CN113582631A - 窑洞建筑材料及其制备方法和窑洞屋面及建筑物地面构造 - Google Patents

窑洞建筑材料及其制备方法和窑洞屋面及建筑物地面构造 Download PDF

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Abstract

本申请涉及建筑技术领域,公开了一种窑洞建筑材料及其制备方法和窑洞屋面及建筑物地面构造,该窑洞建筑材料包括窑洞屋面材料和建筑物地面材料,窑洞屋面材料包括以下质量份的组分,胶凝材料400‑650份、工业固体废弃物200‑450份、激发剂50‑100份、外加剂1‑8份、发泡剂1‑6份、轻质骨料10‑36份和水400‑650份;建筑物地面材料包括以下质量份的组分,胶凝材料400‑650份、工业固体废弃物200‑450份、激发剂50‑100份、外加剂1‑5份、发泡剂1‑10份和水400‑650份。本申请的建筑材料使用了工业固体废弃物,治理了环境污染,保护了环境,节约了能源,改善了建筑物室内环境和人居生活品质。本发明适用于窑洞维护改造工程,也适用于新建窑洞工程和严寒、寒冷地区所有新建、改建建筑物的地面工程,包括窑洞地面工程。

Description

窑洞建筑材料及其制备方法和窑洞屋面及建筑物地面构造
技术领域
本申请涉及建筑技术领域,尤其涉及一种建筑材料及其制备方法,范围包括窑洞屋面构造及建筑物地面构造。
背景技术
窑洞是中国黄土高原上特有的民居形式,具有浑厚的中国民俗风情和乡土气息、沉积了古老黄土地上深层的历史文化,从古至今,窑洞建筑历经数千年的发展,不断改善和提高居住环境和风貌。根据统计,在黄河中上游的甘肃、宁夏、内蒙、山西、陕西、河南六省内至今仍有4000多万人居住在传统窑洞中。
窑洞民居承载着当地的历史文化、传统技艺、人文思想与艺术审美,具有较高的研究价值,保护窑洞就是守住一方土地的乡愁记忆,也是保护历史文化遗产的重要部分,在保护的基础上传承和发扬地域性文化,提高居住者的生活水平,给予满足住户与游客对传统历史民居体验需求的舒适空间,是我们义不容辞的责任和义务。
窑洞是天然的绿色建筑,冬暖夏凉,具有“拱形”空间单元和立面形式,窑洞可以根据建筑材料的不同分为土窑洞、石窑洞和砖窑洞。
传统窑洞的屋面的主要问题出现在防水与保温方面,这与窑洞的建筑材料和施工工艺密切相关,因为传统窑洞的施工工艺流程是在拱顶砌筑完成表面抹灰后,采用三七灰土和素土甚至杂填土回填,回填材料的质量难以保证,回填完成后再在其表面上做保护层,做成上人屋面或不上人屋面。在传统施工做法下窑洞的屋顶填充材料的防水措施较为薄弱容易受潮,保温性能差,影响室内的热工性能。随着屋面保温防水技术的发展,为了提高室内舒适度,在窑洞回填找平完成后上增设常见的保温材料如挤塑板、聚苯板等,施工较为繁琐且成本相对较高。因此采用更加贴合窑洞的结构形式的新型保温材料,代替回填层和挤塑板保温层,能够使得施工更加便利,更加充分利用原材料,促进建筑循环经济发展。
在严寒、寒冷地区,建筑物由于冬季受到室外寒冷空气和建筑周围低温土壤的影响,热量易从地面部分传递出去,特别是在建筑外墙内侧0.5-1.0m范围的部位温度甚至会低于露点。因此建筑地面应采取适当的保温措施,本专利所述的建筑物地面构造施工便利、整体性强、保温防火性能好,能有效减少地面热损失,提高人体舒适性。
保护窑洞、是对于黄土高原持续数千年的居住形式和由此形成的生态文化的保护,保护窑洞,需要发掘窑洞的时代价值,于现代社会发展,当代人们生活结合起来,需要用新的技术和材料,提高居民的舒适度,使得窑洞建筑产生更高的社会效益、环境效益、经济效益,把祖祖辈辈凡俗生活的村落变成旅游目的地。
