一种纤维混凝土保温墙面板及其制备方法

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及到一种纤维混凝土保温墙面板及其制备方法。


背景技术：

2.墙体是各种建筑的一部分。常用的墙体为块状砖体与水泥浆砌筑构成，它的缺点是抗拉性差，遇强烈地震便坍塌成一堆碎石，会造成重大的人员和财产损失，因此安全性不高。随着时代的发展，节能降耗越来越受到人们的重视，现在人们不断开发出各种保温墙体砖，从而达到节能降耗的目的。
3.真空绝热板作为一种高效的无机保温材料，导热系数为0.008w/(m
·
k)，防火性能极佳(a1级)，具有保温性能优异、质量轻、不燃等优点，在制冷等行业已普遍应用，德国等欧州国家将其成功应用于建筑保温工程，国内很多墙面的保温工程中也得到应用，但在预制混凝土外墙板的应用研究还是空白。从保温性能来看，真空保温板导热系数远远小于其他保温材料，真空绝热板表面在施工过程中容易被捆绑钢筋的钢丝挂破，以致保温性能失效。
4.玄武岩不易燃烧的特性且价格低廉，常作为保温隔热材料使用。现有的玄武岩纤维往往通过短切纤维的形式添加至保温装饰板中，玄武岩纤维的添加量有限，不能很好地满足保温装饰的需求。而且对于特殊环境(高温)下，现有的玄武岩纤维保温板并不能起到很好的耐高温性，保温隔热效果不佳。
5.因此急需一种应用于外墙板的保温材料，克服现有技术中保温效果不佳、物理性能不佳的缺陷。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种纤维混凝土保温墙面板及其制备方法，可以提高保温墙面板的保温、抗震和抗渗性能。
7.为达上述目的，本发明提供了一种纤维混凝土保温墙面板，包括保温层和包裹保温层的防护层，保温层包括以下重量份组分：玄武岩纤维15-30份、碳纤维15-30份、聚丙烯腈纤维20-40份、棕丝5-10份、水泥500-800份、无机填料100-200份和助剂10-20份，玄武岩纤维、碳纤维、聚丙烯腈纤维和棕丝的直径均为3-5μm。
8.进一步地，水泥包括等质量比的硅酸盐水泥和高铝水泥。
9.硅酸盐水泥采用山东山铝水泥有限公司生产的p.o 42.5r硅酸盐水泥。高铝水泥是指一种快硬、高强、耐热及耐腐蚀的胶凝材料，主要特性有早期强度高、附高温和耐腐蚀，本发明中的高铝水泥与硅酸盐水泥的平均粒径为40-50μm。
10.进一步地，无机填料包括隔热粉、陶瓷微球以及与它们配合的粉煤灰、膨胀珍珠岩、海泡石、石英砂、硅灰、氢氧化镁中的一种或多种。
11.进一步地，助剂包括羧甲基纤维素钠、氮化硼、硅烷偶联剂或硼酸。
12.本发明为了提高纤维混凝土保温墙面板的各项性能，保留添加其他助剂的方案，
例如可以适当添加消泡剂、助溶剂、分散剂等。
13.进一步地，防护层包括质量比为1-2：3-4：3-4的纤维网、纤维混凝土和高炉渣。
14.进一步地，高炉渣由高钛型高炉渣置于渣罐中自然冷却形成的表面干壳层依次经过破碎、磁选和筛分制为2-3mm颗粒而得到。
15.进一步地，防护层外部涂抹有防水涂层，防水涂层包括以下重量份组分：去离子水20-30份、稳定剂0.1-0.2份、弹性乳液3-5份、硅酸盐30-40份、水性树脂3-8份和增稠剂0.1-0.5份。
16.进一步地，稳定剂为氨中和剂、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯吡咯烷酮、聚丙烯醇或氢氧化钠。增稠剂为dow acrysol rm-12w。
17.弹性乳液的粘度为1000-2000mpa
·
s；硅酸盐包括硅酸锂、硅酸钾、硅酸铝或硅酸钠。
18.进一步地，水性树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂、氨基树脂和有机硅树脂中的至少一种。
19.本发明还提供了一种纤维混凝土保温墙面板的制备方法，包括以下步骤：
20.(1)制备保温层
21.按照比例称取原料，将玄武岩纤维、碳纤维、聚丙烯腈纤维和棕丝浸泡后晾干，剪切并制成浆料，然后加入水泥、无机填料搅拌均匀后，再加入助剂搅拌均匀；
22.将搅拌后的材料成型后烘干，制得保温层；
23.(2)制备防护层
24.将高炉渣加入纤维混凝土中，搅拌均匀后，再加入搅拌，制得纤维混凝土浆料；
