一種輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料，解決了目前缺乏可用于結構部位自保溫的材料的問題。這種輕質(zhì)高比強自保溫結構材料由微孔基體和具有保溫性能的輕骨料組成；其中微孔基體占總體積的40～75%。微孔基體采用水泥基復合材料，水泥基復合材料的水和膠凝材料比控制在0.22～0.38之間；微孔基體的粘度在0.5～1.2Pa.s，控制在1200～1600kg/m3，微孔基體孔之間的空隙率控制在10%～30%之間。采用這種材料，由于其低的導熱系數(shù)和較高的強度，可用于建筑結構中的結構受力部位，從而解決房屋建筑中易于出現(xiàn)的冷橋或熱橋問題，實現(xiàn)建筑的自保溫。
【專利說明】一種輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料領域，屬于自保溫結構材料，也可用于其他工程材料，涉及一種可用于結構部位的自保溫結構材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]建筑能耗與工業(yè)能耗，交通能耗并列成為我國能源消耗的三大耗能大戶，統(tǒng)計表明，建筑能耗占全社會能耗的30%，如加上建材生產(chǎn)過程中的能耗，則占比達46.7%，建筑節(jié)能已成為節(jié)能減排最重要的一環(huán)。對建筑外圍護結構，使用保溫材料，改善建筑外圍護結構的熱工性能，是建筑節(jié)能最有效的技術措施之一。目前常用的保溫體系為保溫結構體系分為:外墻外保溫體系、外墻內(nèi)保溫體系、外墻夾芯保溫體系。其中，外墻外保溫體系技術最為合理，發(fā)展最為成熟，為目前最常用的保溫體系，目前我國90%以上的建筑采用的是聚苯板薄抹灰外墻保溫系統(tǒng)。自保溫結構體系，指單一墻體材料即能滿足外墻節(jié)能設計要求的保溫體系，保溫材料就是墻體材料本身。但自保溫墻體產(chǎn)品品種較少，選擇余地不大。真正稱得上是自保溫的產(chǎn)品很少，加氣混凝土砌塊，雖然導熱性能最好，但隔熱性能差，干縮大，且強度較低，只能用于非承重墻體，且容易在承重的梁板柱等結構部位產(chǎn)生熱橋，還存在內(nèi)部冷凝受潮、外部凍融等問題。且當今的建筑高層建筑顯著增多，窗墻比不斷擴大，多采用剪力墻結構或者框剪結構，外墻面積受到限制，熱橋面積較大，不論采用何種填充外墻材料，面積加權后，外墻平均傳熱系數(shù)仍然無法達到規(guī)范要求，因此對承重的結構部位采用自保溫材料非常重要，然而直至目前為止，尚未有真正有效保溫絕熱性能高，且可用于結構承重的梁、板、柱自保溫結構材料。
[0003]輕骨料混凝土，通過采用陶粒替代普通混凝土中的粗集料或石子，用于降低結構自重，降低彈性模量，從而提高結構抗震能力。由于其細集料大多仍然采用普通砂等，雖然其強度可達30~80MPa，但其導熱系數(shù)也較高，一般在0.45~0.80W/ (m.K)。如粗細骨料同時采用輕質(zhì)集料，即粗輕骨料和細輕骨料(或輕砂)，此時導熱系數(shù)大大降低，可作為保溫材料使用，但強度一般僅為LC5.0~LC15。自20世紀80年代起，輕骨料混凝土空心砌塊在民用住宅建筑中得以快速發(fā)展，90年代以來，開始在框架建筑中應用，已成功取代燒結粘土磚成為最有發(fā)展前途的一種新型墻體材料。近幾年，因輕骨料具有輕質(zhì)、保溫等特性，在新型墻材中逐漸得到推廣，如生產(chǎn)陶粒增強加氣砌塊、陶?；炷量招钠鰤K、輕集料混凝土多孔磚等，而其中常用的輕質(zhì)骨料主要有輕質(zhì)陶粒，膨脹珍珠巖，膨脹蛙石，礦渣加膨脹珍珠巖等。在這些墻體材料中，其密度一般較低，保溫性能較好，但是強度較低，如陶粒增強加氣砌塊強度在5MPa左右，輕集料混凝土多孔磚的強度一般不超過10~15MPa，這些具有較高保溫性能的輕集料材料均無法作為結構混凝土使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術問題:針對上述建筑保溫的自保溫體系中，保溫絕熱性能高，且可用于結構承重的梁、板、柱自保溫結構材料的缺乏，本發(fā)明擬通過使用獨特的免燒高強輕骨料，配合高比強微孔基體技術，制備出一種具有良好的保溫絕熱性能，容重低，強度等級在LC30以上，且具有良好的吸聲性能的輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料，該材料由微孔基體和具有保溫性能的輕骨料組成；其中微孔基體占總體積的40~75%。
