CN116044087A - 一种轻质隔音预制墙板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻质隔音预制墙板及其生产方法，包括由外到内依次设置的第一混凝土层、第二混凝土层和第三混凝土层，各混凝土层的连接界面形成连接过渡层。通过控制玻化微珠的含量，设计三层不同孔隙结构的预制墙板，由外至内混凝土层的孔隙率逐渐降低，外部环境的噪音声能被第一混凝土层内的孔隙吸收并反射，向内第二混凝土层的孔隙减小，使声能逐渐衰减，声能难以透过第三混凝土层，从而达到优异的隔音效果。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土预制技术领域，具体涉及一种轻质隔音预制墙板及其生产方法。
背景技术
轻质墙板材料是一种新型节能材料，具有轻质高强的特点，通常使用以岩棉、发泡珍珠岩、发泡陶瓷、发泡玻璃等无机保温材料为填充层，或以聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、酚醛泡沫等有机材料为填充层，以达到轻质、保温、隔音等功能。
为提高预制墙板的隔音效果，现有技术对预制墙板的改进基本分为以下方向：
一、通过加入膨胀剂、加气剂等在混凝土预制板内引入孔隙结构，如CN 103073325A公开了一种无机轻质保温墙板及其制造方法，添加占水泥份量3-5％的无机发泡剂，将无机发泡剂在空气中搅拌激活后加入混凝土浆液中，搅拌均匀发泡，所获得的无机轻质保温墙板导热系数低，隔热保温效果好，防噪隔音效果好。但该方式受墙体强度的要求限制，不能添加太多加气剂，因而通过发泡膨胀引入的孔隙结构有限，隔音效果有限。
二、通过加入孔隙结构丰富的填料以提高混凝土预制板隔音效果，如CN103787625A公开了一种隔音复合墙地板，包括隔音板材及将所述隔音板材粘附于建筑物墙地面的隔音粘结剂，隔音粘结剂包括：无机凝胶25～30；改性剂1～5；抗裂增强纤维0.3～0.5；吸音材料5～8等，所述吸音材料为膨胀珍珠岩、玻化微珠、漂珠、空心微珠、聚苯颗粒中的一种或两种以上。上述隔音粘接剂含有由疏松多孔材料构成的吸声材料，其吸声系数一般从低频到高频逐渐增大，故对高频和中频的声音吸收效果较好。然而，膨胀珍珠岩、玻化微珠、空心微珠等吸水率高耐水性差，水进入孔道内，使得孔隙体积减缩，导致其吸音效果变差，且无机填料易发生团聚，与水泥基材的结合力差，导致成型后的墙板容易发生局部断层等缺陷。
发明内容
针对上述背景技术中的问题，本发明的一个目的在于提供一种轻质隔音预制墙板，控制改性玻化微珠、秸秆纤维在不同混凝土浇筑层内的含量，形成可变的孔道结构，提高隔音效果，且不同浇筑层之间结合强度高，提高预制墙体的轻质强度。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种轻质隔音预制墙板，包括由外到内依次设置的第一混凝土层、第二混凝土层和第三混凝土层，各混凝土层的连接界面形成连接过渡层；
所述第一混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠30～80份，改性秸秆纤维10～20份，水泥100～160份，砂220～400份，减水剂1～3.5份，速凝剂0.4～2份，水80～140份；
所述第二混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠10～50份，改性秸秆纤维20～40份，水泥100～160份，砂220～400份，减水剂1～3.5份，速凝剂0～0.5份，水80～140份；
所述第三混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性秸秆纤维5～15份，水泥80～140份，砂180～300份，减水剂1～3份，水50～80份；
所述改性玻化微珠为采用有机硅疏水改性处理后的玻化微珠，所述玻化微珠的比表面积为200～400m2/kg；所述改性秸秆纤维为采用强碱溶液浸泡处理后的植物秸秆，所述植物秸秆的长度为10～30mm。
进一步地，所述第一混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠40～60份，改性秸秆纤维12～18份，水泥100～160份，砂220～400份，减水剂1～3.5份，速凝剂0.4～2份，水80～140份；
所述第二混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠10～40份，改性秸秆纤维25～40份，水泥100～160份，砂220～400份，减水剂1～3.5份，速凝剂0～0.5份，水80～140份；
