CN113006328A - 一种混凝土保温墙体及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种混凝土保温墙体，包括墙体，所述墙体为混凝土砌块墙体，所述混凝土砌块包括砌块本体，所述砌块本体上端面设置凸肋，下端面设置与凸肋匹配的凹槽，所述砌块本体内对称设置通孔，所述通孔内设置保温板，所述砌块本体中部设置灌浆孔，两侧对称设置安装孔。该混凝土保温墙体结构强度高，保温性能优异，成本低廉，便于施工。

Description

一种混凝土保温墙体及其制备工艺
技术领域
本发明涉及混凝土结构技术领域，尤其是涉及一种混凝土保温墙体及制备工艺。
背景技术
目前我国建筑能耗在社会总能耗中占比较高，建筑行业对建筑节能意识也越来越强烈；而建筑能耗中占比比较大的是墙体能耗，即通过围护结构散失的能量，因此提高内外墙体保温隔热性能是建筑节能的重点。现有技术中对墙体保温性能的研究主要集中在改进保温墙体的构造以及开发新型保温隔热材料等方面。保温墙体的构造需要考虑成本、施工等问题，而保温隔热材料研发方面一方面考虑保温性能，还要成本、后期维护等问题。
中国专利文献(2020108205185)公开一种自保温高强度环保混凝土，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥100-120份、细沙40-50份、发泡聚氨酯树脂15-25份、粉煤灰20-30份、改性硅灰石5-15份、高炉渣粉12-18份、界面剂1-5份、木质素磺酸钠减水剂5-10份和去离子水80-100份。该发明采用硅酸盐水泥、细沙、粉煤灰、高炉渣粉等无机原料作为主剂，发泡聚氨酯树脂、界面剂和改性硅灰石作为辅剂增强混凝土的强度、保温性能；即该发明仅仅是通过添加发泡聚氨酯树脂来提高保温性能，其改善效果有限。
吴锋等在《一种新型自保温轻集料混凝土多孔砖的研究》中利用采石场废弃石渣粉、废旧聚苯乙烯泡沫颗粒、水泥为原料，经过孔型设计、配合比设计和生产试制，研制一种新型自保温轻集料混凝土多孔砖，该研究是对多孔砖的构造以及混凝土的配方进行改进来提高混凝土的保温性能，多孔砖的保温性能有很大提高，但是强度不高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种混凝土保温墙体，墙体结构强度高，保温性能优异，成本低廉，便于施工。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种混凝土保温墙体，包括墙体，所述墙体为混凝土砌块墙体，所述混凝土砌块包括砌块本体，所述砌块本体上端面设置凸肋，下端面设置与凸肋匹配的凹槽，所述砌块本体内对称设置通孔，所述通孔内设置保温板，所述砌块本体中部设置灌浆孔，两侧对称设置安装孔。
进一步地，所述灌浆孔和安装孔内设置钢筋组件。
进一步地，所述灌浆孔和安装孔内灌注混凝土保温砂浆，所述保温板为聚氨酯泡沫板。
进一步地，所述混凝土砌块原料为混凝土保温砂浆，所述混凝土保温砂浆由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥20-25份、粉煤灰10-15份、钢渣粉10-15份、硅酸钠2-3份、硅藻土8-10份、聚丙烯纤维3-5份、多孔保温材料5-10份、聚丙烯酸钾1-2份、水18-25份。
进一步地，所述多孔保温材料由以下重量份数的原料制成：煤矸石20-30份、硅酸铝纤维1-2份、硫酸钙晶须1-2份、聚丙烯酰胺0.2-0.3份、稻壳0.8-1.2份、废玻璃粉3-5份、酚醛树脂35-40份。
进一步地，所述硅酸铝纤维和硫酸钙晶须直径为1-2μm，长度为1-1.5mm。
