CN112266214B - 夹心一体式外墙保温板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种夹心一体式外墙保温板，其包括水泥外壳和隔热芯材。水泥外壳为扁平的六面体，六面体内部形成隔热芯材的填充空间。水泥外壳由水泥浆注模并固化成型，水泥浆包含如下质量百分比组分：水泥20‑60％、石英砂30‑70％、微珠0.1‑10％、减水剂0.01‑2％、碳酸锂0.01‑2％、葡萄糖酸钠0.01‑2％、玻璃纤维0.01‑2％和低温水性乳液0.1‑6％；前述组分加水拌和得到水泥浆，其中水胶比为0.25‑0.5，胶砂比为0.25‑0.7。该外壳采用创新水泥浆配方，固化后能够在极薄厚度情况下提供足够的抗折强度和抗压强度。本发明不仅使保温板具有很高的抗折强度和抗压强度，而且还有利于获得比重更轻、保温隔热性能更优的保温板；外壳阻隔环境因素，对隔热材料起到保护作用，可延长隔热材料的使用寿命和提供防火阻燃功效。

Description

夹心一体式外墙保温板及其制备方法

技术领域

本发明涉及无机建筑板材技术领域，尤其涉及夹心一体式外墙保温板及其制备方法。

背景技术

建筑外墙外保温系统是利用保温板与保护层、固定材料构成并适用于安装外墙外表面的非承重保温构造总成。目前市场上使用的保温板分为无机保温板和有机保温板，有机保温板的保温性能比较好，比重轻，易于生产制造，但是与无机保温板相比，有机保温板的稳定性差，阻燃性差、不耐老化易变形；无机保温板包含珍珠岩、硅藻土、岩棉、泡沫玻璃、矿渣棉或发泡水泥板等成分，防火性能好，但保温性比有机保温板差，容易粉化、比重大，不易粘接到建筑物外墙或粘接安装后易脱落。作为无机保温板，比重越小越容易牢固地安装到建筑外墙上，安全性也越高。

目前大部分无机防火保温板是以无机材料为主，加入外加剂和水制成浆料，经过预制成型，具有防火、保温的板材。例如，CN 110282918A提出一种建筑外墙用无机防火保温板，使用珍珠岩、岩棉、水泥、粉煤灰、羧甲基纤维素、阻燃剂、减水剂等混合粉碎，搅拌制浆，装入模具中固化3-5h，烘干养护得到防火保温板。

有机保温板和无机保温板各有优点，于是业内研发人员提出，采用无机-有机相结合的方式，解决现有的有机外墙保温材料易燃以及无机外墙保温材料比重大、导热系数高、施工或制作过程中养护中期长、能源消耗量大以及保温效果不佳等问题。例如，中国CN104387009A提出一种方案，是将硅微粉、浒苔纤维、建筑无机垃圾、炉渣、滑石粉等在球磨机中细磨得到干粉，干粉加到水中搅拌分散，得到浆料，然后把该浆料与氯酸盐耐火水泥、黏土、石膏等混合发泡，最后注入到成型模具内3-4h脱模得到生坯，经升温保温、再降温保温，蒸汽养护得到保温板。该方法使用了非常少量的有机物——浒苔纤维，其余皆为无机材料，使保温板整体的比重仍然较大，热传导系数仍较高、隔热性能较差、制备工艺过于复杂，其中浒苔纤维被细磨成粉料直接分散在发泡保温板的各个部位，在长期环境作用(水汽和酸性气体)下，浒苔纤维易变质腐烂，使保温性能下降。

上述两种保温板，都需要用到大量水泥和珍珠岩、粉煤灰、黏土等无机材料，且整块保温板都由这些材料组成，使保温板比重无法进一步减小，而期望通过降低保温板厚度达到轻量化目标，且又进一步造成保温性能变差、板体抗弯折强度、抗压强度严重受损。综上所述，现有无机外墙保温板存在比重大、有机成分(如含有)易变质、抗弯折强度和抗压强度较差、耐用度差、生产成本和效率低等问题。

此外，当前市面上的保温板一般都是采用三明治结构，即两块水泥板中间胶粘保温材料。这种保温板上下两面用水泥板保护，而四周有四个侧面是没有水泥板保护保温材料的，保温材料裸露在外。这就会导致：第一、容易与环境中水分接触而潮湿，导致保温材料保温性能失效、体积膨胀易致使保温材料与水泥板的脱胶、冬天结冰和结霜也会加速开裂失效。第二、会降低防火等级。第三、岩棉等保温材料裸露在外还会污染环境、影响施工工人的身体健康。第四、输过程也易损坏保温板。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述不足，本发明提供一种夹心一体式外墙保温板及其制备方法，主要通过将保温板设计成一种外壳加芯材的组成结构，其外壳采用独特的水泥浆配方，固化后能够在极薄厚度情况下提供足够的抗折强度和抗压强度，芯材为任何轻质的无机或有机隔热材料；该结构不仅使保温板具有很高的抗折强度和抗压强度，而且还有利于获得比重更轻、保温隔热性能更优的保温板；外壳阻隔环境因素，对隔热材料起到保护作用，可延长隔热材料的使用寿命和提供防火阻燃功效。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种夹心一体式外墙保温板，其包括：