所述第三混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性秸秆纤维5～15份，水泥80～140份，砂180～300份，减水剂1～3份，水50～80份。
进一步地，所述的水泥为普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、矿渣水泥中的一种或几种以任意比混合。
本发明的另一目的在于，提供一种轻质隔音预制墙板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将玻化微珠加入到含硅烷偶联剂的水溶液中，搅拌混合20～40min，沥水取出后，自然冷却干燥；再向干燥后的玻化微珠内加入10～30％的硅溶胶，搅拌分散均匀，使得玻化微珠表面均匀包覆硅溶胶，继续搅拌并加热至80～90℃，保温20-30min，于105-120℃固化，得到疏水改性的玻化微珠；
(2)将秸秆去皮、去芯，进行破碎，得到长度在10～30mm的秸秆微段，浸泡在2～5mol/L的NaOH溶液中12～24h，再固液分离，清洗、干燥，得到碱化的改性秸秆纤维；
(3)按照第一混凝土层、第二混凝土层与第三混凝土层的原料组分组成，分别将各原料混合搅拌均匀，得对应的混凝土混合料；
(4)对应的将第三混凝土混合料浇筑至模板底部，待略有凝固后，再依次浇筑第二混凝土层、第一混凝土层，每次浇筑完成后进行振捣处理，使得各混凝土界面之间混合料相互渗透，养护成型后，脱模，制得预制墙板。
进一步地，步骤(1)中，所述含硅烷偶联剂的水溶液浓度在0.5～3mol/L。
进一步地，所述预制墙板的第一混凝土层厚度为3～6cm，所述第二混凝土层的厚度为3～6cm，所述第三混凝土层的厚度为2～4cm。
更进一步地，成型后的预制墙板中，所述第二混凝土层与第一混凝土层、第三混凝土层之间形成的连接过渡层的厚度为0.5～1.5cm。
进一步地，步骤(4)中养护成型条件为：在温度为75～85℃、压力为常压的条件下，蒸汽养护4～7h。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
第一，本发明中通过控制玻化微珠的含量，设计三层不同孔隙结构的预制墙板，由外至内混凝土层的孔隙率逐渐降低，外部环境的噪音声能被第一混凝土层内的孔隙吸收并反射，向内第二混凝土层的孔隙减小，使声能逐渐衰减，声能难以透过第三混凝土层，从而达到优异的隔音效果。
第二，本发明中预制墙板的不同混凝土层添加不同含量的秸秆纤维，一方面秸秆纤维可以赋予墙板更丰富的孔隙结构，另一方面秸秆纤维作为增强骨架，可提高轻质墙体的强度性能，且不同层加入对应含量的速凝剂，控制水泥凝结硬化程度，以便于控制浇筑时机，使得在浇筑时不同混凝土层的结合界面处混合料能够相互渗透，界面结合强度高，不存在断层问题。
第三，对玻化微珠进行疏水改性，利用包覆在玻化微珠外的硅化物层，阻止水进入玻化微珠内部小孔中，保证隔音效果；对秸秆进行碱化处理，降低秸秆内糖类等浸渍物对水泥硬化的影响；同时，玻化微珠表面的硅羟基能够参与水泥的水化交联反应，提高墙板整体结构强度。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明中所述的水泥为普通硅酸盐水泥，具体地，使用硅酸盐水泥P.I 42.5；所述的减水剂为NF型减水剂、FDN型减水剂、UNF-2型减水剂、AF型减水剂、S型减水剂、MF型减水剂中的一种，具体地，使用NF型减水剂。
一种轻质隔音预制墙板，包括由外到内依次设置的第一混凝土层、第二混凝土层和第三混凝土层，各混凝土层的连接界面形成连接过渡层；
所述第一混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠30～80份，改性秸秆纤维10～20份，水泥100～160份，砂220～400份，减水剂1～3.5份，速凝剂0.4～2份，水80～140份；
所述第二混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠10～50份，改性秸秆纤维20～40份，水泥100～160份，砂220～400份，减水剂1～3.5份，速凝剂0～0.5份，水80～140份；
所述第三混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性秸秆纤维5～15份，水泥80～140份，砂180～300份，减水剂1～3份，水50～80份；
