相變材料、輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板及其制備方法。所述混凝土板的制備原料如下：水泥、粉煤灰、相變材料、發(fā)泡劑、減水劑、速凝劑、纖維和水。本發(fā)明輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板自身強度高，自重輕，閉孔率好。
【專利說明】
相變材料、輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種相變材料、輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來，建筑火災(zāi)頻繁發(fā)生，對保溫材料的防火性能提出了更高的要求。無機保 溫材料因具有防火性能好、耐老化、變形系數(shù)小且與墻體接近、與墻體粘結(jié)強度高等優(yōu)點， 引起人們的廣泛關(guān)注。研發(fā)導(dǎo)熱系數(shù)小于〇.〇5W/m.k且造價較低的蜂窩混凝土板來代替聚 苯板和擠塑板，從而解決現(xiàn)有保溫板易老化、穩(wěn)定性差、耐久性差、與墻體粘結(jié)強度低等缺 點成為無機保溫材料研究的一個方向。
[0003] 近幾年，無機保溫材料也取得不少研究成果，集中體現(xiàn)在輕質(zhì)混凝土方面。中國專 利申請200710055329.8中提供了一種蜂窩混凝土，可以解決目前的磚或混凝土等建筑材料 不能滿足建筑中輕質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保需要的問題。但該發(fā)明也存在一定的問題:一是用到的蜂 窩劑組成復(fù)雜，不利于蜂窩混凝土材料的質(zhì)量控制；二是生產(chǎn)工藝不合理，只能用于生產(chǎn)砌 塊或墻體，很難生產(chǎn)出密度小于200kg/m 3的板材;三是其導(dǎo)熱系數(shù)較大，通過對其實施例進 行測定，導(dǎo)熱系數(shù)均大于〇.〇8W/(m.K)。申請?zhí)枮?00910305328.3的申請中，用到大量的玻 化微珠，存在重量大、易破碎、吸水率高的缺點。總的來說，目前輕質(zhì)蜂窩混凝土板其優(yōu)點 是:導(dǎo)熱系數(shù)較低，保溫效果好，不燃燒，與墻體粘結(jié)力強，無毒害放射物質(zhì)、環(huán)保，與建筑物 使用壽命同期，而且施工簡便、快捷。技術(shù)性能優(yōu)于泡沫玻璃、泡沫陶瓷、酚醛泡沫板、聚苯 顆粒、聚苯板、擠塑板等墻體保溫材料。其缺點是強度低(脆），吸水率高，自重較大，無法與 聚苯板、擠塑板等墻體保溫材料相比，同時閉孔率差，部分存在表面裂紋、粉化情況。
[0004] 實際上，太陽輻射強度及作用時間對墻體溫度場影響明顯，尤其是保溫層以外的 部分，北墻、東墻接收太陽輻射較少，南墻、西墻相對較多。以北京為例，在夏季，各朝向墻體 表面溫度西墻約為60°C，南墻約為50°C，東墻約為50°C，北墻約為45°C，墻體表面晝夜溫差 達34°C，因墻體內(nèi)外側(cè)變形不同很容易導(dǎo)致保溫層外表面產(chǎn)生開裂或脫落。
[0005] 另一方面，相變儲能建筑材料應(yīng)用于建材的研究始于1982年，由美國能源部太陽 能公司發(fā)起。隨后，相變材料PCM在混凝土試塊、石膏墻板等建筑材料中的研究和應(yīng)用一直 方興未艾。2008年，國外又研制成功一種新型建筑材料固液共晶相變材料，在墻板或輕型混 凝土預(yù)制板中澆注這種相變材料，可以保持室內(nèi)溫度適宜。另歐美有多家公司利用相變材 料PCM生產(chǎn)銷售室外通訊接線設(shè)備和電力變壓設(shè)備的專用小屋，可在冬夏天均保持在適宜 的工作溫度。相變材料與建筑材料的復(fù)合工藝目前主要有以下幾種方法:將PCM密封在合適 的容器內(nèi)；將PCM密封后置入建筑材料中；通過浸泡將PCM滲入多孔的建材基體（如石膏墻 板、水泥混凝土試塊等）；將PCM直接與建筑材料混合。就目前來說，現(xiàn)存的問題主要在相變 儲能建筑材料耐久性和經(jīng)濟性兩個方面。