水泥外壳，所述水泥外壳内部填充隔热芯材；所述水泥外壳为扁平的六面体，所述六面体内部形成隔热芯材的填充空间；

所述水泥外壳由水泥浆注模并固化成型，所述水泥浆包含如下质量百分比组分：水泥20-60％、石英砂30-70％、微珠0.1-10％、减水剂0.01-2％、碳酸锂0.01-2％、葡萄糖酸钠0.01-2％、玻璃纤维0.01-2％、低温水性乳液0.1-6％；将前述组分加水拌和得到水泥浆，其中水胶比为0.25-0.5，胶砂比为0.25-0.7。

其中，水胶比：指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料(包括水泥、微珠等)用量的比值。水胶比过小会使水化热较大，混凝土易开裂，和易性较差，不利于现场施工操作。水胶比过大会降低混凝土的强度。本发明中，水胶比控制在0.25-0.5之间。

胶砂比＝胶凝材料(包括水泥、微珠等)的用量/砂的用量，胶砂比会影响混凝土的强度与和易性。本发明中，胶砂比控制在0.25-0.7之间。

通过控制水胶比、胶砂比、以及微珠和减水剂的添加量等，使该水泥浆的初始自动流动度为200-250mm(测试国标：GB/T2419-2005)，说明水泥浆具有很好的加工性能。

优选地，水泥为标号为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R中的一种或多种的混合。

优选地，石英砂粒度为0.01-5毫米。

其中，微珠是一种超细(亚微米级)全球状矿物外加剂，为球状、连续粒径分布、超细、超细粉煤灰硅铝酸盐精细微珠(沉珠)，微珠具有颗粒形态效应、微集料效应、活性效应。其粒径分布范围为(d10≤0.5μm，d50≤1.5μm，d95≤5μm)。

其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，用量为0.01-2％。在本发明中，聚羧酸减水剂相较于其他的减水剂，聚羧酸系高效减水剂具有高减水率、低坍落度损失等突出优点。

其中，所述碳酸锂用量为0.01-2％。碳酸锂在配方中起到增加水泥外壳早期抗压强度的作用，碳酸锂用量为0.1％时达到最优。

其中，葡萄糖酸钠用量为0.01-2％。葡萄糖酸钠在配方中起到增强水泥外壳抗弯折强度的作用，葡萄糖酸钠用量为0.05％时达到最优。

优选地，所述玻璃纤维规格为直径5-10μm，长度5-20mm，其用量为0.01-2％。

优选地，所述低温水性乳液为水性聚氨酯乳液、水性聚丙烯酸乳液、水性丁苯橡胶SBR乳液、水性天然橡胶乳液、水性松香乳液或水性萜烯乳液。最优选为水性聚丙烯酸乳液(固含量约50％左右)，相比于其他乳液，其可显著改善水泥外壳的抗折强度，性能最为优异。

低温水性乳液在配方中起到柔性粘结剂的作用，可增加水泥外壳抗折强度或柔韧性以及防渗水性，而微珠等具有颗粒形态效应和微集料效应，使水泥变得密实不易渗水，再综合借助六面包覆等作用使非常薄的水泥外壳具有防水防湿气的作用以更好地保护隔热隔热芯材免受环境因素侵蚀而变质，同时还使水泥外壳还具有耐摔和抗冲击和抗膨胀性能，可供螺钉穿入而不崩塌。低温水性乳液的用量为0.1-6％。低温水性乳液不宜超出该范围，其用量为2％时达到最优。

在本发明较佳实施例中，所述水泥外壳是由水泥浆填充和包覆玻璃纤维网后固化成型；优选地，所述玻璃纤维网的网孔孔径为0.2-1.5cm。

在本发明较佳实施例中，所述水泥外壳厚度为2-8mm。

本发明的夹心一体式外墙保温板，其整体比重远低于市场同类产品，在兼顾与同类产品相当的抗压强度、抗弯折强度和更优的保温性能基础上，显著实现了轻量化。

在本发明较佳实施例中，水泥外壳内部的填充空间为一个连续空间，内部不需设置中隔板、支撑柱、加强筋、加强肋等附属钢筋或水泥凝固体等增强结构，故能有效提高隔热系数、避免出现热桥和结霜现象(水泥的导热系数大，在温差大的季节，易在支撑柱、保温板边缘等温度低的地方结霜)、轻量化保温板，降低安装难度和提高安全系数。

在本发明较佳实施例中，所述隔热芯材为轻质陶瓷隔热纤维、硬质聚氨酯泡沫板、酚醛泡沫板、发泡水泥板、岩棉、矿物棉、玻璃棉、玻化微珠保温材料、珍珠岩保温板、泡沫中的一种或几种，优选为酚醛泡沫板、硬质聚氨酯泡沫板等有机轻质隔热材料。有机轻质隔热材料比重小，隔热性能强。由于水泥外壳可将环境中绝大部分水汽和酸性气体等阻隔在外部，因此具有阻燃性并保护有机轻质隔热材料免受环境侵蚀，具有更久耐用度。表面水泥外壳与建筑物的水泥墙壁为同质材料，更易于粘接固定。

