CN117306771A - 一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块及制备方法,包括:砌块本体,所述砌块本体的中部内设有第一灌注腔;在所述第一灌注腔的上下两侧各设有一层第二灌注腔,所述第二灌注腔内被分隔为至少n个相互独立的第一空腔,其中,n为≥1的正整数,所述第一灌注腔内填充有第一保温层。可将硬质聚氨酯保温材料与成品空心砌块孔腔壁牢固粘连,并可根据满足墙体节能同一指标要求减小墙体厚度,并可按合理节能设计需要灌注硬质聚氨酯的孔腔排数。因硬质聚氨酯导热系数性能优异且一般只须灌注砌块孔洞率的30%~50%则可达到节能要求,又能大幅减小墙体厚度,特别是严寒和寒冷地区既能达到节能指标要求仍可大幅减小的墙体厚度。
Description
技术领域
本发明涉及保温砌块技术领域,更具体的说是涉及一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块及制备方法。
背景技术
我国是能源消耗大国,建筑能耗约占全社会能耗的1/3左右,在建筑能耗中围护结构散热损失约占60%以上。因此,提高外墙围护结构的保温隔热性能是降低建筑能耗的重要途径,也是国家建筑节能降碳的重要任务之一,历年来通过狠抓外墙内保温或外墙外保温取得了一定成效,但是外墙内保温由于占据业主使用面积和冷热空气易贯穿混凝土梁和柱并严重影响保温隔热效果而逐步被全部淘汰;外墙外保温经多年实践验证,现已暴露出许多问题,最为突出的是极易空鼓、变形、开裂、渗水、脱落、伤人、火灾等重大安全隐患,并在社会上造成了极大的负面影响。故此,业内科研机构经多年研究和辛勤工作,提出要大力研发推广应用建筑结构保温一体化技术,即墙体围护结构与建筑保温节能功能于一体,新技术且墙体不需要另外采用保温节能措施,即可满足较高节能建筑指标要求,实现了结构(墙体)与保温节能一体的建筑节能新技术。
因此,全国各省(市)先后出台文件淘汰粘锚、挂网、薄抹灰等外墙外保温系统,继而大力推广结构(墙体)与保温节能一体化新技术,进一步提高墙体安全、节能、耐久等综合性能,其安全生命周期完全达到与建筑本体同寿命的最佳效果。
现有的结构保温一体砌块主要采用导热系数一般的膨胀聚苯乙烯板、挤塑聚苯乙烯板、岩棉板、酚醛板、发泡混凝土板(砌块)、加气混凝土(砌块)等传统材料和人工或机械插入成品空心砌块孔腔或采用聚苯乙烯发泡颗粒使用蒸汽预发再用机械灌入成品空心砌块孔腔再次发泡工艺,以及采用两块基材中间夹一块前面所述的保温节能板材进行锚固的夹芯复合工艺。上述的结构保温一体砌块结构保温性能差,所用材料导热系数较差、憎水性能差、粘结牢固性差、组装工艺落后、生产效率低下,至少包括以下问题:
1、外墙外保温长期存在至今未能解决的空鼓变形、开裂渗水、脱落伤人、火灾伤亡等重大安全事故以及无故增大建筑容积率等重大问题。
2、外墙内保温长期存在至今未能解决的围护结构混凝土梁和柱冷热气流易于贯穿而严重损失隔热保温节能效果以及浪费占用业主房屋使用面积等重大问题。
3、墙体传统建筑隔热保温节能材料膨胀聚苯乙烯板(颗粒)挤塑聚苯乙烯板、岩棉板、酚醛板、发泡混凝土板(砌块)、加气混凝土板(砌块)等都存在导热系数、憎水性能、耐火性能、耐温性能、气密性能不及硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块新材料的重大问题。
4、墙体传统隔热保温节能材料加工板材用于外墙外保温或外墙内保温存在前述1、2两条的全部问题外,主要还存在墙体厚度增大,导致建筑荷载增加并增大建筑成本的重大问题。
5、墙体传统隔热保温节能材料用于夹芯砌块或填充砌块,都不能与硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块新材料在隔热保温节能指标要求同一条件下比较,而都存在节能效果差、墙体厚度大、芯材易松动、易吸水受潮等重大问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块及制备方法,以期解决背景技术中的技术问题。可将硬质聚氨酯保温材料与成品空心砌块孔腔壁牢固粘连,并可根据满足墙体节能同一指标要求减小墙体厚度,并可按合理节能设计需要灌注硬质聚氨酯的孔腔排数。因硬质聚氨酯导热系数性能优异且一般只须灌注砌块孔洞率的30%~50%则可达到节能要求,又能大幅减小墙体厚度,特别是严寒和寒冷地区既能达到节能指标要求仍可大幅减小的墙体厚度。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块,包括:砌块本体,所述砌块本体的中部内设有第一灌注腔;在所述第一灌注腔的上下两侧各设有一层第二灌注腔,所述第二灌注腔内被分隔为至少n个相互独立的第一空腔,其中,n为≥1的正整数,所述第一灌注腔内填充有第一保温层。
