CN109403537B - 一种火山渣混凝土复合自保温砌块 - Google Patents

Abstract

一种火山渣混凝土复合自保温砌块及其加工方法。涉及绿色节能建筑墙体保温材料领域，具体涉及一种利用火山渣制备复合自保温砌块及其加工方法。提供了一种节约成本、并能够充分优化火山渣天然轻集料性能，保证自保温砌块力学性能和保温性能的火山渣混凝土复合自保温砌块及其加工方法。包括保温连接块,还包括两块火山渣承重基体A、B，所述保温连接块通过榫卯结构将所述的承重基体A和承重基体B连为一体构成砌块；在所述砌块中具有空腔。所述承重基体A和承重基体B的形状为相同形状或不同形状。本发明充分利用火山灰渣、最大化优化火山渣混凝土砌块性能。

Description

一种火山渣混凝土复合自保温砌块

技术领域

本发明涉及绿色节能建筑墙体保温材料领域，具体涉及一种利用火山渣制备复合自保温砌块。

背景技术

近年来，随着国家对环保的重视，采取了一系列措施降低建筑能耗。在建筑能耗中通过外墙传热造成的能源消耗比例较大，因此我国大力支持新型墙材发展，改善建筑物外墙保温条件，实现节能目标。建筑外墙保温是建筑节能的重要措施，自保温混凝土空心砌块是重要的建筑外墙保温材料。复合自保温砌块能有效消除冷桥，并且块型尺寸组合灵活，在建筑工程中得到广泛应用。当前组合结构自保温混凝土空心砌块存在下列问题：(1)保温材料外漏。造成保温性能下降，耐久性降低；(2)整体性差。混凝土组合结构之间和混凝土结构与保温材料之间连接可靠度低，在运输和施工过程中组合砌块在长边和短边方向易产生松动或变形，最终造成建筑保温外墙开裂、脱落等质量安全问题。

目前，沿线各国都需要进行大量的基础设施建设，会消耗大量的建筑材料。火山渣是火山在喷发时形成的轻质多孔材料，在我国及沿线各国储量丰富，用其制备混凝土及建筑材料制品，一方面能有效降低传统建筑原材料用量，同时可以有效降低建筑物构配件自重。目前对于火山渣集料只是经过简单破碎、筛分，没有经过细加工。

如国家知识产权局于2016.09.21公布的名称为“一种轻集料混凝土”、申请号“201610265103X”的发明专利申请，其公开了一种轻集料混凝土，出于解决在水泥混凝土工程中节能减排以及降低工程成本的问题，提供了以下技术方案：包括有水泥、粉煤灰、1-3mm火山渣、5-8mm火山渣和外加剂，按重量份各种材料的含量为：水泥1000份、粉煤灰100-180份、1-3mm火山渣600-1000份、5-8mm火山渣1200-1700份、外加剂18.6-19.9份。外加剂包括有减水剂、胶乳、发泡剂和聚丙烯短纤维，按重量份各种材料的含量为：减水剂7.5-8.8份、胶乳10份、发泡剂0.1份、聚丙烯短纤维1份。胶乳为苯乙烯-丙烯酸酯乳液。最终制得的产品具有轻质、保温、高强、环保、绿色、节能等特点。

该案已经考虑到了减少水泥被吸入火山渣孔造成的混凝土标号降低及材料浪费的问题。采取的措施是投料顺序为：先投入全部火山渣粗细骨料搅拌均匀，再加入约1/3水搅拌使火山渣表面湿润，然后加入粉煤灰搅拌，最后加入水泥和剩余约2/3的水继续搅拌同时加入外加剂至制成混凝土。

该案确实避免了水泥被吸入的问题，但其未考虑火山渣骨料的孔隙仍会被水、粉煤灰“侵入”的情况。最终产品固化后，内部无论是理论上还是实际上，火山渣骨料内都会含有一定的水分，这会影响其保温性能和抗压强度。

因此，如何实现火山渣集料性能的优化，充分利用火山渣自然资源，优化自保温砌块的块型，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种节约成本、并能够充分优化火山渣天然轻集料性能，保证自保温砌块力学性能和保温性能的火山渣混凝土复合自保温砌块及其加工方法。

