CN109206114A - 一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板及其制备方法，其包含以下质量份原料：粉煤灰200～500份，矿粉5～50份，偏高岭土1～50份，水玻璃100～300份，烧碱5～50份，发泡剂1～30份，防水剂1～300份，纤维1～20份，水5～100份，钢筋网片。在模具中铺设钢筋网片，将上述原材料充分搅拌制浆后浇筑在模具中发泡，常温凝固后，在40℃～95℃中蒸养3～24小时，制备了矿聚物发泡轻质高强自保温墙板，具有轻质、高强、保温、防火、耐久和一次性成型大板的特点。该方法在传统预制混凝土墙板生产线上可便捷实现，特别适用于钢结构建筑用外挂墙板。

Description

一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种预制发泡矿聚物墙板及其制备方法，特别涉及一种预制发泡轻质高强保温矿聚物墙板及其制备方法，属于建筑领域轻质高强墙板预制构件制备技术领域。

背景技术

伴随装配式住宅工业化技术的发展，预制混凝土墙板成为装配式住宅用主要的构件之一。一般采用混凝土材料制备承重保温的PC三明治复合墙板，多用于剪力墙承重构件，其单位面积容重一般大于600kg/m²。但是对于钢结构建筑来说，需要轻质、保温、装饰一体化的外挂板，预制混凝土构件由于单位面积重量过大而无法满足设计要求，急需新型的轻质外墙板维护材料。目前钢结构建筑一般采用ALC粉煤灰蒸养板、水泥EPS板、水泥发泡板等条板，该类材料保温性能可以满足要求，但是由于抗压强度、抗折强度低，无法满足结构要求，只能作为隔墙板使用，或者作为外墙板材镶嵌在外墙结构上，不能单独作为整体的集结构、保温为一体的墙板使用。也有用矿聚物（地聚物）材料替代水泥胶凝材料与聚苯颗粒混合制备轻质板材，形成矿聚物EPS板，同样存在上述限制，不能用于外墙挂板用。因此集结构、轻质、保温为一体的外墙板成为钢结构住宅产业化急需技术。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板，该墙板的原料组成及质量份数如下：

粉煤灰200～500份，矿粉5～50份，偏高岭土1～50份，水玻璃100～300份，烧碱（氢氧化钠）5～50份，发泡剂1～30份，防水剂1～30份，纤维1～20份，水5～100份，钢筋网片，钢筋网片含量根据墙体的体积确定，钢筋网片的体积为墙体体积的0.5%～3.5%。

所述的粉煤灰为火电厂产粉煤灰，优选一级灰或磨细粉煤灰；

所述的水玻璃的模数1.5～3.5；

所述的发泡剂为双氧水、铝粉或硫酸铵；

所述的防水剂为有机硅防水剂、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钠、聚氯化铝中的一种或两种以上的混合物；

所述的纤维为不锈钢纤维、防腐钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维或木纤维；

所述的钢筋网片为不锈钢筋网、防腐处理的碳钢网、玻纤树脂网片或玄武岩纤维树脂网片。

一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板的制备方法，步骤包括：

（1）制备成型模具：根据待成型的墙板的结构外形尺寸制作模具；

（2）在步骤（1）得到的模具中铺设钢筋网片；

（3）将墙板的原料中的粉煤灰、矿粉、偏高岭土、水玻璃、烧碱、防水剂、纤维、水进行混合制浆，并搅拌均匀，然后加入发泡剂并搅拌均匀，得到浆料，立即将浆料浇筑在步骤（2）得到的铺设有钢筋网片的模具中进行发泡；

（4）步骤（3）的发泡并凝固后，开始进行带模蒸养，蒸养温度为40℃～95℃，蒸养时间为3～24小时，蒸养结束后降温、拆模，得到预制发泡轻质保温矿聚物墙板，该墙板容重：300kg/m³～1500 kg/m³，抗压强度：2.0MPa～16.0MPa，导热系数：0.05w/(m•k) ～0.18w/(m•k)，用于装配式建筑隔墙板或外挂墙板。