耐久性問題主要有相變材料在循環(huán)過程中熱物理 性質(zhì)的退化、相變材料易從基體泄漏、相變材料對基體材料的作用問題。經(jīng)濟性的問題是相 變材料的加入增加了施工工序和工程預(yù)算，以致喪失了與傳統(tǒng)材料的競爭能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種新型的相變材料、利用該相變材料制作的輕質(zhì)相變蜂 窩混凝土板及其制備方法，解決蜂窩混凝土自身強度低(脆），吸水率高，自重較高，閉孔率 差，粉化的現(xiàn)狀。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0008] 一種相變材料，所述相變材料為核殼結(jié)構(gòu)的顆粒，從外向內(nèi)分別為52.5Mpa水泥、 40-50°C熔點石蠟、60-65°C熔點石蠟三種材料組成的顆粒，顆粒半徑為0.5-2mm，其中水泥 厚度為〇 · 05-0 · lmm，40-50°C熔點石蠟厚度為0 · l-lmm，60-65°C熔點石蠟厚度為0 · 35-lmm〇
[0009] 石蠟熔點可以有一定范圍變化，具體數(shù)值是根據(jù)夏季墻體表面的溫度確定，上述 溫度更適合河南地區(qū)。
[0010] 所述的相變材料的制備方法優(yōu)選如下進行:首先選取高熔點的石蠟制作成石蠟顆 粒，再把高熔點的石蠟顆粒放入融化的低熔點石蠟液體內(nèi)，制備出復(fù)合石蠟顆粒，并在復(fù)合 石蠟顆粒表面粘附上干燥的52.5Mpa水泥顆粒。
[0011]利用上述相變材料制備輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板，所述混凝土板由下列重量份的原 料制成：
[0012] 快硬硫鋁酸鹽水泥:2-80份；
[0013] 普通硅酸鹽水泥:0-80份；
[0014] 粉煤灰:2-40份；
[0015] 相變材料:10-30份；
[0016]發(fā)泡劑:4-11份；
[0017] 減水劑:0.H份；
[0018] 速凝劑：1-3.5份；
[0019] 纖維:0.2-1 份；
[0020] 水：42-55份。
[0021] 所述快硬硫鋁酸鹽水泥應(yīng)為標(biāo)號42.5Mpa以上；所述普通硅酸鹽水泥應(yīng)為標(biāo)號 32.5Mpa以上;所述的粉煤灰滿足0.08毫米方孔篩篩余量小于10%，含碳量低于10%，可以 選電廠研磨后的干煤灰，以增加資源回收利用率，減少污染。其中，對粉煤灰粒徑的控制是 為了實現(xiàn)在堿性環(huán)境條件下，粉煤灰的活性更容易激發(fā)，使其化學(xué)反應(yīng)更順暢的進行，不僅 可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量還可以降低產(chǎn)品的成本。
[0022] 所述的減水劑為聚羧酸減水劑;所述的發(fā)泡劑為質(zhì)量濃度不低于25%的雙氧水； 所述的速凝劑為粉狀硅酸鈉;所述的纖維為長度3-8_的聚丙烯纖維。
[0023] 本發(fā)明的輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板，在滿足建筑節(jié)能的性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，成本更 為經(jīng)濟。
[0024]本發(fā)明進一步提供了一種優(yōu)選的所述輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板的制備方法，將水 泥、粉煤灰、相變材料、速凝劑、纖維混合均勻，之后加入水和減水劑混合均勻，加入發(fā)泡劑 混合均勻，發(fā)泡2-5h形成蜂窩混凝土塊體，分割獲得蜂窩混凝土板。
[0025] 其中，加入水和減水劑后攪拌l-5min。
[0026]加入發(fā)泡劑后攪拌0.5-2min。
[0027] 所述水可選用普通飲用水，溫度控制在20_65°C。