进一步地，所述多孔保温材料的制备方法包括以下步骤：
(1)煤矸石粉碎后与1.5-2倍重量的液体石蜡混合均匀，浸渍1-2h，低温烘干；
(2)酚醛树脂用无水乙醇稀释至浓度为35-40％，加入其它原料混合后球磨0.5h，然后注入磨具中在70-80℃下固化2-3h；
(3)然后以1-1.5℃/min速度升温至800℃，之后以2-3℃/min速度升温至1300-1450℃高温焙烧，得成品。
一种混凝土保温墙体的制备工艺，包括以下步骤：
(1)砌块本体通过凸肋与凹槽叠加砌筑，侧边的安装孔对应而成灌浆孔；
(2)在灌浆孔中放置钢筋组件，然后灌注混凝土保温砂浆。
本发明具有的优点和有益效果是：
1、本发明公开一种混凝土保温墙体，其中保温墙体是通过混凝土砌块砌筑而成，内设置钢筋组件和灌浆孔，灌浆孔灌注混凝土保温砂浆，墙体强度高。而混凝土砌块是采用混凝土保温砂浆制备而成的，机械性能和保温性能优异。
2、混凝土砌块的砌块本体上端面设置凸肋，下端面设置与凸肋匹配的凹槽，砌块之间通过凸肋和凹槽配合砌筑，容易施工，而且不易有缝隙。砌块本体内对称设置通孔，通孔内放置保温板，由于砌块本体是采用混凝土保温砂浆制备而成，在其中设置通孔，一方面能够降低重量，另外通孔作为亥姆霍兹共振腔，能够增加本申请低频吸声性能。再者，在其中填充聚氨酯泡沫板，质量轻，吸声保温性能好，而且保温板与通孔之间有空隙，不影响亥姆霍兹共振腔的吸声保温性能。砌块本体中部设置灌浆孔，两侧对称设置安装孔，灌浆孔和安装孔内设置钢筋组件并灌注混凝土保温砂浆，能够进一步增加本申请的强度。
3、本申请混凝土保温砂浆中采用了大量的固体废渣，粉煤灰、钢渣粉以及煤矸石、废玻璃，经济环保。其中粉煤灰和钢渣粉中含有大量的二氧化硅、氧化铝等，具有凝胶活性，与混凝土相容性比较好，而且内部有大量空隙，能够增强混凝土的保温性能。同时为增加混凝土强度和韧性，添加有聚丙烯纤维。而硅藻土一方面能够作为粘结剂，另一方面和多孔保温材料配合使用能够确保其混凝土的保温性能。
4、本申请中的多孔保温材料的原料主成分为煤矸石，其中煤矸石的主要成分是二氧化硅、氧化铝和氧化镁，还含有C、S等成分，高温焙烧后能够形成强度比较大的多孔材料，保温性能优异。其中还添加有稻壳和废玻璃粉，其中添加稻壳，稻壳中含有大量的有机成分和无机成分，其中无机成分中二氧化硅居多，高温烧结后有机成分以及水分等失重过程中能够产生疏松多孔的结构，另一方面其无机成分能增强陶瓷骨架；而添加的废玻璃与煤矸石高温能形成玻璃体，能够增强材料的骨架强度。
另外有机相采用酚醛树脂，将煤矸石、废玻璃和稻壳分散其中，煤矸石在高温焙烧之前先采用石蜡浸渍，能够减少煤矸石聚集，增强材料的致密性和稳定性；另外液体石蜡高温后被缓慢的去除，能够在陶瓷基体表面形成均匀的孔隙结构；同时酚醛树脂与其他原料在高温过程中缓慢失重，形成多孔的玻璃碳结构，强度高，能够增强本申请多孔保温材料的强度和保温性能。
添加的硅酸铝纤维和硫酸钙晶须均匀分布在煤矸石、稻壳和废玻璃粉中，能够形成连接，对骨架材料起到连接作用，从而能够增材料的强度和韧性；而硅酸铝纤维中含有二氧化硅、氧化铝，高温焙烧能够与废玻璃和煤矸石产生共融体，从而抑制烧结收缩过程中裂纹的产生，并改善材料的致密性和骨架强度，但是也同时会影响材料的气孔率，因此复配添加有硫酸钙纤维，高温烧结时能够增加气孔结构。
5、在制备该多孔保温材料时，烧制前期缓慢升温，使有机质和水分等缓慢脱出，在基体中形成均匀的微孔，后期迅速升温，使液相的产生和新的晶体形成过程中产生的气体迅速释放，有助于增加气孔率。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例1中钢筋组件的结构示意图；