[0006]優(yōu)選的，微孔基體采用水泥基復合材料，水泥基復合材料的水和膠凝材料比控制在0.22~0.38之間；微孔基體的粘度在0.5~1.2Pa.s,控制在1200~1600kg/m3,微孔基體孔之間的空隙率控制在10%~30%之間。
[0007]優(yōu)選的，膠凝材料為水泥、粉煤灰、硅灰、石灰、石膏中的任一兩種或三種或四種或五種。
[0008]優(yōu)選的，膠凝材料為水泥、粉煤灰、硅灰、石灰、石膏，各材料的質(zhì)量比為:水泥含量為35~70%之間，粉煤灰占比為40~75%，硅灰在O~10%，石灰在O~15%，石膏在O~10%。
[0009]優(yōu)選的，輕骨料采用高強輕骨料，分為粗骨料和細骨料，其中粗骨料粒徑范圍為5~16_或5~20mm,細骨料粒徑為2~5mm。
[0010]優(yōu)選的，所述高強輕骨料的單顆顆粒承載力在200N以上，筒壓強度在6MPa以上，堆積密度在600~800kg/m3，單顆比強度在200kN/kg以上。
[0011]優(yōu)選的，微 孔基體與高強輕骨料總含量之比在在0.8~3.0。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供的材料，由于其低的導熱系數(shù)和較高的強度，可用于建筑結構中的結構受力部位，從而解決房屋建筑中易于出現(xiàn)的冷橋或熱橋問題，實現(xiàn)建筑的自保溫。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明提供的一種實施例的制備工藝示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明提供的另一種是實施例的制備工藝示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖及實施方式對本發(fā)明專利作進一步詳細的說明:
[0016]本發(fā)明擬通過使用獨特的免燒高強輕骨料，配合高比強微孔基體技術，制備出一種具有良好的保溫絕熱性能，容重低，強度等級在LC30以上，且具有良好的吸聲性能的輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料。其具體指標范圍干密度在1350~1600kg/m3,標準養(yǎng)護的抗壓強度在35~50MPa,導熱系數(shù)僅0.20~0.45W/ (m.Κ)，吸聲系數(shù)在0.12~0.22之間，比強在 12 ~30kPa.m3/kg。
[0017]本發(fā)明提供的一種輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料，該材料由微孔基體和具有保溫性能的輕骨料組成；其中微孔基體占總體積的40~75%。
[0018](I)微孔基體采用水泥基復合材料，水泥基復合材料的水和膠凝材料比控制在
0.22~0.38之間；微孔基體的粘度在0.5~1.2Pa.s，控制在1200~1600kg/m3，微孔基體孔之間的空隙率控制在10%~30%之間。通過采用泡沫引氣或引氣劑引氣等方式，在密實的水泥基復合材料中添加適當?shù)目障?，使基體的密度略高于高強輕骨料的密度，控制在1200 ~1600kg/m3。
[0019]膠凝材料為水泥、粉煤灰、硅灰、石灰、石膏中的任一兩種或三種或四種或五種。
[0020]膠凝材料為水泥、粉煤灰、硅灰、石灰、石膏，其中水泥含量為35~70%之間，粉煤灰占比為40~75%，硅灰在O~10%，石灰在O~15%，石膏在O~10%。
[0021]輕骨料采用高強輕骨料，分為粗骨料和細骨料，其中粗骨料粒徑范圍為5~16mm或5~20mm,細骨料粒徑為2~5mm。
[0022]所述高強輕骨料的單顆顆粒承載力在200N以上，筒壓強度在6MPa以上，堆積密度在600~800kg/m3，單顆比強度在200kN/kg以上。
[0023]微孔基體與高強輕骨料總含量之比在在0.8~3.0。
[0024]本發(fā)明的技術方案是:采用輕質(zhì)高比強微孔基體和具有保溫性能的高比強輕骨料，可采用如下兩種制備工藝制備而成。
