CN111848100A - 一种超低能耗陶瓷棉空心保温砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超低能耗陶瓷棉空心保温砖，以陶瓷棉、水泥、石灰和粉煤灰或布袋除尘灰为基础原料，得到的超低能耗陶瓷棉空心保温砖内部具有多孔结构。由于内部的大量微小连通的孔隙，在接收到声波时，使得声波沿孔隙深入到砖块的内部，与材料发生摩擦，将声转化为热能，起到良好的隔音效果。同时，大量微小连通的孔隙也能够隔绝热量的传递路径，提高保温效果。本发明提供的超低能耗陶瓷棉空心保温砖不仅具有良好的隔音保温性能还具有较低的收缩率和较高的强度，其抗压强度在4.8MPa以上，收缩率在0.13mm/m以下，100mm厚的砖的吸音性能在45db以上，导热系数在0.035‑0.068W/mK。

Description

一种超低能耗陶瓷棉空心保温砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种超低能耗陶瓷棉空心保温砖及其制备方法。
背景技术
建筑节能是顺应可持续发展的要求，通过在建筑中合理使用节能保温材料，从而提高能源的利用率，有效降低建筑的能耗，达到节能的目的。此外，随着城市的不断发展，汽车噪音等环境噪音也成为影响人们生活的重要因素。人们对建筑降噪的要求也越来越高。
软木纤维、钙塑板、石膏板、珍珠岩板等在建筑领域大量应用，以期起到降噪保温的目的，但是效果并不理想。岩棉、玻璃棉装饰吸音板在建筑领域的应用，在世界范围来看已经有几十年的历史了，这种材料具有轻质、保温、防火、吸音的性能，但是这些材料的性能差异较大，因此以此为原料，得到的隔音保温材料的性能并不十分理想。此外，目前建筑领域应用的隔音保温材料成本高，建筑废料对环境污染大，存在较大环保问题。
发明内容
为了解决以上的技术问题，本发明提供一种利用工业废料制备超低能耗陶瓷棉空心保温砖，得到的超低能耗陶瓷棉空心保温砖隔音效果良好，保温性能优异。
本发明的目的是提供一种超低能耗陶瓷棉空心保温砖。
本发明的目的是提供上述超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法。
本发明提供的超低能耗陶瓷棉空心保温砖，主要原料按照重量百分比包括：
陶瓷棉30-35％，
水泥6-15％，
石灰18-25％，
粉煤灰或布袋除尘灰30-40％，
水玻璃1-2％，
铝粉0.06-0.08％，
皂素粉0.05-0.06％，
石膏1-3％。
优选地，所述主要原料按照重量百分比还包括废料浆3-5％。
本发明采用的废料浆正是在生产本发明的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的过程中产生的废料浆。在生产过程中不可避免的会产生废料浆，而将适量的废料浆加入到新的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的生产中，不仅能够提高原料的利用率，还能够保证得到的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的强度。
优选地，所述陶瓷棉的纤维直径为2-5μm。
本发明提供的超低能耗陶瓷棉空心保温砖以陶瓷棉、水泥、石灰和粉煤灰或布袋除尘灰为基础原料，其中陶瓷棉纤维直径小，质轻，具有无机环保、安全防火、隔热保温、吸引降噪的功效，在超低能耗陶瓷棉空心保温砖中不仅能够发挥隔音保温的功效，还能够提高超低能耗陶瓷棉空心保温砖的强度，提升使用性能；粉煤灰或布袋除尘灰在保温砖中应用解决了工业废料粉煤灰对环境带来的压力，提升资源的利用率，水玻璃是一种矿黏合剂，具有粘结力强、强度高、耐酸性良好、耐热性良好的特点，有助于提高各相之间的粘结，提升得到的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的强度；皂素粉能够帮助铝粉在水中形成相对稳定的铝粉悬浮液，铝粉悬浮液与石灰以及水泥中的二氧化硅发生作用，产生气体，使得超低能耗陶瓷棉空心保温砖中内部产生多孔结构，得到的砖由于内部的大量微小连通的孔隙，能够保证得到的超低能耗陶瓷棉空心保温砖在接收到声波时，使得声波沿孔隙深入到砖块的内部，与材料发生摩擦，将声转化为热能，起到良好的隔音效果。同时，大量微小连通的孔隙也能够隔绝热量的传递路径，提高保温效果。在超低能耗陶瓷棉空心保温砖中，石膏参与形成水化产物，显著提高超低能耗陶瓷棉空心保温砖的强度，减少收缩，同时碳系数也得到有效的提高，在浇注过程中，石膏对石灰的消解有着明显的延缓作用，减慢料浆的稠化速度。
此外在超低能耗陶瓷棉空心保温砖的生产过程中，会产生一定量的废料浆，而废料浆的处理需要大量的人力物力财力，也会增加环境负担，本发明人通过将适量的废料浆加入到原料中，一方面提升了物料的利用率，另一方面不影响得到的砖的物理性能。而过大比例的加入废料浆，则会影响到砖的内部结构，影响砖最终的隔音和保温性能。
