CN116063039A - 一种复合保温砌块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及保温材料领域，具体为一种复合保温砌块及其制备方法，所述复合保温砌块的原料包括如下重量份数的组分：水泥40～50份、粉煤灰20～30份、骨料130～150份、锂水玻璃10～20份、硅酸铝5～10份、葡萄糖酸钠0.5～1份、减水剂0.5～1份、橡胶粉20～25份、纤维素纤维10～20份、硅烷偶联剂2～4份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5～10份、甲基丙烯酸甲酯18～25份、引发剂0.2～0.5份、水40～45份，本发明所制备的混凝土砌块具有良好的力学性能，而且保温隔热性能优异，导热系数在0.105～0.121W·m‑1·K‑1，吸水率低。
Description
技术领域
本发明涉及保温材料领域，具体涉及一种复合保温砌块及其制备方法。
背景技术
传统的保温砌块由粉煤灰和石英砂蒸压加气制成，普遍存在强度低、导热系数高、抗冻性能差等缺陷，在使用过程中易出现起鼓、开裂及脱皮等严重影响建筑质量和使用寿命等问题，更谈不上在建筑自保温体系和承重方面得以应用。
中国专利CN110540397B公开了一种抗裂节能保温加气混凝土砌块，所述混凝土砌块的原料包括如下重量份数的各组分：浮选钢渣尾泥16～25份、煅烧城市污泥22～34份、粉煤灰30～38份、水泥7～11份、石灰14～21份、石膏1～3份、木质素纤维5～8份、引气剂1.2～1.6份、稳泡剂0.1～0.4份、铝粉膏0.06～0.1份，后经混合搅拌、料浆注模、静停养护、脱模切割、蒸压养护制备得到，该专利所制备的混凝土砌块抗压强度≤4MPa，抗折强度≤2.5MPa，力学性能较低，难以满足现代建筑施工需求。
发明内容
发明目的：针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种复合保温砌块及其制备方法。
本发明所采用的技术方案如下：
一种复合保温砌块，所述复合保温砌块的原料包括如下重量份数的组分：
水泥40～50份、粉煤灰20～30份、骨料130～150份、锂水玻璃10～20份、硅酸铝5～10份、葡萄糖酸钠0.5～1份、减水剂0.5～1份、橡胶粉20～25份、纤维素纤维10～20份、硅烷偶联剂2～4份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5～10份、甲基丙烯酸甲酯18～25份、引发剂0.2～0.5份、水40～45份。
进一步地，所述复合保温砌块的原料包括如下重量份数的组分：
水泥45份、粉煤灰22份、骨料136份、锂水玻璃15份、硅酸铝8份、葡萄糖酸钠0.8份、减水剂1份、橡胶粉22份、纤维素纤维15份、硅烷偶联剂2份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5份、甲基丙烯酸甲酯20份、引发剂0.3份、水40份。
进一步地，所述骨料包括粗骨料和细骨料；
所述粗骨料的粒径≥5mm，所述细骨料的粒径≤2mm；
所述粗骨料和细骨料的质量比为1～3：1～3；
所述粗骨料为轻质页岩陶粒。
进一步地，所述橡胶粉表面原位生成有SiO2。
进一步地，所述橡胶粉的制备方法如下：
将橡胶粉用氢氧化钠溶液清洗后，滤出水洗至中性、干燥，加入四氢呋喃中，再加入正硅酸乙酯、水、盐酸，搅拌反应8～12h后将产物取出，水洗后干燥至恒重即可。
进一步地，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570中的任意一种或多种组合。
进一步地，所述引发剂为氧化还原体系引发剂。
本发明还提供了一种复合保温砌块的制备方法：
将水泥、粉煤灰、橡胶粉、硅烷偶联剂在130～150℃下干拌30～60min得到凝胶材料，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯、引发剂混合搅拌5～10min后再将所述凝胶材料、骨料、锂水玻璃、硅酸铝、葡萄糖酸钠、减水剂、纤维素纤维、水加入，继续搅拌至均匀，所得浆料倒入模具并振动密实，将模具转移至温度为45～55℃，湿度为72～85％的预养室中，预养护后脱模得到坯体，对坯体进行外形加工，放入蒸压釜内进行蒸压养护，蒸压养护时先抽真空至-0.08～-0.05MPa，保压20～40min后加压至1～1.2MPa，保压6～8h后泄压出釜，自然养护即可。