图3为本发明墙体的结构示意图；
图4为实施例2中保温板的结构示意图。
图中：1-砌块本体，2-凸肋，3-凹槽，4-通孔，5-钢筋组件，6-灌浆孔，7-安装孔，8-保温板，9-竖向钢筋，10-横向钢筋，11-折杆，12-凸块。
具体实施方式
以下通过实施例形式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于本发明上述内容所属实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种混凝土保温墙体，包括墙体，墙体为混凝土砌块墙体，混凝土砌块包括砌块本体1，如图1所示，砌块本体1上端面设置凸肋2，下端面设置与凸肋2匹配的凹槽3，这种连接方式不留缝隙，保温节能。砌块本体1内对称设置通孔4，通孔4内放置保温板8，其中保温板8为聚氨酯泡沫板，质量轻，保温性能好，由于保温板与通孔之间留有空隙，因此该空隙作为亥姆霍兹共振腔，能够增加本申请低频吸声和保温性能；再者，保温板与混凝土砌块材料不同，保温效果更好。砌块本体1中部设置灌浆孔6，灌浆孔6的结构为H型，两侧对称设置安装孔7，两个砌块本体的安装孔形成一个灌浆孔，灌浆孔6和安装孔7内灌注混凝土保温砂浆，能够增加墙体的强度。
灌浆孔6和安装孔7内设置钢筋组件5，其中钢筋组件5的结构如图2所述，包括竖向钢筋9，竖向钢筋9上均匀焊接横向钢筋10，横向钢筋的两端焊接折杆11，钢筋组件5的结构与灌浆孔6结构是匹配的，该结构能够确保相邻的砌块本体连接牢固，从而进一步确保墙体的整体强度。
混凝土砌块原料采用的是混凝土保温砂浆，其中混凝土保温砂浆采用32.5普通硅酸盐水泥复配其他原料而成，具体由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥20份、粉煤灰15份、钢渣粉10份、硅酸钠2份、硅藻土10份、聚丙烯纤维3份、多孔保温材料5份、聚丙烯酸钾1份、水18份。
上述多孔保温材料由以下重量份数的原料制成：煤矸石20份、硅酸铝纤维1份、硫酸钙晶须1份、聚丙烯酰胺0.2份、稻壳0.8份、废玻璃粉5份、酚醛树脂35份。
其中硅酸铝纤维和硫酸钙晶须直径为1-2μm，长度为1-1.5mm。
其中多孔保温材料的制备方法包括以下步骤：
(1)煤矸石粉碎后与1.5倍重量的液体石蜡混合均匀，浸渍1-2h，低温烘干；
(2)酚醛树脂用无水乙醇稀释至浓度为35％，加入其它原料混合后球磨0.5h，然后注入磨具中在70℃下固化3h；
(3)然后以1℃/min速度升温至800℃，之后以2℃/min速度升温至1300℃焙烧，得成品。
成品的形状可以根据需要来调整磨具的形状，本申请中制备的多孔保温材料的形状是直径为4-6mm的球状颗粒。
本申请一种混凝土保温墙体的制备工艺，具体包括以下步骤：
(1)砌块本体左右对齐排布，然后上下之间通过凸肋与凹槽叠加砌筑，上下之间可以采用错位的方式排布，具体结构如图3所示，该排布方式更牢固，两个砌块本体侧边的安装孔对应而成灌浆孔；
(2)在灌浆孔中放置钢筋组件，然后灌注混凝土保温砂浆，经养护而成墙体。
实施例2
实施例2中混凝土保温墙体的结构与实施例1基本相同，不同之处在于：如图4所示，保温板8为木质纤维板，其中木质纤维板的两侧均匀设置凸块12，一方面能增加其与通孔4的摩擦力，另一方面凸块12与通孔4侧壁形成多个均匀空腔，增加其吸声保温的性能。
其中混凝土保温砂浆由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥21份、粉煤灰14份、钢渣粉11份、硅酸钠2.2份、硅藻土9.5份、聚丙烯纤维3份、多孔保温材料6份、聚丙烯酸钾1.2份、水19份。