本发明提供超低能耗陶瓷棉空心保温砖，通过各种主要原料的相互配合，达到良好的隔音保温的效果。
本发明提供的上述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别取石膏、石灰、粉煤灰或布袋除尘灰，球磨，得到石膏粉、石灰粉、粉煤灰粉或布袋除尘灰粉；
(2)取皂素粉加入等重量的水中，加热，然后加入铝粉，搅拌均匀，得到铝粉悬浮液；
(3)取石灰粉，加入到水中，搅拌均匀，得到碱液；
(4)取陶瓷棉、水泥、粉煤灰粉或布袋除尘灰粉、水玻璃、石膏粉，混合，得到混合粉，加入水搅拌均匀，然后加入步骤(2)得到的铝粉悬浮液和步骤(3)得到的碱液，继续搅拌，然后加入废料浆，搅拌均匀，浇注，发气，养护，得到所述超低能耗陶瓷棉空心保温砖。
本发明提供的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法首先将原料粉碎，然后制备铝粉悬浮液、碱液，然后将各原料按照特定的添加顺序进行添加搅拌，促进各反应的有序进行，保证得到的超低能耗陶瓷棉空心保温砖内部具有大量微小连通的孔隙，从而保证超低能耗陶瓷棉空心保温砖的隔音保温效果。
优选地，步骤(1)中，所述石膏粉的粒径为100-200μm。
优选地，步骤(1)中，石灰粉的粒径为100-200μm。
优选地，步骤(1)中，所述粉煤灰、布袋除尘灰的粒径为100-200μm。
本发明提供的超低能耗陶瓷棉空心保温砖采用的原料中粉末状的原料的粒径在上述适当的范围内，能够在水中分散良好，与其他的原料实现均匀分散，在研发的过程中，发明人发现粒径虽然是常规的影响因素，但是当粉末原料粒径过大时，粉末原料在最终的浆料中分散并不均匀，严重影响最终得到的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的隔音保温效果和强度，当原料的粒径过小，加工的过程中粉尘较大，容易产生环境污染。
优选地，步骤(2)中，取皂素粉加入等重量的水中，加热至30-55℃。
本发明采用温水溶解皂素粉，皂素粉能够更好的溶解在水中，有助于后续铝粉在皂素粉中的分散，形成相对稳定的铝粉悬浮液。
优选地，步骤(3)中，所述石灰粉与水的重量比为1:4-5。
优选地，步骤(4)中，所述混合粉与水的重量比为1:0.3-0.5。
优选地，步骤(4)中，所述养护为蒸养，所述蒸养的具体条件为：温度100-180℃，蒸汽压力1.3-1.4MPa，时间10-15h。本发明在较高的温度下对砖进行养护，较高的温度能够使得砖在较短时间达到较高的强度，同时经过养护之后，超低能耗陶瓷棉空心保温砖中的孔隙率得到提高，通孔的数量得到提升，从而有效提高得到的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的隔音保温性能。
本发明的有益效果为：
1.本发明提供的超低能耗陶瓷棉空心保温砖以陶瓷棉、水泥、石灰和粉煤灰或布袋除尘灰为基础原料，其中陶瓷棉在超低能耗陶瓷棉空心保温砖中不仅能够发挥隔音保温的功效，还能够提高超低能耗陶瓷棉空心保温砖的强度，提升使用性能；粉煤灰或布袋除尘灰在保温砖中应用解决了工业废料粉煤灰对环境带来的压力，提升资源的利用率，水玻璃有助于提高各相之间的粘结，提升得到的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的强度；皂素粉能够帮助铝粉在水中形成相对稳定的铝粉悬浮液，铝粉悬浮液与石灰以及水泥中的二氧化硅发生作用，产生气体，使得超低能耗陶瓷棉空心保温砖中内部产生多孔结构，得到的砖由于内部的大量微小连通的孔隙，能够保证得到的超低能耗陶瓷棉空心保温砖在接收到声波时，使得声波沿孔隙深入到砖块的内部，与材料发生摩擦，将声转化为热能，起到良好的隔音效果。同时，大量微小连通的孔隙也能够隔绝热量的传递路径，提高保温效果。石膏参与形成水化产物，显著提高超低能耗陶瓷棉空心保温砖的强度，减少收缩，同时碳系数也得到有效的提高，在浇注过程中，石膏对石灰的消解有着明显的延缓作用，减慢料浆的稠化速度。本发明通过各原料的相互作用，得到的超低能耗陶瓷棉空心保温砖内部具有多孔空心结构，有效提高砖体的隔音保温性能，降低能耗，提高能源利用效，提高砖体的强度，有效降低砖体的收缩系数。
2.本发明提供超低能耗陶瓷棉空心保温砖，通过各种主要原料的相互配合，达到良好的隔音保温的效果，并且有效提高强度，降低收缩率。其抗压强度在4.8MPa以上，收缩率在0.13mm/m以下，100mm厚的砖的吸音性能在45db以上，导热系数在0.035-0.068W/mK。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
一种超低能耗陶瓷棉空心保温砖，主要原料按照重量百分比包括：
