CN115214011A - 一种免模具结构自保温砌块的制造工艺及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种免模具结构自保温砌块的制造工艺及应用，通过在保温芯材上雕刻出无机浆料维护空间，然后将超高性能混凝土无机浆料注入到无机浆料维护空间内并固化养护成型，然后将无机浆料外部的保温芯材剥离，最后雕刻上下卯榫结构，完成后即得到结构自保温砌块。本申请中将保温芯材的一部分充当模具，免除了现有技术中所使用的特定模具，突破了现有技术中流动浆料成型必须有第二种材料做模具定型及模具的密封防漏要求，节省了模具，优化了工艺流程，提高了生产效率，降低了成本，符合全产业链低碳绿色要求。
Description
技术领域
本发明属于低碳节能环保围护材料制备技术领域，具体涉及一种免模具结构自保温砌块的制造工艺及应用。
背景技术
目前自保温砌块与保温装饰一体板生产工艺是物理机械复合，空心砌块将胶凝材料、粗细骨料、水及其他外加剂按照适量的比例混合，通过钢质模具，利用压机的震动压制成型，形成预留有填充保温芯材的空腔的水泥空心砌块，等水砌块硬化后，将保温芯材塞入空腔中，形成夹芯“面包”砌块，其复合形式包括以下类型：在骨料中复合轻质骨料制成的自保温砌块、在孔洞中填插保温材料制成的自保温砌块以及在骨料中复合轻质骨料且在孔洞中填插保温材料制成的自保温砌块。
无论哪种方式，芯材与空心砌块的复合，只是一种填充的方式，无法形成固有的结构方式，二者之间物理空隙大，建筑的密封性差，芯材被动式填充，两者无法形成紧固的结构，热桥部位多，砌筑砂浆易开裂渗水，需要二次装修，增加了建筑垃圾，且难以达到零能耗建筑围护材料要求。
中国发明专利CN 107246103 A涉及一种夹芯保温砌块及其制作工艺。夹芯保温砌块，包括由内而外依次设置的内页砌块、保温芯材层、外页砌块，内页砌块、保温芯材层、外页砌块之间置有锚栓。夹芯保温砌块的制作工艺包括取保温芯材层并在其上贯置锚栓，将保温芯材层上锚栓的栓头对应的置于模具的空缺部内，并调整保温芯材层与模具的左侧壁的间距等于夹芯保温砌块外页砌块的厚度、调整保温芯材层与模具的右侧壁的间距等于夹芯保温砌块内页砌块的厚度。对比文件1中将芯材置入事先装配好的模具中，在芯材与模具的间隙中浇注浆料，在浆料固化后，拆除模具，将产品从模具取出。此种生产工艺工业化量产程度低，需要模具数量巨大，模具易损坏，报废率高，因此成本高。
发明内容
为了克服现有技术中的问题，本申请提供一种免模具结构自保温砌块的制造工艺及应用，通过在保温芯材上雕刻出无机浆料维护空间，然后将超高性能混凝土无机浆料注入到无机浆料维护空间内并固化养护成型，然后将无机浆料外部的保温芯材剥离，最后雕刻上下卯榫结构，完成后即得到结构自保温砌块。本申请中将保温芯材的一部分充当模具，免除了现有技术中所使用的特定模具，突破了现有技术中流动浆料成型必须有第二种材料做模具定型及模具的密封防漏要求，节省了模具，优化了工艺流程，提高了生产效率，降低了成本，符合全产业链低碳绿色要求。
为了实现上述目的，本申请通过以下技术方案实现：
本发明第一方面提供一种免模具结构自保温砌块的制造工艺，包括以下步骤：
S1、在待雕刻保温芯材上进行雕刻，根据产品壁厚雕刻出无机浆料维护空间；
S2、将制备完成的超高性能混凝土无机浆料注入到步骤S1中保温芯材上的无机浆料维护空间内并固化养护成型，制成待加工样品；
S3、剥离步骤S2中的待加工样品中无机浆料外部的保温芯材，制成半成品；
S4、对步骤S3制备的半成品雕刻上下卯榫结构，完成后即得到结构自保温砌块。