在一些实施例中,在所述第二灌注腔的上下两侧设有一层第三灌注腔,所述第三灌注腔内被分隔为至少n+1个相互独立的第二空腔。
在一些实施例中,在第一灌注腔的左右两侧以及两第二灌注腔之间分别形成基材凹槽,在其中的一个基材凹槽内灌注有延伸出所述基材凹槽的断桥保温凸头。
在一些实施例中,所述n个相互独立的第一空腔等体积设置。
在一些实施例中,所述n个相互独立的第二空腔等体积设置。
在一些实施例中,相邻的第一空腔之间的间隔筋肋与相邻的第二空腔之间的间隔筋肋相错位设置。
在一些实施例中,所述第一灌注腔的两端分别与上下两侧的第二灌注腔的第一空腔相对设置。
本实施例还公开了一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块的制备方法,用于制备所述的砌块,包括以下步骤:
按要求制作砌块本体:将硬质聚氨酯恒温浆料按照恒温高压灌注到第一灌注腔内,发泡形成保温节能的芯材,而最终制成硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块。
在一些实施例中,所述硬质聚氨酯浆料灌注时温度控制在20~35℃区间,工作气压控制在2.5~4.5Mpa范围。
在一些实施例中,所述基材凹槽内灌注有硬质聚氨酯浆料,灌注时温度控制在20~35℃区间,工作气压控制在2.5~4.5Mpa范围,发泡形成断桥保温凸头,所述断桥保温凸头延伸出砌块的长度等于基材凹槽的深度。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是:
1、充分利用硬质聚氨酯新材料低导热性能减少墙体厚度的优势。当硬质聚氨酯材料密度为30~55kg/m3时,导热系数仅为0.018~0.024w/(m·k),约相当于传统材料聚苯乙烯的一半,是目前所有建筑保温节能材中导热系数最好的。因此,采用硬质聚氨酯芯材与成品空心砌块基材深精加工的复合保温砌块的厚度可按剪力墙最薄厚度160mm~200mm制作,而且只需把成品空心砌块孔腔灌注到30%~50%,即可满足建筑最高节能指标,并能彻底解决上述现有传统材料和工艺技术,无法满足建筑常规节能指标的重大问题。
2、充分利用硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块新材料的整体性及安全性的优势。因成品空心砌块基材符合灌注填充墙体各项安全物理指标,而芯材又符合保温节能、阻燃防火、憎水防潮、环保健康各项指标,二者融合成为一体时,其整体安全性最佳。因此,彻底解决了上述现有传统材料落后工艺技术和极易造成空鼓、变形、开裂、渗水、脱落、伤人、火灾等重大安全隐患。
3、充分利用硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块新材料阻燃防火耐高温性能优势。硬质聚氨酯添加阻燃剂后为阻燃自熄性无毒材料防火等级可达B1级,其软化点可高达250度以上,在燃烧过程中会形成焦化保护层积碳,这层积碳能有效防止火灾蔓延,而且硬质聚氨酯在高温燃烧下也不会产生有害气体。外加硬质聚氨酯芯材融入成品空心砌块孔腔内被砌块壁包裹,然后经砌筑成墙后又进一步被水泥砂浆封闭而难以引发火灾。所以硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块基本解决了现有传统材料膨胀聚苯乙烯和挤塑聚苯乙烯在燃烧过程中74℃时开始软化,96℃左右时熔化并产生熔化滴落现象,而且在燃烧时极易与其他聚合成分产生有毒气体等重大火灾隐患。
4、充分利用硬质聚氨酯新材料的防潮、憎水性能优势。硬质聚氨酯新材料闭孔率一般>95以上、吸水率≤1%,属于憎水性材料,不会因吸潮增大导热系数降低保温隔热节能性能,也不会造成墙面渗水受潮,从而保证墙体具有更长的使用寿命。因此,彻底解决了传统建筑保温节能材料中如膨胀聚苯乙烯、挤塑聚苯乙烯、岩棉、玻璃棉等因吸水率高极易造成保温节能性能降低,墙体渗水受潮泛霜、墙体安全寿命周期降低等严重问题。