另一方面，本发明实施例提供一种夹心一体式外墙保温板的制备方法，其包括：

S1：配制水泥浆

按质量百分比，将水泥20-60％、石英砂30-70％、微珠0.1-10％、减水剂0.01-2％、碳酸锂0.01-2％、葡萄糖酸钠0.01-2％、玻璃纤维0.01-2％、和低温水性乳液0.1-6％加水搅拌，控制水胶比为0.25-0.5，胶砂比为0.25-0.7，搅拌均匀，制得初始自动流动度为200-250mm的水泥浆；

S2：模具表面处理

模具包含模框和平板，模框放置在平板上；在注模之前，在模框内壁和平板表面涂布无机纳米乳液；

S3:注模成型

向模框内注入一层步骤S1配制的水泥浆、振动铺平后，在水泥浆上平铺第一层玻璃纤维网；接着将隔热芯材放置在模框内第一层玻璃纤维网上方，所述隔热芯材与模框内壁之间留有一定间隙，向该间隙内注入水泥浆，确保隔热芯材的底部和四周均有一层薄薄的水泥浆；然后在隔热芯材上方平铺第二层玻璃纤维网，再在第二层玻璃纤维网上方注入水泥浆、振动，使隔热芯材被包裹在水泥浆中；经自然固化后，用打磨机对模框内水泥浆表面进行边挤压边打磨，使厚度均匀并在规定尺寸以内，脱模，养护，即得到夹心一体式外墙保温板。

优选地，所述模具中的平板为表面平整的板体，可为钢化玻璃板、木板、水泥板或金属板中的一种。

优选地，其中第一、第二层玻璃纤维网的网孔孔径为0.2-1.5cm，

优选地，所述隔热芯材表面的水泥浆厚度为2-8mm。

优选地，所述无机纳米乳液是二氧化硅纳米乳液、氧化铝纳米乳液、氧化钛纳米乳液或氧化铁纳米乳液；所述隔热芯材表面的水泥浆厚度为2-8mm；自然固化时间为1-3h；养护是将脱模后的夹心一体板放在40-80℃恒温水中养护12-48小时；

所述40-80℃恒温水养护为以下两种方式之一：

方式一：使用40-80℃恒温水喷施；

方式二：在封闭空间内形成40-80℃的水汽环境，将夹心一体式外墙保温板放置在该封闭环境内。

后续，可在夹心一体式外墙保温板的一侧光滑表面涂覆一层装饰图案油漆或装饰混泥土砂浆，使其具有美观性。油漆等漆料在其表面的附着力等级为1-2级。(附着力测试标准GB1720-1979(1989)，1级是最高标准。)

本发明的夹心一体式外墙保温板总厚度为30-70mm，常见规格为30mm、35mm、40mm、45mm、55mm、60mm、65mm、70mm等，其隔热性能主要由隔热芯材决定，隔热芯材自身隔热性能越好、保温板整体的隔热性能越好，保温板越厚，其保温性能越好。

(三)有益效果

(1)本发明的夹心一体式外墙保温板，采用水泥外壳包裹隔热芯材的结构，将隔热材料包覆在水泥外壳中，可隔绝环境中的水汽和酸性气体或雨水，可保护隔热材料，避免隔热材料变质失效，提高外墙保温板的耐用性；同时也杜绝了隔热材料(尤其是有机隔热材料)与火及氧气接触，保温板防火等级达到A1级。水泥外壳与建筑外墙为同质材料，易于粘接固定。水泥外壳封装隔热芯材，避免岩棉等隔热芯材裸露在外污染环境、影响施工工人的身体健康，还避免在搬运/运输、及安装过程中隔热芯材破碎洒出而损坏。在本发明构思下，隔热材料可选择任何一种轻质高隔热性材料，而无需过分考虑其耐腐性，具有更多选择裕度，有利于获得高隔热性能的保温板产品。

(2)本发明的夹心一体式外墙保温板具有优异的抗弯折强度和抗压强度。本发明的夹心一体式外墙保温板，常温常压室内放置7d抗折强度15MPa，抗压强度最高达到60MPa(测试参见国标GBT17671-1999)。

(3)由于本发明独特配方的水泥浆，使水泥外壳在具备保温板所需的抗弯折强度、抗压强度、抗冲击断裂强度等前体下，水泥外壳可做得非常薄，约2-8mm。这个厚度的水泥外壳结合隔热芯材的保温板形式，对传统保温板而言是一个革命性的创新，其可以大大减少水泥混凝土等无机高比重材料占据整个保温板的体积比，有效降低整块保温板的平均比重，使保温板轻量化、易于安装和提高安全系数。

