本發(fā)明涉及建筑構(gòu)件的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種制備輕質(zhì)建筑用柱、梁和墻體等構(gòu)件的方法。

背景技術(shù)：

混凝土主要包括氯氧鎂水泥、硫鋁酸鹽水泥和硅酸鹽水泥。其中，氯氧鎂水泥由于其結(jié)晶幾何形狀的片絮特征，具有極好的包覆秸稈、鋸末類農(nóng)林廢棄物輕集料的效能，受到廣泛重視，但其多孔、吸濕率高導致的化學項不穩(wěn)定弊病難以克服，自上世紀50年代至今未獲突破性成果。硫鋁酸鹽水泥自上世紀70年代發(fā)明以來，以其早強、高強氣干特性受到歡迎，得到廣泛應(yīng)用。但由于其應(yīng)用范圍主要限于礦山隧道領(lǐng)域，需要拓展更大的應(yīng)用空間。硅酸鹽水泥的結(jié)晶為細密顆粒狀，具有較好的表面封閉作用，起到很好的建筑構(gòu)件表面防潮、防腐作用。

混凝土輕質(zhì)化是近百年來建筑界主研課題之一，由于大量添加植物纖維類的輕集料難題無法突破，秸稈、鋸末類植物纖維是年年再生的可持續(xù)的綠色建筑原料，具有地域、氣域廣泛，存量巨大，取材方便，應(yīng)用便捷特性，但其易腐、易蝕、吸濕率高等缺陷，很難將其用于永久建筑體系，將植物纖維加入混凝土使其輕質(zhì)化并保證其性能的問題難以解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種制備輕質(zhì)建筑用柱、梁和墻體等構(gòu)件的方法，將植物纖維制成無機沙，用氯氧鎂結(jié)晶均勻包覆無機沙形成共同體，并用硫鋁酸鹽砂漿對共同體的空隙進行填充，再用硅酸鹽砂漿對表面進行包覆，以克服植物纖維易腐、易蝕、吸濕率高等缺陷并實現(xiàn)輕質(zhì)化。

本發(fā)明還提供一種制備輕質(zhì)建筑用柱、梁和墻體等構(gòu)件的方法，對進行表面包覆的共同體中添加玻璃纖維、磁選鐵礦渣、水渣粉或陶粒微珠等增強材料，提高構(gòu)件的硬度。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種制備輕質(zhì)的建筑用柱、梁和墻體等構(gòu)件的方法，包括：

步驟1、使氯化鎂溶液和氧化鎂溶液混合形成氯氧鎂結(jié)晶；

步驟2、氯氧鎂結(jié)晶中加入無機沙，使無機沙與氯氧鎂結(jié)晶均化形成共同體；

步驟3、共同體中加入硫鋁酸鹽結(jié)晶體，其填充共同體的空隙形成填充共同體；

步驟4、填充共同體中加入硅酸鹽砂漿，所述硅酸鹽砂漿對填充共同體進行包覆形成封閉共同體。

優(yōu)選的是，所述步驟1為：

將濃度為18～21％的氯化鎂溶液和濃度為70～90％的氧化鎂溶液于加入攪拌機中，在20～25攝氏度下攪拌6～10min形成氯氧鎂結(jié)晶，其中，氯化鎂溶液和氧化鎂溶液的質(zhì)量比為1∶2.3～2.7。