所述的步骤（4）中，降温速率不超过20℃/h。

有益效果

（1）本发明是为了满足装配式建筑，特别是钢结构建筑用预制外墙挂板而发明的一种轻质结构墙板，本发明矿聚物具有较高的折压比，如35MPa混凝土抗折强度3MPa左右，折压比约为10%，本发明矿聚物材料可以达到30%，且发泡矿聚物具有轻质和耐久性，开发了一种轻质高强的结构用墙板，可用于隔墙板，也可以直接用于外墙挂板，解决了钢结构无结构外挂板的问题。

（2）采用以粉煤灰为主要材料制备的发泡矿聚物墙板，具有轻质、高强、保温、防火、防腐和一次性成型大板的优点，工艺简单，利用工业废物为原料，为绿色建材，性价比高。

（3）该方法可以在现有混凝土预制生产线上实现墙板的制备过程，无需增加其他设备，适应性广，应用技术强。

（4）该方法制备的轻质高强保温墙板，可以满足装配式建筑，特别是解决了钢结构装配式建筑无整体式外墙板的技术问题。

（5）矿物聚合材料( Geopolymer )，简称“矿聚物”，是一类具有硅氧四面体和铝氧四面体通过桥氧键相连接的类沸石三维网状结构的新型水硬性胶凝材料。一般由具有火山灰活性的硅铝原料偏高岭土、粉煤灰、火山灰、矿粉等材料在水玻璃、烧碱等碱性物质催化下发生溶解、再聚合反应，可常温固化，或再经过蒸养形成具有结构强度的聚合无机材料。不仅具有类似水泥材料的水化凝固、高强度、可浇筑的特点，还具有高折压比、耐高温、防火隔热、耐酸碱腐蚀等优良特点，是固废资源化利用的最有效方式。

（6）通过在矿聚物制备过程中加入发泡剂，可以制备轻质的无机泡沫材料，具有质轻、保温、隔声等优良性能，相比水泥发泡材料，具有抗碳化、耐火、耐久性等优点，是制备轻质墙体材料的优选方案。添加适量的防水剂，提升矿聚物的防水性能，添加纤维材料增加材料的抗裂性能，设置钢筋网片增加板材的抗折性能，并作为挂点的连接部位。该板材具有轻质、高强、保温、防火、耐腐蚀、易安装的特点，适用于装配式建筑用外墙板，特备适用于钢结构外挂板。该工艺可利用现有混凝土预制PC墙板的生产线，无需太多工艺流程改动即可生产该类板材，而且蒸养后即可安装使用，不用像混凝土材料一样需养护28天后才能出厂，该工艺生产效率高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

在钢制平台上水平放置盒状模具，模具深20cm×长300cm× 宽300cm，涂刷脱模剂，放置经过环氧防腐处理Φ8钢筋网片，将计量好的一级粉煤灰1200kg、矿粉80kg、偏高岭土50kg、耐碱玻璃纤维8kg、硬脂酸钙5kg搅拌均匀，添加水玻璃650kg、烧碱50kg、水150kg，搅拌均匀，再添加7kg双氧水搅拌均匀，均匀浇筑在模具里。待发泡后刮平，去除多余浆体，静停5小时凝固，然后覆盖塑料薄膜在60℃下蒸养24小时，降温速率为5℃/h，降至室温后拆模，形成外墙大板。

对得到的外墙大板进行如下性能测试：

按照GB11970规定测试，其干燥后容重1050kg/m³；

按照GB11971规定测试，其抗压强度10.5MPa，抗折强度3.0MPa；

按照GB10294规定测试，其导热系数：0.14w/(m•k)。

实施例2

在钢制平台上水平放置厚20cm×长300cm× 宽300cm的模具，涂刷脱模剂，放置Φ8双层不锈钢网片，将计量好的一级粉煤1100kg、矿粉60kg、偏高岭土60kg、聚丙烯腈纤维4kg、硬脂酸钙3kg搅拌均匀，添加水玻璃600kg、烧碱48kg、水145kg，搅拌均匀，再添加5kg双氧水搅拌均匀，均匀浇筑在模具里。待发泡后刮平，去除多余浆体，静停4小时凝固，然后覆盖塑料薄膜在80度下蒸养16小时，降温，拆模，形成外墙大板。