进一步地，预养护时间为24～48h。
进一步地，加压时的速度为0.1～0.5MPa/30min。
有益效果：
本发明提供了一种复合保温砌块，锂水玻璃和硅酸铝能渗透到混凝土内部，与混凝土中的Ca(OH)2、Mg(OH)2等反应，生成可填充孔隙和裂缝的不溶物质，提高砌块的力学性能，而且能大幅降低混凝土的渗透性，提高耐久性，橡胶粉能有效提升混凝土的抗冲击性能和变形能力，但掺入橡胶粉后，由于橡胶粉在混凝土中分散性差，两者界面结合力弱，可能会混凝土力学性能的下降，发明人通过在橡胶粉表面原位生成SiO2，既可以填充橡胶粉表面缝隙，对其进行增强，又能改善其分散性，提高与混凝土基体中的结合强度，通过硅烷偶联剂将水泥、粉煤灰改性，硅烷偶联剂的极性端具有Si-O键，通过与水泥及粉煤灰表面的硅羟基发生反应，产生Si-O-Si键，使两者连接，另一端通过双键参与DMC、MMA单体的聚合反应，使改性水泥连接到聚合物分子链上，彼此连接成为统一整体，形成有机-无机互穿网络结构，既有混凝土的刚性，又有聚合物树脂的柔性，形成优势互补，从而提高强度、增强防水性及耐久性等综合性能，经过测试，本发明所制备的混凝土砌块具有良好的力学性能，而且保温隔热性能优异，导热系数在0.105～0.121W·m-1·K-1，吸水率低。
具体实施方式
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
水泥：PO42.5复合硅酸盐水泥，购自海螺建材；
粉煤灰：购自河北创天工程材料有限公司；
骨料：5～15mm轻质页岩陶粒，购自重庆品合泰建材有限公司，河砂，细度模数2.5，含泥量小于1％，轻质页岩陶粒和河砂的质量比为2：1；
锂水玻璃：购自济南鑫宏化工有限公司；
硅酸铝：购自济南鑫宏化工有限公司；
葡萄糖酸钠：购自济南鑫宏化工有限公司；
减水剂：聚羧酸减水剂，购自河北圣成隆化工有限公司；
橡胶粉：自制，制备过程中使用的橡胶粉购自河南武陟某胶粉厂，粒径为1～2mm；
纤维素纤维：购自北京万图明科技有限公司，直径15-20μm，长度2-3mm；
硅烷偶联剂：KH-570硅烷偶联剂，购自山东茂发化工有限公司；
甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵：购自山东茂发化工有限公司；
甲基丙烯酸甲酯：购自济南三恩化工；
引发剂：过氧化二苯甲酰，购自江苏智派化学品有限公司，N,N-二甲基苯胺，，购自江苏智派化学品有限公司；
过氧化二苯甲酰，N,N-二甲基苯胺的质量比为4：1。
实施例1：
一种复合保温砌块，所述复合保温砌块的原料包括如下重量份数的组分：
水泥45份、粉煤灰22份、骨料136份、锂水玻璃15份、硅酸铝8份、葡萄糖酸钠0.8份、减水剂1份、橡胶粉22份、纤维素纤维15份、硅烷偶联剂2份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5份、甲基丙烯酸甲酯20份、引发剂0.3份、水40份。
橡胶粉的制备方法如下：
将200g橡胶粉用10wt％氢氧化钠溶液浸泡清洗30min后，滤出水洗至中性、50℃干燥10h，加入5L四氢呋喃中，再加入100mL正硅酸乙酯、20mL水、5mL盐酸，搅拌反应10h后将产物取出，水洗后50℃干燥至恒重即可。
上述复合保温砌块的制备方法：
将水泥、粉煤灰、橡胶粉、硅烷偶联剂在135℃下干拌40min得到凝胶材料，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯、引发剂混合搅拌10min后再将所述凝胶材料、骨料、锂水玻璃、硅酸铝、葡萄糖酸钠、减水剂、纤维素纤维、水加入，继续搅拌至均匀，所得浆料倒入模具并振动密实，将模具转移至温度为50℃，湿度为72～85％的预养室中，预养护48h后脱模得到坯体，对坯体进行外形加工，放入蒸压釜内进行蒸压养护，蒸压养护时先抽真空至-0.05MPa，保压30min后以0.2MPa/30min的速度加压至1.2MPa，保压8h后泄压出釜，自然养护28d即可。
实施例2：
一种复合保温砌块，所述复合保温砌块的原料包括如下重量份数的组分：
水泥50份、粉煤灰30份、骨料150份、锂水玻璃20份、硅酸铝10份、葡萄糖酸钠1份、减水剂1份、橡胶粉25份、纤维素纤维20份、硅烷偶联剂4份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10份、甲基丙烯酸甲酯25份、引发剂0.5份、水45份。