在一个优选的实施方案中，在保温芯材上进行雕铣步骤、剥离保温芯材步骤和雕铣上下卯榫步骤均利用数控设备完成。
在一个优选的实施方案中，所述数控设备包括保温芯材雕刻镂空模块，所述保温芯材雕刻镂空模块用于在保温芯材上雕刻出无机浆料维护空间。
在一个优选的实施方案中，所述数控设备包括外围保温芯材剥离模块，所述外围保温芯材剥离模块用于剥离待加工样品中无机浆料外部的保温芯材。
在一个优选的实施方案中，所述数控设备包括卯榫结构雕刻模块，所述卯榫结构雕刻模块用于对半成品雕刻上下卯榫结构。
本申请中，保温芯材雕刻镂空模块、外围保温芯材剥离模块和卯榫结构雕刻模块均为程序模块，是数控设备加工过程中的一个工序，为通过计算机编程设计而导入数控设备的产品设计程序。
在一个优选的实施方案中，步骤S2中还包括在保温芯材上的无机浆料维护空间内设置加强网格或加强肋，然后在注入超高性能混凝土后进行养护。
在一个优选的实施方案中，还包括对步骤S4制备的结构自保温砌块进行表面处理，通过转印或打印的方式制作出的具有仿石材花纹及图案的印刷面，或通过抛丸处理制作出的荔枝面或者火烧面，或通过打磨处理制作出的镜面，制备出带有装饰面的结构自保温砌块。对结构自保温砌块的正饰面进行处理后可以形成各种的装饰面层，增加了客户的可选择型。
在一个优选的实施方案中，步骤S3中剥离下来的保温芯材余料进行回收，破碎后重新制成保温芯材。
在一个优选的实施方案中，所述超高性能混凝土浆料包括以下组分：硅酸盐水泥80-120份，矿粉40-800份，偏高岭土5-12份，粉煤灰0-40份，细砂90-130份，粗砂80-130份，碎石0-40份，颜料0-10份，气相二氧化硅0-20份，减水剂1-5份，消泡剂0-5份，水26-41份，促流剂0-0.2份。
在一个优选的实施方案中，硅酸盐水泥为强度等级为42.5或以上的普通硅酸盐水泥或白水泥。
在一个优选的实施方案中，矿粉为以粒化高炉矿渣为主要原料，可掺加少量石膏磨制成一定细度的粉体，S95级或以上。
在一个优选的实施方案中，偏高岭土为粉磨的细粉材料，颗粒尺寸为2μm不小于50％，其比表面积约为25000m3/kg。
在一个优选的实施方案中，粉煤灰为国家一级标准粉煤灰。
在一个优选的实施方案中，细砂为粒度为40-80目的河砂、石英砂、天然彩砂及破碎筛分建材尾矿砂。
在一个优选的实施方案中，粗砂为粒度为10-40目的河砂、石英砂、天然彩砂及破碎筛分建材尾矿砂。
在一个优选的实施方案中，碎石为普通碎石及各种天然彩砂，粒度在5-15毫米。
在一个优选的实施方案中，颜料为氧化铁系列颜料。
在一个优选的实施方案中，气相二氧化硅为DDS(二甲基二氯硅烷)处理后的一种疏水型气相二氧化硅。
在一个优选的实施方案中，减水剂为聚羧酸型减水剂。
在一个优选的实施方案中，所述保温芯材为发聚氨酯泡沫、聚苯板、EPS，XPS、泡水泥保温板、玻璃棉或岩棉中的一种。
本发明二方面提供一种结构自保温砌块，所述结构自保温砌块为上述的免模具结构自保温砌块的制造工艺制造而成。
本发明三方面提供一种墙体，所述墙体为上述的结构自保温砌块构成。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明公布的免模具结构自保温砌块的制造工艺，省去了浆料成型必须前期有模具制作工艺，节省了模具，优化了工艺流程，提高了生产效率，降低了成本，符合全产业链低碳绿色要求，在制备规程中，只有剥离的保温芯材余料产生，但保温芯材余料可以百分百实现重新回收利用，制成新的保温芯材，实现了固废零排放。是一种低碳，可循环利用余料的绿色生产工艺。
