CN115304345A - 一种陶土浆体材料的制作与应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶土浆体材料的制作与应用方法，具体涉及陶土浆体技术领域，包括土、外加成分和添加剂，所述土具体包括陶土、黏土和沙土的一种，优选的为陶土，所述外加成分具体包括石灰、砂、氢氧化钠、水玻璃和水，所述添加剂具体包括固化剂、缓凝剂、减水剂、保水稳定剂、碱激发剂和催化剂的一种或多种。本发明所制备的陶土浆体材料在使用后具有强度高，耐候性久，水化反应温和等性能优点，对于浇筑或原状修复的现代建筑、历史土遗址坚久耐用、不开裂、土质感强，且浆体材料流动性、施工性好，而且在强度得到根本性的大幅提升同时，也极大提升了施工效率，更适应现代工程建造，有利于普及推广。

Description

一种陶土浆体材料的制作与应用方法

技术领域

本发明涉及陶土浆体技术领域，更具体地说，本发明涉及一种陶土浆体材料的制作与应用方法。

背景技术

土、石，作为东西方共同的基本建筑材料，历史上打造的建筑非常多，保存较好的，留存至今的如我国长城、土楼，西方的金字塔、斗兽场等。

这些历史遗址，可以分为土遗址、石遗址，大多已列为世界遗产，是人类共同的宝贵财富，但另一方面，由于它们历史悠久，经受风吹日晒雨淋，有的斑驳沧桑，有的遭到损害损坏以至岌岌可危，因此，对这些历史遗址进行修缮保护，是亟待解决的难题。

同时，作为单纯建材的土、石，因强度差，或受制于环保资源开采限制，已难以大规模用于现代建筑。

然而，人们对传统建材肌理的情怀持久不息，基于建造文脉的传承，也需要对历史遗址修旧如旧地修缮保护，需要在现代建筑上采用现代工程与材料技术，实现如历史般的样貌，所以，它既要有适应现代建造标准的强度等性能，又有如同历史原貌的质感。

本发明针对历史土遗址的修缮保护、现代土建筑的建造与装饰，针对土遗址损害，如虫洞、裂缝、坍塌、倾倒等，针对如何令现代建筑肌理栩栩如生地再现历史风貌，提出一种以陶土为主材的复合型浆体材料的制作，以及可供推广的实践应用方法。

经检索，专利申请公布号CN105604341B的发明专利公开了一种针对含沙量大的土遗址采用水洗土的方法，在实现透气性的前提下，强度较低，随之而来的耐候耐久性差，在恶劣特殊环境下，需要经常打理维护，才能保证土遗址的正常状态；

专利申请公布号CN113336480B的发明专利公开了一种黄土遗址修复用凝胶材料，主要以传统材料及工艺，如炒黄土、烧料礓石、糯米粉、秸秆等，结合现代工艺而成，其作用仅限于修复土遗址裂隙，抿除缝隙，不能做成制成物对损坏的土遗址进行复原，且抗压强度虽较原黄土为强，但仍然不够理想；

专利申请公布号CN107190891B的发明专利公开了一种夯土墙制作方法，主要由土石沙石灰构成，强度低；水的比例极少，没有流动性，只能采用夯筑法，施工性差；且仅能应用于建筑表皮的夯筑建造，无法用作土遗址的修缮、加固和复原；

专利申请公布号CN106929029B的发明专利公开了一种土壤固化剂，与土混合夯筑，可加强夯土墙性能，如强度达15MPa，但该强度并不高，作为土料添加剂的固化剂，主要成分水泥的环保低碳有待提升，而且最终混合成料为采用夯筑工艺的偏干料。

针对上述情况，本发明提出一种陶土浆体材料的制作与应用方法。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种陶土浆体材料的制作与应用方法，以解决上述背景技术中提出强度较低，耐候耐久性差，抗压强度不够理想，施工性差等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种陶土浆体材料，包括土、外加成分和添加剂，所述土具体包括陶土、黏土和沙土的一种，优选的为陶土，所述外加成分具体包括石灰、砂、氢氧化钠、水玻璃和水，其中石灰和砂为进一步添加的优选成分，所述添加剂具体包括固化剂、缓凝剂、减水剂、保水稳定剂、碱激发剂和催化剂的一种或多种。