5、充分利用硬质聚氨酯硬泡新材料稳定物化性能的优势。硬质聚氨酯硬泡新材料由于采用智能化恒温高压生产线新工艺制作方法制成,所以其产品具有优异的物化稳定性能和尺寸稳定性能。其温度适应范围大,可以在-50℃~150℃环境下长期正常使用,短期使用温度可高达250℃而不受到任何损坏。硬质聚氨酯泡沫物理化学性能十分稳定,一旦反应成型后不溶于大多数溶剂,不受废气和工业有害气体影响,不但物化稳定性好而且尺寸稳定性≤1.0也很好。所以,基本解决了现有传统建筑保温节能材料易吸潮变形开裂并降低保温节能效果,温差变形收缩膨胀影响使用功能和性能而导致霉变腐烂、老化脆裂等重大损失。
6、充分利用硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块新材料综合性价比优势。虽然,硬质聚氨酯新材料质量单位价格比现有传统建筑保温节能材料约高,但硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块的综合性价比反而更加优越。进而解决了现有传统建筑保温节能材料如:导热系数高而增加墙体厚度及工程成本、吸水率高易导致受潮渗水、霉变腐蚀;软化和熔点温度低极易导致降低保温节能性能和燃烧重大安全事故;墙体内外保温传统工艺技术不但浪费占用墙体空间,浪费使用面积并增加容积率和建筑荷载从而导致工程总成本增加,而且极易造成墙面空鼓开裂、渗水受潮、脱落伤人、火灾伤亡等重大安全隐患问题。因此,其综合性价比则更低于其它传统材料和传统工艺技术。
附图说明
图1是实施例1的砌块结构示意图。
图2是由实施例1的砌块建筑形成的墙体的示意图。
图3是实施例2的砌块结构示意图。
图4是由实施例2的砌块建筑形成的墙体的示意图。
图5是实施例3的砌块结构示意图。
图6是由实施例3的砌块建筑形成的墙体的示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请的优选实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解,例如,可以使固定连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或显示不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或显示固有的其它步骤或单元。
以下将结合图1-图6,对本申请实施例所涉及的一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块进行详细说明。值得注意的是,以下实施例,仅仅用于解释本申请,并不构成对本申请的限定。
实施例:
参见图1-2所示,一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块,包括:砌块本体1,所述砌块本体的中部内设有第一灌注腔;在所述第一灌注腔的上下两侧各设有一层第二灌注腔,所述第二灌注腔内被分隔为至少n个相互独立的第一空腔4,其中,n为≥1的正整数,所述n个相互独立的第一空腔等体积设置。所述第一灌注腔内填充有第一保温层3。在所述第二灌注腔的上下两侧设有一层第三灌注腔,所述第三灌注腔内被分隔为至少n+1个相互独立的第二空腔。所述n个相互独立的第二空腔等体积设置。在第一灌注腔的左右两侧以及两第二灌注腔之间分别形成基材凹槽5,在其中的一个基材凹槽内灌注有延伸出所述基材凹槽的断桥保温凸头2。
在一些实施例中,相邻的第一空腔之间的间隔筋肋与相邻的第二空腔之间的间隔筋肋相错位设置。错位设置能延长热量交换的通道,大大减缓热量的损失。
在一些实施例中,所述第一灌注腔的两端分别与上下两侧的第二灌注腔的第一空腔相对设置。同样可以大大减缓热量的损失。
本实施例还公开了一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块的制备方法,用于制备所述的砌块,包括以下步骤:
按要求制作砌块本体;将硬质聚氨酯恒温浆料按照恒温高压灌注到第一灌注腔内,发泡形成保温节能的芯材,而最终制成硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块。
在一些实施例中,所述硬质聚氨酯浆料灌注时温度控制在20~35℃区间,工作气压控制在2.5~4.5Mpa范围。
在一些实施例中,所述基材凹槽内灌注有硬质聚氨酯浆料,灌注时温度控制在20~35℃区间,工作气压控制在2.5~4.5Mpa范围,发泡形成断桥保温凸头,所述断桥保温凸头延伸出砌块的长度等于基材凹槽的深度。
