TWI447091B - 一種陶粒建築材料及製造方法 - Google Patents

Description

一種陶粒建築材料及製造方法

本發明係有關於一種陶粒建築材料及製造方法，尤指一種運用特定比例之陶粒與發泡水泥所製成之建築材料，可經模具塑造並灌模成形之砌塊，供應基礎建築材料所需者。

傳統砌磚牆房子至今已經幾千年的歷史，然而磚牆無法承受巨大強震的搖晃衝擊，於是出現了鋼筋水泥的加強磚造的工法，進一步改良為鋼筋水泥RC(Reinforced Concrete)的剪力外牆，高樓甚而採用鋼骨SC(Steel Concrete)結構或是鋼骨與鋼筋混凝土的混和構造SRC(Steel Reinforced Concrete)。而內部隔間牆所用的預鑄板或砌磚基於成本以及方便性等考量，因此各式各樣不同的建築材料所構成之隔間牆紛紛出籠。

習用之隔間牆的材料種類有很多型態，例如：紅磚、水泥空心磚、發泡白磚以及含保麗龍顆粒之水泥輕質磚等等，其材料的物理特質以及強度均有所不同，所建構出用以結構牆體的效果也截然不同，防火性以及隔音能力也就有顯著的差異。例如紅磚不但施工慢環境差重量重，隔音效果差；水泥空心磚及發泡白磚容易受朝且強度不佳；保麗龍輕質磚耐火度差且含保麗龍顆粒遇火焚燒高溫時會釋放出有毒氣體。

請參閱圖一所示，圖一為習用建築材料之預鑄板組裝示意圖。其中，該習用預鑄板10於板厚兩相對之側面上設置有一凸塊11與一凹槽12，於連續接合時可令該凸塊11與另一習用預鑄板10之該凹槽12相互接合，並於結合時留有一結合縫13，並於該結合縫13內填入水泥14，使兩習用預鑄板10可以結合固定。但因該凸塊11與該凹槽12所產生的該接合縫13容積小，可填入接合之水泥14體積不大，雖仍可予以接合但凝固後所形成之水泥條之強度卻差很多。更因為了降低成本，於該習用預鑄板10之板厚中央設置一中空部15，企圖減少重量達到輕量化的效果，固然可減少其重量，但卻也更容易因為該中空部15導致更容易滲水，且強度也因此大打折扣。

更由於近年來環保意識的抬頭，可廢料回收重製的綠色建材將是未來的主流趨勢，也是習用建材所無法達到的。故本發明之陶粒建築材料甚至兼顧其輕量化、耐火性、抗噪音、防水性、保溫性、以及抗壓強度，更能符合環保的需求，以更輕量化使其搬運組裝過程更加方便有效率，節省運輸成本。

本發明之第一目的，在於提供一種陶粒建築材料及製造方法，其係可藉由該陶粒建築材料內含以特定比例混合之複數個陶粒與發泡水泥，以達到兼具輕量化、防火、及高結構強度的良好特性。

本發明之另一目的，在於提供一種陶粒建築材料及製造方法，其係可藉由該陶粒建築材料含複數個陶粒與發泡水泥混合所產生的獨立氣孔，達到可隔熱與保溫的以及抗潮濕與隔音的特性。

為達上述之目的，本發明係提供一種陶粒建築材料及製造方法，其中該陶粒建築材料主要係由以持定比例混合之複數個陶粒與發泡水泥所構成。該陶粒係以黏土經高溫燒結形成粒狀，且均勻混合於該發泡水泥之內，並將該陶粒及該發泡水泥經預拌混合後之砂漿狀態灌模於一模具中，使混合之砂漿硬化成形後形成可組合之砌塊狀的建築材料者。

為了能更清楚地描述本發明所提出之陶粒建築材料及製造方法以下將配合圖示詳細說明之。

請參閱圖二所示，圖二為本發明陶粒建築材料生產流程示意圖。其中，該陶粒建築材料係包括有：複數個陶粒21以及發泡水泥22。該陶粒21係為陶瓷質地且具多孔隙之人造陶瓷顆粒，陶瓷造粒成形後並經由1050度C以上高溫窯燒所燒結而成之輕質粒狀，可以是以頁岩或黏土所燒結而成，具有硬度高、導熱係數低、重量輕、耐高溫、耐酸鹼等特性，更具有良好的防火、隔熱、保溫、隔音、防潮、抗凍、耐風化的效果。