在一个优选地实施方式中，所选用配料具体包括以下成分以及重量份：

陶土100份、石灰2-12份、砂10-20份、六氟硅酸钠5-10份、磷酸硅5-15份、硅酸钾5-15份、氢氧化钠10-40份、水玻璃20-60份、纤维素2-10份、水若干份、RTV材料5-10份，其中硅酸钾、纤维素以及RTV材料为进一步添加的优选成分。

一种陶土浆体材料，具体包括以下加工步骤：

步骤一、在片状氢氧化钠中加入含量10％-20％的水，经过搅拌混合后制备成浓碱溶液，再与水玻璃按照2:3的比例进行搅拌混合，静置10-15min，得到碱激发剂；

步骤二、把陶土与砂按照配比10:1—10:2加入到搅拌机中，并以115转/min的速度混合搅拌至5-8min；

步骤三、将硅酸钾与和水进行混合，制成浓度为6％的硅酸钾溶液，其中，硅酸钾和水的配比为1:0.06；

步骤四、将磷酸硅加入由步骤一制备而成的碱激发剂中，充分搅拌均匀，并继续加入六氟硅酸钠混合，充分搅拌均匀，得到混合液1；

步骤五、将步骤四中的混合液1加入步骤二陶土和砂的混合物中，充分搅拌均匀，得到混合物A；

步骤六、将纤维素加入步骤五的混合物A中，并充分搅拌至均匀，得到混合物B；

步骤七、将石灰加入步骤六的混合物B中，充分搅拌至均匀，得到混合物C；

步骤八、将步骤三中的硅酸钾溶液倒入步骤七混合物C中，充分搅拌至均匀，即得陶土浆体材

在一个优选地实施方式中，所述添加剂具体为六氟硅酸钠、磷酸硅、硅酸钾、纤维素、RTV凝固防水材料，其中六氟硅酸钠为催化剂，磷酸硅为固化剂、硅酸钾为加固剂、纤维素为保水稳定剂、RTV材料为凝固防水剂。

在一个优选地实施方式中，所述纤维素具体包括纤维素醚、纤维素纤维和麻刀的一种或多种，所述加固防水材料不限于本次提到的RTV，其他加固防水或加固或防水材料均可。

一种陶土浆体材料应用方法，具体包括以下步骤：

A、在机械加力钢模具内壁均匀涂抹润滑脱模剂，等待进行施工；

B、将制备后的陶土浆体材料倒入机械加力钢模具的内部，采用均匀振捣并对陶土浆体材料进行反复捶打，使其在模具中分布均匀且平整；

C、封闭机械加力钢模具，采用机械加力方式使模具内的陶土浆体材料最终定型；

D、开模，并在定型后的陶土浆体材料表面立即喷涂一次硅酸钾溶液，均匀无遗漏，隔1h后喷涂第二次，隔2h后喷涂第三次，隔24h后喷涂第四次，隔72h后喷涂第五次，最后在其表皮表面第一次喷涂RTV材料，间隔168h后第二次喷涂RTV材料，即可。

在一个优选地实施方式中，所述在建筑立面工程实践中，应对施工界面均匀湿水、涂抹界面剂和涂抹脱模剂，然后采用组合伸缩支撑单面钢模，进行施工。

在一个优选地实施方式中，所述组合伸缩支撑单面钢模具体由底座工作台、360°旋转支撑机械臂和单面钢模组成，其中，

底座工作台立地，可收纳，根据施工项目需要及重量需求，通过加减重量，或改变与地面的接触方式，调整其整体稳固性；

360°旋转支撑机械臂，根据施工墙面位置，灵活调整机械臂方位以及角度；

单面钢模，四面围合的立方体状钢模，内嵌肌理模，浇筑陶土浆体材料后，实现墙面肌理效果。

本发明的技术效果和优点：

1、通过在原料配比上，加入硅酸钾和RTV材料，使陶土浆体材料与制成物强度性得到明显增加，对于结合其他材料综合提升试件强度有重要作用，能够提高陶土浆体在应用后的抗压强度、抗折强度以及抗强度，而且通过将石灰、砂与硅酸钾、RTV材料等混合掺加，能够有效减弱试块随后的干裂收缩，能有效避免和减少裂纹，使其具有强度高，耐候性久，水化反应温和等优点，对于浇筑或原状修复的现代建筑、历史土遗址坚久耐用、不开裂、土质感强，且浆体材料流动性、施工性好；