发明内容
本申请提供了一种窑洞建筑材料及其制备方法和窑洞屋面及建筑物地面构造,以解决上述问题。
第一方面,本申请提供了一种窑洞建筑材料,包括窑洞屋面材料和建筑物地面材料,所述窑洞屋面材料包括以下质量份的组分,胶凝材料400-650份、工业固体废弃物200-450份、激发剂50-100份、外加剂1-8份、发泡剂1-6份、轻质骨料10-36份和水400-650份;所述窑洞地面材料包括以下质量份的组分,胶凝材料400-650份、工业固体废弃物200-450份、激发剂50-100份、外加剂1-5份、发泡剂1-10份和水400-650份。
第二方面,本申请还提供了一种窑洞屋面构造,包括从上到下依次设置的屋面面层、找坡层、保温层、防水层、找平层和拱顶;所述保温层为所述的窑洞屋面材料。
第三方面,本申请还提供了另一种窑洞屋面构造,包括从上到下依次设置的种植面系统层、保温层、防水层、找平层和拱顶;所述种植面系统层用于种植作物或植物;所述保温层为所述的窑洞屋面材料。
第四方面,本申请还提供了一种建筑物地面构造,包括从下到上依次设置的素土夯实层、垫层、水泥砂浆找平层、防潮层、保温层、混凝土保护层和面层;所述保温层为所述的窑洞地面材料。
第五方面,本申请还提供了一种窑洞屋面材料的制备方法,包括:
称取各胶凝材料的重量份数到搅拌机中;
称取各工业固体废弃物重量份数加入搅拌机中;
称取各激发剂重量份数加入到搅拌机中,充分搅拌混合均匀;
称取各外加剂材料重量份数加入搅拌机中;
在搅拌机中加入水的重量份数,搅拌制得浆料;
在搅拌机中加入轻质骨料的重量份数,搅拌制得轻质骨料拌合物;
将发泡剂加入到制得的轻质骨料拌合物中,充分搅拌均匀,制得浇注料;
将浇注料搅拌均匀后,进行罐装吊运和泵送浇注在施工现场,找平、静养、固化、养护完成屋面的保温层。
第六方面,本申请还提供了建筑物地面材料的制备方法,包括:
称取各胶凝材料的重量份数到搅拌机中;
称取各工业固体废弃物重量份数加入搅拌机中;
称取各激发剂重量份数加入到搅拌机中,充分搅拌混合均匀;
称取各外加剂材料重量份数加入搅拌机中;
在搅拌机中加入水的重量份数,搅拌制得浆料;
将发泡剂加入到制得的浆料中,充分搅拌均匀,制得浇注料;
将浇注料搅拌均匀后,进行罐装吊运和泵送浇注在施工现场,找平、静养、固化、养护完成地面的保温层。
本申请公开了两种窑洞建筑材料及其制备方法和窑洞屋面及建筑物地面构造,包括窑洞屋面材料和建筑物地面材料,所述窑洞屋面材料包括以下质量份的组分,胶凝材料400-650份、工业固体废弃物200-450份、激发剂50-100份、外加剂1-8份、发泡剂1-6份、轻质骨料10-36份和水400-650份;所述窑洞地面材料包括以下质量份的组分,胶凝材料400-650份、工业固体废弃物200-450份、激发剂50-100份、外加剂1-5份、发泡剂1-10份和水400-650份。本申请的窑洞建筑材料密度300-900Kg/m3,抗压强度0.5-15Mpa,导热系数0.07-0.3W/(m.K)。其密度小、重量轻、可降低建筑物自重;导热系数小,保温性能好,可节约能源,保护环境。窑洞屋面材料和建筑物地面材料主要原料为无机不燃材料,具有耐火性能优越等特点。其使用了工业固体废弃物,将工业废物进行再次利用,降低了污染,改善了建筑物室内环境和人居生活品质符合国家绿色可持续发展战略。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请的一实施例提供的窑洞屋面构造的结构示意图;
图2是本申请的另一实施例提供的窑洞屋面构造的结构示意图;
图3是本申请的实施例提供的窑洞地面构造的结构示意图;
