一種保溫磚及其製備方法
2023-05-30 22:28:56 1
專利名稱：一種保溫磚及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種建築材料，尤其涉及建築用的保溫磚及其製備方法，屬於建築材料領域。
背景技術：
目前保溫市場上採用聚苯板、密質聚苯板和保溫砂漿(水泥混合聚苯顆粒)的保溫材料在技術上都存在自身無法克服的缺陷和不盡如人意的部分。
聚苯板是從石油中提煉出的有機材料。受溫度影響敏感，分子活動非常活躍。耐熱溫度只有70℃，經實驗測得70℃時，48小時後尺寸變化率達到5％。中國東北地區冬季戶外溫度為-45℃～20℃，南方地區夏季牆面溫度最高可達到70℃～75℃。聚苯板材料受室外空氣溫度的劇烈變化，本性上就無法改變膨脹和翹曲，以上數據證明，翹曲、開裂不可避免。使用聚苯板出現問題是必然的，出現問題的時間長短取決於粘結物體，通常選用纖維素醚和丙烯酸作為粘結體，混合水泥砂漿。這三種物質都有老化期和導熱係數，既不能阻止聚苯板的翹曲、開裂，也會進一步加劇溫度的傳導。加之聚苯板施工上採用鉚釘穩固上牆。這種施工方法使得聚苯板與牆面產生空鼓距離。存在距離的好處是在一定程度上對阻止了溫度的向內傳導。面臨的問題是，一旦聚苯板翹曲，冷、熱氣流就進入空鼓距離，成為冷、熱氣流儲存點，儲存到一定值，內牆就成為橋體，破壞了室內的恆溫環境。不能改變聚苯板的本性就不能解決翹曲、開裂的問題。這也是中外科學家在使用聚苯板上至今難以攻克的問題。作為聚苯板生產的主要原料苯乙烯和丁烷在燃燒時會產生大量的苯和一氧化碳等有害氣體。一旦燃燒起來，人吸入該種有害氣體，便喪失自救能力，最終喪命。中國的居住環境又相當密集，一旦產生燃燒，就會造成大面積的人員傷亡，使人民都生活在不安全的隱患中。聚苯為石油中的提取物，中國的保溫材料均採用聚苯板，必會大量進口石油，進而引起世界性石油價格上漲；同時也會反過來導致聚苯板材料的昂貴。造成外匯大量的流失之外，如單獨依靠聚苯板進行保溫，造成全國的保溫結果計劃無法順利實施，使保溫政策無法貫徹始終，中途夭折。以中國市場的需求度，世界的石油儲備仍無法滿足。
保溫砂漿僅由水泥加聚苯顆粒外加粘接劑混合而成。水泥的導熱係數高到1-2w/m·k，包裹導熱係數為0.042-0.043w/m·k的聚苯顆粒，所形成的水泥聚苯砂漿導熱係數為0.095-0.098w/m·k。經由上海建委測試中心測試結果顯示，現市場上使用保溫砂漿導熱係數在0.1-0.2w/m·k，根本不符合國家要求的保溫材料導熱係數在0.06w/m·k以下的規範。由於水泥的導熱係數高，水泥黏結物間存在微傳導。水泥黏結物間存在微傳導即是指冷、熱氣流先在微距離中積聚，積聚開始時水泥還能像水流的過濾網一樣產生一定阻隔效果，一定時間的積聚，牆體儲存冷、熱空氣達到一定值，使內牆成為冷、熱橋體，將冷、熱氣流導入室內，導致室外的冷、熱氣流傳導進室內，最終破壞了室內空間的恆溫條件。
現有保溫材料不能確實真正達到保溫要求。(以上海地區為例，二級節能要求達到55.6％的節能指標；北京地區三級節能要求達到65％)。隨著國家節能事業的日益規範和完善，節能要求的普遍提高。現北京地區的節能要求規定達到節能65％。面對這一要求和標準的具體實施，現慣用的保溫外牆體系，聚苯板、密質板將面臨技術和施工上的實際問題聚苯板的導熱係數為0.04w/m·k，密質板的導熱係數為0.027-0.029w/m·k，密質板的導熱係數雖好，但使用在高層建築上其抗風壓值就不能承受。水泥聚苯砂漿的導熱係數在0.095-0.098，要達到65％的保溫節能指標，厚度將厚至10或15cm。此種厚度將大大加重牆體的承重力，使建築物的負載力加大。也有提出「三明治」法即用左右兩邊3cm的水泥聚苯砂漿中間夾聚苯板上牆。首先兩邊的水泥聚苯砂漿不能和聚苯板穩固結合。牆體為無機物，水泥聚苯砂漿為有機物，無機和有機兩種物質不能很好結合，一旦脫落，會造成人員傷亡，存在極大的安全隱患。