陶瓷棉30％，
水泥15％，
石灰18％，
粉煤灰31.86％，
水玻璃2％，
铝粉0.08％，
皂素粉0.06％，
石膏3％；
所述陶瓷棉的直径为2-5μm。
上述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别取石膏、石灰、粉煤灰，球磨，得到石膏粉、石灰粉、粉煤灰粉或布袋除尘灰粉；
所述石膏粉的粒径为100-200μm；
所述石灰粉的粒径为100-200μm；
所述粉煤灰的粒径为100-200μm；
(2)取皂素粉加入等重量的水中，加热至40℃，然后加入铝粉，搅拌均匀，得到铝粉悬浮液；
(3)取石灰粉，加入到4.5倍重量的水中，搅拌均匀，得到碱液；
(4)取陶瓷棉、水泥、粉煤灰粉、水玻璃、石膏粉，混合，得到混合粉，加入水搅拌均匀，所述混合粉与水的重量比为1:0.4；然后加入步骤(2)得到的铝粉悬浮液和步骤(3)得到的碱液，搅拌均匀，浇注，发气，在温度为150℃，蒸汽压力1.3MPa的条件下，蒸养时间12h，得到所述超低能耗陶瓷棉空心保温砖。
实施例2
一种超低能耗陶瓷棉空心保温砖，主要原料按照重量百分比包括：
陶瓷棉35％，
水泥7.89％，
石灰25％，
布袋除尘灰30％，
水玻璃1％，
铝粉0.06％，
皂素粉0.05％，
石膏1％；
所述陶瓷棉的直径为2-5μm。
上述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别取石膏、石灰、布袋除尘灰，球磨，得到石膏粉、石灰粉、布袋除尘灰粉；
所述石膏粉的粒径为100-200μm；
所述石灰粉的粒径为100-200μm；
所述布袋除尘灰的粒径为100-200μm；
(2)取皂素粉加入等重量的水中，加热至30℃，然后加入铝粉，搅拌均匀，得到铝粉悬浮液；
(3)取石灰粉，加入到4倍重量的水中，搅拌均匀，得到碱液；
(4)取陶瓷棉、水泥、布袋除尘灰粉、水玻璃、石膏粉，混合，得到混合粉，加入水搅拌均匀，所述混合粉与水的重量比为1:0.3；然后加入步骤(2)得到的铝粉悬浮液和步骤(3)得到的碱液，搅拌均匀，浇注，发气，在温度为100℃，蒸汽压力1.4MPa的条件下，蒸养时间15h，得到所述超低能耗陶瓷棉空心保温砖。
实施例3
一种超低能耗陶瓷棉空心保温砖，主要原料按照重量百分比包括：
陶瓷棉32％，
水泥6％，
石灰18.39％，
粉煤灰40％，
水玻璃1.5％，
铝粉0.06％，
皂素粉0.05％，
石膏2％；
所述陶瓷棉的直径为2-5μm。
上述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别取石膏、石灰、粉煤灰，球磨，得到石膏粉、石灰粉、粉煤灰粉；
所述石膏粉的粒径为100-200μm；
所述石灰粉的粒径为100-200μm；
所述粉煤灰的粒径为100-200μm；
(2)取皂素粉加入等重量的水中，加热至55℃，然后加入铝粉，搅拌均匀，得到铝粉悬浮液；
(3)取石灰粉，加入到5倍重量的水中，搅拌均匀，得到碱液；
(4)取陶瓷棉、水泥、粉煤灰粉、水玻璃、石膏粉，混合，得到混合粉，加入水搅拌均匀，所述混合粉与水的重量比为1:0.5；然后加入步骤(2)得到的铝粉悬浮液和步骤(3)得到的碱液，搅拌均匀，浇注，发气，在温度为180℃，蒸汽压力1.3MPa的条件下，蒸养时间10h，得到所述超低能耗陶瓷棉空心保温砖。
实施例4
一种超低能耗陶瓷棉空心保温砖，主要原料按照重量百分比包括：
陶瓷棉32％，
水泥8％，
石灰18.39％，
粉煤灰35％，
水玻璃1.5％，
铝粉0.06％，
皂素粉0.05％，
石膏2％，
废料浆3％；
所述陶瓷棉的直径为2-5μm。
上述废料浆为实施例1生产过程中产生的废料浆。
上述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法与实施例1的方法相同，不同的是，步骤(4)为：取陶瓷棉、水泥、粉煤灰粉、水玻璃、石膏粉，混合，得到混合粉，加入水搅拌均匀，所述混合粉与水的重量比为1:0.4；然后加入步骤(2)得到的铝粉悬浮液和步骤(3)得到的碱液，继续搅拌，然后加入废料浆，搅拌均匀，浇注，发气，在温度为150℃，蒸汽压力1.3MPa的条件下，蒸养时间12h，得到所述超低能耗陶瓷棉空心保温砖。
实施例5
一种超低能耗陶瓷棉空心保温砖，主要原料按照重量百分比包括：
陶瓷棉31％，
水泥8％，
石灰20.39％，
粉煤灰32％，
水玻璃1.5％，
铝粉0.06％，
皂素粉0.05％，
石膏2％，
废料浆5％；
所述陶瓷棉的直径为2-5μm。
上述废料浆为实施例4生产过程中产生的废料浆。
上述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法与实施例4的方法相同。
对比例1