[0028] 從原料上來講，由于雙氧水和水泥之間反應(yīng)很快，會釋放大量熱量，經(jīng)過30-40分 鐘內(nèi)部溫度高達90°C，此條件下水泥氣泡中的水分很快蒸發(fā)，導(dǎo)致水泥泡開裂穿孔，使產(chǎn)品 干縮開裂。本發(fā)明中為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，添加復(fù)合相變材料，因石蠟顆粒表面很 光滑，所形成蜂窩狀泡孔體是封閉型的，同時隨著蜂窩塊體內(nèi)部溫度的不斷升高，外側(cè)的石 蠟將會融化，也將阻止水分的蒸發(fā)，有利于水泥的水化反應(yīng)，隨著蜂窩塊體內(nèi)溫度降低到正 常溫度，融化的石蠟將會在泡孔體內(nèi)重新凝固為固態(tài)，并對泡孔壁上縫隙進行填充，從而水 泥蜂窩狀泡孔體達到憎水效果和良好的保溫效果。即采用本發(fā)明的相變材料后，不僅可以 吸收能量，而且對蜂窩狀泡孔體產(chǎn)生的裂縫可進行自行修復(fù)，從而保證了輕質(zhì)相變蜂窩混 凝土板良好的保溫效果。此外，還可以提高輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板的力學(xué)性能。
[0029] 本發(fā)明所述的輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板具有以下優(yōu)點：早期抗折抗壓強度高，后期 強度不倒縮;含有石蠟可以調(diào)節(jié)板材的溫度和材料抗裂性能，不龜裂;制作過程簡便，其導(dǎo) 熱系數(shù)可控制在0.03-0.055W/(m.K)，抗壓強度可在0.1-0.8MPa間變化，體積密度可控制在 100-200kg/m 3,形成蜂窩泡體的直徑為l-5mm，且為相互不連通的封閉的氣泡群，具有極佳 的耐火及隔熱性能。
[0030] 所述輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板制作及施工十分便利，既可以工廠制作，又可以現(xiàn)場 制作。施工時，能刨、鋸、釘?shù)?，作為防火隔離帶，可按照聚苯乙烯板的施工方法進行施工，最 大限度地節(jié)省施工周期;作為墻板可與任何結(jié)構(gòu)體系配套使用，降低建筑物的重量，相同面 積或體積的本發(fā)明產(chǎn)品材料的重量僅為磚墻的八分之一，大幅度減輕荷載，減少了混凝土 基礎(chǔ)及鋼結(jié)構(gòu)架的承載力，降低了其它材料的消耗。
[0031 ]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：
[0032]本發(fā)明輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板自身強度高，吸水率小于6%，自重輕，閉孔率在 92%以上;解決了傳統(tǒng)墻體保溫材料潛熱值較低、抗壓強度低、容易受氣候變化影響產(chǎn)生伸 縮裂縫、從而造成材料抗老化性能差，粘結(jié)力喪失而脫落，導(dǎo)致整個建筑保溫體系失效、甚 至造成安全隱患的問題。
【具體實施方式】
[0033]以下以具體實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不限于此： [0034]實施例1-6的制備輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板的原料重量組成以及性能參數(shù)詳見表1: [0035]表 1
[0036]
[0037]
[0038] 上還買施例得到的牷質(zhì)相雙嶧萵混凝土極的嶧萵Μ體且砼為1 -8mm。
[0039] 實施例中所述的減水劑為聚羧酸減水劑;所述的發(fā)泡劑為質(zhì)量濃度27.5%的雙氧 水;所述的速凝劑為粉狀硅酸鈉;所述的纖維為長度3-8_的聚丙烯纖維。
[0040] 所述防火耐溫蜂窩混凝土板的制備方法包括以下步驟：