發明人針對上述節能指標和現保溫材料的狀況分析所得，必須找到具有合適導熱係數的輕質材料。據此自主研究可起到保溫、防火、阻音、環保保溫磚，再配合施工操作方法，在既不影響牆體承重，又節約資源，達到保溫節能指標一步到位法。發明人正是認識到保溫的必要性及當今世界保溫材料的缺陷性，結合中國實際需要，進行8年卓越而艱辛的研究。中國的地礦資源豐富，在河南、東北地區儲存有大量的珍珠巖礦石，在新疆地區儲存有大量的蛭石，在四川地區儲存有大量的燥土，都是無機的天然保溫原材料。
北京、東北、西北等寒冷地區由於節能要求為三級節能，65％以上，若使用傳統聚苯板和保溫砂漿很難達到要求，即使達到，保溫層的厚度也需8-10CM。這樣難免產生施工繁瑣、抗風壓值不夠，在高層建築上使用不安全等缺點。據此，需在保溫節能做到一步到位，故研製出保溫磚。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種製備保溫磚的方法。
本發明所要解決的技術問題是通過以下技術途徑來實現的一種製備保溫磚的方法，包括以下步驟1)按下述重量份稱取各原料酸化鎂保溫材料添加劑1-20份、膨脹珍珠巖或聚苯乙烯顆粒0.5-5份；2)將上述原料混合均勻後，加入為混合物總重量0.8-1倍重量的水或防水液，運用傳統制磚工藝壓合製成磚，不進行煅燒乾燥即得。
為了達到更好的保溫效果，上述原料中還可含有0.1-0.8重量份的蛭石或燥土。
上述製備方法中，其中所述的膨脹珍珠巖為開孔膨脹珍珠巖或閉孔膨脹珍珠巖。
所述的聚苯乙烯顆粒的製備方法如下將回收的廢聚苯板粉碎後過60～80目篩即得。本發明採用回收的廢聚苯板製成聚苯乙烯顆粒，經過將廢聚苯板進行簡單的處理加工，此舉不僅可解決城市中存在的大量的白色垃圾汙染，而且還由於聚苯乙烯顆粒本身具有優異的保溫性能，將其加進本發明保溫材料中能夠大大提高材料的保溫性能。
所述的酸化鎂保溫材料添加劑可以通過商業途徑購買得到(例如，可購自上海裕宸科技有限公司生產的商品名稱為「雙衡」牌保溫材料)，也可通過以下方法製備得到按以下重量百分比稱取各組分酸化鎂粉劑52-54％，酸化鎂晶格體25-35％，超微建材高效添加劑8-12％和植物纖維6-8％；將以上各組分均勻的混合在一起，即得。上述各組分的重量百分比優選為酸化鎂粉劑54％，酸化鎂晶格體30％，超微建材高效添加劑10％和植物纖維6％。
所述的酸化鎂粉劑的製備方法如下將含鎂率達到85％以上氧化鎂礦石投擲在(5％強硫酸+95％清水)強酸溶液中浸泡，酸化後進行燒結、製成粉劑即為酸化鎂粉劑。
所述的酸化鎂晶格體的製備方法如下將含鎂率達到75-85％以上氧化鎂礦石投擲在(35％強硫酸+65％清水)強酸溶液中浸泡，酸化後通過180℃反應釜進行結晶，產生酸化鎂晶格體。
所述的超微建材高效添加劑為專利號為ZL200310113325.2專利所公開的超微建材高效添加劑。
所述的植物纖維可為任意一種植物纖維，例如為稻草、麥杆、棉杆，或者將紙箱打漿後所得到的植物纖維，優選為棉杆纖維。
酸化鎂加入超微建材高效添加劑，超微建材高效添加劑隨水分子的揮發增大內聚力，加大密集度，縮小體積，與酸化鎂形成膠黏包裹體。在酸化鎂膠黏包裹體中混合人少量的植物纖維，酸根進入到植物纖維，保證了纖維的不腐爛，同時中和了酸化鎂的酸性，使整體物料改性為中性。