(2)本发明可以通过数控设备建立产品3D设计并编程控制，可以生产非标准异形结构保温砌块，迎合墙体其他标准部品部件拼接融合度，提高不同部品部件之间的融合度、密封性能及安全性能，减少热桥，提高墙体维护节能效率。优化BIM设计，降低建筑建造及运营成本。
(3)通过本发明方法制备结构自保温砌块，为超低能耗建筑及近零能耗建筑提高了结构保温装饰一体的核心绝热材料，可依据建筑节能要求，选择任何所需厚度的保温绝热材料，工业化生产，实现智能化设计、规模化生产，信息化管理、质量标准化。建立了墙体材料全生命周期减碳降碳的可行性依据，适合干作业的水泥基装配式装修部品部件，减少了建筑垃圾产生的余量，助力无废城市实施。实现了墙体与建筑主体同步施工，减轻劳动强度，提高了效率，大大缩短了工程建设周期，降低了工程建设成本。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明实施例1中雕刻后的保温芯材结构示意图；
图3为本发明实施例1中浇注超高性能混凝土浆料后的模型结构示意图；
图4为本发明实施例1中剥离外围结构后的半成品结构示意图；
图5为本发明实施例1中雕刻卯榫结构后的产品结构示意图；
图6为本发明实施例2中雕刻后的保温芯材结构示意图；
图7为本发明实施例2中浇注超高性能混凝土浆料后的模型结构示意图；
图8为本发明实施例2中剥离外围结构后的半成品结构示意图；
图9为本发明实施例2中雕刻下卯榫结构后的产品结构示意图；
图10为本发明实施例2中雕刻上卯榫结构后的产品结构示意图；
附图标记
1、保温芯材；2、超高性能混凝土无机浆料；3、卯榫结构；
1-1、围护结构；1-2、浇注型腔；
1-1-1、周边围护结构；1-1-2、底部围护结构；
3-1、下卯榫；3-2、上卯榫。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
本实施例提供一种适用于墙体的结构自保温砌块的制备工艺，包括如下步骤：
(1)超高性能混凝土的制备：制备方法包括粉料和液体外加剂混合而成，其中粉料包括以下组份：硅酸盐水泥80-120份，矿粉40-800份，偏高岭土5-12份，粉煤灰0-40份，细砂90-130份，粗砂80-130份，碎石0-40份，颜料0-10份，气相二氧化硅0-20份。
液体外加剂为：减水剂1-5份，消泡剂0-5份，水26-41份，促流剂0-0.2份。
将粉料按比例预先制成混合物料，包装入库，生产时直接将混合物料与液体外加剂搅拌混合，制成一定流动度的浆料。
(2)利用计算机专业设计软件，建立所需产品模型
首先，按产品规格要求建立产品的3D模型，通过3D模型设计分为三种模块，分别为保温芯材雕刻镂空模块、外围保温芯材剥离模块和卯榫结构雕刻模块，其中保温芯材雕刻镂空模块还包含在保温芯材上表面横向中间位置处切除40x40x360mm芯材的功能。
(3)将建立好的模型导入数控设备，将雕刻路径通过计算机绘图软件编程，并将其按规定的文件格式导入数控电脑，使数控设备将按设定好的雕刻程序进行。
(4)将860x460x480mm规格的石墨EPS材料放入数控设备中雕刻机工作台上，启动设备，开启保温芯材雕刻镂空模块程序，数控设备开始在石墨EPS材料上进行雕刻。
(5)石墨EPS材料被数控设备雕刻镂空的空间部分即为超高性能混凝土无机浆料注入空间，围护空间的石墨EPS芯材此时充当浆料的模具功能。雕刻无机浆料维护空间的保温芯材1的结构如图2所示，包括围护结构1-1和浇注型腔1-2，其中围护结构1-1由包括周边围护结构1-1-1和底部围护结构1-1-2。其浇注型腔1-1-2内用于注入超高性能混凝土无机浆料。