本发明的技术方案包括保温连接块,还包括两块火山渣承重基体A、B，所述保温连接块通过榫卯结构将所述的承重基体A和承重基体B连为一体构成砌块；在所述砌块中具有空腔。

所述承重基体A和承重基体B的形状为相同形状或不同形状。

所述相同形状的承重基体A和承重基体B均具有一个立面、侧立面一和侧立面二；所述侧立面一和侧立面二相对于所述立面偏置，使得三者形成F形；所述侧立面一和侧立面二朝向F形下端方向的表面上均设有用于榫卯连接的燕尾槽；在所述侧立面二朝向F形顶面的表面下沉，形成砌筑材料容置面；

所述的承重基体A和承重基体B相对放置，使得各自的侧立面一和侧立面二处于交错位置；所述保温连接块具有两块，各所述保温连接块设于所述承重基体A和承重基体B上的燕尾槽之间，使得两块所述保温连接块将所述承重基体A和承重基体B通过燕尾槽连接为一整体；所述承重基体A的和承重基体B各自的侧立面一之间形成所述的空腔。

所述承重基体A和承重基体B的结构均呈U型，具有板状立片、处于所述板状立片两端的两个形状相同的侧立面；所述侧立面的端头分别设有榫卯槽，在两个侧立面的外侧表面上分别设有砌筑材料容置槽。

所述的承重基体A和承重基体B相对放置留有间隙，所述保温连接块形状相同具有两块，所述保温连接块的两端头分别设有与所述侧立面端头榫卯槽相匹配的榫卯头，

所述承重基体A和承重基体B的之间保留所述的空腔。

在所述承重基体A和承重基体B的U形底面上设有至少一个辅助连接槽，在所述承重基体A和承重基体B的辅助连接槽之间交叉设有连接条。

在所述承重基体A和/或承重基体B的高度方向上还设有至少设有一个贯通孔。

所述承重基体A呈框形，承重基体B呈一字状；在所述承重基体A的底部和承重基体B的顶部均设有用于榫卯槽；所述承重基体A和B相对设置，之间设置两面均具有燕尾槽的保温连接块，三者连为一体；在所述承重基体A的一个侧面上设有砌筑材料容置槽，

在所述承重基体A的内部高度方向上设有至少一个空腔。

在所述承重基体A的一个侧面设有承口缝，另一侧面设有插口条。

本发明一种火山渣混凝土复合自保温砌块的加工方法，包括承重基体材料加工工序、保温连接块加工工序和砌块成型工序，

承重基体材料包括以下重量份的组分：火山渣集料70-90份、水泥10-20份、外掺料5-10份、改性剂0.5-1份和水25-35份；

所述火山渣集料的加工工艺为：

S1、将火山渣原料破碎，筛分出粒径为3-8mm的作为火山渣骨料备用，其余粒径小于3mm的作为火山灰备用；

S2、将S1所得火山渣骨料放入有机乳液中浸渍或使用有机乳液进行喷涂；

S3、干燥，制得火山渣骨料；

所述有机乳液为丙烯酸树脂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或丁苯乳液中的一种或任意几种复配；所述有机乳液粘度为300-1000mPa•s。

砌块成型工序包括如下步骤：

1）、使用EPS保温板和XPS挤塑板切割形成具有榫卯槽的保温连接块；

2）、将步骤1）所得保温连接块固定于在砌块成型模具内；

3）、将承重基体加入砌块成型模具内，采用静压或振动加压方式成型砌块；

4）、将步骤3）所得砌块置于蒸汽箱内4-12h，温度为40℃~90℃，再放于自然条件下养护25-28天，完毕。

本发明的保温砌块属于一种模块化砌块，其中承重基体A和承重基体B成型模具简单，成型质量易控；通过保温连接块连为一体的承重基体A和承重基体B能完全阻断热桥，整体性好，且厚度可调、组装方便。由于专门设置了砌筑材料容置结构，灰缝厚度可准确控制，施工质量有保障。在本发明中，使用有机乳液对火山渣骨料进行预处理，有机乳液主要涂覆在火山渣表面层的孔隙和微小缝隙口（也会轻微渗入孔隙中），能够封闭（填充）微细裂缝。同时在火山渣骨料的表面形成一层致密的薄膜，对火山渣骨料起到封孔作用，避免水泥浆进入火山渣骨料孔隙内部降低火山灰渣混凝土的保温性能、增加内部含水量。有机乳液在骨料表面固化成一层有机薄膜，还可以降低火山渣骨料的吸水性能，在混凝土搅拌时，可避免火山渣骨料快速吸水跟水泥水化“争抢”水分，可保证火山灰渣混凝土的制浆工序顺利进行。本发明在能确保抗压强度的同时，提高制品砌块的保温性能。充分利用火山灰渣、最大化优化火山渣混凝土砌块性能。