图4是本申请的实施例提供的窑洞屋面材料的制备方法的示意流程图;
图5是本申请的实施例提供的窑洞地面材料的制备方法的示意流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
附图中所示的流程图仅是示例说明,不是必须包括所有的内容和操作/步骤,也不是必须按所描述的顺序执行。例如,有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并,因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
本发明公开了一种窑洞建筑材料,该窑洞建筑材料包括窑洞屋面材料和建筑物地面材料,窑洞屋面材料可以直接一次性浇注到拱底到拱顶的槽部及拱顶的上方成为保温层,相比于先将拱底到拱顶的槽部填平(即背景技术中的采用三七灰土和素土甚至杂填土回填)再在其表面上方做保温层的方案,本申请将常用做法的两个步骤合成了一个步骤,简化了施工工序;而且使得屋顶保温层整体性、密封性和保温性得到提升,解决了传统窑洞屋面材料技术落后、自重大、保温性能差的缺陷。建筑物地面材料可以直接浇注成为窑洞地面的保温层,经过一次浇注完成,简化了施工工序,解决了传统窑洞地面材料技术落后和保温性能差的缺陷。需要说明的是,建筑物地面材料不仅可以用于窑洞地面,也可以用于其它建筑物的地面。
本实施例中,窑洞建筑材料包括窑洞屋面材料和建筑物地面材料,窑洞屋面材料包括以下质量份的组分,胶凝材料400-650份、工业固体废弃物200-450份、激发剂50-100份、外加剂1-8份、发泡剂1-6份、轻质骨料10-36份和水400-650份。建筑物地面材料包括以下质量份的组分,胶凝材料400-650份、工业固体废弃物200-450份、激发剂50-100份、外加剂1-5份、发泡剂1-10份和水400-650份。
本申请的窑洞屋面材料和建筑物地面材料的密度在300-900Kg/m3,抗压强度0.5-15Mpa,导热系数0.07-0.3W/(m.K),其密度小、重量轻、可降低建筑物自重;导热系数小,保温性能好,可节约能源、保护环境。窑洞屋面材料和建筑物地面材料使用了工业固体废弃物,将工业废物进行再次利用,降低了污染,改善了建筑物室内环境和人居生活品质符合国家绿色可持续发展战略。轻质骨料具有良好的保温性能,屋面传热对于建筑物室内空间的影响比地面传热对于建筑物室内空间的影响要大得多,并且轻质骨料的质量轻,减轻了屋面结构的自重,降低了承重墙的负载,降低了建造的成本,因此窑洞屋面材料选用轻质骨料,而建筑物地面材料不选用轻质骨料。
在一个可选的实施例中,工业固体废弃物包括粉煤灰和煤矸石。两个者占的质量份的组分为粉煤灰200-450份和煤矸石0-150份。本申请的窑洞建筑材料使用了粉煤灰、煤矸石等大量的固体废弃物,对工业固体废弃物进行了再利用,降低了污染,符合国家绿色可持续发展战略。
本实施例中,窑洞屋面材料的胶凝材料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高铝水泥中的至少一个。窑洞屋面材料的激发剂包括以下质量份的组分,碱性增效剂0-10份、氧化钙10-50份和脱硫石膏40-50份。窑洞屋面材料的外加剂包括以下质量份的组分,聚羧酸盐1-5份或萘磺酸盐1-8份。窑洞屋面材料的发泡剂为表面活性剂1-6份。窑洞屋面材料的轻质骨料为聚苯颗粒、膨胀珍珠岩或粉煤灰陶粒10-36份。
本实施例中,建筑物地面材料的胶凝材料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高铝水泥中的至少一个。建筑物地面材料的激发剂包括以下质量份的组分,碱性增效剂0-10份、氧化钙10-50份和脱硫石膏40-50份。建筑物地面材料的外加剂包括以下质量份的组分,聚羧酸盐1-3份或萘磺酸盐1-5份。建筑物地面材料的发泡剂为表面活性剂1-10份。