上述多孔保温材料由以下重量份数的原料制成：煤矸石22份、硅酸铝纤维1.2份、硫酸钙晶须1.2份、聚丙烯酰胺0.22份、稻壳0.9份、废玻璃粉4.5份、酚醛树脂36份。
其中硅酸铝纤维和硫酸钙晶须直径为1-2μm，长度为1-1.5mm。
上述多孔保温材料的制备方法包括以下步骤：
(1)煤矸石粉碎后与1.5倍重量的液体石蜡混合均匀，浸渍1-2h，低温烘干；
(2)酚醛树脂用无水乙醇稀释至浓度为36％，加入其它原料混合后球磨0.5h，然后注入磨具中在70℃下固化3h；
(3)然后以1℃/min速度升温至800℃，之后以2℃/min速度升温至1350℃焙烧，得成品。
实施例3
实施例3与实施例1不同之处在于：
其中混凝土保温砂浆由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥22份、粉煤灰13份、钢渣粉12份、硅酸钠2.5份、硅藻土9份、聚丙烯纤维4份、多孔保温材料8份、聚丙烯酸钾1.5份、水20份。
上述多孔保温材料由以下重量份数的原料制成：煤矸石25份、硅酸铝纤维1.5份、硫酸钙晶须1.5份、聚丙烯酰胺0.25份、稻壳1.0份、废玻璃粉4份、酚醛树脂38份。
其中硅酸铝纤维和硫酸钙晶须直径为1-2μm，长度为1-1.5mm。
上述多孔保温材料的制备方法包括以下步骤：
(1)煤矸石粉碎后与1.8倍重量的液体石蜡混合均匀，浸渍1-2h，低温烘干；
(2)酚醛树脂用无水乙醇稀释至浓度为38％，加入其它原料混合后球磨0.5h，然后注入磨具中在75℃下固化2.5h；
(3)然后以1.5℃/min速度升温至800℃，之后以2.5℃/min的速度升温至1400℃焙烧，得成品。
实施例4
实施例4与实施例1不同之处在于：
其中混凝土保温砂浆由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥23份、粉煤灰11份、钢渣粉14份、硅酸钠2.8份、硅藻土8份、聚丙烯纤维4份、多孔保温材料9份、聚丙烯酸钾1.8份、水22份。
上述多孔保温材料由以下重量份数的原料制成：煤矸石28份、硅酸铝纤维1.8份、硫酸钙晶须1.8份、聚丙烯酰胺0.28份、稻壳1.1份、废玻璃粉3.5份、酚醛树脂39份。
其中硅酸铝纤维和硫酸钙晶须直径为1-2μm，长度为1-1.5mm。
上述多孔保温材料的制备方法包括以下步骤：
(1)煤矸石粉碎后与1.8倍重量的液体石蜡混合均匀，浸渍1-2h，低温烘干；
(2)酚醛树脂用无水乙醇稀释至浓度为39％，加入其它原料混合后球磨0.5h，然后注入磨具中在75℃下固化2.5h；
(3)然后以1.5℃/min速度升温至800℃，之后以2.5℃/min的速度升温至1450℃焙烧，得成品。
实施例5
实施例5与实施例1不同之处在于：
混凝土保温砂浆由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥25份、粉煤灰10份、钢渣粉15份、硅酸钠3份、硅藻土8份、聚丙烯纤维5份、多孔保温材料10份、聚丙烯酸钾2份、水25份。
上述多孔保温材料由以下重量份数的原料制成：煤矸石30份、硅酸铝纤维2份、硫酸钙晶须2份、聚丙烯酰胺0.3份、稻壳1.2份、废玻璃粉3份、酚醛树脂40份。
其中硅酸铝纤维和硫酸钙晶须直径为1-2μm，长度为1-1.5mm。
上述多孔保温材料的制备方法包括以下步骤：
(1)煤矸石粉碎后与2倍重量的液体石蜡混合均匀，浸渍1-2h，低温烘干；
(2)酚醛树脂用无水乙醇稀释至浓度为40％，加入其它原料混合后球磨0.5h，然后注入磨具中在80℃下固化2h；
(3)然后以1.5℃/min速度升温至800℃，之后以3℃/min速度升温至1400℃焙烧，得成品。