(6)将增强网格材料或加强肋置入空间内。
(7)配制好所要求的超高性能混凝土无机浆料，然后将浆料注入空间，浇注后的模型示意图如图3所示，其中超高性能混凝土无机浆料2浇注高度略低于保温芯材1的高度，然后将待加工样品送入指定养护窑或堆场静置，经过一定时间即可固化养护成型。
(8)将固化成型的带浆料的石墨EPS芯材再次置于雕刻机工作台上，启动外围保温芯材剥离模块程序，剥离砌块围护外表面的石墨EPS芯材，使石墨EPS芯材从固化成型的砌块外表面脱落分离。剥离后的保温芯材1结构如图4所示。
(9)通过翻转装置，将注浆面朝下，将上道加工好部件置入数控雕铣设备工作台上，启动卯榫结构雕刻模块程序，雕刻完成后结构自保温砌块即制造完成。具体结构如图5所示，在保温芯材的上表面和下表面雕刻出卯榫结构3。
(10)对结构自保温砌块的外立面进行抛丸或研磨表面处理，就制造出所需要的装饰面。
(11)将被去除的EPS余料回收破碎，重新制成EPS芯材，实现零排放。
实施例2
本实施例提供一种嵌入式门窗结构自保温砌块制造，包括如下步骤：
(1)超高性能混凝土的制备：制备方法包括粉料和液体外加剂混合而成，其中粉料包括以下组份：硅酸盐水泥80-120份，矿粉40-800份，硅粉8-12份，粉煤灰0-40份，细砂90-130份，粗砂80-130份，碎石0-40份，颜料0-10份，气相二氧化硅0-20份，耐碱纤维0-10份。
液体外加剂为：减水剂1-5份，消泡剂0-5份，水26-41份，促流剂0-0.2份。
将粉料按比例预先制成混合物料，包装入库，生产时直接将混合物料与液体外加剂搅拌混合，制成一定流动度的浆料。
(2)利用计算机专业设计软件，建立门窗嵌入式结构自保温砌块模型
首先，按产品规格要求建立产品的3D凹模型，通过3D模型设计分为三种模块，分别为保温芯材雕刻镂空模块设计程序、外围保温芯材剥离去除模块设计程序和卯榫结构雕刻模块设计程序，其中保温芯材雕刻镂空模块设计程序还包含在保温芯材上表面横向中间位置处切除40x40x360mm芯材的工序。
(3)将建立好的模型导入数控设备，将雕刻路径通过计算机绘图软件编程，并将其按规定的文件格式导入数控电脑，使数控设备将按设定好的雕刻程序进行。
(4)将460x460x480mm规格的石墨EPS材料放入数控设备中雕刻机工作台上，启动设备，开启保温芯材雕刻镂空模块程序，数控设备开始在石墨EPS材料上进行雕刻。
(5)石墨EPS材料被数控设备雕刻镂空的空间部分即为超高性能混凝土无机浆料注入空间，围护空间的石墨EPS芯材此时充当浆料的模具功能。雕刻无机浆料维护空间的保温芯材1的结构如图6所示，包括围护结构1-1和浇注型腔1-2，其中围护结构1-1由包括周边围护结构1-1-1和底部围护结构1-1-2。其浇注型腔1-1-2内用于注入超高性能混凝土无机浆料。
(6)将配制好的超高性能混凝土无机浆料注入空间内，浇注后的模型示意图如图7所示，其中超高性能混凝土无机浆料2浇注高度略低于保温芯材1的高度，然后将待加工样品送入指定养护窑或堆场静置，经过一定时间即可固化养护成型。
(7)将固化成型的带浆料的石墨EPS芯材再次置于雕刻机工作台上，启动外围保温芯材剥离模块程序，剥离砌块围护外表面的石墨EPS芯材，使石墨EPS芯材从固化成型的砌块外表面脱落分离。此时在去除凹型槽时，可以用凸型刀具或凸型电热设备去除。剥离后的保温芯材1结构如图8所示。
(8)通过翻转装置，将注浆面朝下，将上道加工好部件置入数控雕铣设备工作台上，启动卯榫结构雕刻模块程序，雕刻完成后结构自保温砌块即制造完成。具体结构如图9和10所示，在保温芯材的上表面和下表面雕刻出卯榫结构3，包括上卯榫3-2和下卯榫3-1。