(4)本发明的制备方法，在注模之前，模具内部不使用传统脱模剂，而是涂布无机纳米液，避免传统脱模剂残留在产品表面，使其在后续的涂覆装饰图案油漆或用水泥浆贴在建筑外墙时易脱落。本发明使用纳米二氧化硅等无机纳米乳液取代脱模剂，无需使用脱模剂即可轻松脱模，养护，也不会因残留导致漆料图案附着性差等问题。

在很多现有工艺中，在模板与水泥浆料之间还会刷一层有机脱模剂，那么脱模后，脱模剂就残留在水泥表面，导致水泥在与其他物质(如水泥墙体、油漆等)结合时，增加了结合难度。本发明中，在模框内壁先涂上一层二氧化硅等无机纳米液，烘干，无机纳米液在内壁上形成均匀、致密、平整的一层纳米材料，增强其表面张力，使水泥浆料不易与模框相互作用或润湿，达到易于脱模的效果。

(5)本发明的保温板从注模完成到脱模，养护，由于调控了葡萄糖酸钠、碳酸锂、微珠、减水剂等添加剂，使混泥土的早期强度增强、凝结时间缩短，同时又不损失后期强度，因此在自然固化约2h即可脱模(现有水泥浇筑需等待24小时以上)，大大缩短单间产品制作周期，提升生产效率。

(6)本发明的保温板一体成型后，长时间使用，无变形翘曲现象。经试验验证，在不包含隔热芯材的情况下，在模框内注入水泥浆、铺上一层玻璃纤维网，再注入水泥浆，再铺上一层玻璃纤维网，最后注入水泥浆，40-80℃恒温养护后，制得4mm厚度的水泥板，经测抗弯折强度15MPa；8mm的抗弯折强度22MPa；在100℃开水中煮6小时，取出测试变形率小于0.3％，无开裂现象。

附图说明

图1为本发明的夹心一体式外墙保温板的内部结构示意图。

图2为本发明的夹心一体式外墙保温板的制备过程示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1所示，为本发明的夹心一体式外墙保温板10的侧面剖面图。如图所示，其包括水泥外壳11和填充在内部的隔热芯材12。水泥外壳整体其为扁平的六面体，内部形成用于容纳隔热芯材12的填充空间。隔热芯材12可为任何一种隔热材料，例如发泡水泥砖、隔热棉、泡沫、石棉、轻质陶瓷隔热纤维中的一种或几种，更优选为隔热棉或泡沫等有机轻质隔热材料。有机轻质隔热材料有比重小，隔热性能强的特点。此外，由于水泥外壳11可以将环境中绝大部分水汽和酸性气体等阻隔在外部，故能起到具有阻燃、并保护有机轻质隔热材料免受环境侵蚀的作用，使隔热材料具有更久耐用性，能很好地将无机材料和有机材料各自的优势发挥出来。在制备过程中，水泥外壳11内填充的隔热芯材不可能很致密，因而包含了大量空气，这些空气也可以起到保温隔热的作用。表面的水泥外壳11与建筑物的水泥墙壁为同质材料，易于粘接固定。

优选地，水泥外壳11内部形成的填充空间为一个连续空间，内部不需设置中隔板、支撑柱、加强筋、加强肋等附属钢筋或水泥凝固体等增强结构，故能有效提高保温板10整体的隔热性、进一步降低保温板整体的比重，减小安装难度等。由于水泥外壳11结构强度很高，故可以做到非常薄巧，当填充的隔热芯材为有机隔热芯材时，本发明的保温板10的平均比重远低于市场同类产品。本发明的保温板，可在兼顾与同类产品相当的抗压强度、抗弯折强度和更优的保温性能基础上，显著实现了轻量化。

本发明的水泥外壳11，是由水泥浆填充和包覆玻璃纤维网后固化成型(玻璃纤维网增强水泥混凝土结构)，玻璃纤维网的网孔孔径优选为0.2-1.5cm。水泥外壳11的厚度为2-8mm。水泥浆包含如下质量百分比组分：水泥20-60％、石英砂30-70％、微珠0.1-10％、减水剂0.01-2％、碳酸锂0.01-2％、葡萄糖酸钠0.01-2％、玻璃纤维0.01-2％、低温水性乳液0.1-6％；将前述组分的材料加水搅拌，控制水胶比为0.25-0.5，胶砂比为0.25-0.7，制得初始自动流动度为200-250mm的水泥浆。该水泥浆的自动流动度，初始值约为200-250mm，15分钟之后约为150-180mm(测试国标：GB/T2419-2005)，说明水泥浆具有很好的加工性能。

其中，水泥为标号为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R中的一种或多种的混合。水泥的用量为20-60％。非典型的，例如为20％、25％、30％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、55％、60％。其中，优选为40％。水泥为水硬性胶凝材料，是用于形成水泥外壳的基本材质，可将配方中各种成分紧密凝固为一体。水泥用量为20-60％，水泥的用量不宜超出该范围。用量比例过高或过低都会降低板材的结构强度，其用量为40％时效果达到最优。

