一种轻质复合混凝土外墙及生产方法与流程

本发明涉及轻质混凝土外墙，特别涉及一种轻质复合混凝土外墙及生产方法。

背景技术

建筑外墙是现有房屋建设中常见的组成部分，其以金属挂件将饰建筑板材直接吊挂于墙面或空挂于钢架之上。现有一种混凝土外墙，其由发泡混凝土组成的混凝土基体，配以埋设在混凝土基体内的预埋件以及涂覆在混凝土基体外的装饰层组成，预埋件用于与墙面或钢架固定。其中发泡混凝土，又名泡沫混凝土或轻质混凝土，是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。

由于发泡混凝土在为便于发泡，其内骨料选择为直径小于4.75mm的细骨料或为细砂，其成品混凝土的抗压性能和抗弯折能，较使用粗骨料的混凝土而言较弱，针对外墙时，其再运输和使用时易应受到冲击而发生断裂或破碎。而若直接使用粗骨料，其发泡剂发生的气泡大量的吸附于骨料表面，导致混凝土外表面的骨料结合强度低，易脱落，同时粗骨料比表面积小，表面吸附气泡固化后形成的封闭气孔会积蓄游离水，而促进碱-骨料反应，使混凝土膨胀开裂，由此导致发泡混凝土外墙的实际使用效果差。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种轻质复合混凝土外墙，实际使用效果好，减小外墙重量并降低外墙固定支架的载重负荷的同时，提高轻质复合混凝土的抗压性能和抗折性能，减少外墙受到冲击后断裂或破碎的可能。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种轻质复合混凝土外墙，其特征在于，包括笼状的钢筋支架、固定在钢筋支架内的预埋件、由轻质复合混凝土填充并包覆钢筋支架后固化形成的混凝土基体以及涂覆在混凝土基体背向室内或背向其所安装墙面一侧的涂覆层，所述涂覆层为保温层或防腐涂料层或装饰涂料层，所述轻质复合混凝土包括以下原料及原料的质量份数：

硅酸盐水泥100份，

水200份，

碎石骨料80份，

强酸型阳离子交换树脂8-12份，

天然砂30-40份，

聚四氟乙烯填料7-10份。

通过采用上述技术方案，强酸型阳离子交换树脂吸水后会发生膨胀，其待轻质复合混凝土表面固化后再逐渐脱水，进而形成封闭气孔，替代发泡剂，由于强酸型阳离子交换树脂不会主动吸附于碎石骨料表面，由此避免封闭气孔集聚在碎石骨料表面；

同时由于强酸型阳离子交换树脂在轻质复合混凝土中吸水时，会有与轻质复合混凝土的游离水中的阳离子进行交换，减少na⁺、k⁺，并且在强酸型阳离子交换树脂处于碱性环境下，抑制na2sio3和k2sio3的溶胶体产生，而ca²⁺、mg²⁺与sio2在碱性环境下反应生成的casio3、mgsio3难以再电离出ca²⁺、mg²⁺，故受强酸型阳离子交换树脂影响小，进而起到抑制碱-骨料反应的作用；

聚四氟乙烯填料混合并分散在轻质复合混凝土内后，提高轻质复合混凝土的抗渗性，抑制后期轻质复合混凝土表面使用时受水汽侵蚀而发生碱-骨料反应，同时在轻质复合混凝土固化和养护过程中，阻碍水份渗出，避免碱霜析出，以及防止强酸型阳离子交换树脂在轻质复合混凝土固化前脱水而导致密封气孔失去支持而坍塌

另一方面，配合聚四氟乙烯填料对水在开始固化后的轻质复合混凝土内渗透的阻碍作用，强酸型阳离子交换树脂在固化和养护阶段时，在脱水和吸水过程中反复，其脱出的游离水作为养护阶段水合反应和碱-骨料反应所需游离水的主要来源，由于水合反应在轻质复合混凝土固化和养护阶段对水的获取能力强于碱-骨料反应，由此强酸型阳离子交换树脂控制固化阶段后期和养护阶段，轻质复合混凝土内游离水含量，进而促进水合反应同时抑制碱骨料反应；

