CN113004055B - 一种绿色高热阻的自保温砌块及其制备方法 - Google Patents

一种绿色高热阻的自保温砌块及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种绿色高热阻的自保温砌块及其制备方法属于建筑墙体保温技术领域，其配方包括：包括以下重量份数的原材料：自然水30‑40份、建筑石膏50‑60份、PO52.5硅酸盐水泥30‑40份、Ⅰ级粉煤灰10‑20份、石灰3‑6份、醋酸乙烯‑乙烯共聚乳液5‑10份、聚羧酸减水剂0.5‑1.5份、分散剂0.2‑0.5份、发泡剂0.5‑1.5份、有机硅憎水剂0.5‑1份、16mm聚丙烯克裂短纤维1‑2份，聚苯乙烯颗粒15‑20份，本配方以聚苯颗粒为轻质骨料，均相分布，采用物理化学发泡等原料制得自重轻350‑450Kg/m3，传热系数在0.08‑0.15w/m.k之间的高强度，高耐水，高隔音的自保温砌块。

Description

一种绿色高热阻的自保温砌块及其制备方法
技术领域
本发明属建筑墙体保温技术领域，特别是涉及一种绿色高热阻的自保温砌块及其制备方法。
背景技术
近几年，国家之所以要大力推行装配式建筑，其目的就在于贯彻国家绿色、环保、节能的大政方针，同时维持可持续性发展我国建筑行业的节能工作不断深入，节能标准不断提高，住宅及公共建筑防火等级要求越来越高，部分城市已经到75节能，建筑外墙保温结构一体化板的应用日益广泛，但其中外墙非承重部位的砌块搭配是也至关重要的一部分，此专利主要为一种低传热、高热阻，高强度，高隔音的一种绿色石膏水泥基自保温砌块。
目前市场中的自保温砌块主要是用水泥基为主的再砌块孔洞中填插保温材料或填入聚苯颗粒无机保温浆料（很少）制成的自保温砌块或者水泥基材料进行发泡作为外墙的砌块，主要是自重大在650-700Kg/m3，传热系数在0.35-0.40之间，且里面保温芯材的自身收缩，传热系数不稳定等问题，普通石膏基由于耐水性差主要用在内隔墙中。
建筑石膏是由电厂湿式洗涤法产出的脱硫石膏制得的，主要成分为β-半水石膏，经二次水化法测定其组成可达85 %，脱硫石膏是对含硫燃料燃烧后产生的烟气SO2采用石灰/石灰石湿式洗涤法去除净化后产生的工业固体废弃物，主要成分为CaSO4·2H2O；随着我国控制和消减排SiO2放力度的不断加大，脱硫石膏的产出量大幅度增加，推进脱硫石膏在建筑材料中的资源化综合利用可减轻对环境的影响，促进了石膏行业的快速发展，实现了发展“绿色建材”的要求。
粉煤灰由燃料（主要是煤）燃烧过程中排出的微小灰粒。其粒径一般在1～100μm之间。又称粉煤灰或烟灰。由燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物。如燃煤电厂从烟道气体中收集的细灰。飞灰是煤粉进入1300～1500℃的炉膛后，在悬浮燃烧条件下经受热面吸热后冷却而形成的。据我国用煤情况，燃用1t煤约产生250～300kg粉煤灰。大量粉煤灰如不加控制或处理，会造成大气污染，进入水体会淤塞河道，其中某些化学物质对生物和人体造成危害。
发明内容
本发明解决了现有保温砌块自重大，传热系数不稳定的问题，旨在提供一种绿色高热阻的自保温砌块及其制备方法及其制备工艺。本发明的保温砌块以石膏-粉煤灰-水泥-石灰基胶凝材料（简称为GFL胶凝材料）的最佳配合比；以聚苯颗粒为轻质骨料，均相分布，采用物理化学发泡等原料制得自重轻350-450Kg/m3，传热系数在0.08-0.15w/m.k之间的高强度，高耐水，高隔音的自保温砌块。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种绿色高热阻的自保温砌块及其制备方法，包括以下重量份数的原材料：自然水30-40份、建筑石膏50-60份、PO52.5硅酸盐水泥30-40份、Ⅰ级粉煤灰10-20份、石灰3-6份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液5-10份、聚羧酸减水剂0.5-1.5份、分散剂0.2-0.5份、发泡剂0.5-1.5份、有机硅憎水剂0.5-1份、16mm聚丙烯克裂速纤维1-2份，聚苯乙烯颗粒15-20份。