優(yōu)選的是，所述步驟2為：

加入無機沙后在20～25攝氏度下攪拌4～6min使無機沙與氯氧鎂結(jié)晶均化形成共同體，其中，無機沙與氧化鎂溶液的質(zhì)量比為1∶1.8～2.3。

優(yōu)選的是，所述步驟3為：

加入硫鋁酸鹽砂漿后在20～25攝氏度下攪拌2～6min使硫鋁酸鹽砂漿與所述共同體均布，其中，所述硫鋁酸鹽砂漿和氧化鎂溶液的質(zhì)量比為1∶3.8～4.3。

優(yōu)選的是，所述步驟4為：

加入硅酸鹽砂漿后在20～25攝氏度下攪拌2～6min使硅酸鹽砂漿在混合物中均布，其中，所述硅酸鹽砂漿和氧化鎂溶液的質(zhì)量比為1∶6～7.1。

優(yōu)選的是，還包括步驟5：

封閉共同體中加入玻璃纖維，在20～25攝氏度下攪拌3-6min；其中，玻璃纖維和氧化鎂溶液的質(zhì)量比為1∶24～26；或

封閉共同體中添加40-60目磁選鐵礦渣或水渣粉，在20～25攝氏度下攪拌1～4min，其中，所述磁選鐵礦渣或水渣粉與氧化鎂溶液的質(zhì)量比為1∶1.8-2.2；或

封閉共同體中加入150～250目的陶粒微珠，在20～25攝氏度下攪拌1～4min；其中，所述陶粒微珠與氧化鎂溶液的質(zhì)量比為1∶6-7.2。

優(yōu)選的是，還包括：

步驟6、加入改性劑，在20～25攝氏度下攪拌1～4min，其中，所述改性劑和氧化鎂溶液的質(zhì)量比為1∶0.018～0.021。

步驟7、將步驟6得到的混合物加入制版機，經(jīng)鎮(zhèn)壓、排氣、震動、整平物理加工，其上浮到粗糙構(gòu)件表面并建筑構(gòu)件表面形成細密結(jié)晶封閉層。

優(yōu)選的是，所述改性劑為葉酸、磷酸或醋酸。

優(yōu)選的是，所述植物纖維無機沙經(jīng)的制備工藝為：

將植物纖維用18～22％氯化鎂溶液浸泡12后烘干至35wt％后放入攪拌機；

再加入200目粉煤灰攪拌8～12min，其中粉煤灰與植物纖維的體積比為0.2～0.4∶1；

加入1∶20的甲基硅酸鈉溶液，攪拌5min后烘干或晾曬至含水量為35wt％，制成無機輕質(zhì)沙。

本發(fā)明的有益效果是：1、通過多種膠凝材料的復合工藝，實現(xiàn)大量的添加秸稈、鋸末類農(nóng)林廢棄物輕集料，突破混凝土輕質(zhì)化的難題，實現(xiàn)混凝土減重70％的國際領(lǐng)先水平，同時變廢為寶，為秸稈、鋸末等農(nóng)林廢棄物成為綠色建筑的可再生、可持續(xù)的資源，減輕環(huán)境壓力促進節(jié)能減排。2、突破了輕集料大集量添加的瓶頸，本發(fā)明可使秸稈、鋸末類植物纖維無障礙的大量應(yīng)用于永久建筑體系，為生態(tài)、綠色建筑開拓了道路，為建筑可持續(xù)粉發(fā)展提供了技術(shù)和產(chǎn)品。3、獲得了混凝土減重400％的高強產(chǎn)品。本發(fā)明因獲得輕質(zhì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，減輕結(jié)構(gòu)靜荷載，從而大大減少建筑用材并避免大城市、礦山城市因建筑過重的地荷載引起的，日益嚴重的大面積地面沉降。4、用本發(fā)明技術(shù)制造的建筑構(gòu)件，可便捷的實現(xiàn)標“準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、拼裝式施工”無需大型施工設(shè)施，只用電鉆、人力推車即可完成建筑主體全部施工工作。

附圖說明

圖1為片絮狀氯氧鎂結(jié)晶均勻包覆無機沙的共同體的晶相圖。

圖2為圖1中共同體的放大圖。

圖3為硫鋁酸鹽砂漿填充共同體的空隙的晶相圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

本發(fā)明制備輕質(zhì)建筑用柱、梁和墻體等構(gòu)件之前須對原材料進行前工序處理，前工序為：

1、制備輕質(zhì)無機沙：

去脂：將秸稈、鋸末類的植物纖維用20％氯化鎂溶液浸泡12h后淋水后烘干至35wt％后放入攪拌機

填充：加入植物纖維體積30％的200目粉煤灰攪拌10min，粉煤灰顆粒填滿植物纖維縫隙；

封閉：加入1∶20的甲基硅酸鈉溶液，加入適量清水，攪拌5min后烘干或晾曬至含水量為35wt％，制成無機輕質(zhì)沙。甲基硅酸鈉為填滿粉煤灰的植物纖維顆粒包覆外殼。