橡胶粉的制备方法同实施例1；
上述复合保温砌块的制备方法：
将水泥、粉煤灰、橡胶粉、硅烷偶联剂在150℃下干拌60min得到凝胶材料，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯、引发剂混合搅拌10min后再将所述凝胶材料、骨料、锂水玻璃、硅酸铝、葡萄糖酸钠、减水剂、纤维素纤维、水加入，继续搅拌至均匀，所得浆料倒入模具并振动密实，将模具转移至温度为55℃，湿度为72～85％的预养室中，预养护48h后脱模得到坯体，对坯体进行外形加工，放入蒸压釜内进行蒸压养护，蒸压养护时先抽真空至-0.05MPa，保压40min后以0.5MPa/30min的速度加压至1.2MPa，保压8h后泄压出釜，自然养护28d即可。
实施例3：
一种复合保温砌块，所述复合保温砌块的原料包括如下重量份数的组分：
水泥40份、粉煤灰20份、骨料130份、锂水玻璃10份、硅酸铝5份、葡萄糖酸钠0.5份、减水剂0.5份、橡胶粉20份、纤维素纤维10份、硅烷偶联剂2份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5份、甲基丙烯酸甲酯18份、引发剂0.2份、水40份。
橡胶粉的制备方法同实施例1；
上述复合保温砌块的制备方法：
将水泥、粉煤灰、橡胶粉、硅烷偶联剂在130℃下干拌30min得到凝胶材料，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯、引发剂混合搅拌5min后再将所述凝胶材料、骨料、锂水玻璃、硅酸铝、葡萄糖酸钠、减水剂、纤维素纤维、水加入，继续搅拌至均匀，所得浆料倒入模具并振动密实，将模具转移至温度为45℃，湿度为72～85％的预养室中，预养护24h后脱模得到坯体，对坯体进行外形加工，放入蒸压釜内进行蒸压养护，蒸压养护时先抽真空至-0.08MPa，保压20min后以0.1MPa/30min的速度加压至1MPa，保压6h后泄压出釜，自然养护28d即可。
实施例4：
一种复合保温砌块，所述复合保温砌块的原料包括如下重量份数的组分：
水泥50份、粉煤灰20份、骨料150份、锂水玻璃10份、硅酸铝10份、葡萄糖酸钠0.5份、减水剂1份、橡胶粉20份、纤维素纤维20份、硅烷偶联剂2份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10份、甲基丙烯酸甲酯18份、引发剂0.5份、水40份。
橡胶粉的制备方法同实施例1；
上述复合保温砌块的制备方法：
将水泥、粉煤灰、橡胶粉、硅烷偶联剂在150℃下干拌30min得到凝胶材料，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯、引发剂混合搅拌10min后再将所述凝胶材料、骨料、锂水玻璃、硅酸铝、葡萄糖酸钠、减水剂、纤维素纤维、水加入，继续搅拌至均匀，所得浆料倒入模具并振动密实，将模具转移至温度为45℃，湿度为72～85％的预养室中，预养护48h后脱模得到坯体，对坯体进行外形加工，放入蒸压釜内进行蒸压养护，蒸压养护时先抽真空至-0.08MPa，保压40min后以0.1MPa/30min的速度加压至1.2MPa，保压6h后泄压出釜，自然养护28d即可。
实施例5：
一种复合保温砌块，所述复合保温砌块的原料包括如下重量份数的组分：
水泥40份、粉煤灰30份、骨料130份、锂水玻璃20份、硅酸铝5份、葡萄糖酸钠1份、减水剂0.5份、橡胶粉25份、纤维素纤维10份、硅烷偶联剂4份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5份、甲基丙烯酸甲酯25份、引发剂0.2份、水45份。
橡胶粉的制备方法同实施例1；
上述复合保温砌块的制备方法：
将水泥、粉煤灰、橡胶粉、硅烷偶联剂在130℃下干拌60min得到凝胶材料，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯、引发剂混合搅拌5min后再将所述凝胶材料、骨料、锂水玻璃、硅酸铝、葡萄糖酸钠、减水剂、纤维素纤维、水加入，继续搅拌至均匀，所得浆料倒入模具并振动密实，将模具转移至温度为55℃，湿度为72～85％的预养室中，预养护24h后脱模得到坯体，对坯体进行外形加工，放入蒸压釜内进行蒸压养护，蒸压养护时先抽真空至-0.05MPa，保压20min后以0.5MPa/30min的速度加压至1MPa，保压8h后泄压出釜，自然养护28d即可。