2、通过将传统的固态土料夯筑，提升为土浆材料的浇筑，应用于历史土遗址修缮保护，以及文旅景区、特色小镇现代生土建筑的浇筑建造与装饰，在强度得到根本性的大幅提升同时，也极大提升了施工效率，更适应现代工程建造，有利于普及推广，而且在施工应用上，采用组合伸缩支撑单面钢模浇筑的方式，能够使修复建筑以及遗址既有独特的建筑风格，而且能够使建筑墙面具有肌理效果，提高建筑墙面的质感，同时，在机械加力钢模具内壁均匀涂抹润滑脱模剂，有效控制减少及避免因湿水、摩擦等因素造成的开裂，有利于试件顺利脱模；

综上所述，本发明相比于现有的历史土遗址修缮保护以及夯土、生土建造、装饰材料及应用方法，本发明创新土固材料为土浆材料，具有强度高，耐候性久，土质感强，水化反应更温和等优点，既可原状修复、修补历史土遗址，又能浇筑或装饰现代建筑，且坚久耐用，不开裂，施工性好，效率高，可大规模推广应用。

具体实施方式

实施例1、

本实施例提供一种陶土浆体材料，包括土、外加成分和添加剂，所述土具体包括陶土、黏土和沙土的一种，优选的为陶土，所述外加成分具体包括石灰、砂、氢氧化钠、水玻璃和水，其中石灰和砂为进一步添加的优选成分，所述添加剂具体包括固化剂、缓凝剂、减水剂、保水稳定剂、碱激发剂和催化剂的一种或多种；

而具体到本实施例中，所选用的配料具体包括以下成分以及重量份：

陶土100份、石灰2份、砂10份、六氟硅酸钠10份、磷酸硅15份、硅酸钾5份、氢氧化钠10份、水玻璃20份、纤维素2份、水15份、RTV材料5份，其中硅酸钾、纤维素以及RTV材料为进一步添加的优选成分；

一种陶土浆体材料，具体包括以下加工步骤：

步骤一、在片状氢氧化钠中加入含量10％-20％的水，经过搅拌混合后制备成浓碱溶液，再与水玻璃按照2:3的比例进行搅拌混合，静置10-15min，得到碱激发剂；

步骤二、把陶土与砂按照配比10:1—10:2加入到搅拌机中，并以115转/min的速度混合搅拌至5-8min；

步骤三、将硅酸钾与和水进行混合，制成浓度为6％的硅酸钾溶液，其中，硅酸钾和水的配比为1:0.06；

步骤四、将磷酸硅加入由步骤一制备而成的碱激发剂中，充分搅拌均匀，并继续加入六氟硅酸钠混合，充分搅拌均匀，得到混合液1；

步骤五、将步骤四中的混合液1加入步骤二陶土和砂的混合物中，充分搅拌均匀，得到混合物A；

步骤六、将纤维素加入步骤五的混合物A中，并充分搅拌至均匀，得到混合物B；

步骤七、将石灰加入步骤六的混合物B中，充分搅拌至均匀，得到混合物C；

步骤八、将步骤三中的硅酸钾溶液倒入步骤七混合物C中，充分搅拌至均匀，即得陶土浆体材料。

一种陶土浆体材料应用方法，具体包括以下步骤：

A、在机械加力钢模具内壁均匀涂抹润滑脱模剂，等待进行施工；

B、将制备后的陶土浆体材料倒入机械加力钢模具的内部，采用均匀振捣并对陶土浆体材料进行反复捶打，使其在模具中分布均匀且平整；

C、封闭机械加力钢模具，采用机械加力方式使模具内的陶土浆体材料最终定型；

D、开模，并在定型后的陶土浆体材料表面立即喷涂一次硅酸钾溶液，均匀无遗漏，隔1h后喷涂第二次，隔2h后喷涂第三次，隔24h后喷涂第四次，隔72h后喷涂第五次，最后在其表皮表面第一次喷涂RTV材料，间隔168h后第二次喷涂RTV材料，即可。