附图说明

图1-1是本发明砌块实施例一的结构示意图，

图1-2是图1-1的俯视图，

图1-3是图1-1的左视图，

图1-4是图1-1组成构件的拆分示意图，

图1-5是实施例一砌块中F形承重基体的结构示意图，

图1-6是图1-5的左视图

图1-7是图1-5的右视图，

图1-8是图1-5的俯视图，

图1-9是实施例一使用状态示意图；

图中1是F型基体，10是立面，11是侧立面一，12是侧立面二，13是燕尾槽，14是砌筑材料容置面，100是空腔，101是保温体，102是砌筑材料。

图2-1是本发明砌块实施例二的结构示意图，

图2-2是实施例二砌块中U形承重基体的结构示意图，

图2-3是实施例二砌块变形1，

图2-4是实施例二砌块变形2；

图中2是U型基体，21是辅助连接槽，22是侧立面，23是榫卯槽，24是砌筑材料容置槽，200是空腔，201是保温连接块，202是贯通孔，203是连接条，2’是U形砌块变形形式，201’是保温体变形形式。

图3-1是本发明砌块实施例三的结构示意图，

图3-2是实施例三砌块中框形承重基体的结构示意图，

图3-3是实施例三砌块中一字形承重基体的结构示意图，

图3-4是实施例三使用状态示意图；

图中3是框形基体，30是一字型基体，31是承口缝，32是插口条，33是燕尾槽，34是砌筑材料容置槽，300是空隙，301是保温连接块，302是砌筑材料。

具体实施方式

本发明的一种火山渣混凝土复合自保温砌块，包括保温连接块,还包括两块火山渣承重基体A、B，保温连接块通过榫卯结构将所述的承重基体A和承重基体B连为一体构成砌块；在所述砌块中具有空腔。承重基体A和承重基体B的形状为相同形状或不同形状。形成模块化的砌块产品。其空腔内可以为空，也可以设置其他保温材料，还可以浇注发泡混凝土。

以下结合附图通过保温砌块从结构上的不同实施例进一步说明本发明，

实施例一如图1-1~1-9所示，

相同形状的承重基体A和承重基体B均具有一个立面10、侧立面一11和侧立面二12；侧立面一11和侧立面二12相对于立面偏置1，使得三者形成F形基体1；侧立面一11和侧立面二12朝向F形下端方向的表面上均设有用于榫卯连接的燕尾槽13；在侧立面二12朝向F形顶面的表面下沉，形成砌筑材料容置面14；

承重基体A和承重基体B（实际上就是两块形状尺寸一致的F形基体1）相对放置，使得各自的侧立面一11和侧立面二12处于交错位置；保温连接块101具有两块，各保温连接块101设于承重基体A和承重基体B上的燕尾槽13之间，使得两块保温连接块101述承重基体A和承重基体B通过燕尾槽结构连接为一整体；承重基体A的和承重基体B各自的侧立面一11之间形成所述的空腔100。

在使用本实施例砌块时，由于存在砌筑材料容置面14的存在，使得相邻砌块的灰缝可控。

实施例二如图2-1~2-4所示，

承重基体A和承重基体B的结构均呈U型，U型的基体2具有板状立片、处于板状立片两端的两个形状相同的侧立面22；两个侧立面22的端头分别设有榫卯槽23，在两个侧立面22的外侧表面上分别设有砌筑材料容置槽24。