2、硫鋁酸鹽砂漿制備：硫鋁酸鹽(425#)30％，細河沙30％，80目粉煤灰40％適量水制備成砂漿備用。

3、硅酸鹽砂漿制備：硅酸鹽(425#)40％，細河沙60％，水適量，制備成砂漿備用。

實施例1

本實施例示出了一種制備輕質(zhì)建筑用自保溫外墻構(gòu)件的方法，包括：

步驟1、攪拌機使用雙籠轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速65轉(zhuǎn)/分，加入濃度為20％的氯化鎂溶液100Kg和濃度為80％的氧化鎂溶液250Kg于攪拌機中，在溫度為25℃下攪拌8min形成氯氧鎂結(jié)晶胚胎。

步驟2、加入無機沙50Kg，在25℃下攪拌5min使無機沙與氯氧鎂結(jié)晶均化，均化系數(shù)大于4，使片絮狀氯氧鎂結(jié)晶均勻包覆無機沙形成共同體，共同體的晶相結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2為圖1的放大圖，觀察圖2發(fā)現(xiàn)共同體上存在聯(lián)通多孔性缺陷。

步驟3、加入25kg硫鋁酸鹽砂漿，在25攝氏度下攪拌4min使硫鋁酸鹽砂漿與步驟2得到的共同體均勻分布，其中，硫鋁酸鹽砂漿為線棒狀結(jié)晶，其向共同體的縫隙中生長，堵塞住聯(lián)通的孔隙形成填充共同體，其結(jié)構(gòu)詳見圖3。之后，加入15kg硅酸鹽砂漿，在25攝氏度下攪拌3min使硅酸鹽砂漿在混合物中均布，硅酸鹽砂漿的細密顆粒狀結(jié)晶包覆在填充共同體的表面形成包覆共同體。

步驟3.1、加入長度為5cm的玻璃纖維4kg，攪拌4min。

步驟4、加入葉酸改性劑2kg，在25攝氏度下攪拌2min后出鍋。

步驟5、將步驟4得到的混合物加入制版機，鎮(zhèn)壓、排氣、震動、整平物理加工，上浮到粗糙構(gòu)件表面并在表面形成細密結(jié)晶封閉層。完成后，對熱水化反應(yīng)過程中的不良要素進行適當?shù)恼{(diào)整和改性，保證建筑構(gòu)件的穩(wěn)定性。下面將本實施例1制備的保溫外墻(簡寫為例1)與普通的磚混+外墻保溫外墻(簡寫為磚混外墻)物理與熱工性能比較數(shù)據(jù)匯總與表一。

表一 本實施例的保溫外墻與磚混外墻保溫物理與熱工性能比較表

實施例2

在實施例1的基礎(chǔ)上，本實施例示出了一種制備輕質(zhì)建筑用樓板構(gòu)件的方法，包括：

步驟1、攪拌機使用雙籠轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速65轉(zhuǎn)/分，加入濃度為20％的氯化鎂溶液100Kg和濃度為80％的氧化鎂溶液250Kg于攪拌機中，在溫度為25℃下攪拌8min形成氯氧鎂結(jié)晶胚胎。

步驟2、加入無機沙50Kg，在25℃下攪拌5min使無機沙與氯氧鎂結(jié)晶均化，使片絮狀氯氧鎂結(jié)晶均勻包覆無機沙形成共同體，共同體上存在聯(lián)通多孔性缺陷。