如图1所示,本发明还涉及一种窑洞屋面构造,该构造为其包括从上到下依次设置的屋面面层11、找坡层12、保温层13、防水层14、找平层15和拱顶16;其中,保温层为上述的窑洞屋面材料。本实施例中的保温层的厚度根据所在地区现行建筑节能设计标准,经计算确定,在此不做限制。
如图2所示,本发明还涉及另一种窑洞屋面构造,该窑洞屋面构造包括从上到下依次设置的种植面系统层21、保温层22、防水层23、找平层24和拱顶25,种植层系统层用于种植作物或植物。种植层系统层包括从上到下依次设置的种植层211、过滤层212、排水层213、混凝土保护层214和隔离层215。本实施例中的保温层的厚度根据所在地区现行建筑节能设计标准,经计算确定,在此不做限制。
如图3所示,本发明还涉及一种建筑物地面构造,包括从下到上依次设置的素土夯实层31、垫层32、水泥砂浆找平层33、防潮层34、保温层35、混凝土保护层36和面层37。其中,保温层为所述的窑洞屋面材料。本实施例中的保温层的厚度根据所在地区现行建筑节能设计标准,经计算确定,在此不做限制。
窑洞屋面材料和建筑物地面材料具有质量轻、保温性能好、整体性能强,同时具有防火的性能。其施工便利,建造成本低,大大降低窑洞内部耗能量,节约能源。窑洞屋面材料利用了工业废弃物,减少了工业垃圾堆积,利于保护环境、促进循环经济和绿色建筑产业的发展;对保护窑洞的地域性文化,改善窑洞居住环境、提高居住水平,保护历史文化遗产意义重大;对促进建筑可持续发展,早日实现国家“碳达峰”“碳中和”目标有着重要作用。
请参照图4所示,本发明还涉及上述窑洞建筑材料的制备方法。其中,窑洞屋面材料制备方法包括步骤S101-S108。
S101、称取各胶凝材料的重量份数到搅拌机中。
S102、称取各工业固体废弃物重量份数加入搅拌机中。
S103、称取各激发剂重量份数加入到搅拌机中,充分搅拌混合均匀。
S104、称取各外加剂材料重量份数加入搅拌机中。
S105、在搅拌机中加入水的重量份数,搅拌制得浆料。
S106、在搅拌机中加入轻质骨料的重量份数,搅拌制得轻质骨料拌合物。
S107、将发泡剂加入到制得的轻质骨料拌合物中,充分搅拌均匀,制得浇注料。
S108、将浇注料搅拌均匀后,进行罐装吊运和泵送浇注在施工现场,找平、静养、固化、养护完成屋面的保温层。
请参照图5所示,本发明还涉及窑洞地面材料制备方法,该方法包括步骤S201-S207。
S201、称取各胶凝材料的重量份数到搅拌机中。
S202、称取各工业固体废弃物重量份数加入搅拌机中。
S203、称取各激发剂重量份数加入到搅拌机中,充分搅拌混合均匀。
S204、称取各外加剂材料重量份数加入搅拌机中。
S205、在搅拌机中加入水的重量份数,搅拌制得浆料。
S206、将自制发泡剂加入到制得的浆料中,充分搅拌均匀,制得浇注料。
S207、将浇注料搅拌均匀后,进行罐装吊运和泵送浇注在施工现场,找平、静养、固化、养护完成地面的保温层。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请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申请揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种窑洞建筑材料,其特征在于,包括窑洞屋面材料和建筑物地面材料,所述窑洞屋面材料包括以下质量份的组分,胶凝材料400-650份、工业固体废弃物200-450份、激发剂50-100份、外加剂1-8份、发泡剂1-6份、轻质骨料10-36份和水400-650份;所述建筑物地面材料包括以下质量份的组分,胶凝材料400-650份、工业固体废弃物200-450份、激发剂50-100份、外加剂1-5份、发泡剂1-10份和水400-650份。