本发明的一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块的制备方法,首先设计制作保温隔热性好的多排孔型和安全可靠的周边壁厚的成品空心砌块,再将导热系数低、防火性能好的硬质聚氨酯浆料通过智能化硬质聚氨酯恒温高压生产线,一次或多次将恒温浆料在恒温高压条件下灌注到成品空心砌块需要填充的孔腔内作为芯核材料,如第一灌注腔,从而制成硬质聚氨酯灌注复合保温一体砌块新材料。当然,如果有需要,在第二灌注腔内灌注硬质聚氨酯浆料也是可以的。
所述硬质聚氨酯浆料是由多异氰酸酯和聚醚或聚酯多元醇经过物理和化学反应缩聚合成的新型有机高分子聚合物新材料,并具有优异的物理化学稳定性和保温隔热性、阻燃防火性、憎水性、耐候性、耐温性、气密性等优异性能。
本发明优选硬质聚氨酯泡沫材料一步制备方法(简称一步法)即优选在成品空心砌块孔腔中灌注阻燃硬质聚氨酯浆料,根据阻燃硬质聚氨酯主要原料多异氰酸酯(俗称黑料)1重量份与组合聚醚或聚脂多元醇(俗称白料)1重量份,称之为双组份基本配方,双组份基本配方常规按原料重量份,即黑白料重量比例一般为1:1,包含阻燃剂15%~20%。如黑白料重量比例要求1:1时,则100kg白料加入15kg阻燃剂即白料1重量份为115kg,此时使用的黑料1重量份同为115kg。
本发明开创了将阻燃硬质聚氨酯黑白料恒温浆料按双组份常规基本配方,通过智能化硬质聚氨酯恒温高压生产线,在高压混合条件下灌注到成品空心砌块需要填充的孔腔内作为保温节能芯核材料,进而制作成为硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块新材料。
所述硬质聚氨酯浆料灌注时采用恒温高压是为确保芯材内在质量及与成品空心砌块孔腔壁粘连牢固,其工作环境温度控制在20~35℃区间,工作气压控制在2.5~4.5Mpa范围。
所述成品空心砌块基材包括GB/T 18968-2019墙体材料术语国标中的小型、中型、大型烧结和非烧结所有空心砌块。
所述成品空心砌块需要填充的孔腔是根据不同要求的产品的传热系数的砌块孔腔形状及尺寸和排列方式来决定需要部分孔腔填充不同厚度或不同孔腔数的硬质聚氨酯,以利于充分发挥硬质聚氨酯优异的导热系数,从而尽其减少基材和墙体厚度,同时增加使用面积并减少容积率。所述恒温浆料是根据硬质聚氨酯发泡开始时对原料温度可控制在20~30℃范围。
尽量减小基材和墙体厚度,即为在确保同一传热系数指标和安全条件下,因采用目前国际上公认的保温隔热性能最佳的建筑保温材料,继而有效减少墙体厚度空间,以此降低建筑容积率,增加建筑使用面积。一般墙体厚度减少率可达10%~30%。一般采用墙体厚度100、120、140、160、180、200、220、240、260、280、300为宜,墙体厚度南方可优选≤200mm,北方可选≤240mm。
所述需要部分孔腔灌注不同厚度或不同孔腔排数的硬质聚氨酯,即为产品可根据不同要求的传热系数,设计不同宽度的孔腔可供选择孔腔数,满足不同要求的传热系数,孔腔宽度一般为10~100mm,以5mm加减调整;例如,第一空腔的长度为30mm,第二空腔的长度为25mm。孔腔排数可按1~12排灌注,一般可在尽其发挥基材节能作用前提下设计选择1~8排灌注硬质聚氨酯就能满足最高节能要求。
本申请可将硬质聚氨酯保温材料与成品空心砌块孔腔壁牢固粘连,并可根据满足墙体节能同一指标要求减小墙体厚度,并可按合理节能设计需要灌注硬质聚氨酯的孔腔排数。因硬质聚氨酯导热系数性能优异且一般只须灌注砌块孔洞率的30%~50%则可达到节能要求,又能大幅减小墙体厚度,特别是严寒和寒冷地区既能达到节能指标要求仍可大幅减小的墙体厚度。为此,不但可以显箸节约能源和资源,还可降低建筑物荷载及工程造价和建筑容积率并增加使用面积,其综合效益十分显著。
实施例1
A、首先,设计制作既能达到建筑结构安全,又能满足夏热冬冷地区国家原居住建筑节能50%指标要求的基体材料(空心砌块)图1,再通过硬质聚氨酯智能化生产线将硬质聚氨酯浆料按不同产品节能要求,在原料混合发泡开始时把原料温度调控到20~30℃范围,再将其灌入空心砌块的第一灌注腔内,复合成为建筑结构(墙体)最薄厚度160mm至200mm,且建筑节能指标提升到国家现行居住建筑65%及以上节能指标,即传热系数1.0以下的硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块;