步驟3、加入25kg硫鋁酸鹽砂漿，在25攝氏度下攪拌4min使硫鋁酸鹽砂漿與步驟2得到的共同體均勻分布，其中，硫鋁酸鹽砂漿為線棒狀結(jié)晶，其向共同體的縫隙中生長，堵塞住聯(lián)通的孔隙形成填充共同體。之后，加入15kg硅酸鹽砂漿，在25攝氏度下攪拌3min使硅酸鹽砂漿在混合物中均布，硅酸鹽砂漿的細密顆粒狀結(jié)晶包覆在填充共同體的表面形成包覆共同體。

步驟3.1、加入50kg的50目磁選鐵礦渣或水渣粉，在25℃下攪拌1～4min。

步驟4、加入磷酸改性劑2kg，在25℃下攪拌2min后，將混合物從攪拌機中取出

步驟5、將步驟4得到的混合物加入制版機，鎮(zhèn)壓、排氣、震動、整平物理加工，上浮到構(gòu)件表面，用細密顆粒狀結(jié)晶層封閉建筑構(gòu)件表面。完成后，對熱水化反應(yīng)過程中的不良要素進行適當?shù)恼{(diào)整和改性，保證建筑構(gòu)件的穩(wěn)定性。

下面將本實施例2制備的樓板與鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板(簡寫為混凝樓板)物理與熱工性能比較數(shù)據(jù)匯總與表二。

表二 本實施例2制備的樓板與鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板的物理性能比較

實施例3

在實施例1的基礎(chǔ)上，本實施例示出了一種制備輕質(zhì)建筑用屋面板構(gòu)件的方法，包括：

步驟1、攪拌機使用雙籠轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速65轉(zhuǎn)/分，加入濃度為20％的氯化鎂溶液100Kg和濃度為80％的氧化鎂溶液250Kg于攪拌機中，在溫度為25℃下攪拌8min形成氯氧鎂結(jié)晶胚胎。

步驟2、加入無機沙50Kg，在25℃下攪拌5min使無機沙與氯氧鎂結(jié)晶均化，使片絮狀氯氧鎂結(jié)晶均勻包覆無機沙形成共同體，共同體上存在聯(lián)通多孔性缺陷。

步驟3、加入25kg硫鋁酸鹽砂漿，在25攝氏度下攪拌4min使硫鋁酸鹽砂漿與步驟2得到的共同體均勻分布，其中，硫鋁酸鹽砂漿為線棒狀結(jié)晶，其向共同體的縫隙中生長，堵塞住聯(lián)通的孔隙形成填充共同體。之后，加入15kg硅酸鹽砂漿，在25攝氏度下攪拌3min使硅酸鹽砂漿在混合物中均布，硅酸鹽砂漿的細密顆粒狀結(jié)晶包覆在填充共同體的表面形成包覆共同體。

步驟3.1、加入15kg的200目陶粒微珠，在25℃下攪拌1～4min。

步驟4、加入醋酸改性劑2kg，在25℃攝氏度下攪拌2min后，將混合物從攪拌機中取出。

步驟5、將步驟4得到的混合物加入制版機，鎮(zhèn)壓、排氣、震動、整平物理加工，上浮到構(gòu)件表面，用細密顆粒狀結(jié)晶層封閉建筑構(gòu)件表面。完成后，對熱水化反應(yīng)過程中的不良要素進行適當?shù)恼{(diào)整和改性，保證建筑構(gòu)件的穩(wěn)定性。

下面將本實施例3制備的屋面板與鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面(簡寫為現(xiàn)澆屋面)物理與熱工性能比較數(shù)據(jù)匯總與表三。

