CN115893941A - 一种隔热保温清水混凝土墙材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开建筑行业的一种隔热保温清水混凝土墙材及其制备方法，其原料由以下组分组成：水泥、河砂、碎石、粉煤灰、水泥泡沫颗粒、硅灰海泡石纤维、钢纤维水泥编织袋、增强剂、消泡剂。包括以下步骤：将除水泥泡沫颗粒和钢纤维水泥编织袋外的其余材料混合搅拌得到拌合料A。使用水泥泡沫颗粒替代碎石，与除消泡剂和钢纤维水泥编织袋外的其余材料混合搅拌得到拌合料B。成型时采用A‑B‑A的顺序铺筑拌合料，在铺筑过程中垂直放置片条状钢纤维水泥编织袋增强混凝土A层与混凝土B层的联结性能，待凝结硬化后得到隔热保温清水混凝土墙材。本发明所述的隔热保温清水混凝土墙材整体强度满足应用要求，具有优异的隔热、保温性能和良好的表观质量。
Description
技术领域
本发明属于混凝土工程领域，涉及隔热保温清水混凝土墙材及其制备方法。
背景技术
清水混凝土作为一种经一次成型即可作为装饰面的建筑墙材，因其具有表面平整光滑、色泽均匀、气泡少的特点，故在建筑过程中免除了后续装饰修补的工序，很大程度上节约工程成本，是一种大有可为的建筑艺术表现形式。
随着建筑行业的蓬勃发展，新兴建筑不断出现，保温墙材也逐步走近大众视野，很大程度上改善了居民生活质量。将矿物保温材料作为掺合料加入清水混凝土的搅拌中，在一定程度上降低了清水混凝土的导热系数，使清水混凝土具有更好的隔热保温性能。由于矿物保温材料的加入，导致清水混凝土的强度在一定程度上降低，加入增强剂有助于提高清水混凝土的强度，由此制成的隔热保温清水混凝土墙材不仅不影响清水混凝土的工程应用和饰面效果，作为隔墙使用时还具有一定的隔热保温性能。
发明内容
本发明将EPS颗粒与水泥混合，通过纳米二氧化硅改性，制成EPS水泥泡沫颗粒，使用水泥泡沫颗粒拌制混凝土B，并在搅拌过程中加入增强剂用以提高混凝土强度。另有，在拌制清水混凝土A过程中，加入硅灰改性后的海泡石纤维提高清水混凝土的隔热保温性能。按照A-B-A的成型顺序，搅拌并成型隔热保温清水混凝土墙材，此过程中，加入钢纤维水泥编织袋用以增强不同性质的清水混凝土层间的联结性能，从而制备出强度满足使用要求且具有优异的隔热保温性能的清水混凝土墙材。
本发明技术方案如下：一种隔热保温清水混凝土墙材，包括以下原料：水泥430份、河砂660份、碎石912份、粉煤灰50份、水泥泡沫颗粒400份、硅灰海泡石纤维46～138份、钢纤维水泥编织袋20份、增强剂12份、消泡剂0.8份。
优选的，所述水泥强度等级为不低于42.5级硅酸盐水泥。
优选的，所述河砂细度模数为2.3～3.0，且含泥量≤0.4％；碎石公称粒径为10～15mm，含泥量≤0.6％；砂率为42％。
优选的，所述粉煤灰为符合GB/T 1596-2017《用于水泥和混凝土的粉煤灰》标准的F类I级粉煤灰。粉煤灰的加入可提高浆体的流动性能，提高致密度并增加强度。
优选的，所述增强剂氯离子含量为21.29％、硫酸钠含量为0.08％、PH值为3.0、含固量为52.14％、总碱量为1.10％、密度为1.312g/cm3。
优选的，所述消泡剂为有机硅改性聚醚类，为液体状，含水量≤1％。