所述改性玻化微珠为采用有机硅疏水改性处理后的玻化微珠，所述玻化微珠的比表面积为200～400m2/kg；所述改性秸秆纤维为采用强碱溶液浸泡处理后的植物秸秆，所述植物秸秆的长度为10～30mm。
所述改性玻化微珠为采用有机硅疏水改性处理后的玻化微珠，所述玻化微珠的比表面积为200～400m2/kg；所述改性秸秆纤维为采用强碱溶液浸泡处理后的植物秸秆，所述植物秸秆的长度为10～30mm。
所述砂采用市场售卖，按照粗、中、细的细度模数进行级配。
制备疏水改性的玻化微珠：
将玻化微珠加入到0.5～3mol/L含硅烷偶联剂(具体地，使用KH550)的水溶液中，搅拌混合40min，沥水取出后，自然冷却干燥；再向干燥后的玻化微珠内加入10％的硅溶胶，搅拌分散均匀，使得玻化微珠表面均匀包覆硅溶胶，继续搅拌并加热至80～90℃，保温30min，于120℃固化，得到疏水改性的玻化微珠。
制备改性秸秆纤维：
将秸秆去皮、去芯，进行破碎，得到长度在10～30mm的秸秆微段，浸泡在2～5mol/L的NaOH溶液中12～24h，再固液分离，清洗、干燥，得到碱化的改性秸秆纤维。
实施例1
一种轻质隔音预制墙板，包括由外到内依次设置的第一混凝土层、第二混凝土层和第三混凝土层，各混凝土层的连接界面形成连接过渡层；
所述第一混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠45kg，改性秸秆纤维12kg，水泥100kg，砂300kg，减水剂2kg，速凝剂2kg，水80kg；
所述第二混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠15kg，改性秸秆纤维40kg，水泥100kg，砂300kg，减水剂2kg，速凝剂0.5kg，水80kg；
所述第三混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性秸秆纤维10kg，水泥80kg，砂240kg，减水剂2kg，水50kg。
(1)按照第一混凝土层、第二混凝土层与第三混凝土层的原料组分组成，分别将各原料混合搅拌均匀，得对应的混凝土混合料；
(2)对应的将第三混凝土混合料浇筑至模板底部，待略有凝固后，再依次浇筑第二混凝土层、第一混凝土层，每次浇筑完成后进行振捣处理，使得各混凝土界面之间混合料相互渗透，在温度为75～85℃、压力为常压的条件下，蒸汽养护4～7h，成型后脱模，制得预制墙板。
实施例2
一种轻质隔音预制墙板，包括由外到内依次设置的第一混凝土层、第二混凝土层和第三混凝土层，各混凝土层的连接界面形成连接过渡层；
所述第一混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠60kg，改性秸秆纤维18kg，水泥100kg，砂280kg，减水剂2kg，速凝剂2kg，水80kg；
所述第二混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠15kg，改性秸秆纤维40kg，水泥100kg，砂300kg，减水剂2kg，速凝剂0.5kg，水80kg；
所述第三混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性秸秆纤维10kg，水泥80kg，砂240kg，减水剂2kg，水50kg。
(1)按照第一混凝土层、第二混凝土层与第三混凝土层的原料组分组成，分别将各原料混合搅拌均匀，得对应的混凝土混合料；
(2)对应的将第三混凝土混合料浇筑至模板底部，待略有凝固后，再依次浇筑第二混凝土层、第一混凝土层，每次浇筑完成后进行振捣处理，使得各混凝土界面之间混合料相互渗透，在温度为75～85℃、压力为常压的条件下，蒸汽养护4～7h，成型后脱模，制得预制墙板。
实施例3
一种轻质隔音预制墙板，包括由外到内依次设置的第一混凝土层、第二混凝土层和第三混凝土层，各混凝土层的连接界面形成连接过渡层；
所述第一混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠40kg，改性秸秆纤维15kg，水泥100kg，砂280kg，减水剂2kg，速凝剂2kg，水80kg；
所述第二混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠20kg，改性秸秆纤维30kg，水泥100kg，砂300kg，减水剂2kg，速凝剂0.5kg，水80kg；
