CN110627423A - 一种节能建筑高热阻自保温砌块及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节能建筑高热阻自保温砌块及其制备工艺，涉及建筑材料的技术领域，按照质量份数计包括如下组分：水泥50～70份、粉煤灰35～45份、碎石10～15份、聚苯颗粒3～6份、膨胀珍珠岩2～5份、岩棉5～8份、秸秆纤维6～10份、减水剂2～4份以及水10～15份，所述秸秆纤维的制备方法为：1）秸秆洗涤除尘，然后进行干燥处理；2）待秸秆干燥后，将秸秆剪切成长度为3～5mm；3）剪切后的秸秆浸泡在质量分数为10%的氢氧化钠溶液中，搅拌秸秆5～8小时，然后静置10～12小时；4）经过步骤3）处理后的秸秆，再干燥处理后即得秸秆纤维。本发明制备的砌块不仅具有自保温性能，而且具有良好的抗压性能。

Description

一种节能建筑高热阻自保温砌块及其制备工艺

技术领域

本发明涉及建筑材料的技术领域，尤其是涉及一种节能建筑高热阻自保温砌块及其制备工艺。

背景技术

随着社会的进步和经济的发展，人们对能源的需求不断增加，与此同时环境恶化变得越来越严峻，节能减排成为热门问题，由于建筑方面的节能是目前最直接、最有效，也是最具潜力的节能途径。

目前，我国严寒地区的大部分建筑均采用外墙保温的形式，外墙保温材料的使用年限一般在25年左右，远远低于建筑物本身的使用寿命，导致外墙保温系统一般需要进行二次维修，因此出现自保温砌块这种新的保温形式来取代外墙保温。

授权公告号为CN104594541B的中国专利公开一种高热阻自保温砌块及其材料配方，包括砌块本体，砌块本体上设有五排孔洞，其中第一、第三、第五排孔洞均为包括两列闭合的第一孔洞，且两列第一孔洞对称排列，第二、第四排孔洞均包括一列闭合的第二孔洞和两列一端没有开口的第三孔洞，材料配比按照质量百分比计包括：水2～5％、水泥15～30％、矿渣15～25％、粉煤灰15～20％、陶粒10～20％以及岩棉粉10～20％，通过砌块的结构和材料实现高热阻自保温特性。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：上述砌块的抗压强度为4MPa，无法满足那些对抗压强度要求高的建筑物使用，因此上述砌块的使用受到一定限制。

发明内容

本发明的目的一是提供一种节能建筑高热阻自保温砌块，该砌块不仅具有自保温性能且具有良好的抗压性能；本发明的目的二是提供一种节能建筑高热阻自保温砌块的制备工艺,该制备工艺简单，适用砌块大批量生产。

本发明的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种节能建筑高热阻自保温砌块,按照质量份数计包括如下组分：水泥50～70份、粉煤灰35～45份、碎石10～15份、聚苯颗粒3～6份、膨胀珍珠岩2～5份、岩棉5～8份、秸秆纤维6～10份、减水剂2～4份以及水10～15份。

通过采用上述技术方案，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在粉煤灰、碎石表面并填充它们之间的间隙，水泥浆在凝结硬化前起润滑作用，硬化后水泥使得自保温砌块具有所需要的强度。粉煤灰和碎石比水泥便宜的多，作为廉价的填充材料，能够降低砌块的生产成本，另外加入粉煤灰和碎石能够减少水泥浆发热、干缩等不良现象。

聚苯颗粒导热系数低、保温隔热性能好、抗裂性能优异，作为砌块的生产原料，能够提高砌块的自保温性能；另外聚苯颗粒还具有重量轻、强度高，抗雨水冲刷能力强的优点。

膨胀珍珠岩以其良好的保温性能，超强的稳定性能发挥其效应，尤其在耐火保温节能方面发挥优异的性能；另外膨胀珍珠岩的耐久性与建筑物同寿命，因为膨胀珍珠岩是无机产品，不会发生老化，因此其寿命长。