其中，石英砂粒度为0.01-5毫米。石英砂的用量为30-70％，非典型的，例如为30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、50％、53％、55％、57％、60％、62％、65％、70％。而更优选为60％。石英砂构成水泥浆的骨料成分，用于形成水泥混凝土，增强水泥外壳的各项强度。石英砂用量为30-70％，过高或过低都会降低板材的结构强度。而石英砂用量为60％时效果达到最优。其中，石英砂的粒度不宜过粗或过细。

石英砂等骨料制得的混凝土比单纯的水泥浆具有更高的体积稳定性和更好的耐久性，骨料的强度和弹性模量对混凝土的力学性能具有重要影响，当水泥或石英砂的添加量超过范围时，抗压强度和抗折强度会明显降低。在成本上，石英砂比水泥便宜得多，作为混凝土的廉价的填充材料，使水泥材料制造成本降低。石英砂粒度过细会导致砂浆流动性降低，粒度过粗会增加料砂比，粒度过粗或过细均会导致混泥土的力学性能降低。

其中，微珠的用量为0.1-10％。非典型的，例如为0.1％、0.5％、1.0％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5.0％、5.5％、6.0％、7.0％、8.0％、9.0％、10.0％。而更优选为2.0％。微珠在配方中的起到增加浆料流动性的作用，提高水泥浆料的和易性，使制得的保温板水泥外壳各部位材质具有高度均一性，球形形状能减少混泥土受力过程的应力集中，提高抗折强度和抗压强度。其中，微珠用量为0.1-10％。微珠用量不宜超出该范围，用量2％时达到最优。微珠的添加量与水泥浆的性质存在如下关系：①、在一定添加量范围内，随着微珠掺量的增加，水泥净浆的流动度出现先减小后增大的趋势，继续增加微珠掺量，水泥净浆流动度不再变化。这与微珠的特性有关系，微珠粒度小，比表面积巨大，当掺量较小时，微珠的形态效应不能发挥，而高比表面积吸附一定量的自由水，导致水泥流动度不增反降；微珠掺量达到一定值后，其形态效应逐渐发挥作用，微珠的滚珠效应大大增加了水泥净浆的流动性，水泥净浆流动度逐渐增大，但随着微珠添量逐渐增大，水泥净浆流动度的增加幅度逐渐降低。②、微珠粒度分布范围较为集中，平均粒径约为1.5μm，而水泥颗粒的粒径约在5-50μm之间，因此，微珠的极窄的粒度分布可以保证其更好地填充其他胶材间的空隙，发挥微集料堆积效应，使混凝土结构更致密，宏观表现为强度较高。微珠添量过低，微集料堆积效应不明显，填充不满间隙，而微珠添量过高，会导致局部团聚，降低硬化混泥土强度。③微珠含有较多的SiO₂、Al₂O₃等活性物质，能与水泥中游离的氢氧化钙发生二次水化反应，形成的针片状硅酸钙和钙矾石型水化物穿插在凝胶之间形成立体网络结构，填充硬化混凝土的空隙，使混凝土具有较高的强度，还能提高其抗侵蚀的能力，增强混凝土的耐久性。当微珠添量在一定范围内，活性效应逐渐增强，混泥土强度也逐渐增强，但当微珠添量达到一定值后，继续添加微珠，就意味着水泥的相对含量下降，又会导致混泥土强度降低。④、添加微珠，可减少用水量，在高性能混凝土中可降低水胶比，降低混凝土拌合物的粘度，提高可泵性，利于超高层泵送。此外，微珠本身价格昂贵，配合比中微珠掺量不宜过高，掺量过高会导致混凝土成本增高，经济效益不佳，在保证微珠降粘及增强效果充分发挥的前提下，尽量降低微珠的用量。基于以上微珠的作用机理，在本发明体系中，微珠用量2％时，微珠的颗粒形态效应、微集料效应、活性效应和经济效应达到最佳值。

其中，减水剂为聚羧酸减水剂，用量为0.01-2％，非典型的，例如为0.01％、0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.09％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2.0％。而更优选为0.2％。聚羧酸高效减水剂的分子结构呈梳形，其主链上带有多个极性较强的活性基团，如-SO₃、-COO-会锚固吸附于水泥颗粒表面，而侧链带有很多弱极性亲水性基团，其与水分子有很好的亲和性，并与水分子相互作用，在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜，防止水泥颗粒间靠拢，并在颗粒间起润滑作用，所以掺加该高效减水剂后，只要使用少量的水就能很容易地将混凝土拌合均匀，从而提高砂浆的和易性。加入聚羧酸高效减水剂后，流动度显著上升，在一定范围内，水泥砂浆流动度随着聚羧酸高效减水剂掺量的增加而增大，当掺量达到0.2％时，水泥砂浆初始自动流动度达到最大值，再增加聚羧酸高效减水剂的掺量时，水泥砂浆流动度反而呈现下降趋势，当聚羧酸高效减水剂掺量达到2％时，砂浆会出现严重的扒底和泌水现象。这是因为聚羧酸高效减水剂掺量过大时，主链吸附在水泥颗粒上，侧链有可能因为缠绕而影响了空间位阻作用，进而影响水泥颗粒的分散作用，宏观上表现为水泥砂浆流动度降低。