优选的，包括以下重量份数的原材料：自然水33份、建筑石膏52份、PO52.5硅酸盐水泥32份、Ⅰ级粉煤灰14份、石灰4份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液7份、聚羧酸减水剂0.8份、分散剂0.3份、发泡剂0.9份、有机硅憎水剂0.6份、16mm聚丙烯克裂速纤维1.2份，聚苯乙烯颗粒16份。
优选的，包括以下重量份数的原材料：自然水35份、建筑石膏55份、PO52.5硅酸盐水泥35份、Ⅰ级粉煤灰15份、石灰5份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液8份、聚羧酸减水剂1份、分散剂0.4份、发泡剂1份、有机硅憎水剂0.8份、16mm聚丙烯克裂速纤维1.5份，聚苯乙烯颗粒18份。
优选的，包括以下重量份数的原材料：自然水38份、建筑石膏58份、PO52.5硅酸盐水泥39份、Ⅰ级粉煤灰18份、石灰5份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液9份、聚羧酸减水剂1.2份、分散剂0.4份、发泡剂1.3份、有机硅憎水剂0.9份、16mm聚丙烯克裂速纤维1.8份，聚苯乙烯颗粒19份。
优选的，所述建筑石膏主要采用β型脱硫石膏，其主要成分是 CaSO4·1/2H2O ，含量 85% 以上，同时含有MgO。
一种绿色高热阻的自保温砌块的制备方法，按照以下步骤制备：
步骤1）按照配比要求准备原材料的各组分用量；
步骤2）在容器中，搅拌过程中，依次加入步骤1）准备的建筑石膏、PO52.5硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、有机硅憎水剂、聚丙烯克裂速纤维，搅拌均匀备用；
步骤3）将发泡剂加入1:10的水中进行预发泡；
步骤4）将步骤2）中备好的粉料与聚苯乙烯颗粒混匀后，加入剩下的自然水搅匀；
步骤5）引泡，控制步骤4）中搅拌好的浆料转速100-110转/分，将步骤3）中备好的气泡引入浆料中，搅拌 2-3min，防止破泡，搅拌均匀即可；
步骤6）将步骤5制好的浆料浇筑在设计好的模具中，6h后进行拆模；
步骤7）拆模后进行自然养护，避光，避水。
与现有技术相比，本发明的优势在于：1、该砌块自重轻，为传统自保温砌块的二分之一，可有效降低建筑负荷，适应目前建筑高且不断增加的趋势和要求；
2、传热系数低，传热系数是传统砌块的三分之一左右，保温性能好，更好的搭配装配式建筑外墙的非承重部位的设计；
3、由于原材料为石膏水泥基及发泡剂的小孔均相分布，具有更好的隔音效果。
4、生产简单，周期短，耗能低，提高生产效率。
具体实施方式
一种绿色高热阻的自保温砌块，包括以下重量份数的原材料：自然水30-40份、建筑石膏50-60份、PO52.5硅酸盐水泥30-40份、Ⅰ级粉煤灰10-20份、石灰3-6份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液5-10份、聚羧酸减水剂0.5-1.5份、分散剂0.2-0.5份、发泡剂0.5-1.5份、有机硅憎水剂0.5-1份、16mm聚丙烯克裂速纤维1-2份，聚苯乙烯颗粒15-20份。