综上保证轻质复合混凝土固化和养护的正常进行，同时提高碎石骨料的结合强度，抑制碱骨料反应，避免粗骨料在轻质复合混凝土中的使用缺陷，提高轻质复合混凝土的抗压性能和抗折性能，进而减小外墙重量，降低外墙固定支架的载重复合，同时减少外墙受到冲击后断裂或破碎的可能。

作为优选的，所述强酸型阳离子交换树脂粒径为0.05-0.1mm。

通过采用上述技术方案，控制封闭气孔的大小，避免封闭气孔过大而在轻质复合混凝土内相互连通形成空腔。

作为优选的，所述聚四氟乙烯填料为圆形的片体，其厚度为0.02-0.04mm，直径为0.6-0.8cm。

通过采用上述技术方案，较相同体积的粒状聚四氟乙烯填料，其在轻质复合混凝土中对水渗透的阻断效果更为明显。

作为优选的，所述碎石骨料的粒径为1-1.2cm。

通过采用上述技术方案，聚四氟乙烯填料直径和碎石骨料的粒径比为0.5-0.8，聚四氟乙烯填料在轻质复合混凝土内分散更均匀，且更易填充在碎石骨料的缝隙之间。

作为优选的，所述轻质复合混凝土的原料还包括短玻纤维5-6份，硅烷交联剂7-10份。

通过采用上述技术方案，短玻纤维可轻质复合混凝土的抗拉伸性能和抗热膨胀性能，同时在硅烷交联剂作用下，短玻纤维和聚四氟乙烯填料相粘结，两聚四氟乙烯填料被短玻纤维连接后，在轻质复合混凝土内形成以聚四氟乙烯填料为锚头、短玻纤维为锚索的锚固结构，由此进一步轻质复合混凝土提高抗拉伸、抗弯折和抗热膨胀性能。

作为优选的，所述短玻纤维的长度为2-4cm。

通过采用上述技术方案，避免单条短玻纤维在轻质复合混凝土中发生多次弯折，以保证轻质复合混凝土发生变形时，短玻纤维为锚索的张紧力。

针对现有技术存在的不足，本发明的第二目的在于提供一种轻质复合混凝土外墙生产方法，可获得一种密度小、抗压性能和抗折性能优良的轻质复合混凝土外墙。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种轻质复合混凝土外墙生产方法，其包括以下步骤：

s1：使用钢板拼接成盒状的外墙模具；

s2：选用钢筋扎制钢筋支架和在钢筋支架内焊接预埋件；

s3：将钢筋支架和焊接在钢筋支架内的预埋件放入外墙模具内；

s4：按质量份数称取硅酸盐水泥100份，水200份，碎石骨料80份，强酸型阳离子交换树脂8-12份，天然砂30-40份，聚四氟乙烯填料7-10份，先将强酸型阳离子交换树脂泡入水中2-3h，充分吸水膨胀，再与其他原料一同加入搅拌机中，混合搅拌均匀后得到轻质复合混凝土；

s5：向s3中的外墙模具内倾倒入轻质复合混凝土，倾倒过程同时进行人工或机械振捣；

s6：待s5中的轻质复合混凝土固化形成混凝土基体后，拆卸外墙模具，并对所得的混凝土基体进行养护，养护时间为28天；

s7：在s6养护结束后的混凝土基体背向室内或背向其所安装房屋一侧涂覆涂覆层，待涂覆层固化和养护后，得到轻质复合混凝土外墙。

通过采用上述技术方案，可获得一种密度小、抗压性能和抗折性能优良的轻质复合混凝土外墙，同时强酸型阳离子交换树脂先泡入水中充分吸水膨胀，保证强酸型阳离子交换树脂逐渐脱水，进而形成封闭气孔，替代发泡剂的效果。

作为优选的，所述聚四氟乙烯填料为圆形的片体，其厚度为0.02-0.04mm，直径为0.6-0.8cm，且所述聚四氟乙烯填料一圆形侧面的中心厚度大于其边沿厚度，所述外墙模具内部的底面水平设置且于混凝土基体背向室内或背向其所安装房屋一侧相对应，所述s5中振捣方向包括水平方向。