其中，碳酸锂用量为0.01-2％。非典型的，例如为0.01％、0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.09％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2.0％。而更优选为0.1％。通常情形下，为了满足水泥砂浆施工时对流动度的要求通常会增加拌合用水量，从而会导致浇注料孔隙率增大强度下降，掺入高效减水剂可降低用水量改善水泥的施工性能，但掺入高效减水剂后会造成水泥凝结时间延长，早期强度下降等问题。而添加碳酸锂的作用包括：加入适量的碳酸锂可促进水泥水化早期矿物的溶解和水化产物的形成，缩短水泥的水化诱导期，提高水泥早期水化放热速率和水化放热量，从而缩短凝结时间，提高水泥砂浆早期抗压强度。但加入过量的碳酸锂后，会降低水泥后期的抗压强度，这是由于掺入碳酸锂后，水泥水化早期生成的致密水化产物层包裹了水化矿物，从而使得后期水化进程被延缓所致。

其中，葡萄糖酸钠用量为0.01-2％。非典型的，例如为0.01％、0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.09％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2.0％。而更优选为0.05％。添加葡萄糖酸钠的作用有：①、显著提高聚羧酸减水剂的分散性和分散保持性，提高减水率，减少坍落度损失，改善水泥与聚羧酸减水剂的适应性：葡萄糖酸钠分子中的羟基可使水泥颗粒表面形成更加稳定的溶剂化水膜,使颗粒间接触点变少,使水泥浆体内部多余出更多的自由水,阻碍了水化产物之间的凝聚,减弱了颗粒间的搭桥，起到缓凝作用。②、掺适量葡萄糖酸钠，能促进硅酸三钙的水化，增加氢氧化钙的生成量，有利于后期强度的发展,但超过一定量后又会降低水泥砂浆的早期强度。

其中，玻璃纤维规格为直径5-10μm，长度5-20mm，用量为0.01-2％。非典型的，例如为0.01％、0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.09％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2.0％。而更优选为0.3％。玻璃纤维在配方中起到增强水泥外壳抗弯折、抗断裂强度的作用，避免水泥外壳在一定弯折作用或一定冲击力作用下出现裂纹，玻璃纤维在保温板使用温度下具有极低的膨胀系数，同能增强维持水泥外壳尺寸的稳定性。玻璃纤维用量过高，分散困难，降低水泥力学性能，用量过低，又起不到配筋作用，降低力学性能。而玻璃纤维用量为0.3％时达到最优。其中，玻璃纤维过细过长，难以分散。过粗过短，都会降低力学性能。玻璃纤维起配筋作用，可以承受一定的荷载并传递应力，阻止水泥基材开裂，改善水泥基材料抗拉强度低、抗弯强度低、脆性等问题。

其中，低温水性乳液优选为水性聚氨酯乳液、水性聚丙烯酸乳液、水性丁苯橡胶SBR乳液、水性天然橡胶乳液、水性松香乳液或水性萜烯乳液。非典型的，其用量例如为0.1％、0.2％、0.3％、0.5％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2.0％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3.0％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4.0％、4.2％、4.4％、4.6％、4.8％、5.0％、5.2％、5.4％、5.6％、5.8％、6.0％。而更优选为2.0％。低温水性乳液在配方中起到柔性粘结剂的作用，可增加水泥外壳抗折强度或柔韧性，使非常薄的水泥外壳具有防水防湿气的作用，以保护隔热芯材免受环境因素侵蚀而变质。

结合图2所示，本发明还提供上述夹心一体式外墙保温板的制备方法，如图2所示为制备过程示意图。

S1：配制水泥浆

按质量百分比，将水泥20-60％、石英砂30-70％、微珠0.1-10％、减水剂0.01-2％、碳酸锂0.01-2％、葡萄糖酸钠0.01-2％、玻璃纤维0.01-2％、和低温水性乳液0.1-6％共同加水搅拌，控制水胶比为0.25-0.5、胶砂比为0.25-0.7，搅拌均匀，配制得初始自动流动度为200-250mm的水泥浆。

S2：模具表面处理

模具20包含模框21和钢化玻璃板22，模框21放置在钢化玻璃板22表面。在注模之前，在模框20内壁和钢化玻璃板22表面涂布纳米二氧化硅乳液。纳米二氧化硅乳液是由二氧化硅纳米微粉、表面活性剂分散在水中乳化得到。该乳液中，二氧化硅的浓度为适当浓度，如5-15wt％。