該陶粒21之粒徑大致可為1mm至15mm之間，並佔整體陶粒建築材料20中比例大致為體積百分比70%至90%之間為本發明之可實施例子。而在另一更佳實施例中，該陶粒21之最佳粒徑為2mm至12mm之間，並佔整體陶粒建築材料20中最佳比例為75%至85%之間，此種比例將可獲得更佳之防火、隔熱、保溫、隔音、防潮、抗凍、耐風化的效果。一般來說，市售陶粒21之比重大約介於0.4至1.5之間。此外，本發明之陶粒建築材料20中並不添加習知技術中一般預伴水泥中所常添加的減水劑、粉煤灰、爐石灰、砂石等材料，如此可更為增強各陶粒21間藉由發泡水泥22來凝結的結構強度，而使本發明之陶粒建築材料20中的陶粒21所佔體積比例可順利達到75%至85%的高比例。

該發泡水泥22為一先發型發泡水泥，係由一水泥以及適量(約佔水泥重量百分比之0.1~2%)之發泡劑所組成，且該發泡水泥22佔整體陶粒建築材料20中的可實施比例為發泡後體積百分比10%至30%之間，且最佳比例為介於15%至25%之間。前述之發泡水泥22與陶粒21的體積比例控制方式，可藉由控制發泡水泥22中的發泡程度(亦即控制發泡劑之添加量)，而使所添加之陶粒21體積佔最後成品之總體積中的比例來達到。一般來說，當陶粒建築材料20中所含的陶粒21比例愈高時，其結構強度與抗壓強度都將愈佳，但是，倘若發泡水泥22比例過低時卻又會導致各顆陶粒21之間的密接性不足。因此，本發明藉由此一特定體積比例來混合發泡水泥22與陶粒21，將可達到兼具輕量化、防火、及高結構強度的最佳材料特性。該發泡水泥22以水先行攪拌發泡，且將該複數個陶粒21均勻混合於其中，經電腦計量予以粒料預拌，形成均勻混合之發泡砂漿狀態。

該發泡水泥22的主要特點在於：一、隔熱性，傳導率在0.05至0.15Kcal/mh℃之間，是普通水泥制品的20－30倍，保溫及隔熱性能非常優異。二、輕量性，密度為250至1600kg/立方米之間，是普通水泥密度的1/5至1/8，是輕量產品，可有效減輕建築物的負荷。三、隔音性，形成多孔性眾多獨立氣孔，吸音能力可達0.09%至0.19%，是普通水泥的5倍，可較易解決公寓建造過程中的居住空間隔音問題。四、綠色環保，傳統苯板材料遇高溫後易分解有毒成分，發泡水泥完全克服了這方面的缺點。五、整體性好，發泡水泥與地面結構層及採暖填充層在材料上都是混凝土產品，整體性好。六、施工性能，自動化的施工設備根據需要設訂參數，可對各項指標進行調整以滿足特定的要求，施工性能良好。

之後，令呈砂漿狀態之該陶粒21與發泡水泥21混合砂漿灌注於模具30內。該模具在20－40度C的環境下靜養8－16小時使其凝固接著，將該灌模後的陶粒建築材料20連同該模具30一併送至蒸汽室40予以蒸汽養護，並施以一適當時間加以蒸養，使該陶粒建築材料20達到強度高、收縮小的目的，並於固化後將該成形之陶粒建築材料20予以脫模處理。

於圖二所示之本實施例中，該脫模後之陶粒建築材料20可以是較大尺寸(例如長、寬達一公尺以上)的原始建築材料20。再以鑽石鋸片機台50加工切割成預定尺寸之若干較小砌塊201(例如長、寬、高各為數十公分之方塊體)成品。之後，這些砌塊201便可供被載至施工現場予以組裝結合成牆體等。當然，也可以是使用長、寬、高各為數十公分之小型模具來砌塊201成品者。