目前世界現存在兩種晶結格材料矽酸水泥(矽晶結格法)和菱苦水泥(碘晶結格法)。矽酸水泥已在各種建築物上取得廣泛運用。但矽酸水泥的導熱係數為0.14w/m·k。菱苦水泥是在國家經濟不發達階段，由國家菱苦土研究所研製出氧化鎂和氯化鎂組合生成晶結格，以期可以替代水泥作為原料使用。但通過實踐證明，其利用碘晶(即鹽滷)作晶結格，由於含有大量的碘，碘即鹽，鎂的分子遇水十分活躍，與碘晶排斥，每次排斥、交變都將鹽滷導出，在建築物上形成白色粉末，多次排斥、交變將原本形成鎂的晶結格逐步返滷導出體外，徹底破化了鎂和滷的晶結格，鎂又恢復為鬆散體。為此原國家建材總局發出通知，菱苦水泥不能作為建築材料投入使用。
酸鎂晶格體呈玻璃狀晶體(圖1)，分子量小於水，能迅速溶於水。晶格體如同氧化鎂和氯化鎂的晶結格，但具有不分散、不還原的強硬度。是由國家地礦部專家尋找可以產生晶格的地礦資源，採用三種以上的礦物質進行激配。用一種穩定性極好的礦物分子對一種活躍性極強的分子進行穩固。將原來微鹼性的陽離子通過酸性轉化為陰離子，兩者結合為穩定相融體，採用固體晶結法，3天形成初步晶結，7天晶結格基本完成，隨著時間的延長，晶格體逐步加強，使酸性晶格體的強度達到矽酸水泥的強度和硬度。
本發明運用酸化鎂保溫材料添加劑包裹膨脹珍珠巖或聚苯顆粒製成保溫磚。經由本發明方法所製備的保溫磚是一種免燒產品，經漿體乾燥後，形成晶結格，不同的比重能承受不同的壓力，最低能承受的壓力在2.6MPs，最高的是5.6MPs，其導熱係數在0.07-0.1w/m·k(普通磚在0.8以上)。導熱係數≤0.1w/m·k的本發明保溫磚，較之傳統的磚頭0.81w/m·k的導熱係數，保溫磚是其阻溫能力的8倍，製作24牆，不僅可以滿足65％的節能，更可達到80％以上的節能。且成本低廉，可普遍為民用接受，滿足東北、西北等地區的嚴寒氣候的保暖節能要求。
本發明保溫磚的仿紅磚做法(240mm*110mm*50mm)，所製備的保溫磚容重最最輕可以達到300g，導熱係數≤0.07w/m·k。根據北京地區65％的節能指標，要求主體牆體的傳熱係數在0.057，導熱係數0.15w/m·k。
整個建築物的外殼用本發明保溫磚來解決，在保溫磚的兩邊用水泥、鋼絲網加固增強，徹底解決北京地區65％，甚至80％的節能指標。同時也解決了中國黑龍江、吉林、遼寧等嚴寒地區的抗寒、防凍加之，保溫磚1000℃不燃，一旦房間出現火災，更不會蔓延、波及到其他房間。本發明保溫磚，節能、阻音、保溫、防火、承壓材料，採用本發明保溫磚可以使建築行業的整體成本下降。
本發明保溫磚的使用方法，包括在建築物施工時將保溫磚用粘接料砌成保溫牆，保溫牆做在牆體中間，兩邊以水泥做表面保護層(圖2)。
其中，所述的粘接料可為常規的粘接料，優選為由以下方法製備得到的粘接料按下述重量份稱取各原料酸化鎂粉劑0.7份、酸化鎂晶格體0.3份和膨脹珍珠巖0.7份；將以上原料混合後加入1重量份的水，混合均勻，即得。
圖1酸鎂晶格體晶相圖。
圖2本發明保溫磚的施工示意圖。
具體實施例方式
以下通過實施例來進一步描述本發明，應該理解的是，這些實施例僅用於例證的目的，決不限制本發明的範圍。
實施例1製備防水液10kg防水劑(KL-205科樂高效防水系列，由成都興隆化工有限公司生產)混合200kg的水。
按下述重量份稱取各原料(單位kg)酸化鎂保溫材料添加劑100(購自上海裕宸科技有限公司生產的商品名稱為「雙衡」牌保溫材料)、開孔膨脹珍珠巖100；將上述原料混合均勻後，加入100kg的防水液，運用傳統制磚工藝壓合製成磚，不進行煅燒乾燥即得。
將本實施例所製備的保溫磚進行檢測，其各項性能結果見表1。
表1本發明保溫磚性能檢測結果
實施例2按下述重量份稱取各原料(單位kg)酸化鎂保溫材料添加劑150(購自上海裕宸科技有限公司生產的商品名稱為「雙衡」牌保溫材料)、閉孔膨脹珍珠巖100；將上述原料混合均勻後，加入200kg的水，運用傳統制磚工藝壓合製成磚，不進行煅燒乾燥即得。