S3:注模成型

向模框21内注入一层步骤S1配制的水泥浆、振动铺平后，在水泥浆L上平铺第一层玻璃纤维网31；接着将隔热芯材32放置在模框21内第一层玻璃纤维网31上方，所述隔热芯材32与模框内壁之间留有一定间隙，向该间隙内注入水泥浆L，确保隔热芯材32的底部和四周均有一层薄薄的水泥浆L。然后，在隔热芯材32上方平铺第二层玻璃纤维网33，再在第二层玻璃纤维网33上方注入水泥浆L、振动，使隔热芯材32被完全包裹在水泥浆L中。带模框自然条件下放置1-3h后，用高速旋转打磨机对模框21内保温板粗坯的水泥浆表面进行边挤压边打磨，使其表面厚度均匀、平整光滑且在规定尺寸以内，然后脱模，养护，即得到夹心一体式外墙保温板。其中，注入水泥浆的厚度为摊平后为2-8mm。

养护方法为：用50-80℃恒温水养护12-48h，具体可采用两种方式之一：①将50-80℃恒温水喷施在夹心一体式外墙保温板上；②在封闭空间内形成50-80℃的水汽环境，将夹心一体式外墙保温板放置在该封闭环境内。

养护结束，可在夹心一体式外墙保温板的一侧光滑表面涂覆一层装饰图案油漆或装饰混泥土砂浆，使其具有美观性。油漆等漆料在其表面的附着力等级为1-2级。(附着力测试标准GB1720-1979(1989)，1级是最高标准。)

依据本发明构思，现以规格为450mm*300mm*40mm的保温板为例，说明本发明的技术方案特点和技术效果。

实施例1

本实施例的保温板制备方法如下：

(1)按质量百分比，将42.5R水泥34.5％、0.01-5mm石英砂60.55％、北京微珠1％、聚羧酸减水剂1.5％、碳酸锂0.1％、葡萄糖酸钠0.05％、玻璃纤维(6mm、泰山易分散玻纤)0.3％和水性聚丙烯酸乳液2.0％共同加水拌和，控制水胶比为0.25，此时胶砂比也在预设范围内，搅拌均匀，制得初始自动流动度为流动度234mm的水泥浆。

(2)搭建好模具。将模框(模框内侧尺寸为450mm*300mm*40mm)放置在平板表面。在注模之前，在模框内壁和平板表面涂刷一层浓度10％的纳米二氧化硅乳液。

(3)向模框内注入一层6mm水泥浆、振动铺平后，在水泥浆上平铺第一层玻璃纤维网(网孔孔径0.8cm)，接着将裁切好的酚醛泡沫板放置在模框内第一层玻璃纤维网上方，泡沫预先被裁切成略小于模框，与模框内壁之间留有一定间隙，向该间隙内也注入水泥浆，确保泡沫的底部和四周均有一层薄薄的水泥浆。

然后，在泡沫上方平铺第二层玻璃纤维网，再在第二层玻璃纤维网上方注入水泥浆、再次振动，使泡沫的六个面被完全包裹在水泥浆中。带模框自然条件下放置2h，然后用高速旋转打磨机对顶面的水泥浆进行边挤压边打磨，使其表面厚度均匀、平整且在规定尺寸以内，脱模，脱模后用55℃的恒温水保养24h，至此完成夹心一体式外墙保温板的制作过程。

参照实施例1的步骤，按照下表1中的配方依次得到实施例2-实施例10。

表1混凝土配合比

测试实施例2-实施例10的水泥配方得到的水泥浆，初始自动流动度参见表2(胶砂流动度采用GB/T2419—2005《水泥胶砂流动度测定方法》检测)。同时，根据国标GBT17671-1999测试夹心一体式外墙保温板在自然固化2h和恒温水养护3d和7d时的抗压强度和抗弯折强度，结果如表2。

表2水泥砂浆或硬化混凝土的性能指标

从实施例3到实施例1的测试结果可知：随着高聚羧酸减水剂的添加量增加，水泥砂浆中所需添加的水将减小，伴随着水胶比的降低，改善了砂浆流动性。微珠用到水泥混凝土中可以填充水泥颗粒间的孔隙，使自由水得以排放出来，也可起到降低用水量的作用，微珠的滚动效应又可增加砂浆流动度。同时，减水剂、微珠的添加又可适当调整胶砂比，以此来获得较低的成本和较高的性能。因此，减水剂、微珠、胶砂比、水胶比这些变量是相互交织影响，为了得到具有合适流动度和和易性的砂浆，以及得到较高抗压和抗折强的硬化混泥土，需要调整这4个变量到合适值。

从实施例4至实施例6的测试结果可知：加入适量的碳酸锂可促进水泥水化早期矿物的溶解和水化产物的形成，缩短水泥的水化诱导期，提高水泥早期水化放热速率和水化放热量，从而缩短凝结时间，提高水泥砂浆早期抗压强度。碳酸锂的作用规律：加入适量的碳酸锂对砂浆的流动度没有太大影响，主要影响其力学性能，随着碳酸锂的加入，显著增强其早期的抗压和抗折强度，也就意味着缩短了凝固时间，但是对其后期的抗压和抗折强度有一定的负作用，这是由于掺入碳酸锂后，水泥水化早期生成的致密水化产物层包裹了水化矿物，从而使得后期水化进程被延缓所致。