如圖三所示，即為本發明之砌塊之一較佳實施例的立體示意圖。於本發明之砌塊201的一最佳實施例中係包括有：複數陶粒21其粒徑為2mm至12mm之間且佔整體砌塊201體積比例為75%至85%之間、以及一發泡水泥22其發泡後佔整體砌塊201體積比例為15%至25%之間。藉由該陶粒21與發泡水泥22可在本發明之砌塊201中產生眾多封閉、獨立且不相連通的微小氣孔，因此更富有一定之彈性，足以平衡其熱漲冷縮之變形量，也同時達到隔熱、保溫、抗潮濕與隔音等功能；並且，更藉由75%至85%之陶粒21與15%至25%之發泡水泥22此一獨特的混合比例，更可使本發明之砌塊201兼具輕量化、防火、及高結構強度的良好特性者。

該陶粒建築材料20固化後經加工切割所形成之砌塊201，比起相同體積之習用砌塊或水泥板之重量來說相對來的輕，於搬運或吊載時可大幅減少負載荷重，更可以減輕建築物樓板之負重，降低結構成本。

該砌塊201主要用途可用於建築物的外牆、牆壁、地面的隔音隔熱、建築物的屋頂隔熱、以及溫泉浴池牆壁等等。又該陶粒建築材料20所形成之砌塊201之成分完全符合環保綠色概念，於該陶粒建築材料20加工成形的過程中或是於現場施工組裝過程中，其產生之廢料或多餘的料件均可回收壓碎重製再利用，不僅兼具環保概念更能節省成本支出。

請參閱圖四所示，圖四為本發明陶粒建築材料之灌漿模具的另一較佳實施例圖。其中，該模具30a內可以設置若干小隔間301，每一小隔間301之尺寸即符合單一砌塊201的長寬高尺寸。藉此，當經由灌漿、蒸養及脫膜製程後，即可完成多數砌塊201之成品而不再需要額外切割製程者。

請參閱圖五所示，圖五為本發明陶粒建築材料製造方法步驟流程圖。如圖所示，此流程包含下列步驟：步驟81：將一發泡水泥與水加入發泡劑先行攪拌使其開始發泡，並將複數個陶粒置入一起攪拌；發泡，且令該發泡水泥完全發泡完畢；步驟82：令該混合有陶粒之發泡水泥充分攪拌，形成均勻混合之砂漿狀態；其中，該陶粒的體積百分比約佔全體的70%至90%之間、且發泡水泥發泡後的體積百分比約佔全體的15%至25%之間此為本發明之可實施例；而當陶粒21之體積比例為75%至85%，且發泡水泥22發泡後之體積比例為15%至25%時，則為本發明之最佳實施例；步驟83：將預拌發泡後之混合砂漿灌注至該模具中；步驟84：將灌注後之該模具在20－40度C的環境下靜養8－16小時使其凝固後再施以蒸汽養護使其提高強度，並於固化定形後將該成形之陶粒建築材料予以脫模；以及步驟85：將該陶粒建築材料予以切割成預定尺寸之砌塊成品。值得一提的是，倘若是使用如圖四所示之模具30a來灌漿時，則不需進行此切割步驟85。

綜上所述，本發明陶粒建築材料及製造方法，其中，該陶粒建築材料20所製成之該砌塊201其內部包含有以特定比例混合之複數個陶粒21與發泡水泥22，使該砌塊201形成內部眾多獨立氣孔，不但可隔音防潮兼具防火保溫的效果，更可具有良好的整體強度。然而，發泡水泥22更能減少實質的重量，在實際施工上可降低吊車噸位，大幅加快施工時程，對整體營造成本之降低，有明顯之效果，進而減少運輸的成本。

唯以上所述之實施例不應用於限制本發明之可應用範圍，本發明之保護範圍應以本發明之申請專利範圍內容所界定技術精神及其均等變化所含括之範圍為主者。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。