实施例2、

实施例2与实施例1制备方法以及应用方法均相同，不同的是本实施例所选用配料具体包括以下成分以及重量份：

陶土100份、石灰12份、砂20份、六氟硅酸钠5份、磷酸硅5份、硅酸钾15份、氢氧化钠40份、水玻璃60份、纤维素10份、水5份、RTV材料8份，其中硅酸钾、纤维素以及RTV材料为进一步添加的优选成分。

实施例3、

实施例3与上述实施例的制备方法以及应用方法均相同，不同的是本实施例所选用配料具体包括以下成分以及重量份：

陶土100份、石灰5份、砂13份、六氟硅酸钠7份、磷酸硅8份、硅酸钾8份、氢氧化钠20份、水玻璃35份、纤维素5份、水8份、RTV材料10份，其中硅酸钾、纤维素以及RTV材料为进一步添加的优选成分。

实施例4、

实施例4与上述实施例的制备方法以及应用方法均相同，不同的是本实施例所选用配料具体包括以下成分以及重量份：

陶土100份、石灰7份、砂16份、六氟硅酸钠9份、磷酸硅12份、硅酸钾11份、氢氧化钠30份、水玻璃50份、纤维素8份、水11份、RTV材料8份，其中硅酸钾、纤维素以及RTV材料为进一步添加的优选成分。

对比例1、

对比例1与实施例4不同的在于，在对比例1中未添加硅酸钾以及RTV材料，其他均与实施例4相同。

对比例2、

对比例2与实施例4不同的在于，在对比例2中未添加硅酸钾，其他均与实施例4相同。

对比例3、

对比例3与实施例4不同的在于，在对比例3中未添加RTV材料，其他均与实施例4相同。

对比例4、

对比例4与实施例4不同的在于，在对比例4中未添加石灰和砂，其他均与实施例4相同。

对比例5、

对比例5与实施例4不同的在于，在对比例5中未添加石灰，其他均与实施例4相同。

对比例6、

对比例6与实施例4不同的在于，在对比例6中未添加砂，其他均与实施例4相同。

一、强度测试：

根据上述实施例1-4以及对比例1-6，分别对陶土浆体材料进行24小时、72小时与168小时养护成型制成物性能强度测试，得到强度对比表1如下：

强度对比表1

总结：

1)由上表实施例1-4、对比例1-3数据可知，该制备而成的陶土浆体材料在进行应用后，经过养护24h、72h、168h后，所达到的各项强度数值，随着养护时间的增加，从24h的弱强度，逐渐增加达到72h的大面积覆盖强度，直至168h实现最大应用强度；

而采用实施例4的配比进行试验，在各组实施例1-3中强度最大，证明该配比最接近强度高峰值，也更为合理；

根据实施例4中加减硅酸钾和RTV材料，分别进行对比试验1-3例，发现在没有硅酸钾、RTV材料的情况下，168h后试件抗压强度只有实施例4强度的61％、64％、62％，说明采用硅酸钾、RTV材料，对于结合其他材料综合提升试件强度有重要作用，而运用实施例4的配比和步骤得到的陶土浆体性能更加优越；

2)由上表数量的对比例4-6可知，通过加减石灰和砂，在24h、72h、168h养护后，试块强度相比实施例4相对减弱，说明石灰、砂对增加强度有一定影响，与对比例1-3相比，石灰、砂在增加强度方面，没有硅酸钾、RTV材料对试块影响明显；

对比例4-6的试块在各时段的养护后，随着养护时间增加，裂纹逐渐增加变大，其强弱与明显程度从大到小依次为：对比例4—对比例5—对比例6，由此表明：随着石灰、砂的加减，可减弱试块随后的干裂收缩，能有效避免和减少裂纹。

二、耐候测试：

对上述实施例4的试块进行耐候实验测试，对其168h养护后进行光照、24h喷淋和20次-15℃、40℃的12h交替冻融，检测结果如表2所示：

名称	抗压强度(MPa)	抗折强度(MPa)	抗剪强度(MPa)
				实验前	29.1	9.6	5.7
耐候-光照	29.1	9.5	5.7
				耐候-喷淋	28.8	9.4	5.5
耐候-冻融	28.3	8.9	5.0