通过采用上述技术方案，聚四氟乙烯填料的重心位于其圆形片状隆起侧面的一侧，随振捣带动外墙模具的振动，聚四氟乙烯填料受其重心位置影响，随振动进行，聚四氟乙烯填料趋于水平状态转动直至于碎石骨料相抵接无法移动或水平放置，由此增强聚四氟乙烯填料对混凝土基体背向室内或背向其所安装房屋一侧水汽渗透的隔断效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.强酸型阳离子交换树脂吸水后会发生膨胀，其待轻质复合混凝土表面固化后再逐渐脱水，进而形成封闭气孔，替代发泡剂，由于强酸型阳离子交换树脂不会主动吸附于碎石骨料表面，由此避免封闭气孔集聚在碎石骨料表面，加强碎石骨料与水泥的结合，防止碎石骨料脱离；配合聚四氟乙烯填料对水在开始固化后的轻质复合混凝土内渗透的阻碍作用，强酸型阳离子交换树脂在固化和养护阶段时，在脱水和吸水过程中反复，其脱出的游离水作为养护阶段水合反应和碱-骨料反应所需游离水的主要来源，由于水合反应在轻质复合混凝土固化和养护阶段对水的获取能力强于碱-骨料反应，由此强酸型阳离子交换树脂控制固化阶段后期和养护阶段，轻质复合混凝土内游离水含量，进而促进水合反应同时抑制碱骨料反应；保证轻质复合混凝土固化和养护的正常进行，同时提高碎石骨料的结合强度，抑制碱骨料反应，避免粗骨料在轻质复合混凝土中的使用缺陷，提高轻质复合混凝土的抗压性能和抗折性能，进而减小外墙重量，降低外墙固定支架的载重复合，同时减少外墙受到冲击后断裂或破碎的可能；

2.强酸型阳离子交换树脂在轻质复合混凝土中吸水时，会有与轻质复合混凝土的游离水中的阳离子进行交换，减少na⁺、k⁺，并且在强酸型阳离子交换树脂处于碱性环境下，抑制na2sio3和k2sio3的溶胶体产生，而ca²⁺、mg²⁺与sio2在碱性环境下反应生成的casio3、mgsio3难以再电离出ca²⁺、mg²⁺，故受强酸型阳离子交换树脂影响小，进而起到抑制碱-骨料反应的作用，防止混凝土基体受碱-骨料反应影响而开裂；

3.聚四氟乙烯填料混合并分散在轻质复合混凝土内后，提高轻质复合混凝土的抗渗性，抑制后期轻质复合混凝土表面使用时受水汽侵蚀而发生碱-骨料反应，同时在轻质复合混凝土固化和养护过程中，阻碍水份渗出，避免碱霜析出，以及防止强酸型阳离子交换树脂在轻质复合混凝土固化前脱水而导致密封气孔失去支持而坍塌；

4.轻质复合混凝土的原料还包括短玻纤维和硅烷交联剂，短玻纤维可轻质复合混凝土的抗拉伸性能和抗热膨胀性能，同时在硅烷交联剂作用下，短玻纤维和聚四氟乙烯填料相粘结，两聚四氟乙烯填料被短玻纤维连接后，在轻质复合混凝土内形成以聚四氟乙烯填料为锚头、短玻纤维为锚索的锚固结构，由此进一步轻质复合混凝土提高抗拉伸、抗弯折和抗热膨胀性能；5.聚四氟乙烯填料为圆形的片体，其厚度为0.02-0.04mm，直径为0.6-0.8cm，且聚四氟乙烯填料一圆形侧面的中心厚度大于其边沿厚度，外墙模具内部的底面水平设置且于混凝土基体背向室内或背向其所安装房屋一侧相对应，s5中振捣方向包括水平方向的振捣，随振捣带动外墙模具的振动，聚四氟乙烯填料受其重心位置影响，随振动进行，聚四氟乙烯填料趋于水平状态转动直至于碎石骨料相抵接无法移动或水平放置，由此增强聚四氟乙烯填料对混凝土基体背向室内或背向其所安装房屋一侧水汽渗透的隔断效果。