岩棉具有保温性能，加入到砌块中，能够提高砌块的自保温性能。

秸秆纤维中的主要成分是木质素、纤维素和半纤维素，木质素和半纤维素起到粘结的作用，使得纤维具有一定的刚性和韧性。秸秆纤维提高水泥试块主要从微观和宏观两方面解释，微观上，分布在水泥浆中的秸秆纤维有效的限制了水泥凝固初期产生的裂缝，混合料浆中均匀分布这些秸秆纤维，对多余水分的散发也是有利的，同时这些杂乱分布的秸秆纤维也能够有效克服混凝土因收缩、干缩、徐变等物理化学变化而产生的应力集中现象。从宏观上，砌块受到载荷初期，砌块是主要的受力者，承担了绝大部分的外载荷，当外载荷增加到一定程度，砌块中的微裂缝会扩大为宏观裂缝，横跨裂缝的秸秆纤维承担宏观裂缝处的载荷，秸秆纤维的抗拉性和延展性均优于砌块，可以缓解裂缝处的应力集中。

减水剂能够在保持混合料浆工作性不变的情况下，显著降低混合料浆的水灰比，使得由混合料浆制备的砌块的强度、抗渗性、耐久性能得到改善。

本发明的进一步设置为：所述秸秆纤维的制备方法为：1)秸秆洗涤除尘，然后进行干燥处理；2)待秸秆干燥后，将秸秆剪切成长度为3～5mm；3)剪切后的秸秆浸泡在质量分数为10％的氢氧化钠溶液中，搅拌秸秆5～8小时，然后静置10～12小时；4)经过步骤3)处理后的秸秆，再干燥处理后即得秸秆纤维。

通过采用上述技术方案，秸秆中含有果胶和果糖，果胶和果糖影响水泥水化，经过碱液浸泡后，能够除去秸秆中的果胶和果糖，减少果胶和果糖对水泥水化的影响，保证砌块的性能。

本发明的进一步设置为：所述秸秆纤维优选为稻草秸秆纤维。

通过采用上述技术方案，稻草秸秆是非常丰富的生物质资源，且稻草秸秆中纤维含量丰富，糖类物质含量低，秸秆中的糖类会影响水泥水化，因此优选稻草秸秆在保证自保温砌块强度的同时，还能够降低秸秆中的糖类物质对水泥水化的影响。

本发明的进一步设置为：所述自保温砌块的组分中还包括熟石灰8～10份。

通过采用上述技术方案，熟石灰的主要成分是氢氧化钙，氢氧化钙能够与果糖反应生成果糖化钙沉淀，能够将秸秆纤维中的果糖转化为果糖化钙，降低果糖对水泥水化的影响。

本发明的进一步设置为：所述碎石的粒径不大于10mm。

通过采用上述技术方案，碎石粒径过大，碎石重量大，搅拌时碎石容易沉降，不易在混合料浆中分布均匀，导致制备的砌块质量不均。碎石粒径不大于10mm，使得碎石在混合料浆中能够均匀分布，保证制备的砌块质量均一。

本发明的进一步设置为：所述减水剂为木质素磺酸盐类。

通过采用上述技术方案，木质素磺酸盐是一种阴离子表面活性剂，具有很强的分散能力，能够将固体均匀分散在水介质中，木质素磺酸盐含有多种活性基团，因而能够产生缩合作用或与其它化合物发生氢键作用。木质素磺酸盐加入到砂浆中，能够降低水的表面张力和界面张力，从而起到减水的作用。

本发明的进一步设置为：按照质量份数计包括如下组分：水泥60份、粉煤灰40份、碎石13份、聚苯颗粒5份、膨胀珍珠岩3份、岩棉6份、秸秆纤维8份、熟石灰9份、减水剂3份以及水12份。

本发明的进一步设置为：按照质量份数计包括如下组分：水泥65份、粉煤灰42份、碎石12份、聚苯颗粒4份、膨胀珍珠岩4份、岩棉7份、秸秆纤维10份、减水剂4份以及水15份。