优选的，所述硅灰海泡石纤维包括以下份数原料：90份海泡石纤维、10份硅灰。所述海泡石纤维水分≤2.0％、松散密度350g/L；所述硅灰中SiO2含量≥95％，火山灰活性指数≥95％，比表面积不小于20000m2/kg，烧失量≤5％。硅灰粒径较低，可提高吸水率，降低泌水的可能，此外，硅灰具有一定的水化性能，可提高海泡石纤维的粘结性。
优选的，所述钢纤维水泥编织袋由钢纤维插附于水泥编织袋上得到，包含以下份数原料：一份水泥编织袋、10份钢纤维。所述水泥编织袋长80mm、宽30mm；所述钢纤维直径为0.2mm，长度为13mm。
本发明还提供一种钢纤维水泥编织袋的制备方法，包括以下步骤：使用带孔洞的电磁铁吸附钢纤维，使钢纤维定向排列，机器控制水泥编织袋向电磁铁方向移动使钢纤维穿过水泥编织袋，断开电源，取下水泥编织袋，得到钢纤维排列整齐的钢纤维水泥编织袋。
优选的，所述水泥泡沫颗粒包含以下份数原料：50份EPS颗粒、400份水泥、6份纳米二氧化硅。所述海泡石纤维水分≤2.0％、松散密度350g/L；所述硅灰中SiO2含量≥95％，火山灰活性指数≥95％，比表面积不小于20000m2/kg，烧失量≤5％。EPS颗粒有较优异的隔热保温性能，且较为轻质，纳米二氧化硅粒径较低，具有成核效应，附着于EPS颗粒上，可提高EPS颗粒的粘附性。此外，纳米二氧化硅可促进水泥的水化，提高水泥泡沫颗粒的强度。
本发明还提供一种水泥泡沫颗粒的制作方法，包括以下步骤：称量原材料，将纳米二氧化硅加入50份水中使用超声分散备用，将水泥、泡沫颗粒和50份水混合搅拌30s，加入纳米二氧化硅溶液继续搅拌，加入余下水搅拌均匀后成型粒径为10～15mm的水泥泡沫颗粒。
优选的，本发明还提供一种隔热保温清水混凝土墙材制备方法，包括以下步骤：
A：称量155份水泥、230份河砂、456份碎石、25份粉煤灰、23～69份矿物保温材料、4.5份增强剂、10份钢纤维水泥编织袋、0.4份消泡剂和63份水。按如下顺序进行拌和：将水泥、粉煤灰和硅灰海泡石纤维搅拌成预聚物备用；将增强剂加入20份水中搅拌均匀备用；将消泡剂加入10份水中搅拌均匀备用；将碎石置于搅拌锅后，加入15份水搅拌均匀进行表面润湿，加入河砂继续搅拌20s，之后加入粉状预聚物继续搅拌，再依次加入增强剂混合溶液、消泡剂混合溶液和水继续搅拌均匀，得到清水混凝土拌合料A，将一半拌合料铺筑于模具中，垂直放置钢纤维水泥编织袋，然后加入另一半清水混凝土拌合料得到3/8份隔热保温清水混凝土墙材。
B：称量120份水泥、200份河砂、400份水泥泡沫颗粒、10份钢纤维水泥编织袋、3份增强剂和42份水。按如下顺序进行拌和：将增强剂加入10份水中搅拌均匀备用；将消泡剂加入10份水中搅拌均匀备用；将河砂、水泥、水泥泡沫颗粒混合搅拌，加入12份水继续搅拌，之后加入增强剂混合溶液和谁继续搅拌均匀，得到混凝土拌合料B，将一半拌合料铺筑于A上层，垂直放置水泥编织袋，加入另一半清水混凝土拌合料得到5/8份隔热保温清水混凝土墙材。
C：再次搅拌清水混凝土A并铺筑于混凝土B上层，待凝结硬化后得到隔热保温清水混凝土墙材。
本发明在隔热保温清水混凝土墙材的制备过程中，上述步骤C与步骤A所用原料份数相同，故本发明所用原料总份数为2倍步骤A所用原料+步骤B所用原料，即2A+B。依上所述，本发明包含以下份数原料：水泥430份、河砂660份、碎石912份、粉煤灰50份、水泥泡沫颗粒400份、硅灰海泡石纤维46～138份、钢纤维水泥编织袋20份、增强剂12份、消泡剂0.8份。