一种空心保温砖，主要原料按照重量百分比包括：
水泥40％，
石灰20％，
粉煤灰34.86％，
水玻璃2％，
铝粉0.08％，
皂素粉0.06％，
石膏3％。
上述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法与实施例1的方法相同，不同的是，步骤(4)中，不包括陶瓷棉。
对比例2
一种陶瓷棉空心保温砖，主要原料按照重量百分比包括：
陶瓷棉40％，
水泥20％，
石灰10％，
粉煤灰25.86％，
水玻璃2％，
铝粉0.08％，
皂素粉0.06％，
石膏2％；
所述陶瓷棉的直径为5-10μm。
上述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法与实施例1的方法相同。
试验例
取实施例1-5以及对比例1-2得到的超低能耗陶瓷棉空心保温砖，根据国标GB/T29060-2012检测各组的强度、阻燃性能及热传导系数；通过阻抗管测定各组砖的吸音性能，通过线收缩测定仪测定各组砖的收缩率。本发明提供的砖的厚度均为100mm。结果见表1。
表1检测结果
Figure BDA0002589972360000111
从表1的结果可以看出，本发明实施例1-5提供的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的抗压强度在4.8MPa，阻燃时间在400min以上，导热系数在0.035-0.068W/mK，收缩率在0.13mm/m以下，与对比例1和对比例2提供的砖相比，本发明实施例提供的超低能耗陶瓷棉空心保温砖具有优异的力学强度，使用性能优良，阻燃性能优良，导热系数小，收缩率低，吸音效果良好。这说明本发明提供的超低能耗陶瓷棉空心保温砖通过各原料之间相互配合，有效提高了砖体的保温隔热效果和隔音效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超低能耗陶瓷棉空心保温砖，其特征在于，所述超低能耗陶瓷棉空心保温砖的主要原料按照重量百分比包括：
陶瓷棉30-35％，
水泥6-15％，
石灰18-25％，
粉煤灰或布袋除尘灰30-40％，
水玻璃1-2％，
铝粉0.06-0.08％，
皂素粉0.05-0.06％，
石膏1-3％。
2.根据权利要求1所述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖，其特征在于，所述主要原料按照重量百分比还包括废料浆3-5％。
3.权利要求2所述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别取石膏、石灰、粉煤灰或布袋除尘灰，球磨，得到石膏粉、石灰粉、粉煤灰粉或布袋除尘灰粉；
(2)取皂素粉加入等重量的水中，加热，然后加入铝粉，搅拌均匀，得到铝粉悬浮液；
(3)取石灰粉，加入到水中，搅拌均匀，得到碱液；
(4)取陶瓷棉、水泥、粉煤灰粉或布袋除尘灰粉、水玻璃、石膏粉，混合，得到混合粉，加入水搅拌均匀，然后加入步骤(2)得到的铝粉悬浮液和步骤(3)得到的碱液，继续搅拌，然后加入废料浆，搅拌均匀，浇注，发气，养护，得到所述超低能耗陶瓷棉空心保温砖。
4.根据权利要求3所述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述石膏粉的粒径为100-200μm。
5.根据权利要求3所述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述石灰粉的粒径为100-200μm。
6.根据权利要求3所述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法，其特征在于，所述粉煤灰、布袋除尘灰的粒径为100-200μm。
7.根据权利要求3所述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，取皂素粉加入等重量的水中，加热至30-55℃。
8.根据权利要求3所述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述石灰粉与水的重量比为1:4-5。
9.根据权利要求3所述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述混合粉与水的重量比为1:0.3-0.5。
10.根据权利要求3所述的超低能耗陶瓷棉空心保温砖的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述养护为蒸养，所述蒸养的具体条件为：温度100-180℃，蒸汽压力1.3-1.4MPa，时间10-15h。
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