將本實施例所製備的保溫磚進行檢測，其各項性能結果見表2。
表2本發明保溫磚性能檢測結果
實施例3聚苯乙烯顆粒的製備將回收的廢聚苯板粉碎後過60～80目篩即得。
按下述重量份稱取各原料(單位kg)酸化鎂保溫材料添加劑40(購自上海裕宸科技有限公司生產的商品名稱為「雙衡」牌保溫材料)、聚苯乙烯顆粒2；將上述原料混合均勻後，加入33.6kg的水，運用傳統制磚工藝壓合製成磚，不進行煅燒乾燥即得。
將本實施例所製備的保溫磚進行檢測，其各項性能結果見表3。
表3本發明保溫磚性能檢測結果
權利要求
1.一種製備保溫磚的方法，包括以下步驟1)按下述重量份稱取各原料膨脹珍珠巖或聚苯乙烯顆粒0.5-5份和酸化鎂保溫材料添加劑1-20份；2)將上述原料混合均勻後，加入為混合物總重量0.8-1倍重量的水或防水液，運用傳統制磚工藝壓合製成磚，不進行煅燒乾燥即得。
2.按照權利要求1的方法，其特徵是所述的膨脹珍珠巖為開孔膨脹珍珠巖或閉孔膨脹珍珠巖。
3.按照權利要求1的方法，其特徵是所述的聚苯乙烯顆粒的製備方法如下將回收的廢聚苯板粉碎後過60～80目篩即得。
4.按照權利要求1的方法，其特徵是所述的酸化鎂保溫材料添加劑按照以下方法製備得到按以下重量百分比稱取各組分酸化鎂粉劑52-54％，酸化鎂晶格體25-35％，超微建材高效添加劑8-12％和植物纖維6-8％；將以上各組分均勻的混合在一起，即得。
5.按照權利要求4的方法，其特徵是各組分的重量百分比為酸化鎂粉劑54％，酸化鎂晶格體30％，超微建材高效添加劑10％和植物纖維6％。
6.按照權利要求4的方法，其特徵是所述的所述的酸化鎂粉劑通過以下製備方法製備得到將含鎂率達到85％以上的氧化鎂礦石投擲在強酸溶液中浸泡，酸化後進行燒結、製成粉劑即為酸化鎂粉劑；所述的強酸溶液由強硫酸和水按照5∶95的體積比組成。
7.按照權利要求4的方法，其特徵是所述的酸化鎂晶格體的製備方法如下將含鎂率達到75-85％以上氧化鎂礦石投擲在強酸溶液中浸泡，酸化後通過180℃反應釜進行結晶，產生酸化鎂晶格體；所述的強酸溶液由強硫酸和水按照35∶65的體積比組成。
8.一種保溫磚，其特徵是由權利要求1-7任一方法製備得到的產品。
9.權利要求8的保溫磚在建築物保溫中的應用，包括在建築物施工時將保溫磚體用粘接料砌成保溫牆，保溫牆做在牆體中間，兩邊以水泥做表面保護層。
10.按照權利要求9的應用，其特徵是所述的粘接料由以下方法製備得到按下述重量份稱取各原料酸化鎂粉劑0.7份、酸化鎂晶格體0.3份和膨脹珍珠巖0.7份；將以上原料混合後加入1重量份的水，混合均勻，即得。
全文摘要
本發明公開了一種新的保溫磚及其製備方法。本發明保溫磚的製備方法包括以下步驟1)按下述重量份稱取各原料膨脹珍珠巖或聚苯乙烯顆粒0.5－5份和酸化鎂保溫材料添加劑1－20份；2)將上述原料混合均勻後，加入為混合物總重量0.8－1倍重量的水，運用傳統制磚工藝壓合製成磚，不進行煅燒乾燥即得。本發明方法所製備的保溫磚是一種免燒產品，經漿體乾燥後，形成晶結格，最低能承受2.7MPs的壓力，最高能承受的壓力高達5.6MPs，其導熱係數在0.07－0.1w/m·k，是普通磚阻溫能力的8倍。本發明保溫磚節能、阻音、保溫、防火、承壓，是一種性能優異的建築保溫材料。
文檔編號C04B16/08GK101088956SQ20061008737
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月12日 優先權日2006年6月12日
發明者劉貴堂 申請人:劉貴堂