附图说明

图1为轻质复合混凝土外墙的剖视图；

图2为外墙模具的结构示意图；

图3为实施例3中聚四氟乙烯填料沿其轴心的剖视图。

附图标记：1、混凝土基体；2、钢筋支架；3、预埋件；4、外墙固定支架；5、墙面；6、涂覆层；7、外墙模具；71、钢板；8、聚四氟乙烯填料；81、圆锥部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1，

如附图1所示，一种轻质复合混凝土外墙，包括笼状的钢筋支架2、固定在钢筋支架2内的预埋件3、由轻质复合混凝土填充并包覆钢筋支架2后固化形成的混凝土基体1以及涂覆在混凝土基体1背向室内或背向其所安装墙面5一侧的涂覆层6。预埋件3一端穿出混凝土基体1外，与墙体或外墙固定支架4固定。涂覆层6为保温层或防腐涂料层或装饰涂料层，其非本发明的创新点，且对混凝土基体1单独的力学性能无影响，故在此不做详细阐述。

轻质复合混凝土包括以下原料及原料的质量份数：

硅酸盐水泥100份，

水200份，

碎石骨料80份，

强酸型阳离子交换树脂8-12份，

天然砂30-40份，

聚四氟乙烯填料87-10份。

硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥，代号p.o42.5。碎石骨料选用河北茂磊建材有限公司、灵寿县泽石矿产品加工厂、四川远大康建材有限公司的市售产品，且同批次的轻质复合混凝土选用同家公司同批订购的碎石骨料，碎石骨料的粒径为1-1.2cm。强酸型阳离子交换树脂选用廊坊津南树脂有限公司市售产品(732)强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，经本厂机械破碎筛分后得到，其粒径为0.05-0.1mm。天然砂选用灵寿县恒川矿产品加工厂和灵寿县昊乾矿物粉体加工厂市售产品细河沙，目数为50-100目。聚四氟乙烯填料8外为扬中市艾氟斯管阀件有限公司为定制产品，聚四氟乙烯填料8为圆形的片体，其厚度为0.02-0.04mm，直径为0.6-0.8cm。

上述一种轻质复合混凝土外墙生产方法，其包括以下步骤：

s1：使用钢板71拼接成盒状的外墙模具7；

s2：选用钢筋扎制钢筋支架2和在钢筋支架2内焊接预埋件3；

s3：将钢筋支架2和焊接在钢筋支架2内的预埋件3放入外墙模具7内；

s4：按质量份数称取硅酸盐水泥100份，水200份，碎石骨料80份，强酸型阳离子交换树脂8-12份，天然砂30-40份，聚四氟乙烯填料87-10份，先将强酸型阳离子交换树脂泡入水中2-3h，充分吸水膨胀，再与其他原料一同加入搅拌机中，混合搅拌均匀后得到轻质复合混凝土；

s5：向s3中的外墙模具7内倾倒入轻质复合混凝土，倾倒过程同时进行人工或机械振捣；

s6：待s5中的轻质复合混凝土固化形成混凝土基体1后，拆卸外墙模具7，并对所得的混凝土基体1进行养护，养护时间为28天；

s7：在s6养护结束后的混凝土基体1背向室内或背向其所安装房屋一侧涂覆涂覆层6，待涂覆层6固化和养护后，得到轻质复合混凝土外墙。

如附图2所示，此次外墙模具7呈长方体状，由五块钢板71拼接而成，上端敞口，底面水平。

为更好对比轻质复合混凝土外墙受到冲击时的受激反应，选用轻质复合混凝土进行检测，避免钢筋支架2不同照常的偏差。以不同配比获得实施例1a-1f的轻质复合混凝土，其具体组成如下。

同时以现有的水泥发泡剂，按照与实施例1a-1f相同的硅酸盐水泥、水、碎石骨料、天然砂配比制作泡沫混凝土，得到对比例1a-1f，水泥发泡剂为东莞市深海节能建材科技有限公司市售产品sh-1261#。