所述第三混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性秸秆纤维10kg，水泥80kg，砂240kg，减水剂2kg，水50kg。
(1)按照第一混凝土层、第二混凝土层与第三混凝土层的原料组分组成，分别将各原料混合搅拌均匀，得对应的混凝土混合料；
(2)对应的将第三混凝土混合料浇筑至模板底部，待略有凝固后，再依次浇筑第二混凝土层、第一混凝土层，每次浇筑完成后进行振捣处理，使得各混凝土界面之间混合料相互渗透，在温度为75～85℃、压力为常压的条件下，蒸汽养护4～7h，成型后脱模，制得预制墙板。
实施例4
一种轻质隔音预制墙板，包括由外到内依次设置的第一混凝土层、第二混凝土层和第三混凝土层，各混凝土层的连接界面形成连接过渡层；
所述第一混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠30kg，改性秸秆纤维20kg，水泥100kg，砂280kg，减水剂2kg，速凝剂2kg，水80kg；
所述第二混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠30kg，改性秸秆纤维30kg，水泥100kg，砂300kg，减水剂2kg，速凝剂0.5kg，水80kg；
所述第三混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性秸秆纤维10kg，水泥80kg，砂240kg，减水剂2kg，水50kg。
(1)按照第一混凝土层、第二混凝土层与第三混凝土层的原料组分组成，分别将各原料混合搅拌均匀，得对应的混凝土混合料；
(2)对应的将第三混凝土混合料浇筑至模板底部，待略有凝固后，再依次浇筑第二混凝土层、第一混凝土层，每次浇筑完成后进行振捣处理，使得各混凝土界面之间混合料相互渗透，在温度为75～85℃、压力为常压的条件下，蒸汽养护4～7h，成型后脱模，制得预制墙板。
对比例1
一种轻质隔音预制墙板，为一体化浇筑成型，包括以下按重量份配比的原料：
改性玻化微珠60kg，改性秸秆纤维62kg，水泥280kg，砂840kg，减水剂6kg，速凝剂2.5kg，水210kg。
性能测试：
1、根据GB/T10294的测试方法测试制备得到的预制混凝土墙体的导热系数，并将测试结果记录到表1中；
2、根据JJF 223-2009的方法测试制备得到的预制混凝土墙体的吸声系数，并将测试结果记录到表1中；
3、根据GB/T29062-2012的测试方法测试制备得到的预制混凝土墙体的抗压强度，并将测试结果记录到表1中；试验结果见表1。
表1预制墙板的性能试验结果
| 导热系数W/m·k | 吸声系数NRC | 抗压强度MPa | |
| 实施例1 | 0.075 | 0.74 | 8.02 |
| 实施例2 | 0.080 | 0.75 | 8.04 |
| 实施例3 | 0.074 | 0.76 | 7.96 |
| 实施例4 | 0.078 | 0.77 | 7.98 |
| 实施例5 | 0.076 | 0.75 | 8.05 |
| 对比例1 | 0.120 | 0.40 | 7.69 |
实施例1-4与对比例1相比，采用本发明方法制备的预制墙板的导热系数、抗压强度优于对比例1一体化预制板，本发明的导热系数明显优于对比例1，但抗压强度相比，相差并不大。
从表1中的数据可以看出，与对比例1相比，本发明实施例1-4制备的分层结构的预制墙板吸音性能优于对比例1直接一体化结构的预制墙板，且实施例1-4中，第一混凝土层、第二混凝土层中改性玻化微珠的比例分别为3:1、4:1、2:1与1:1，从表1中数据可知，实施例1、2获得的预制板体的吸音效果优于实施例3、4，可知梯度形的孔隙结构有助于提高吸音效果。
总结
本发明中通过控制玻化微珠的含量，设计三层不同孔隙结构的预制墙板，由外至内混凝土层的孔隙率逐渐降低，外部环境的噪音声能被第一混凝土层内的孔隙吸收并反射，向内第二混凝土层的孔隙减小，使声能逐渐衰减，声能难以透过第三混凝土层，从而达到优异的隔音效果。
本发明中预制墙板的不同混凝土层添加不同含量的秸秆纤维，一方面秸秆纤维可以赋予墙板更丰富的孔隙结构，另一方面秸秆纤维作为增强骨架，可提高轻质墙体的强度性能，且不同层加入对应含量的速凝剂，控制水泥凝结硬化程度，以便于控制浇筑时机，使得在浇筑时不同混凝土层的结合界面处混合料能够相互渗透，界面结合强度高，不存在断层问题。