其中，建筑石膏采用山西曲沃宏利石膏厂的产品主要采用β型脱硫石膏，其主要成分是 CaSO 4·1/2H2O ，含量 85% 以上，另含有少量的 MgO。
PO52.5硅酸盐水泥为生产强度为52.5的普通硅酸盐水泥。
粉煤灰为盐城紫光建筑设备有限公司的Ⅰ级粉煤灰。
醋酸乙烯-乙烯共聚乳液为是一种醋酸乙烯-乙烯共聚分散体，其固含量为52%，PH值为7-8。
非离子型润湿分散剂剂是一种烷基聚氧乙烯醚，HLB值为13。
聚丙烯克裂速纤维是生产的长度为16mm的短纤维。
聚苯乙烯颗粒发泡后容重为6-15Kg/m3的小颗粒。该颗粒为B1级，制成保温板的导热系数为0.0312w/m.k。
本发明的效果原理：建筑石膏（β型脱硫石膏），因其晶体细小，将它调制成一定稠度的浆体时，需水量较大，当石膏浆体硬化后，多余的水分在基体内部产生大量连通空隙和毛细孔。硬化浆体一旦接触水分，水很快渗透到内部并反复进行迁移，导致硬化浆体吸水率较大，使其耐水性较差，影响强度。掺入防冻型聚羧酸系减水剂能有效降低用水量，改善石膏的微观结构，促进晶体的生长，提高石膏制品的强度，且有缓凝作用，可以调节可操作时间，减水剂还可以提高砌块的防冻性能达到砌块的标准要求。
本发明采用 52.5 级普通硅酸盐水泥。水泥中的硅铝酸盐与石膏中的硫酸钙发生水化反应，生成水化硫铝酸钙和硅铝酸钙，这些水化产物的稳定性和耐水性比二水石膏结晶结构的好且强度高，可在硬化体中形成稳定的网络结构。在脱硫石膏制品中添加水泥可改善力学性能及耐水性能。且要保证水泥在其中的占比在20%-27%，达到水泥自身养护期后水泥的自身强度可以很好的提高该砌块的强度。
添加的生石灰在水作用下生产氢氧化钙，在粉煤灰中碱性条件下，与浆料中的CaSO4水化反应，生成高强耐水的水化产物。另外，其中未水化的颗粒填充孔隙，形成致密的晶胶结构，可提高强度。
采用双组份醋酸乙烯-乙烯共聚乳液在砌块中进行缩聚反应，交联成膜。反应后有很高的交联密度，形成化学链条纵横交错的空间网状结构，养护完成后，可以有效的降低砌块的吸水率，提高砌块的自身强度，加上有机硅憎水剂在材料表面形成露珠效应，和致密的成膜可完全阻挡水分对材料的影响更好解决强度差的问题。
聚苯乙烯颗粒和发泡剂的添加使砌块自身存在聚苯乙烯颗粒和均匀分布的闭合气孔，提高热阻，有效降低砌块自身的传热系数。且这些气孔和聚苯乙烯颗粒能有效的将砌块内应力的释放，提高产品的稳定性，由于石膏自身和气孔的存在能有效的起到隔音效果。
实施例一
本实施例涉及的绿色高热阻的自保温砌块组份的具体步骤如下：
步骤1）按要求的原材料的各组分用量准备原材料；
步骤2）在容器中，搅拌过程中，依次加入步骤准备的建筑石膏60份、PO52.5硅酸盐水泥30份、粉煤灰10份、石灰3份、有机硅憎水剂0.5份、聚丙烯克裂速纤维1份，搅拌均匀备用；
步骤3）将发泡剂0.5份加入1:10的水5份中进行预发泡；
步骤4）将步骤2中备好的粉料与聚苯乙烯颗粒15份混匀后，加入剩下的自然水35份搅匀；
步骤5）引泡，控制步骤4中搅拌好的浆料转速为100转/分，将步骤3中备好的气泡引入浆料中，搅拌2-3min，防止破泡，搅拌均匀即可；
步骤6）将步骤5制好的浆料浇筑在设计好的模具中，6h后进行拆模；
步骤7）拆模后进行自然养护，避光，避水。
实施例二
本实施例涉及的绿色高热阻的自保温砌块组份的具体步骤如下：
步骤1）按要求的原材料的各组分用量准备原材料；
步骤2）在容器中，搅拌过程中，依次加入步骤准备的建筑石膏52份、PO52.5硅酸盐水泥32份、粉煤灰14份、石灰4份、有机硅憎水剂0.6份、聚丙烯克裂速纤维1.2份，搅拌均匀备用；