2.根据权利要求1所述的建筑材料,其特征在于,所述工业固体废弃物包括以下质量份的组分,粉煤灰200-450份和煤矸石0-150份。
3.根据权利要求1所述的建筑材料,其特征在于,在所述窑洞屋面材料中,所述胶凝材料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高铝水泥中的至少一个;所述的激发剂包括以下质量份的组分,碱性增效剂0-10份、氧化钙10-50份和脱硫石膏40-50份;所述外加剂包括以下质量份的组分,聚羧酸盐1-5份或萘磺酸盐1-8份;所述的发泡剂为表面活性剂1-6份;所述的轻质骨料为聚苯颗粒、膨胀珍珠岩或粉煤灰陶粒10-36份。
4.根据权利要求1所述的建筑材料,其特征在于,在所述建筑物地面材料中,所述胶凝材料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高铝水泥中的至少一个;所述的激发剂包括以下质量份的组分,碱性增效剂0-10份、氧化钙10-50份和脱硫石膏40-50份;所述外加剂包括以下质量份的组分,聚羧酸盐1-3份或萘磺酸盐1-5份;所述的发泡剂为表面活性剂1-10份。
5.一种窑洞屋面构造,其特征在于,包括从上到下依次设置的屋面面层、找坡层、保温层、防水层、找平层和拱顶;所述保温层为所述的窑洞屋面材料。
6.一种窑洞屋面构造,其特征在于,包括从上到下依次设置的种植面系统层、保温层、防水层、找平层和拱顶;所述种植面系统层用于种植作物或植物;所述保温层为所述的窑洞屋面材料。
7.一种建筑物地面构造,其特征在于,包括从下到上依次设置的素土夯实层、垫层、水泥砂浆找平层、防潮层、保温层、混凝土保护层和面层;所述保温层为所述的建筑物地面材料。
8.一种窑洞屋面材料的制备方法,其特征在于,包括:
称取各胶凝材料的重量份数到搅拌机中;
称取各工业固体废弃物重量份数加入搅拌机中;
称取各激发剂重量份数加入到搅拌机中,充分搅拌混合均匀;
称取各外加剂材料重量份数加入搅拌机中;
在搅拌机中加入水的重量份数,搅拌制得浆料;
在搅拌机中加入轻质骨料的重量份数,搅拌制得轻质骨料拌合物;
将发泡剂加入到制得的轻质骨料拌合物中,充分搅拌均匀,制得浇注料;
将浇注料搅拌均匀后,进行罐装吊运和泵送浇注在施工现场,找平、静养、固化、养护完成屋面的保温层。
9.一种建筑物地面材料的制备方法,其特征在于,包括:
称取各胶凝材料的重量份数到搅拌机中;
称取各工业固体废弃物重量份数加入搅拌机中;
称取各激发剂重量份数加入到搅拌机中,充分搅拌混合均匀;
称取各外加剂材料重量份数加入搅拌机中;
在搅拌机中加入水的重量份数,搅拌制得浆料;
将发泡剂加入到制得的浆料中,充分搅拌均匀,制得浇注料;
将浇注料搅拌均匀后,进行罐装吊运和泵送浇注在施工现场,找平、静养、固化、养护完成地面的保温层。
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杨宏博: "黄土高原地区独立式窑洞营建技艺的优化与传承研究——以晋中南为例", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》 *

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