对玻化微珠进行疏水改性，利用包覆在玻化微珠外的硅化物层，阻止水进入玻化微珠内部小孔中，保证隔音效果；对秸秆进行碱化处理，降低秸秆内糖类等浸渍物对水泥硬化的影响；同时，玻化微珠表面的硅羟基能够参与水泥的水化交联反应，提高墙板整体结构强度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种轻质隔音预制墙板，包括由外到内依次设置的第一混凝土层、第二混凝土层和第三混凝土层，其特征在于，各混凝土层的连接界面形成连接过渡层；
所述第一混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠30～80份，改性秸秆纤维10～20份，水泥100～160份，砂220～400份，减水剂1～3.5份，速凝剂0.4～2份，水80～140份；
所述第二混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠10～50份，改性秸秆纤维20～40份，水泥100～160份，砂220～400份，减水剂1～3.5份，速凝剂0～0.5份，水80～140份；
所述第三混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性秸秆纤维5～15份，水泥80～140份，砂180～300份，减水剂1～3份，水50～80份；
所述改性玻化微珠为采用有机硅疏水改性处理后的玻化微珠，所述玻化微珠的比表面积为200～400m2/kg；所述改性秸秆纤维为采用强碱溶液浸泡处理后的植物秸秆，所述植物秸秆的长度为10～30mm。
2.根据权利要求1所述的一种轻质隔音预制墙板，其特征在于，所述第一混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠40～60份，改性秸秆纤维12～18份，水泥100～160份，砂220～400份，减水剂1～3.5份，速凝剂0.4～2份，水80～140份；
所述第二混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性玻化微珠10～40份，改性秸秆纤维25～40份，水泥100～160份，砂220～400份，减水剂1～3.5份，速凝剂0～0.5份，水80～140份；
所述第三混凝土层包括以下按重量份配比的原料：改性秸秆纤维5～15份，水泥80～140份，砂180～300份，减水剂1～3份，水50～80份。
3.根据权利要求1所述的一种轻质隔音预制墙板，其特征在于，所述的水泥为普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、矿渣水泥中的一种或几种以任意比混合。
4.一种轻质隔音预制墙板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将玻化微珠加入到含硅烷偶联剂的水溶液中，搅拌混合20～40min，沥水取出后，自然冷却干燥；再向干燥后的玻化微珠内加入10～30％的硅溶胶，搅拌分散均匀，使得玻化微珠表面均匀包覆硅溶胶，继续搅拌并加热至80～90℃，保温20-30min，于105-120℃固化，得到疏水改性的玻化微珠；
(2)将秸秆去皮、去芯，进行破碎，得到长度在10～30mm的秸秆微段，浸泡在2～5mol/L的NaOH溶液中12～24h，再固液分离，清洗、干燥，得到碱化的改性秸秆纤维；
(3)按照第一混凝土层、第二混凝土层与第三混凝土层的原料组分组成，分别将各原料混合搅拌均匀，得对应的混凝土混合料；
(4)对应的将第三混凝土混合料浇筑至模板底部，待略有凝固后，再依次浇筑第二混凝土层、第一混凝土层，每次浇筑完成后进行振捣处理，使得各混凝土界面之间混合料相互渗透，养护成型后，脱模，制得预制墙板。
5.根据权利要求4所述的一种轻质隔音预制墙板的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含硅烷偶联剂的水溶液浓度在0.5～3mol/L。
6.根据权利要求4所述的一种轻质隔音预制墙板的生产方法，其特征在于，所述预制墙板的第一混凝土层厚度为3～6cm，所述第二混凝土层的厚度为3～6cm，所述第三混凝土层的厚度为2～4cm。
7.根据权利要求6所述的一种轻质隔音预制墙板的生产方法，其特征在于，成型后的预制墙板中，所述第二混凝土层与第一混凝土层、第三混凝土层之间形成的连接过渡层的厚度为0.5～1.5cm。
8.根据权利要求4所述的一种轻质隔音预制墙板的生产方法，其特征在于，步骤(4)中养护成型条件为：在温度为75～85℃、压力为常压的条件下，蒸汽养护4～7h。
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