25.(3)制备保温墙面板
26.于保温层外表面包裹一层纤维网，将步骤(2)制得的浆料涂覆于纤维网外部，涂抹均匀后，干燥并于表面涂抹防水涂层后制得保温墙面板。
27.进一步地，步骤(3)涂抹后还包括用塑料膜包裹后自然养护，自然养护温度为20-26℃。
28.综上所述，本发明具有以下优点：
29.1、本发明的纤维混凝土保温墙面板包括保温层、防护层和防水涂层，保温层包括玄武岩纤维、碳纤维和棕丝等材料，可以提高保温层的耐高温性能；防护层包括高炉渣和纤维混凝土等材料，可以提高防护层的强度，从而对内部的保温层起到较好的保护作用；防水涂层包括弹性乳液、稳定剂和水性树脂等，可以提高防护层的抗渗性能和保温性能。因此本发明的纤维混凝土保温墙面板具有保温、抗震及抗渗性能佳的优点。
30.2、本发明中的防水涂层以无机材料作为主要成膜物，通过采用无机硅酸盐溶液提供较好的耐擦洗，耐水性；添加少量弹性乳液改善无机涂料漆膜可能开裂现象的风险。
31.3、本发明中的保温层以四种纤维作为骨架结构材料，再辅以无机填料和水泥，优化出最合理的配比，在保温层内部形成均匀的错位结构，可以减少保温层，能减少裂缝的发生并提高整体的保温性能。
32.其中玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，快速拉制而成的。玄武岩纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多
种优异性能。
33.4、本发明中的防护层的高钛型高炉渣是由自然冷却的外壳制成的符合透水混凝土要求的骨料，透水性强，与纤维混凝土混合使用提高了混凝土的抗拉、抗折和抗裂性能；同时也提高了混凝土的韧性、抗压强度，延长了使用年限。
具体实施方式
34.以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
35.实施例1
36.本实施例提供了一种纤维混凝土保温墙面板的制备方法，包括以下步骤：
37.(1)称取原料
38.包括保温层和包裹保温层的防护层，保温层包括以下重量份组分：玄武岩纤维30份、碳纤维30份、聚丙烯腈纤维40份、棕丝10份、水泥800份、无机填料200份和助剂20份，玄武岩纤维、碳纤维、聚丙烯腈纤维和棕丝的直径均为3μm；
39.水泥包括等质量比的硅酸盐水泥和高铝水泥；
40.无机填料包括等质量的隔热粉、陶瓷微球以及粉煤灰；
41.助剂为羧甲基纤维素钠；
42.防护层包括质量比为1：3：3的纤维网、纤维混凝土和高炉渣；
43.高炉渣由高钛型高炉渣置于渣罐中自然冷却形成的表面干壳层依次经过破碎、磁选和筛分制为2-3mm颗粒而得到；
44.防护层外部涂抹有防水涂层，防水涂层包括以下重量份组分：去离子水30份、聚丙烯酰胺0.2份、弹性乳液5份、硅酸钾40份、水性树脂8份和增稠剂dow acrysol rm-12w 0.5份；
45.水性树脂为环氧树脂。
46.(2)制备保温层
47.将玄武岩纤维、碳纤维、聚丙烯腈纤维和棕丝浸泡后晾干，剪切并制成浆料，然后加入水泥、无机填料搅拌均匀后，再加入助剂搅拌均匀；
48.将搅拌后的材料成型后烘干，制得保温层。
49.(3)制备防护层
50.将高炉渣加入纤维混凝土中，搅拌均匀后，再加入搅拌，制得纤维混凝土浆料。
51.(4)制备保温墙面板
52.于保温层外表面包裹一层纤维网，将步骤(3)制得的浆料涂覆于纤维网外部，涂抹均匀后，干燥并于表面涂抹防水涂层后，用塑料膜包裹后自然养护制得保温墙面板，自然养护的温度为25℃。
53.实施例2
54.本实施例提供了一种纤维混凝土保温墙面板的制备方法，包括以下步骤：
55.(1)称取原料
56.包括保温层和包裹保温层的防护层，保温层包括以下重量份组分：玄武岩纤维15
份、碳纤维15份、聚丙烯腈纤维20份、棕丝5份、水泥500份、无机填料100份和助剂10份，玄武岩纤维、碳纤维、聚丙烯腈纤维和棕丝的直径均为3μm；
57.水泥包括等质量比的硅酸盐水泥和高铝水泥；
58.无机填料包括等质量的隔热粉、陶瓷微球、膨胀珍珠岩以及硅灰；
59.助剂为硼酸；
60.防护层包括质量比为2：3：4的纤维网、纤维混凝土和高炉渣；
61.高炉渣由高钛型高炉渣置于渣罐中自然冷却形成的表面干壳层依次经过破碎、磁选和筛分制为2-3mm颗粒而得到；