表三 本實施例制備的屋面板與鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面的物理、熱工性能比較

本發(fā)明的制備輕質(zhì)的建筑用柱、梁和墻體等構(gòu)件的方法具有以下優(yōu)點：

新穎性：1、實現(xiàn)了混凝土輕集料大集量添加的瓶頸，大幅度突破了混凝土輕體化的難題。該發(fā)明的建筑構(gòu)件混凝土C10硬度，容重600kg/m³；C20硬度，容重900kg/m³；是硅酸鹽混凝土的容重的4\1(硅酸鹽混凝土2500kg/m³)。2、實現(xiàn)了多種膠凝材料的復合應(yīng)用。不同膠凝材料特性不一，用途各異，采用復合技術(shù)使其克服缺陷發(fā)揮優(yōu)長完成某一特殊用途，是混凝土發(fā)展的必然趨勢，亦是業(yè)界長期難以突破的課題。本發(fā)明將氯氧鎂、硫鋁酸鹽、硅酸鹽多種不同結(jié)晶形態(tài)、凝固方式、硬度數(shù)比實現(xiàn)了復合應(yīng)用，同時還突破了氣硬與水硬材料復合應(yīng)用難題。

實用性：1、完成了混凝土輕質(zhì)化的課題，獲得了混凝土減重400％的高強產(chǎn)品。本發(fā)明因獲得輕質(zhì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，減輕結(jié)構(gòu)靜荷載，從而大大減少建筑用材并避免大城市、礦山城市因建筑過重的地荷載引起的，日益嚴重的大面積地面沉降。2、突破了輕集料大集量添加的瓶頸，本發(fā)明可使秸稈、鋸末類植物纖維無障礙的大量應(yīng)用于永久建筑體系，為生態(tài)、綠色建筑開拓了道路，為建筑可持續(xù)粉發(fā)展提供了技術(shù)和產(chǎn)品。本發(fā)明不同硬度的構(gòu)件產(chǎn)品中添加植物纖維輕集料添加量列表如下：

表四 不同硬度的建筑構(gòu)件中添加植物纖維輕集料的匯總表

用本發(fā)明所述方法制備的輕質(zhì)的建筑用柱、梁和墻體等構(gòu)件具有如下優(yōu)點：

1、獲得極高的保溫性能。本發(fā)明技術(shù)制造的建筑構(gòu)件，具有極好的保溫隔熱功能，20mm厚墻板，導熱系數(shù)0.050W/(m·K)，解決了墻材自保溫難題，省除了現(xiàn)有建筑的保溫工序。

2、極高程度的實現(xiàn)了建筑產(chǎn)業(yè)化。用本發(fā)明技術(shù)制造的建筑構(gòu)件，可便捷的實現(xiàn)標“準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、拼裝式施工”無需大型施工設(shè)施，只用電鉆、人力推車即可完成建筑主體全部施工工作。與傳統(tǒng)的濕法施工比較，工作量減少80％。

本發(fā)明所述方法和所述方法制備的輕質(zhì)的建筑用柱、梁和墻體等構(gòu)件具有如下有益效果：

首先：開拓了可再生生態(tài)建材原料的途徑。植物纖維類綠色原料的應(yīng)用，極大程度的擯棄了以一次性資源為主的建材生產(chǎn)方式，同時原料成本極大降低，以保溫外墻為例：370磚砌體+雙面抹灰+xps+墻面封閉，其造價北京280元\m2；大連240元\m；張家口250元\m.本發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)的自保溫外墻板只有90元\m建材生產(chǎn)的造價低于傳統(tǒng)材料的65％，具有極好的經(jīng)濟性。

其次：建筑施工費用只是傳統(tǒng)做法的20％，以本發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)的自保溫外墻板其拼裝費35元\m。

再次：以極低的成本獲得極高的節(jié)能性，以保溫外墻為例：本發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)的自保溫外墻板，材料、施工費總計為125元\m，其結(jié)構(gòu)熱阻高達2.7m²·K/W，與紅磚+保溫比較，其結(jié)構(gòu)熱阻為1.8m².K/W，造價280元\m²，熱工效率提高近一倍；造價僅為其28％，不但建造階段大幅降低成本，更重要的是，在全壽命使用其中，高節(jié)能效能將大大降低使用費用，實現(xiàn)極好的經(jīng)濟型性。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。