10．．．習用預鑄板

11．．．凸塊

12．．．凹槽

13．．．結合縫

14．．．水泥

15．．．中空部

20．．．陶粒建築材料

201．．．砌塊

21．．．陶粒

22．．．發泡水泥

30、30a．．．模具

301．．．隔間

40．．．蒸汽室

50．．．鑽石鋸片機台

步驟81~85．．．陶粒建築材料製造方法步驟流程

圖一係為習用建築材料之預鑄板組裝示意圖。

圖二係為本發明陶粒建築材料生產流程示意圖。

圖三係為本發明陶粒建築材料之砌塊的一較佳實施例立體示意圖。

圖四係為本發明陶粒建築材料之模具的另一實施例圖。

圖五係為本發明陶粒建築材料製造方法步驟流程圖。

20．．．陶粒建築材料

21．．．陶粒

22．．．發泡水泥

201．．．砌塊

30．．．模具

40．．．蒸汽室

50．．．鑽石鋸片機台

Claims (9)

1. 一種陶粒建築材料，其包括有：複數個陶粒，該陶粒係為陶瓷質地且具多孔隙之人造陶瓷顆粒，乃是以頁岩或黏土經造粒成形後、再由1050℃以上高溫窯燒所燒結而成之輕質粒狀，該陶粒之粒徑為1mm至15mm之間；以及一發泡水泥，係將水泥、水與發泡劑混合攪拌而得，該複數個陶粒係混合於發泡水泥中一起攪拌而呈一砂漿狀之混合物；其中，該陶粒之體積百分比係佔整體陶粒建築材料的70%至90%之間，且發泡水泥之發泡後體積百分比係佔整體陶粒建築材料的10%至30%之間；並且，該陶粒建築材料中並不添加減水劑、粉煤灰、爐石灰、及砂石。
2. 如申請專利範圍第1項所述之陶粒建築材料，其中，該陶粒之最佳粒徑為2mm至12mm之間，並佔整體陶粒建築材料中比例最佳為75%至85%之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之陶粒建築材料，其中，該發泡水泥佔整體陶粒建築材料中的最佳比例為15%至25%之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之陶粒建築材料，其中，該發泡水泥佔整體陶粒建築材料中的最佳比例為15%至25%之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之陶粒建築材料，其中，該陶粒建築材料可經由灌模的方式硬化形成為方塊狀之一砌 塊。
6. 一種陶粒建築材料製造方法，包括有下列步驟：將水泥、發泡劑與水先行攪拌以形成發泡水泥，且將複數個陶粒置入一起混合攪拌；其中，該陶粒係為陶瓷質地且具多孔隙之人造陶瓷顆粒，乃是以頁岩或黏土經造粒成形後、再由1050℃以上高溫窯燒所燒結而成之輕質粒狀，該陶粒之粒徑為1mm至15mm之間；令該發泡水泥與陶粒之混合物完全發泡完畢以形成均勻混合之砂漿狀混合物；將預拌發泡後之砂漿狀混合物灌注至一模具中；其中，該陶粒之體積百分比係佔整體陶粒建築材料的70%至90%之間，且發泡水泥發泡後之體積百分比係佔整體陶粒建築材料的10%至30%之間；以及將灌注後之該模具在20-40度C的環境下靜養8-16小時使其凝固，並於固化定形後將該成形之陶粒建築材料予以脫模；其中，該陶粒建築材料中並不添加減水劑、粉煤灰、爐石灰、及砂石。
7. 如申請專利範圍第6項所述之陶粒建築材料製造方法，其中，在將陶粒建築材料脫模後更包括有下列步驟：將陶粒建築材料切割成預定尺寸之若干砌塊成品。
8. 如申請專利範圍第6項所述之陶粒建築材料製造方法，其中，該陶粒之粒徑係介於2mm至12mm之間，且並佔整體陶粒建築材料中比例最佳為75%至85%之間；並且， 該發泡水泥佔整體陶粒建築材料中的最佳體積比例為15%至25%之間。
9. 如申請專利範圍第6項所述之陶粒建築材料製造方法，其中，於該模具內係設置有若干小隔間，每一小隔間之尺寸即符合單一砌塊的長寬高尺寸；藉此，當經由灌漿、蒸養及脫膜製程後，即可完成多數砌塊之成品而不再需要額外的切割製程。