本发明的上述技术目的二是通过以下技术方案得以实现的：具体包括如下步骤：

步骤1、按照配方量称取各物质，将水泥、粉煤灰、碎石、膨胀珍珠岩、岩棉、秸秆纤维以及熟石灰混合均匀，然后加入配方量一半的水，搅拌均匀；

步骤2、向步骤1中继续加入配方量的聚苯颗粒继续搅拌至聚苯颗粒均匀分散；

步骤3、再加入配方量的减水剂和剩余的水，继续搅拌均匀，得到均匀的料浆；

步骤4、将步骤3制备的均匀料浆倒入砌块模具中，待料浆在砌块模具中凝固后，缓慢脱模，将脱模的砌块放入养护箱中养护，养护结束即得自保温砌块。

通过采用上述技术方案，自保温砌块的制备工艺简单，容易操作，适用于砌块的大规模生产。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.秸秆纤维中的主要成分是木质素、纤维素和半纤维素，木质素和半纤维素起到粘结的作用，使得纤维具有一定的刚性和韧性。秸秆纤维提高水泥试块主要从微观和宏观两方面解释，微观上，分布在水泥浆中的秸秆纤维有效的限制了水泥凝固初期产生的裂缝，混合料浆中均匀分布这些秸秆纤维，对多余水分的散发也是有利的，同时这些杂乱分布的秸秆纤维也能够有效克服混凝土因收缩、干缩、徐变等物理化学变化而产生的应力集中现象。从宏观上，砌块受到载荷初期，砌块是主要的受力者，承担了绝大部分的外载荷，当外载荷增加到一定程度，砌块中的微裂缝会扩大为宏观裂缝，横跨裂缝的秸秆纤维承担宏观裂缝处的载荷，秸秆纤维的抗拉性和延展性均优于砌块，可以缓解裂缝处的应力集中；

2.聚苯颗粒导热系数低、保温隔热性能好、抗裂性能优异，作为砌块的生产原料，能够提高砌块的自保温性能；另外聚苯颗粒还具有重量轻、强度高，抗雨水冲刷能力强的优点；

3.稻草秸秆是非常丰富的生物质资源，且稻草秸秆中纤维含量丰富，糖类物质含量低，秸秆中的糖类会影响水泥水化，因此优选稻草秸秆在保证自保温砌块强度的同时，还能够降低秸秆中的糖类物质对水泥水化的影响。

附图说明

图1为本发明的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1

表1为实施例1的一种节能建筑高热阻自保温砌块的各组分及质量

组分	质量(kg)	组分	质量(kg)
				水泥	50	岩棉	8
粉煤灰	45	秸秆纤维	6
				碎石	10	木质素磺酸钠	2
聚苯颗粒	3	水	10
				膨胀珍珠岩	2

参照图1，其中秸秆纤维的制备方法为：1)秸秆洗涤除尘，然后进行干燥处理；2)待秸秆干燥后，将秸秆剪切成长度为3～5mm；3)剪切后的秸秆浸泡在质量分数为10％的氢氧化钠溶液中，搅拌秸秆5～8小时，然后静置10～12小时；4)经过步骤3)处理后的秸秆，再干燥处理后即得秸秆纤维。

该节能建筑高热阻自保温砌块的制备工艺，具体包括如下步骤：

步骤1、按照配方量称取各物质，将水泥、粉煤灰、碎石、膨胀珍珠岩、岩棉以及秸秆纤维混合均匀，然后加入配方量一半的水，搅拌均匀；

步骤2、向步骤1中继续加入配方量的聚苯颗粒继续搅拌至聚苯颗粒均匀分散；

步骤3、再加入配方量的减水剂和剩余的水，继续搅拌均匀，得到均匀的料浆；

步骤4、将步骤3制备的均匀料浆倒入砌块模具中，待料浆在砌块模具中凝固后，缓慢脱模，将脱模的砌块放入养护箱中养护，养护结束即得自保温砌块。

实施例2

表2为实施例2的一种节能建筑高热阻自保温砌块的各组分及质量

组分	质量(kg)	组分	质量(kg)
				水泥	60	岩棉	6
粉煤灰	40	秸秆纤维	8
				碎石	13	木质素磺酸钙	3
聚苯颗粒	5	水	12
				膨胀珍珠岩	3

