利用机械搅拌器搅拌30min至均匀混合，转速为200rpm；分别称取60g粉煤灰和20g玻化微珠，并将其依次加入到混合均匀的混合液中，利用机械搅拌器搅拌2h至浆料稳定，转速为500rpm；将稳定的浆料倒入不锈钢模具中，然后将模具放入微波烧结炉中，烧结温度为450℃，保温5min，之后随炉冷却至室温得到发泡材料；将发泡材料取出，根据需求的板材大小进行切割，得到自保温砖。
所得自保温砖的密度为245kg/m3，导热系数为0.0642W/(m•K)，抗压强度为4.8MPa。
实施例3
本发明提出的一种微波烧结制备自保温砖的方法，包括：称取300g模数为3.5的硅酸钠水溶液，并向其中加入30g氢氧化钠，利用机械搅拌器搅拌30min至均匀混合，转速为200rpm；分别称取25g粉煤灰和25g玻化微珠，并将其依次加入到混合均匀的混合液中，利用机械搅拌器搅拌2h至浆料稳定，转速为500rpm；将稳定的浆料倒入不锈钢模具中，然后将模具放入微波烧结炉中，烧结温度为450℃，保温4min，之后随炉冷却至室温得到发泡材料；将发泡材料取出，根据需求的板材大小进行切割，得到自保温砖。
所得自保温砖的密度为178kg/m3，导热系数为0.0583W/(m•K)，抗压强度为2.05MPa。
实施例4
本发明提出的一种微波烧结制备自保温砖的方法，包括：称取300g模数为3.2的硅酸钠水溶液，并向其中加入30g氢氧化钠，利用机械搅拌器搅拌30min至均匀混合，转速为200rpm；分别称取48g粉煤灰和24g玻化微珠，并将其依次加入到混合均匀的混合液中，利用机械搅拌器搅拌2h至浆料稳定，转速为500rpm；将稳定的浆料倒入不锈钢模具中，然后将模具放入微波烧结炉中，烧结温度为500℃，保温6min，之后随炉冷却至室温得到发泡材料；将发泡材料取出，根据需求的板材大小进行切割，得到自保温砖。
所得自保温砖的密度为221kg/m3，导热系数为0.0614W/(m•K)，抗压强度为3.7MPa。
实施例5
本发明提出的一种微波烧结制备自保温砖的方法，包括：称取300g模数为3.5的硅酸钠水溶液，并向其中加入30g氢氧化钠，利用机械搅拌器搅拌30min至均匀混合，转速为200rpm；分别称取20g粉煤灰和20g玻化微珠，并将其依次加入到混合均匀的混合液中，利用机械搅拌器搅拌2h至浆料稳定，转速为500rpm；将稳定的浆料倒入不锈钢模具中，然后将模具放入微波烧结炉中，烧结温度为450℃，保温3min，之后随炉冷却至室温得到发泡材料；将发泡材料取出，根据需求的板材大小进行切割，得到自保温砖。
所得自保温砖的密度为157kg/m3，导热系数为0.0554W/(m•K)，抗压强度为1.52MPa。
实施例6
本发明提出的一种微波烧结制备自保温砖的方法，包括：称取300g模数为3.5的硅酸钠水溶液，并向其中加入30g氢氧化钠，利用机械搅拌器搅拌30min至均匀混合，转速为200rpm；分别称取50g粉煤灰和25g玻化微珠，并将其依次加入到混合均匀的混合液中，利用机械搅拌器搅拌2h至浆料稳定，转速为500rpm；将稳定的浆料倒入不锈钢模具中，然后将模具放入微波烧结炉中，烧结温度为350℃，保温5min，之后随炉冷却至室温得到发泡材料；将发泡材料取出，根据需求的板材大小进行切割，得到自保温砖。
所得自保温砖的密度为185kg/m3，导热系数为0.0592W/(m•K)，抗压强度为2.6MPa。

Claims (8)

1.一种自保温砖墙体材料，其特征在于：由下列质量份的原料组成：粉煤灰1～3份、玻化微珠1～2份、氢氧化钠1～3份、硅酸钠水溶液14～17份。
2.根据权利要求1所述的自保温砖墙体材料，其特征在于：粉煤灰3份、玻化微珠2份、氢氧化钠3份、硅酸钠水溶液17份。
3.根据权利要求1所述的自保温砖墙体材料，其特征在于：粉煤灰1份、玻化微珠1份、氢氧化钠1份、硅酸钠水溶液14份。
4.根据权利要求1所述的自保温砖墙体材料，其特征在于：采用模数为3.2～3.5的硅酸钠水溶液。
5.一种如权利要求1至4中任意一项所述的保温砖墙体材料的制备方法，按如下步骤进行：首先将氢氧化钠和硅酸钠混合均匀，得到1.5～2.0模数的溶液，之后加入粉煤灰和玻化微珠混合并搅拌成浆料；待浆料稳定后注入不锈钢模具中，通过烧结成型，冷却后脱模切割成砖。
6.根据权利要求5所述的自保温砖墙体材料的制备方法，其特征在于：烧结成型方式为微波烧结，烧结温度为300～500℃，保温时间为3～8分钟，然后冷却至室温。
7.根据权利要求5所述的保温砖墙体材料的制备方法，其特征在于：搅拌转速为450rpm，搅拌时间2小时。
8.根据权利要求5所述的保温砖墙体材料的制备方法，其特征在于：粉煤灰与玻化微珠的重量比为1：1～3:2。
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