(9)对结构自保温砌块的外立面进行抛丸或研磨表面处理，就制造出所需要的装饰面。
(10)将被去除的EPS余料回收破碎，重新制成EPS芯材，实现零排放。
Claims (10)
1.一种免模具结构自保温砌块的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在待雕刻保温芯材上进行雕刻，根据产品壁厚雕刻出无机浆料维护空间；
S2、将制备完成的超高性能混凝土无机浆料注入到步骤S1中保温芯材上的无机浆料维护空间内并固化养护成型，制成待加工样品；
S3、剥离步骤S2中的待加工样品中无机浆料外部的保温芯材，制成半成品；
S4、对步骤S3制备的半成品雕刻上下卯榫结构，完成后即得到自保温砌块。
2.根据权利要求1所述的一种免模具结构自保温砌块的制造工艺，其特征在于，在保温芯材上进行雕铣步骤、剥离保温芯材步骤和雕铣上下卯榫步骤均利用数控设备完成。
3.根据权利要求2所述的一种免模具结构自保温砌块的制造工艺，其特征在于，所述数控设备包括保温芯材雕刻镂空模块，所述保温芯材雕刻镂空模块用于在保温芯材上雕刻出无机浆料维护空间。
4.根据权利要求2所述的一种免模具结构自保温砌块的制造工艺，其特征在于，所述数控设备包括外围保温芯材剥离模块，所述外围保温芯材剥离模块用于剥离待加工样品中无机浆料外部的保温芯材。
5.根据权利要求1所述的一种免模具结构自保温砌块的制造工艺，其特征在于，所述数控设备包括卯榫结构雕刻模块，所述卯榫结构雕刻模块用于对半成品雕刻上下卯榫结构。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种免模具结构自保温砌块的制造工，其特征在于，步骤S2中还包括在保温芯材上的无机浆料维护空间内设置加强网格或加强肋，然后在注入超高性能混凝土后进行养护。
7.根据权利要求1-5任一所述的一种免模具结构自保温砌块的制造工艺，其特征在于，还包括对步骤S4制备的自保温砌块进行表面处理，通过转印或打印的方式制作出的具有仿石材花纹及图案的印刷面，或通过抛丸处理制作出的荔枝面或者火烧面，或通过打磨处理制作出的镜面，制备出带有装饰面的结构自保温砌块。
8.根据权利要求1-5任一所述的一种免模具结构自保温砌块的制造工艺，其特征在于，步骤S3中剥离下来的保温芯材余料进行回收，破碎后重新制成保温芯材。
9.一种结构自保温砌块，其特征在于，所述结构自保温砌块为权利要求1-7任一所述的免模具结构自保温砌块的制造工艺制造而成。
10.一种墙体，其特征在于，所述墙体为权利要求8所述的结构自保温砌块构成。
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|---|---|---|---|
| CN202210890161.7A CN115214011A (zh) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | 一种免模具结构自保温砌块的制造工艺及应用 |
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2022
- 2022-07-27 CN CN202210890161.7A patent/CN115214011A/zh active Pending
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