性能检测
将实施例1-5混凝土保温砂浆制备成300*300*30mm的试件检测导热系数，制成100*100*100mm试件检测其14d抗压强度，结果见表1；另外将实施例1-5多孔保温材料采用模具制备成Φ10*30mm的试块，检测其抗压强度和导热系数，结果见表2。
表1保温砂浆性能检测结果
Figure BDA0002939726830000091
表2多孔保温材料性能检测结果
Figure BDA0002939726830000092
由表1和表2的数据可知，本申请制备的多孔保温材料导热系数为0.111-0.120W/(m·k)，保温性能好，而且强度也比较高；制备的混凝土保温砂浆的抗压强度为22-26MPa，强度高，保温性能优异。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种混凝土保温墙体，包括墙体，其特征在于：所述墙体为混凝土砌块墙体，所述混凝土砌块包括砌块本体(1)，所述砌块本体(1)上端面设置凸肋(2)，下端面设置与凸肋(2)匹配的凹槽(3)，所述砌块本体(1)内对称设置通孔(4)，所述通孔(4)内设置保温板(8)，所述砌块本体(1)中部设置灌浆孔(6)，两侧对称设置安装孔(7)。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土保温墙体，其特征在于：所述灌浆孔(6)和安装孔(7)内设置钢筋组件(5)。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土保温墙体，其特征在于：所述灌浆孔(6)和安装孔(7)内灌注混凝土保温砂浆，所述保温板(8)为聚氨酯泡沫板。
4.根据权利要求3所述的一种混凝土保温墙体，其特征在于：所述混凝土砌块原料为混凝土保温砂浆，所述混凝土保温砂浆由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥20-25份、粉煤灰10-15份、钢渣粉10-15份、硅酸钠2-3份、硅藻土8-10份、聚丙烯纤维3-5份、多孔保温材料5-10份、聚丙烯酸钾1-2份、水18-25份。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土保温墙体，其特征在于：所述多孔保温材料由以下重量份数的原料制成：煤矸石20-30份、硅酸铝纤维1-2份、硫酸钙晶须1-2份、聚丙烯酰胺0.2-0.3份、稻壳0.8-1.2份、废玻璃粉3-5份、酚醛树脂35-40份。
6.根据权利要求5所述的一种混凝土保温墙体，其特征在于：所述硅酸铝纤维和硫酸钙晶须直径为1-2μm，长度为1-1.5mm。
7.根据权利要求5所述的一种混凝土保温墙体，其特征在于：所述多孔保温材料的制备方法包括以下步骤：
(1)煤矸石粉碎后与1.5-2倍重量的液体石蜡混合均匀，浸渍1-2h，低温烘干；
(2)酚醛树脂用无水乙醇稀释至浓度为35-40％，加入其它原料混合后球磨0.5h，然后注入磨具中在70-80℃下固化2-3h；
(3)然后以1-1.5℃/min速度升温至800℃，之后以2-3℃/min速度升温至1300-1450℃中高温烧结，得成品。
8.一种权利要求1所述的混凝土保温墙体的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)砌块本体通过凸肋与凹槽叠加砌筑，侧边的安装孔对应而成灌浆孔；
(2)在灌浆孔中放置钢筋组件，然后灌注混凝土保温砂浆。
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