步骤3）将发泡剂0.9份加入1:10的水9份中进行预发泡；
步骤4）将步骤2中备好的粉料与聚苯乙烯颗粒16份混匀后，加入剩下的自然水搅匀；
步骤5）引泡，控制步骤4中搅拌好的浆料转速为100转/分，将步骤3中备好的气泡引入浆料中，搅拌2-3min，防止破泡，搅拌均匀即可；
步骤6）将步骤5制好的浆料浇筑在设计好的模具中，6h后进行拆模；
步骤7）拆模后进行自然养护，避光，避水。
本发明的绿色低导热的自保温砌块检测机构进行检测，本发明自保温砌块的测试方法执行GB/T29060-2012复合保温砖和复合保温砌块规定的要求检测结果如下表：
通过传热系数的的相关标准GB/T 10294绝热材料稳定热阻及有关的测定，本发明的传热系数如下表：
Figure SMS_1
。
按照国家标准JGB/T29060-2012复合保温砖和复合保温砌块的实验法检测先关物理性能。检测数据对照如下：
Figure SMS_2
Figure SMS_3
。
通过上述实验验证在密度等级700，抗压强度MU5.0的要求下的自保温砌块对照组下，在保证其他性能相近且满足标准要求的条件下，本发明的自保温砌块在自重及传热系数上有明显优势，可作为正常产品使用。
上面对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种绿色高热阻的自保温砌块，其特征在于，包括以下重量份数的原材料：自然水30-40份、建筑石膏50-60份、PO52.5硅酸盐水泥30-40份、Ⅰ级粉煤灰10-20份、石灰3-6份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液5-10份、聚羧酸减水剂0.5-1.5份、分散剂0.2-0.5份、发泡剂0.5-1.5份、有机硅憎水剂0.5-1份、16mm聚丙烯克裂速纤维1-2份，聚苯乙烯颗粒15-20份；
所述建筑石膏采用β型脱硫石膏，其主要成分是 CaSO4·1/2H2O ，含量 85% 以上，同时含有MgO。
2.根据权利要求1所述的一种绿色高热阻的自保温砌块，其特征在于：包括以下重量份数的原材料：自然水33份、建筑石膏52份、PO52.5硅酸盐水泥32份、Ⅰ级粉煤灰14份、石灰4份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液7份、聚羧酸减水剂0.8份、分散剂0.3份、发泡剂0.9份、有机硅憎水剂0.6份、16mm聚丙烯克裂速纤维1.2份，聚苯乙烯颗粒16份。
3.根据权利要求1所述的一种绿色高热阻的自保温砌块，其特征在于：包括以下重量份数的原材料：自然水35份、建筑石膏55份、PO52.5硅酸盐水泥35份、Ⅰ级粉煤灰15份、石灰5份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液8份、聚羧酸减水剂1份、分散剂0.4份、发泡剂1份、有机硅憎水剂0.8份、16mm聚丙烯克裂速纤维1.5份，聚苯乙烯颗粒18份。
4.根据权利要求1所述的一种绿色高热阻的自保温砌块，其特征在于，包括以下重量份数的原材料：自然水38份、建筑石膏58份、PO52.5硅酸盐水泥39份、Ⅰ级粉煤灰18份、石灰5份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液9份、聚羧酸减水剂1.2份、分散剂0.4份、发泡剂1.3份、有机硅憎水剂0.9份、16mm聚丙烯克裂速纤维1.8份，聚苯乙烯颗粒19份。
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