承重基体A和承重基体B相对放置留有间隙，保温连接块201形状相同具有两块，保温连接块201的两端头分别设有与侧立面22端头榫卯槽相匹配的榫卯头，

承重基体A和承重基体B的之间保留所述的空腔200。

实施例二在一对承重基体对接强度方面的优化技术措施：在承重基体A和承重基体B的U形底面上设有至少一个辅助连接槽21，在承重基体A和承重基体B的辅助连接槽21之间交叉设有连接条203。

实施例二的变形形式有多种：如图2-3在承重基体A和/或承重基体B的高度方向上还设有至少设有一个贯通孔202。

此外，还有如图2-4的形状微小变形形式，U形砌块变形形式2’，其U形形状减薄，转角处强化，保温连接块201’形状（T形）也与保温连接块201（Y形）有差异。

实施例三如图3-1~3-4所示，

承重基体A（以下称框形基体3）呈框形，承重基体B（以下称一字型基体30）呈一字状；在框形基体3的底部和一字型基体30的顶部均设有用于榫卯槽；框形基体3和一字型基体30相对设置，之间设置两面均具有燕尾槽33的保温连接块301，三者连为一体；在所述承重基体A的一个侧面上设有砌筑材料容置槽34，在框形基体3的内部高度方向上设有至少一个空腔300。

承重基体A（框形基体3）的一个侧面设有承口缝31，另一侧面设有插口条32。在使用时，若干砌块水平放置，首尾相连，前一砌块的插口适配地插入后一砌块的承口，使得相邻砌块之间的连接更加紧密，提高砌块堆砌成墙后的整体牢固性；承口缝31可以是半凹的槽体，也可以是贯通的、与空腔连通。

在使用本实施例砌块时，承口缝31和插口条32便于对位，且能增强墙体强度。

本发明一种火山渣混凝土复合自保温砌块的加工方法，包括承重基体材料加工工序、保温连接块加工工序和砌块成型工序，

承重基体材料包括以下重量份的组分：火山渣集料70-90份、水泥10-20份、外掺料5-10份、改性剂0.5-1份和水25-35份；

所述火山渣集料的加工工艺为：

S1、将火山渣原料破碎，筛分出粒径为3~8mm的作为火山渣骨料备用，其余粒径小于3mm的作为火山灰备用；选择3~8mm的作为火山渣骨料，既保证混凝土料浆中骨料不沉降，作为强化骨料，又可提高混凝土砌块强度；

将S1制得的所述火山灰研磨1-1.5h，制得比较面积900-1100m²/kg的超细火山灰。制得超细火山灰，比表面积至1000m²/kg左右，提高火山灰活性。

S2、将S1所得火山渣骨料放入有机乳液中浸渍或使用有机乳液进行喷涂；有机乳液为丙烯酸树脂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或丁苯乳液中的一种或任意几种复配。

丙烯酸树脂本身的流动性好，在室温下可以在较短的时间固化，将火山渣骨料浸润到丙烯酸树脂浆液0.5h，然后在室温条件下风干，固化后的膜结构厚度均匀，能和骨料紧密地结合。

醋酸乙烯-乙烯共聚乳液由于黏度过高、流动性较差，故掺入10%水稀释，加入0.1-0.5%纤维素，纤维素具有良好的粘连效果，可保持聚合物水乳液的均匀、稳定性。将火山渣骨料浸润到稀释后的乳液中浸泡0.5h，然后在室温条件下风干。醋酸乙烯-乙烯共聚乳液具有良好的成膜性，固化后的膜结构均匀良好。

丁苯乳液本身的流动性好，将火山渣骨料浸润到乳液中浸泡0.5h，然后在室温条件下风干。固化后的膜结构均匀良好。

对于以上有机乳液的用量，本领域技术人员可以根据实际应用时物料的干燥度、气候因素进行选择，此处不再赘述。

有机乳液粘度为300-1000mPa•s。这样是为封孔以及成膜。低粘度可以保证有机乳液具有较好的流动性，更好地渗透填充火山渣骨料微细裂缝和包裹在火山渣骨料的表面。高粘度流动差，但在气温高的时候，或者环境湿度大的时候，可以适用。对于控制前述粘度，本领域技术人员可以根据现有技术的测试手段，结合加减挥发性溶剂来进行调整。此处不再赘述。