耐候对比表2

由上表数据可知，实施例4测试结果为：稳定、表面微损失、完整，表明耐候性能持久；

对其进行强度测试，强度损失微弱，表明由实施例4的配比得到的试块，耐候性能稳定、持久、优越。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种陶土浆体材料，包括土、外加成分和添加剂，其特征在于：所述土具体包括陶土、黏土和沙土的一种，优选的为陶土，所述外加成分具体包括石灰、砂、氢氧化钠、水玻璃和水，所述添加剂具体包括固化剂、缓凝剂、减水剂、保水稳定剂、碱激发剂和催化剂的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种陶土浆体材料，其特征在于：所选用配料具体包括以下成分以及重量份：

陶土100份、石灰2-12份、砂10-20份、六氟硅酸钠5-10份、磷酸硅5-15份、硅酸钾5-15份、氢氧化钠10-40份、水玻璃20-60份、纤维素2-10份、水若干份、RTV材料5-10份。

3.根据权利要求1-2依次所述的一种陶土浆体材料，其特征在于：具体包括以下加工步骤：

步骤一、在片状氢氧化钠中加入含量10％-20％的水，经过搅拌混合后制备成浓碱溶液，再与水玻璃按照2:3的比例进行搅拌混合，静置10-15min，得到碱激发剂；

步骤二、把陶土与砂按照配比10:1—10:2加入到搅拌机中，并以115转/min的速度混合搅拌至5-8min；

步骤三、将硅酸钾和水进行混合，制成浓度为6％的硅酸钾溶液，其中，硅酸钾和水的配比为1:0.06；

步骤四、将磷酸硅加入由步骤一制备而成的碱激发剂中，充分搅拌均匀，并继续加入六氟硅酸钠混合，充分搅拌均匀，得到混合液1；

步骤五、将步骤四中的混合液1加入步骤二陶土和砂的混合物中，充分搅拌均匀，得到混合物A；

步骤六、将纤维素加入步骤五的混合物A中，并充分搅拌至均匀，得到混合物B；

步骤七、将石灰加入步骤六的混合物B中，充分搅拌至均匀，得到混合物C；

步骤八、将步骤三中的硅酸钾溶液倒入步骤七混合物C中，充分搅拌至均匀，即得陶土浆体材料。

4.根据权利要求1所述的一种陶土浆体材料，其特征在于：所述添加剂具体为六氟硅酸钠、磷酸硅、硅酸钾、纤维素、RTV凝固防水材料，其中六氟硅酸钠为催化剂，磷酸硅为固化剂、硅酸钾为加固剂、纤维素为保水稳定剂、RTV材料为凝固防水剂。

5.根据权利要求4所述的一种陶土浆体材料，其特征在于：所述纤维素具体包括纤维素醚、纤维素纤维和麻刀的一种或多种。

6.根据权利要求1-5依次所述的一种陶土浆体材料应用方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

A、在机械加力钢模具内壁均匀涂抹润滑脱模剂，等待进行施工；

B、将制备后的陶土浆体材料倒入机械加力钢模具的内部，采用均匀振捣并对陶土浆体材料进行反复捶打，使其在模具中分布均匀且平整；

C、封闭机械加力钢模具，采用机械加力方式使模具内的陶土浆体材料最终定型；

D、开模，并在定型后的陶土浆体材料表面立即喷涂一次硅酸钾溶液，均匀无遗漏，隔1h后喷涂第二次，隔2h后喷涂第三次，隔24h后喷涂第四次，隔72h后喷涂第五次，最后在其表皮表面第一次喷涂RTV材料，间隔168h后第二次喷涂RTV材料，即可。

7.根据权利要求6所述的一种陶土浆体材料应用方法，其特征在于：所述在建筑立面工程实践中，应对施工界面均匀湿水、涂抹界面剂和涂抹脱模剂，然后采用组合伸缩支撑单面钢模，进行施工。

8.根据权利要求7所述的一种陶土浆体材料应用方法，其特征在于：所述组合伸缩支撑单面钢模具体由底座工作台、360°旋转支撑机械臂和单面钢模组成，其中，

底座工作台立地，可收纳，根据施工项目需要及重量需求，通过加减重量，或改变与地面的接触方式，调整其整体稳固性；

360°旋转支撑机械臂，根据施工墙面位置，灵活调整机械臂方位以及角度；

单面钢模，四面围合的立方体状钢模，内嵌肌理模，浇筑陶土浆体材料后，实现墙面肌理效果。