其中秸秆纤维的制备方法同实施例1。

该节能建筑高热阻自保温砌块的制备工艺，同实施例1。

实施例3

表3为实施例3的一种节能建筑高热阻自保温砌块的各组分及质量

组分	质量(kg)	组分	质量(kg)
				水泥	70	岩棉	5
粉煤灰	35	秸秆纤维	10
				碎石	15	木质素磺酸钠	4
聚苯颗粒	6	水	15
				膨胀珍珠岩	5

其中秸秆纤维的制备方法同实施例1。

该节能建筑高热阻自保温砌块的制备工艺，具体包括如下步骤：

步骤1、按照配方量称取各物质，将水泥、粉煤灰、碎石、膨胀珍珠岩、岩棉、秸秆纤维以及熟石灰混合均匀，然后加入配方量一半的水，搅拌均匀；

步骤2、向步骤1中继续加入配方量的聚苯颗粒继续搅拌至聚苯颗粒均匀分散；

步骤3、再加入配方量的减水剂和剩余的水，继续搅拌均匀，得到均匀的料浆；

步骤4、将步骤3制备的均匀料浆倒入砌块模具中，待料浆在砌块模具中凝固后，缓慢脱模，将脱模的砌块放入养护箱中养护，养护结束即得自保温砌块。

实施例4

表4为实施例4的一种节能建筑高热阻自保温砌块的各组分及质量

其中秸秆纤维的制备方法同实施例1。

该节能建筑高热阻自保温砌块的制备工艺，同实施例4。

实施例5

表5为实施例5的一种节能建筑高热阻自保温砌块的各组分及质量

组分	质量(kg)	组分	质量(kg)
				水泥	60	岩棉	6
粉煤灰	44	秸秆纤维	7
				碎石	14	木质素磺酸钙	3
聚苯颗粒	5	水	12
				膨胀珍珠岩	3	熟石灰	10

其中秸秆纤维的制备方法同实施例1。

该节能建筑高热阻自保温砌块的制备工艺，同实施例4。

实施例6

表6为实施例6的一种节能建筑高热阻自保温砌块的各组分及质量

组分	质量(kg)	组分	质量(kg)
				水泥	65	岩棉	7
粉煤灰	42	秸秆纤维	10
				碎石	12	木质素磺酸钠	4
聚苯颗粒	4	水	15
				膨胀珍珠岩	4	熟石灰	9

其中秸秆纤维的制备方法同实施例1。

该节能建筑高热阻自保温砌块的制备工艺，同实施例4。

对比例1

一种节能建筑高热阻自保温砌块，与实施例6的区别在于，不包括秸秆纤维，其它同实施例6。

对比例2

一种节能建筑高热阻自保温砌块，与实施例6的区别在于秸秆纤维的制备方法为：1)秸秆洗涤除尘，然后进行干燥处理；2)待秸秆干燥后，将秸秆剪切成长度为3～5mm，即得秸秆纤维，其它同实施例6。

对比例3

一种节能建筑高热阻自保温砌块，与实施例6的区别在于，不包括熟石灰，其它同实施例6。

对比例4

一种节能建筑高热阻自保温砌块，与实施例6的区别在于，不包括熟石灰，其中秸秆纤维的制备方法为：1)秸秆洗涤除尘，然后进行干燥处理；2)待秸秆干燥后，将秸秆剪切成长度为3～5mm，即得秸秆纤维，其它同实施例6。

实施例1～实施例6以及对比例1～对比例4制备的节能建筑高热阻自保温砌块，养护28天后进行如下性能测试:

抗压强度测试：参照GB/T11971-1997《加气混凝土力学性能试验方法》进行测试；

抗折强度测试：参照GB/T11971-1997《加气混凝土力学性能试验方法》进行测试；

导热系数：参照GB/T10294-1988《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定》进行测试。