结合上文，本发明包括以下有益效果：
1.本发明在清水混凝土板材中加入硅灰海泡石纤维，海泡石纤维具有较好的耐热性，还有良好离子交换和催化特性，及耐腐蚀、抗辐射、绝缘、隔热等优异特性，海泡石纤维的加入降低了清水混凝土的导热系数，有效提高了清水混凝土的隔热保温性能，一定程度上可提高清水混凝土的使用范围。
2.本发明在清水混凝土板材中加水泥泡沫颗粒拌和混凝土并制作中间隔层，泡沫颗粒具有优异的隔热保温性能，切较为轻质，水泥泡沫颗粒混凝土的加入赋予了清水混凝土板材优异的隔热保温性能，增加了清水混凝土的应用领域。
3.本发明在清水混凝土墙材中加入钢纤维水泥编制袋，在固废有效利用的同时提高清水混凝土层间的联结性能。
4.本发明使用两种不同的混凝土配合比浇筑成型，得到隔热保温清水混凝土墙材，兼顾了混凝土的强度使用要求和隔热保温性能要求，且在内层保温的条件下外层起到较好的防火作用，有效提高清水混凝土墙材的使用性能。
附图说明
图1为本发明隔热保温清水混凝土墙材示意图。
图2为本发明钢纤维水泥编织袋制作流程示意图。
具体实施方式
实施例1
A：称量155份水泥、230份河砂、456份碎石、25份粉煤灰、23份矿物保温材料、4.5份增强剂、10份钢纤维水泥编织袋、0.4份消泡剂和63份水。按如下顺序进行拌和：将水泥、粉煤灰和硅灰海泡石纤维搅拌成预聚物备用；将增强剂加入20份水中搅拌均匀备用；将消泡剂加入10份水中搅拌均匀备用；将碎石置于搅拌锅后，加入15份水搅拌均匀进行表面润湿，加入河砂继续搅拌20s，之后加入粉状预聚物继续搅拌，再依次加入增强剂混合溶液、消泡剂混合溶液和水继续搅拌均匀，得到清水混凝土拌合料A，将一半拌合料铺筑于模具中，垂直放置钢纤维水泥编织袋，然后加入另一半清水混凝土拌合料得到3/8份隔热保温清水混凝土墙材。
B：称量120份水泥、200份河砂、400份水泥泡沫颗粒、10份钢纤维水泥编织袋、3份增强剂和42份水。按如下顺序进行拌和：将增强剂加入10份水中搅拌均匀备用；将消泡剂加入10份水中搅拌均匀备用；将河砂、水泥、水泥泡沫颗粒混合搅拌，加入12份水继续搅拌，之后加入增强剂混合溶液和谁继续搅拌均匀，得到混凝土拌合料B，将一半拌合料铺筑于A上层，垂直放置水泥编织袋，加入另一半清水混凝土拌合料得到5/8份隔热保温清水混凝土墙材。
C：再次搅拌清水混凝土A并铺筑于混凝土B上层，待凝结硬化后得到隔热保温清水混凝土墙材。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，区别仅在于省去了硅灰海泡石纤维成分，除此外的材料和方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例1相比，区别仅在于硅灰海泡石纤维份数为46份，除此外的材料和方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例1相比，区别仅在于硅灰海泡石纤维份数为69份，除此外的材料和方法步骤均相同。
对比实施例4
本对比实施例4与实施例1相比，区别仅在于省去了增强剂成分，除此外的材料和方法步骤均相同。
对比实施例5
本对比实施例5与实施例1相比，区别仅在于省去了消泡剂成分，除此外的材料和方法步骤均相同。
对比实施例6
本对比实施例6与实施例1相比，区别仅在于水泥泡沫颗粒份数为500份，除此外的材料和方法步骤均相同。