[0025](I)輕質(zhì)高比強微孔基體可采用基體引氣技術或發(fā)泡技術制備。通過控制水膠t匕、空隙率、膠凝材料等性能來控制微孔基體的性能。一般采用的水膠比在0.22~0.38之間，所采用的膠凝材料為水泥、粉煤灰、硅灰、石灰、石膏等中的2~5種。空隙率可控制在10%~30%之間。
[0026](2)所采的高強輕骨料分為粗骨料和細骨料，粗骨料粒徑范圍為5~16mm或5~20mm或5~25mm，細骨料粒徑為2~5mm。要求該高強輕粗骨料的單顆顆粒承載力在200N以上，筒壓強度在6MPa以上，堆積密度在600~750kg/m3，單顆比強度在200kN/kg以上。粗骨料的單顆顆粒承載力在150N以上，筒壓強度在5MPa以上，堆積密度在600~750kg/m3，單顆比強度在200kN/kg以上。粗細骨料的含量，利用級配設計理論進行設計。粗骨料:細骨料的體積比在3:7~7:3范圍內(nèi)
[0027](3)微孔基體與高強輕骨料總含量之比在在0.8~3.0。
[0028](4)微孔基體與高強輕骨料采用密度和強度的綜合匹配技術，控制微孔基體的密度與高強輕骨料相近，而強度略高于高強輕骨料10%~35%。
[0029]養(yǎng)護方式:熱水養(yǎng)護(溫度40°C~80°C )、標準養(yǎng)護(溫度20±3°C，相對濕度^ 90%)和自然養(yǎng)護均可，也可兩兩組合或三者組合使用或熱水養(yǎng)護與不低于10°C的水養(yǎng)護組合使用。
[0030]以制備LC30自保溫結構材料為例
[0031]原材料采用:Ρ.1142.5R水泥，30%粉煤灰取代水泥，采用發(fā)泡技術外摻泡沫的方式制備微孔基體。粗細骨料、泡沫空隙均按標準體積比摻入。
[0032]選擇的配合比如表1所示，采用的養(yǎng)護方式為:成型后自然放置3~4h，然后放入60°C蒸養(yǎng)箱蒸養(yǎng)24h后放入溫度20±2°C,相對濕度> 95%的養(yǎng)護室進行標養(yǎng),測得得3d、7d、28d結果如表2所示。
[0033]表1配合比設計
【權利要求】
1.一種輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料，其特征在于，該材料由微孔基體和具有保溫性能的輕骨料組成；其中微孔基體占總體積的40~75%。
2.根據(jù)權利要求1所述的輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料，其特征在于， 微孔基體采用水泥基復合材料，水泥基復合材料的水和膠凝材料比控制在0.22~0.38之間；微孔基體的粘度在0.5~1.2Pa.s，控制在1200~1600kg/m3，微孔基體孔之間的空隙率控制在10%~30%之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料，其特征在于，膠凝材料為水泥、粉煤灰、娃灰、石灰、石膏中的任 一兩種或三種或四種或五種。
4.根據(jù)權利要求3所述的輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料，其特征在于，膠凝材料為水泥、粉煤灰、硅灰、石灰、石膏，各材料的質(zhì)量比為:水泥含量為35~70%之間，粉煤灰占比為40~75%，硅灰在O~10%，石灰在O~15%，石膏在O~10%。
5.根據(jù)權利要求1所述的輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料，其特征在于， 輕骨料采用高強輕骨料，分為粗骨料和細骨料，其中粗骨料粒徑范圍為5~16mm或5~20mm,細骨料粒徑為2~5mm。
6.根據(jù)權利要求5所述的輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料，其特征在于，所述高強輕骨料的單顆顆粒承載力在200N以上，筒壓強度在6MPa以上，堆積密度在600~800kg/m3，單顆比強度在200kN/kg以上。
7.根據(jù)權利要求1所述的輕質(zhì)節(jié)能高比強自保溫結構材料，其特征在于，微孔基體與高強輕骨料總含量之比在在0.8~3.0。
【文檔編號】C04B28/00GK103951329SQ201410151026
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權日:2014年4月15日
【發(fā)明者】龐超明, 徐劍, 秦鴻根, 張繼文 申請人:東南大學, 南京土木節(jié)能科技有限公司