62.防护层外部涂抹有防水涂层，所述防水涂层包括以下重量份组分：去离子水20份、聚丙烯吡咯烷酮0.1份、弹性乳液3份、硅酸钠30份、水性树脂3份和增稠剂dow acrysol rm-12w 0.1份；
63.水性树脂为聚氨酯树脂。
64.(2)制备保温层
65.将玄武岩纤维、碳纤维、聚丙烯腈纤维和棕丝浸泡后晾干，剪切并制成浆料，然后加入水泥、无机填料搅拌均匀后，再加入助剂搅拌均匀；
66.将搅拌后的材料成型后烘干，制得保温层。
67.(3)制备防护层
68.将高炉渣加入纤维混凝土中，搅拌均匀后，再加入搅拌，制得纤维混凝土浆料。
69.(4)制备保温墙面板
70.于保温层外表面包裹一层纤维网，将步骤(3)制得的浆料涂覆于纤维网外部，涂抹均匀后，干燥并于表面涂抹防水涂层后，用塑料膜包裹后自然养护制得保温墙面板，自然养护的温度为25℃。
71.实施例3
72.本实施例提供了一种纤维混凝土保温墙面板的制备方法，包括以下步骤：
73.(1)称取原料
74.包括保温层和包裹保温层的防护层，保温层包括以下重量份组分：玄武岩纤维20份、碳纤维15份、聚丙烯腈纤维30份、棕丝8份、水泥650份、无机填料150份和助剂15份，玄武岩纤维、碳纤维、聚丙烯腈纤维和棕丝的直径均为5μm；
75.水泥包括等质量比的硅酸盐水泥和高铝水泥；
76.无机填料包括等质量的隔热粉、陶瓷微球以及氢氧化镁；
77.助剂为氮化硼；
78.防护层包括质量比为1：4：3的纤维网、纤维混凝土和高炉渣；
79.高炉渣由高钛型高炉渣置于渣罐中自然冷却形成的表面干壳层依次经过破碎、磁选和筛分制为2-3mm颗粒而得到；
80.防护层外部涂抹有防水涂层，所述防水涂层包括以下重量份组分：去离子水25份、聚丙烯醇0.1份、弹性乳液5份、硅酸锂35份、水性树脂6份和增稠剂dow acrysol rm-12w 0.3份；
81.水性树脂为有机硅树脂。
82.(2)制备保温层
83.将玄武岩纤维、碳纤维、聚丙烯腈纤维和棕丝浸泡后晾干，剪切并制成浆料，然后加入水泥、无机填料搅拌均匀后，再加入助剂搅拌均匀；
84.将搅拌后的材料成型后烘干，制得保温层。
85.(3)制备防护层
86.将高炉渣加入纤维混凝土中，搅拌均匀后，再加入搅拌，制得纤维混凝土浆料。
87.(4)制备保温墙面板
88.于保温层外表面包裹一层纤维网，将步骤(3)制得的浆料涂覆于纤维网外部，涂抹均匀后，干燥并于表面涂抹防水涂层后，用塑料膜包裹后自然养护制得保温墙面板，自然养护的温度为25℃。
89.对比例1
90.本对比例与实施例1不同的是，不包括：碳纤维和棕丝。
91.对比例2
92.本对比例与实施例1不同的是，不包括：无机填料。
93.对比例3
94.本对比例与实施例1不同的是，不包括：玄武岩纤维和助剂。
95.对比例4
96.本对比例与实施例1不同的是，不包括：防水涂层。
97.对比例5
98.本对比例与实施例1不同的是，不包括：高炉渣和陶瓷微球。
99.试验例1
100.对实施例1-3以及对比例1-5制备的纤维混凝土保温墙面板进行性能测试，指标参照《建筑外墙用无机防火保温板db13/t1704-2013》标准，其结果如表1所示。
101.表1纤维混凝土保温墙面板性能测试
[0102][0103]
从表1可以看出，本发明实施例1-3的纤维混凝土保温墙面板在常温和500℃高温下的导热系数均低于对比例3的不含玄武岩纤维的面板，表现出优异的保温隔热效果，以及耐高温性；同时，本发明实施例1-3的抗压强度和抗折强度也均由于对比例1-5。
[0104]
对比实施例1和对比例1可以看出，没有加入棕丝和碳纤维，导热系数均明显升高，说明棕丝和碳纤维的加入有利于提高保温隔热性以及耐高温性，并且也有利于力学性能的提高。
[0105]
对比实施例1和对比例2可以看出，没有加入无机填料的面板，导热系数也均明显升高，说明无机填料的加入有利于提高一体板的保温隔热性以及耐高温性，并且也有利于力学性能的提高。
[0106]
对比实施例1和对比例5可以看出，没有加入高炉渣和陶瓷微球的面板，导热系数增加，说明高炉渣和陶瓷微球的加入有利于提高保温隔热性以及耐高温性，并且也有利于力学性能的提高。
[0107]
虽然对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。