从实施例5与实施例7、8的测试结果可知：葡萄糖酸钠可以显著提高聚羧酸减水剂的分散性和分散保持性，提高减水率：葡萄糖酸钠分子中的羟基可使水泥颗粒表面形成更加稳定的溶剂化水膜,使颗粒间接触点变少,使水泥浆体内部多余出更多的自由水,阻碍了水化产物之间的凝聚,减弱了颗粒间的搭桥，起到缓凝作用。2、掺适量葡萄糖酸钠,能促进硅酸三钙的水化，增加氢氧化钙的生成量，利于后期强度的发展。由实施例得到葡萄糖酸钠的作用规律为：随着葡萄糖酸钠的增加，可使水胶比逐渐降低，同时达到同样的早期强度所需时间延长，此外早期强度降低而后期强度增加。

由实施例5与实施例9、10的测试结果可知，低温水性乳液可增加夹心一体式外墙保温板的韧性，改善夹心一体式外墙保温板的抗弯折强度。随着低温水性乳液的增加，抗折强度增强。

此外，为了便于安装，可通过对模框内壁设计凸起或内凹槽，使由此一体成型的保温板的边缘形成卡槽/凸榫，以便于结合。这种情况下，模框为四段拼接式结构，以便保温板养护完成后顺利脱模。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种夹心一体式外墙保温板，其特征在于，其包括：

水泥外壳，所述水泥外壳内部填充隔热芯材；所述水泥外壳为扁平的六面体，所述六面体内部形成隔热芯材的填充空间；所述隔热芯材为轻质陶瓷隔热纤维、岩棉、矿物棉、玻璃棉、玻化微珠保温材料、泡沫中的一种或几种；

所述水泥外壳由水泥浆注模并固化成型，所述水泥浆包含如下质量百分比组分：水泥20-60%、石英砂30-70%、微珠0.1-10%、减水剂0.01-2%、碳酸锂0.01-2%、葡萄糖酸钠0.01-2%、玻璃纤维0.01-2%和低温水性乳液0.1-6%；将前述组分加水拌和得到水泥浆，其中水胶比为0.25-0.5，胶砂比为0.25-0.7。

2.根据权利要求1所述的夹心一体式外墙保温板，其特征在于，所述水泥为标号为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R中的一种或多种的混合。

3.根据权利要求1所述的夹心一体式外墙保温板，其特征在于，所述石英砂粒度为0.01-5毫米。

4.根据权利要求1所述的夹心一体式外墙保温板，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

5.根据权利要求1所述的夹心一体式外墙保温板，其特征在于，所述低温水性乳液为水性聚氨酯乳液、水性聚丙烯酸乳液、水性丁苯橡胶SBR乳液、水性天然橡胶乳液、水性松香乳液或水性萜烯乳液。

6.根据权利要求1-5任一项所述的夹心一体式外墙保温板，其特征在于，所述水泥外壳是由水泥浆填充和包覆玻璃纤维网后固化成型；所述玻璃纤维网的网孔孔径为0.2-1.5cm。

7.根据权利要求1-5任一项所述的夹心一体式外墙保温板，其特征在于，所述水泥外壳厚度为2-8mm。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的夹心一体式外墙保温板的制备方法，其特征在于，其包括：

S1：配制水泥浆

按质量百分比，将水泥20-60%、石英砂30-70%、微珠0.1-10%、减水剂0.01-2%、碳酸锂0.01-2%、葡萄糖酸钠0.01-2%、玻璃纤维0.01-2%、和低温水性乳液0.1-6%加水搅拌，控制水胶比为0.25-0.5、胶砂比为0.25-0.7，搅拌均匀后，制得初始自动流动度为200-250mm的水泥浆；

S2：模具表面处理

模具包含模框和平板，模框放置在平板上；在注模之前，在模框内壁和平板表面涂布无机纳米乳液；

S3:注模成型

向模框内注入一层步骤S1配制的水泥浆、振动铺平后，在水泥浆上平铺第一层玻璃纤维网；

接着，将隔热芯材放置在模框内第一层玻璃纤维网上方，所述隔热芯材与模框内壁之间留有一定间隙，向该间隙内注入水泥浆，确保隔热芯材的底部和四周均有一层薄薄的水泥浆；然后在隔热芯材上方平铺第二层玻璃纤维网，再在第二层玻璃纤维网上方注入水泥浆、振动，使隔热芯材被包裹在水泥浆中；经自然固化后，用打磨机对模框内水泥浆表面进行边挤压边打磨，使厚度均匀并在规定尺寸以内，脱模，养护，即得到夹心一体式外墙保温板。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述无机纳米乳液是二氧化硅纳米乳液、氧化铝纳米乳液、氧化钛纳米乳液或氧化铁纳米乳液；

所述隔热芯材表面的水泥浆厚度为2-8mm；其自然固化时间为1-3h；养护是将脱模后的夹心一体式外墙保温板置于40-80℃恒温水中养护12-48小时；

所述40-80℃恒温水养护为以下两种方式之一：

方式一：使用40-80℃恒温水喷施；

方式二：在封闭空间内形成40-80℃的水汽环境，将夹心一体式外墙保温板放置在该封闭环境内。

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