[0041 ] (1)制備相變材料，首先選取60-65度高熔點的石蠟制作成石蠟顆粒，再把高熔點 的石蠟顆粒放入融化的40-50度低熔點石蠟液體內(nèi)，制備出復(fù)合石蠟顆粒，并在復(fù)合石蠟顆 粒表面粘附上干燥的52.5Mpa水泥顆粒，以保證相變材料和其他材料攪拌的均勻性，顆粒半 徑為 0.5_2mm。
[0042 ] (2)按比例稱取水泥、粉煤灰、相變材料、速凝劑、纖維混合均勻；
[0043] (3)按比例稱取水和減水劑，加到2)混合均勻的材料內(nèi)攪拌3.5min獲得均勻的漿 體；
[0044] (4)按比例稱取發(fā)泡劑，加到3)均勻的漿體內(nèi)，攪拌0.8min;
[0045] (5)把4)攪拌均勻的材料澆注于模具內(nèi)開始發(fā)泡，3h后形成蜂窩混凝土塊體；
【主權(quán)項】
1. 一種相變材料，其特征在于，所述相變材料為核殼結(jié)構(gòu)的顆粒，從外向內(nèi)分別為 52.5Mpa水泥、40-50°C熔點石蠟、60-65°C熔點石蠟三種材料組成的顆粒，顆粒半徑為0.5-2mm，其中水泥厚度為0.05-0.1臟，40-50°(：熔點石蠟厚度為0.1-1111111，60-65°(：熔點石蠟厚度 為0·35_lmm 〇2. 權(quán)利要求1所述的相變材料的制備方法，其特征在于，首先選取高熔點的石蠟制作成 石蠟顆粒，再把高熔點的石蠟顆粒放入融化的低熔點石蠟液體內(nèi)，制備出復(fù)合石蠟顆粒，并 在復(fù)合石蠟顆粒表面粘附上干燥的52.5Mpa水泥顆粒。3. 采用權(quán)利要求1所述相變材料制得的輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板，其特征在于，由下列重 量份的原料制成： 快硬硫鋁酸鹽水泥:2-80份； 普通娃酸鹽水泥:0-80份； 粉煤灰:2-40份； 相變材料：10-30份； 發(fā)泡劑:4-11份； 減水劑:0.1-1份； 速凝劑:1-3.5份； 纖維:0.2-1份； 水:42-55份。4. 如權(quán)利要求3所述的輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板，其特征在于，所述的減水劑為聚羧酸減 水劑;所述的發(fā)泡劑為質(zhì)量濃度不低于25%的雙氧水;所述的速凝劑為粉狀硅酸鈉;所述 的纖維為長度3-8mm的聚丙烯纖維。5. 如權(quán)利要求3所述的輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板，其特征在于，所述快硬硫鋁酸鹽水泥應(yīng) 為標(biāo)號42.5Mpa以上;所述普通硅酸鹽水泥應(yīng)為標(biāo)號32.5Mpa以上;所述的粉煤灰滿足0.08 毫米方孔篩篩余量小于10%，含碳量低于10%。6. 權(quán)利要求3-5任一所述輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板的制備方法，其特征在于，將水泥、粉 煤灰、相變材料、速凝劑、纖維混合均勻，之后加入水和減水劑混合均勻，加入發(fā)泡劑混合均 勻，發(fā)泡2-5h形成蜂窩混凝土塊體，分割獲得蜂窩混凝土板。7. 如權(quán)利要求6所述的輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板的制備方法，其特征在于，加入水和減水 劑后攪拌l-5min。8. 如權(quán)利要求6所述的輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板的制備方法，其特征在于，加入發(fā)泡劑后 攬摔 0 · 5_2min。9. 如權(quán)利要求6所述的輕質(zhì)相變蜂窩混凝土板的制備方法，其特征在于，水加入時溫度 為 20-65 °C。
【文檔編號】C09K5/06GK106085366SQ201610426934
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】岳建偉, 趙維林, 曹智鋒, 韓利偉, 仇玉瑩, 徐安全
【申請人】河南大學(xué), 河南正陽建設(shè)工程有限公司