S3、干燥，制得火山渣骨料。这里的干燥，在实际操作时其实是粘度的“降低”，可以是完全的干燥、固化；也可以通过观察在未完全干燥固化就进入后续程序。此外，干燥的手段可以是静置，也可以是搅拌。甚至可以增加一定温度进行。

将S1制得的所述火山灰研磨1-1.5h，制得比表面积900-1100m²/kg的超细火山灰。

以制备的火山渣骨料为主料的大掺量火山灰渣混凝土砌块承重基体，包含以下重量份的组分：水泥25-35份、活性混合材5-10份、改性剂0.5-1.2份，以及水25-35份；还包括50-70份的所述火山渣骨料和5-10份的火山灰；经混合、成型、养护、干燥步骤后制得混凝土砌块。

前述活性混合材：指具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料。一种矿物材料，磨细成粉，与石灰和石膏拌合在一起并加水后，在常温下能生成具有胶凝性的水化产物，既能在水中硬化又能在空气中硬化，此类物质，如粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰，均属于活性混合材。

所述成型步骤为：将火山渣骨料、火山灰、水泥、活性混合材、改性剂和水混合搅拌均匀，注入模具，制得承重基体坯块。

所述养护步骤为将承重基体坯块蒸汽养护4-12h，温度为40℃~90℃；再自然养护25-28天。自然养护，即将砌块置于自然环境中，无需进行温度、湿度等环境条件的设置。

所述干燥步骤为将养护后的混凝土砌块放置在鼓风干燥室内干燥，干燥室温度为40℃~90℃，干燥时间为1-2h，冷却后用塑料布包装，得到成品。干燥时间以火山灰渣混凝土砌块的相对含水率达到相应国家或行业标准为准；采用塑料布包装起到防雨防潮的作用。

1）、使用EPS保温板和XPS挤塑板切割形成具有榫卯槽的保温连接块；

2）、将步骤1）所得保温连接块固定于在砌块成型模具内；

3）、将承重基体加入砌块成型模具内，采用静压或振动加压方式成型砌块；

4）、将步骤3）所得砌块置于蒸汽箱内4-12h，温度为40℃~90℃，再放于自然条件下养护25-28天，完毕。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

（1）有效利用天然轻集料火山渣制备复合自保温砌块基体，原料储量丰富，显著降低成本，减少开山采石对自然环境的影响。火山渣具有质轻、孔隙率高、导热系数小等特点，火山渣混凝土制备的复合自保温砌块保温功能显著，能有效降低建筑能耗。

（2）对火山渣集料进行浸渍处理，有机乳液能够在填充集料裂缝和微细孔的同时在火山渣集料的表面形成一层致密薄膜，对火山渣集料起到封孔作用，避免水泥浆进入孔隙内部使火山渣混凝土制品轻质保温性能降低。

（3）本发明中相对设置的承重基体A和承重基体B通过保温连接块连接，既能完全阻断热桥，又可通过调整燕尾槽长度改变砌块厚度。可适应全国不同地区的使用要求。

（4）砌块形心与质心重合，砌块受力更均匀。

（5）本发明中复合自保温砌块不存在内外侧，施工方便，灰缝厚度可准确控制。

Claims (1)

1.一种火山渣混凝土复合自保温砌块，包括保温连接块,其特征在于，还包括两块火山渣承重基体A、B，所述保温连接块通过榫卯结构将所述的承重基体A和承重基体B连为一体构成砌块；在所述砌块中具有空腔；

所述承重基体A和承重基体B的形状为相同形状或不同形状；

所述相同形状的承重基体A和承重基体B均具有一个立面、侧立面一和侧立面二；所述侧立面一和侧立面二相对于所述立面偏置，使得三者形成F形；所述侧立面一和侧立面二朝向F形下端方向的表面上均设有用于榫卯连接的燕尾槽；在所述侧立面二朝向F形顶面的表面下沉，形成砌筑材料容置面；

所述的承重基体A和承重基体B相对放置，使得各自的侧立面一和侧立面二处于交错位置；所述保温连接块具有两块，各所述保温连接块设于所述承重基体A和承重基体B上的燕尾槽之间，使得两块所述保温连接块将所述承重基体A和承重基体B通过燕尾槽连接为一整体；所述承重基体A的和承重基体B各自的侧立面一之间形成所述的空腔。

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