B、将采用上述工艺技术复合制作的硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块组合安装为建筑结构(墙体)图2时,两个相邻砌块的其中一个的断桥保温凸头和另一个砌块的基材凹槽紧密连接形成隔断冷热桥,以此进一步提高隔热保温节能性能而无需增加墙体厚度。
实施例2
如图3所示,实施例2在实施例1的基础上进一步优化,相同的地方不在阐述,实施例2是在砌块的下层第二灌注腔灌注硬质聚氨酯浆料;将采用上述工艺技术复合制作的硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块组合安装为建筑结构(墙体),见图4。
实施例3
如图5所示,实施例3在实施例2的基础上进一步优化,相同的地方不在阐述,实施例3是在砌块的上层第二灌注腔灌注硬质聚氨酯浆料;将采用上述工艺技术复合制作的硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块组合安装为建筑结构(墙体),见图6。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块,其特征在于,包括:砌块本体,所述砌块本体的中部内设有第一灌注腔;在所述第一灌注腔的上下两侧各设有一层第二灌注腔,所述第二灌注腔内被分隔为至少n个相互独立的第一空腔,其中,n为≥1的正整数,所述第一灌注腔内填充有第一保温层或在第一灌注腔的上侧的第二灌注腔内填充有第一保温层或在第一灌注腔的下侧的第二灌注腔内填充有第一保温层。
2.根据权利要求1所述的一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块,其特征在于,在所述第二灌注腔的上下两侧设有一层第三灌注腔,所述第三灌注腔内被分隔为至少n+1个相互独立的第二空腔。
3.根据权利要求1所述的一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块,其特征在于,在第一灌注腔的左右两侧以及两第二灌注腔之间分别形成基材凹槽,在其中的一个基材凹槽内灌注有延伸出所述基材凹槽的断桥保温凸头。
4.根据权利要求1所述的一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块,其特征在于,所述n个相互独立的第一空腔等体积设置。
5.根据权利要求1所述的一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块,其特征在于,所述n个相互独立的第二空腔等体积设置。
6.根据权利要求1所述的一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块,其特征在于,相邻的第一空腔之间的间隔筋肋与相邻的第二空腔之间的间隔筋肋相错位设置。
7.根据权利要求1所述的一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块,其特征在于,所述第一灌注腔的两端分别与上下两侧的第二灌注腔的第一空腔相对设置。
8.一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块的制备方法,其特征在于,用于制备权利要求1-7任一所述的砌块,包括以下步骤:
按要求制作砌块本体;将硬质聚氨酯恒温浆料按照恒温高压灌注到第一灌注腔内,发泡形成保温节能的芯材,而最终制成硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块。
9.根据权利要求8所述的一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块的制备方法,其特征在于,所述硬质聚氨酯浆料灌注时温度控制在20~35℃区间,工作气压控制在2.5~4.5Mpa范围。
10.根据权利要求8所述的一种硬质聚氨酯灌注复合结构保温一体砌块的制备方法,其特征在于,所述基材凹槽内灌注有硬质聚氨酯浆料,灌注时温度控制在20~35℃区间,工作气压控制在2.5~4.5Mpa范围,发泡形成断桥保温凸头,所述断桥保温凸头延伸出砌块的长度等于基材凹槽的深度。
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