继而对实施例1a-1f所得轻质复合混凝土和对比例1a-1f所得轻质混凝土进行抗压试验、抗折试验和抗渗试验。

抗压试验、抗折试验根据《gb/t50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准》中记载的抗压强度试验和抗折强度试验进行。抗渗试验根据《gb50164-2011混凝土质量控制标准》及其条文说明内容进行试验。抗压试验、抗折试验和抗渗试验的试验结果如下。

由上可知，实施例1a-1f中轻质复合混凝土的抗压强度可达到c60，抗折强度可达到c40，均明显高于对比例1a-1f的轻质复合混凝土，抗压强度和抗折强度均达到了提升；同时实施例1a-1f中轻质复合混凝土抗渗性能优于对比例1a-1f的轻质复合混凝土。

对比例2，

基于实施例1a的基础上，对碎石骨料的粒径调节，得到对应的实施例2a-2f。

继而对对比例2a-2f所得轻质复合混凝土进行抗压试验、抗折试验和抗渗试验，试验结果如下。

根据以上对比例2a-2f所得轻质复合混凝土试验结果以及实施例1a所得轻质复合混凝土的试验结果，碎石骨料的粒径在1-2cm之间时，轻质复合混凝土的抗压强度和抗折强度较优；同时当碎石骨料0.8-1.2cm之间时，轻质复合混凝土抗渗性能较优，故碎石骨料的粒径优选为1-1.2cm。

实施例2，

一种轻质复合混凝土外墙，基于实施例1的基础上，其轻质复合混凝土还包括短玻纤维5-6份，硅烷交联剂7-10份。短玻纤维为购置于巨石集团的市售产品货号jswx021，其长度为2-3cm。硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷，为杭州瑞江新材料技术有限公司市售产品rj-171。通过实施例1中一种轻质复合混凝土外墙生产方法对轻质复合混凝土配置部分步骤中，将短玻纤维、硅烷交联剂和硅酸盐水泥一同加入，最终制得轻质复合混凝土，具体成分如下。

对实施例2a-2f所得轻质复合混凝土进行抗压试验、抗折试验和抗渗试验，试验结果如下。

由上可知，在添加短玻纤维和硅烷交联剂后，轻质复合混凝土的抗压强度和抗渗性能变动不大，而其抗折强度得到了提升。

对比例3，

基于实施例2a的基础上，对短玻纤维长度调节，得到对应的对比例3a-3f。

继而对对比例3a-3f所得轻质复合混凝土进行抗压试验、抗折试验和抗渗试验，试验结果如下。

根据以上对比例3a-3f所得轻质复合混凝土试验结果以及实施例2a所得轻质复合混凝土的试验结果，短玻纤维长度在2-3cm之间时，轻质复合混凝土的抗折强度提升效果较优。

实施例3，

一种轻质复合混凝土外墙，基于实施例1的基础上，其区别之处在于聚四氟乙烯填料8的形状。如附图3所示，聚四氟乙烯填料8为圆形的片体，其一圆形侧面上设置有与其同轴的圆锥部81，圆锥部81的中心厚度大于其边沿厚度。外墙模具7内部的底面水平设置且于混凝土基体1背向室内或背向其所安装房屋一侧相对应，同时s5中振捣方向包括水平和竖直方向的振捣。实施例3a-3f按实施例1a-1f的原料配比，获得对应的轻质复合混凝土。

对实施例3a-3f所得轻质复合混凝土背向室内或背向其所安装房屋一侧进行抗渗试验，试验结果如下。

由上可知，实施例3a-3f所得轻质复合混凝土背向室内或背向其所安装房屋一侧，较实施例1a-1f所得轻质复合混凝土而言，其抗渗性能得到了提升，达到了p6级，可归属于抗渗混凝土。对聚四氟乙烯填料8随振动进行，聚四氟乙烯填料8趋于水平状态转动直至于碎石骨料相抵接无法移动或水平放置，增强聚四氟乙烯填料8对混凝土基体1背向室内或背向其所安装房屋一侧水汽渗透的隔断效果进行的验证。

上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。