表7为性能测试结果

	抗压强度(MPa)	抗折强度(MPa)	导热系数(W/M·K)
				实施例1	5.76	3.17	0.19
实施例2	5.94	3.36	0.18
				实施例3	5.89	3.27	0.20
实施例4	6.20	3.51	0.19
				实施例5	6.12	3.45	0.19
实施例6	6.43	3.68	0.18
				对比例1	4.21	2.66	0.20
对比例2	4.82	2.91	0.19
				对比例3	5.14	2.98	0.19
对比例4	4.76	2.95	0.21

根据表7的性能测试结果表明，实施例1～6制备的砌块的各项性能均优于对比例1，说明加入秸秆纤维能够增强砌块的抗压性能，秸秆纤维在砌块内部形成三位网状结构使得砌块的整体性增强，从而使得抗压强度有所提高。实施例1～实施例3与实施例4～实施例6对比，加入熟石灰后砌块的性能更优异，说明与熟石灰反应后，秸秆纤维中果糖含量低，对水泥水化影响小，从而使得制备的砌块性能更加优异。通过对比实施例6与对比例1～对比例4，说明秸秆纤维的加入，能够提高砌块抗压强度和抗折强度，另外秸秆纤维经过碱液浸泡能够除去部分果糖，再加入熟石灰能够进一步除去果糖，从而降低果糖对水泥水化的影响。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并非对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种节能建筑高热阻自保温砌块，其特征在于：按照质量份数计包括如下组分：水泥50～70份、粉煤灰35～45份、碎石10～15份、聚苯颗粒3～6份、膨胀珍珠岩2～5份、岩棉5～8份、秸秆纤维6～10份、减水剂2～4份以及水10～15份。

2.根据权利要求1所述的节能建筑高热阻自保温砌块，其特征在于：所述秸秆纤维的制备方法为：1）秸秆洗涤除尘，然后进行干燥处理；2）待秸秆干燥后，将秸秆剪切成长度为3～5mm；3）剪切后的秸秆浸泡在质量分数为10%的氢氧化钠溶液中，搅拌秸秆5～8小时，然后静置10～12小时；4）经过步骤3）处理后的秸秆，再干燥处理后即得秸秆纤维。

3.根据权利要求2所述的节能建筑高热阻自保温砌块，其特征在于：所述秸秆纤维优选为稻草秸秆纤维。

4.根据权利要求1所述的节能建筑高热阻自保温砌块，其特征在于：所述自保温砌块的组分中还包括熟石灰8～10份。

5.根据权利要求1所述的节能建筑高热阻自保温砌块，其特征在于：所述碎石的粒径不大于10mm。

6.根据权利要求1所述的节能建筑高热阻自保温砌块，其特征在于：所述减水剂为木质素磺酸盐类。

7.根据权利要求1所述的节能建筑高热阻自保温砌块，其特征在于：按照质量份数计包括如下组分：水泥60份、粉煤灰40份、碎石13份、聚苯颗粒5份、膨胀珍珠岩3份、岩棉6份、秸秆纤维8份、减水剂3份以及水12份。

8.根据权利要求4所述的节能建筑高热阻自保温砌块，其特征在于：按照质量份数计包括如下组分：水泥65份、粉煤灰42份、碎石12份、聚苯颗粒4份、膨胀珍珠岩4份、岩棉7份、秸秆纤维10份、熟石灰9份、减水剂4份以及水15份。

9.根据权利要求1～8任一项所述的节能建筑高热阻自保温砌块的制备工艺，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1、按照配方量称取各物质，将水泥、粉煤灰、碎石、膨胀珍珠岩、岩棉、秸秆纤维以及熟石灰混合均匀，然后加入配方量一半的水，搅拌均匀；

步骤2、向步骤1中继续加入配方量的聚苯颗粒继续搅拌至聚苯颗粒均匀分散；

步骤3、再加入配方量的减水剂和剩余的水，继续搅拌均匀，得到均匀的料浆；

步骤4、将步骤3制备的均匀料浆倒入砌块模具中，待料浆在砌块模具中凝固后，缓慢脱模，将脱模的砌块放入养护箱中养护，养护结束即得自保温砌块。