对比实施例7
本对比实施例7与实施例1相比，仅采用步骤B拌制清水混凝土墙材。
各实施例测得基本性能列于下表：
表1清水混凝土基本性能
根据表1可知：硅灰海泡石纤维的加入，使清水混凝土的抗压强度和导热系数均下降，这使得清水混凝土在损失一部分力学性能的同时有更好的隔热保温性能。增强剂的加入可以有效提高清水混凝土的强度，使清水混凝土的力学性能满足使用要求。加入消泡剂后使得清水混凝土表面气泡数量大幅降低，有效改善了清水混凝土的外观质量。使用水泥泡沫颗粒拌制清水混凝土墙材，可有效降低墙材的导热系数，起到良好的隔热保温效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护。
Claims (10)
1.一种隔热保温清水混凝土墙材，其特征在于：所述隔热保温清水混凝土墙材的原材料份数分别为：水泥430份、河砂660份、碎石912份、粉煤灰50份、水泥泡沫颗粒400份、硅灰海泡石纤维46～138份、钢纤维水泥编织袋20份、增强剂12份、消泡剂0.8份。
2.根据权利要求1所述的隔热保温清水混凝土墙材，其特征在于：所述水泥强度等级为不低于42.5级硅酸盐水泥。粉煤灰为符合GB/T 1596-2017《用于水泥和混凝土的粉煤灰》标准的F类I级粉煤灰。
3.根据权利要求1所述的隔热保温清水混凝土墙材，其特征在于：所述河砂细度模数为2.3～3.0，且含泥量≤0.4％；碎石公称粒径为10～15mm，含泥量≤0.6％；砂率为42％。
4.根据权利要求1所述的隔热保温清水混凝土墙材，其特征在于：所述水泥泡沫颗粒包含以下份数的原料：50份EPS颗粒、400份水泥、6份纳米二氧化硅。将纳米二氧化硅溶于水中，使用超声分散后，加入EPS颗粒和水泥的混合物中进行搅拌。成型得到为粒径为10～15mm的纳米二氧化硅改性水泥泡沫颗粒。
5.根据权利要求6所述的隔热保温清水混凝土墙材，其特征在于：所述EPS颗粒粒径为3～5mm；所述纳米二氧化硅平均粒径为28～25nm，纯度≥99.8％。
6.根据权利要求1所述的隔热保温清水混凝土墙材，其特征在于：所述硅灰海泡石纤维包含以下份数原料：90份海泡石纤维、10份硅灰。
7.根据权利要求8所述的隔热保温清水混凝土墙材，其特征在于所述海泡石纤维水分≤2.0％、松散密度350g/L；所述硅灰中SiO2含量≥95％，火山灰活性指数≥95％，比表面积不小于20000m2/kg，烧失量≤5％。
8.根据权利要求1所述的隔热保温清水混凝土墙材，其特征在于：所述钢纤维水泥编织袋包含以下份数原料：1份水泥编织袋、10份钢纤维。使用带孔洞的电磁铁吸附钢纤维，使钢纤维定向排列，机器控制水泥编织袋向电磁铁方向移动，使钢纤维穿过水泥编织袋，断开电源，取下水泥编织袋，得到钢纤维排列整齐的钢纤维水泥编织袋。
9.根据权利要求10所述的隔热保温清水混凝土墙材，其特征在于：所述水泥编织袋长80mm、宽30mm；所述钢纤维直径为0.2mm，长度为13mm。
10.根据权利要求1所述的隔热保温清水混凝土墙材，其特征在于：在制备过程中，清水混凝土A层铺筑厚度为90mm+90mm，清水混凝土B层铺筑厚度为60mm，铺筑过程中将钢纤维水泥编织袋垂直放置于混凝土层间增强层间连接性能。
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