对比例1
与实施例1基本相同，区别在于，不加入锂水玻璃。
对比例2
与实施例1基本相同，区别在于，不加入硅酸铝。
对比例3
与实施例1基本相同，区别在于，直接加入橡胶粉，表面没有SiO2。
对比例4
与实施例1基本相同，区别在于，不加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
对比例5
与实施例1基本相同，区别在于，不加入甲基丙烯酸甲酯。
性能测试：
以本发明实施例1～5及对比例1～5中复合保温砌块作为样品；
密度根据《混凝土砌块和砖试验方法》(GB/T4111-2013)测试，烘干至恒重后测量，单位kg·m-3；
导热系数采用XIATECHTC3000E导热系数仪测定，单位W·m-1·K-1；
抗压强度、抗折强度根据《混凝土砌块和砖试验方法》(GB/T4111-2013)测试，测试仪器为WHY-2000型压力试验机，单位MPa。
吸水率根据《混凝土砌块和砖试验方法》(GB/T4111-2013)测试，水温25℃，浸泡时间72h，单位％。
测试结果如下表1所示：
表1
由上表1可知，本发明所制备的混凝土砌块具有良好的力学性能，而且保温隔热性能优异，导热系数在0.105～0.121W·m-1·K-1，吸水率低。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种复合保温砌块，其特征在于，所述复合保温砌块的原料包括如下重量份数的组分：
水泥40～50份、粉煤灰20～30份、骨料130～150份、锂水玻璃10～20份、硅酸铝5～10份、葡萄糖酸钠0.5～1份、减水剂0.5～1份、橡胶粉20～25份、纤维素纤维10～20份、硅烷偶联剂2～4份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5～10份、甲基丙烯酸甲酯18～25份、引发剂0.2～0.5份、水40～45份。
2.如权利要求1所述的复合保温砌块，其特征在于，所述复合保温砌块的原料包括如下重量份数的组分：
水泥45份、粉煤灰22份、骨料136份、锂水玻璃15份、硅酸铝8份、葡萄糖酸钠0.8份、减水剂1份、橡胶粉22份、纤维素纤维15份、硅烷偶联剂2份、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5份、甲基丙烯酸甲酯20份、引发剂0.3份、水40份。
3.如权利要求1所述的复合保温砌块，其特征在于，所述骨料包括粗骨料和细骨料；
所述粗骨料的粒径≥5mm，所述细骨料的粒径≤2mm；
所述粗骨料和细骨料的质量比为1～3：1～3；
所述粗骨料为轻质页岩陶粒。
4.如权利要求1所述的复合保温砌块，其特征在于，所述橡胶粉表面原位生成有SiO2。
5.如权利要求4所述的复合保温砌块，其特征在于，所述橡胶粉的制备方法如下：
将橡胶粉用氢氧化钠溶液清洗后，滤出水洗至中性、干燥，加入四氢呋喃中，再加入正硅酸乙酯、水、盐酸，搅拌反应8～12h后将产物取出，水洗后干燥至恒重即可。
6.如权利要求1所述的复合保温砌块，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570中的任意一种或多种组合。
7.如权利要求1所述的复合保温砌块，其特征在于，所述引发剂为氧化还原体系引发剂。
8.一种如权利要求1～7中任一项所述的复合保温砌块的制备方法，其特征在于，将水泥、粉煤灰、橡胶粉、硅烷偶联剂在130～150℃下干拌30～60min得到凝胶材料，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸甲酯、引发剂混合搅拌5～10min后再将所述凝胶材料、骨料、锂水玻璃、硅酸铝、葡萄糖酸钠、减水剂、纤维素纤维、水加入，继续搅拌至均匀，所得浆料倒入模具并振动密实，将模具转移至温度为45～55℃，湿度为72～85％的预养室中，预养护后脱模得到坯体，对坯体进行外形加工，放入蒸压釜内进行蒸压养护，蒸压养护时先抽真空至-0.08～-0.05MPa，保压20～40min后加压至1～1.2MPa，保压6～8h后泄压出釜，自然养护即可。
9.如权利要求1所述的复合保温砌块的制备方法，其特征在于，预养护时间为24～48h。
10.如权利要求1所述的复合保温砌块的制备方法，其特征在于，加压时的速度为0.1～0.5MPa/30min。
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