对得到的外墙大板进行如下性能测试：

按照GB11970规定测试，其干燥后容重1100kg/m³；

按照GB11971规定测试，其抗压强度11.5MPa，抗折强度3.4MPa；

按照GB10294规定测试，其导热系数：0.15w/(m•k)。

实施例3

在钢制平台上水平放置厚20cm×长300cm× 宽300cm的模具，涂刷脱模剂，放置Φ10双层玻璃纤维树脂网片，将计量好的一级粉煤1200kg、矿粉60kg、偏高岭土50kg、聚丙烯纤维4kg、有机硅防水剂1kg搅拌均匀，添加水玻璃620kg、烧碱45kg、水150kg，搅拌均匀，再添加4kg双氧水搅拌均匀，均匀浇筑在模具里。待发泡后刮平，去除多余浆体，静停6小时凝固，然后覆盖塑料薄膜在80℃下蒸养18小时，降温，拆模，形成外墙大板。

对得到的外墙大板进行如下性能测试：

按照GB11970规定测试，其干燥后容重1000kg/m³；

按照GB11971规定测试，其抗压强度10.0MPa，抗折强度3.0MPa；

按照GB10294规定测试，其导热系数：0.13w/(m•k)。

实施例只用以说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.预制发泡轻质保温矿聚物墙板，其特征在于：该墙板的原料组成及质量份数如下：

粉煤灰200～500份，矿粉5～50份，偏高岭土1～50份，水玻璃100～300份，烧碱5～50份，发泡剂1～30份，防水剂1～30份，纤维1～20份，水5～100份，钢筋网片，钢筋网片含量根据墙体的体积确定，钢筋网片的体积为墙体体积的0.5%-3.5%。

2.根据权利要求1所述的一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板，其特征在于：所述的粉煤灰为火电厂产粉煤灰。

3.根据权利要求2所述的一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板，其特征在于：粉煤灰为一级灰或磨细粉煤灰。

4.根据权利要求1所述的一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板，其特征在于：所述的水玻璃的模数为1.5～3.5。

5.根据权利要求1所述的一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板，其特征在于：所述的发泡剂为双氧水、铝粉或硫酸铵。

6.根据权利要求1所述的一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板，其特征在于：所述的防水剂为有机硅防水剂、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钠、聚氯化铝中的一种或两种以上的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板，其特征在于：所述的纤维为不锈钢纤维、防腐钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维或木纤维。

8.根据权利要求1所述的一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板，其特征在于：所述的钢筋网片为不锈钢筋网、防腐处理的碳钢网、玻纤树脂网片或玄武岩纤维树脂网片。

9.一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板的制备方法，其特征在于步骤包括：

（1）制备成型模具：根据待成型的墙板的结构外形尺寸制作模具；

（2）在步骤（1）得到的模具中铺设钢筋网片；

（3）将墙板的原料中的粉煤灰、矿粉、偏高岭土、水玻璃、烧碱、防水剂、纤维、水进行混合制浆，并搅拌均匀，然后加入发泡剂并搅拌均匀，得到浆料，立即将浆料浇筑在步骤（2）得到的铺设有钢筋网片的模具中进行发泡；

（4）步骤（3）的发泡并凝固后，开始进行带模蒸养，蒸养温度为40℃～95℃，蒸养时间为3～24小时，蒸养结束后降温、拆模，得到预制发泡轻质保温矿聚物墙板，该墙板容重：300kg/m³～1500 kg/m³，抗压强度：2.0MPa～16.0MPa，导热系数：0.05w/(m•k) ～0.18w/(m•k)，用于装配式建筑隔墙板或外挂墙板。

10.根据权利要求9所述的一种预制发泡轻质保温矿聚物墙板的制备方法，其特征在于：所述的步骤（4）中，降温速率不超过20℃/h。