一种基于建筑固废的双相复合防护板及其制备方法

本发明属于建筑工程，涉及一种基于建筑固废的双相复合防护板及其制备方法。

背景技术：

1、在建筑和土木工程领域，钢筋混凝土是一种常用的结构材料。然而，在承受冲击载荷时，传统的钢筋混凝土结构往往会出现破裂、崩塌等问题。在当前的混凝土抗冲击领域，现代防护工程普遍采用高标号混凝土、大量消耗水泥和钢筋等方法来提高构件的抗冲击性能。高强度混凝土通过增加水泥用量和减少水灰比的方式，使混凝土的抗压强度提高，但会增加资源消耗和施工难度。钢筋的使用可以使混凝土构件的延性得到大幅提高，但也增加了能源消耗和环境影响。在对抗冲击性能的不断追求中，纤维材料后来成为一种被广泛认可的解决方案。添加钢纤维和玄武岩纤维等纤维材料能显著增强混凝土的抗冲击性能，并减少开裂和断裂风险，例如专利cn208501948u。然而，添加纤维材料也带来了一些劣势，如昂贵的成本、复杂的制作工艺等。

2、非牛顿流体是指在受力作用下，其粘性和流动行为不符合牛顿流体力学理论的一类流体。与牛顿流体不同，非牛顿流体的黏度(粘性)与切变速率(变形速度)之间不呈线性关系。非牛顿流体的黏度能够根据施加的力或剪切速率进行调节。当受到冲击或高速剪切时，非牛顿流体会表现出很高的黏度，从而吸收能量，并减缓冲击力传播的速度。将非牛顿流体添加到混凝土构件中可以提高其抗冲击性能。非牛顿流体的高黏度和塑性变形特性可以吸收和分散冲击能量，并减缓冲击力传递的速度，从而降低混凝土构件受到的冲击损伤程度。

3、目前已有发明将非牛顿流体作为护栏的抗冲击防护层公开号cn111996954a，但暂未见用于建筑工程领域。尽管该发明的护栏利用了非牛顿流体作为抗冲击防护层，但其复杂的结构、高昂的成本以及可能增加的维护和修复难度，这对其推广和采用产生了限制。

技术实现思路

1、为了解决建筑废弃物再利用问题以及提高混凝土构件的抗冲击能力，本发明提出了一种基于建筑固废的双相复合防护板及其制备方法。通过将废弃物和适当的材料进行复合制备，本发明的防护板具有出色的性能和可持续性。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种基于建筑固废的双相复合防护板，所述双向复合防护板外部为板状钢筋混凝土形式，内部为中空结构用于灌注石蜡和抗冲击流态胶体，所述抗冲击流态胶体由以下质量百分比的原料制成：

4、

5、进一步，所述双向复合防护板的主体为混凝土空腔板，内部空腔厚度约为混凝土板厚的1/3至2/3，空腔距离四周外边缘不小于20mm。

6、优选的，所述建筑废弃物粉料为包含有废弃砖粉末、焚烧飞灰、废弃石粉和污泥中一种或至少两种的混合物，粒径分布在1微米至10微米。

7、所述抗冲击流态胶体属于非牛顿流体，其流态特征指数n值的范围为0.1-0.4。

8、所述的气相纳米二氧化硅，粒径小于50纳米，比表面积大于150m2/g且二氧化硅含量高于99％。

9、所述的增稠触变剂采用水溶性羟乙基纤维素、聚乙烯醇或聚丙烯酸盐中的一种或至少两种的混合物。

10、一种基于建筑固废的双相复合防护板的制备方法，包括以下步骤：

11、(1)首先利用再生骨料现浇内部空心的混凝土空腔板，空心部分在浇筑时采用固体石蜡进行填充；再生骨料混凝土板上部和底部配置分布钢筋，侧面布置构造钢筋；混凝土空腔板一侧预留注浆孔和排气孔用于内部灌注抗冲击流态胶体；

12、(2)按照抗冲击流态胶体的原料配比，将固体废弃物粉料和气相纳米二氧化硅混合后在搅拌机中干拌2～4分钟；

13、(3)按照抗冲击流态胶体的原料配比，将增稠触变剂融入水中，然后将混合溶液缓慢倒入搅拌机中与固体粉料充分混合，将混合物慢速搅拌2～4分钟即可得到流态胶体；

14、(4)将内部带有石蜡的钢筋混凝土板加热至70～80摄氏度，然后将融化后的石蜡从排气孔中倒出，将钢筋混凝土板静置降温至室温；

15、(5)将步骤3获得的流态胶体缓慢的从注浆孔中注入，直到排气孔中出现胶体即完成注浆，随后利用高强橡胶塞将注浆孔和出气孔堵住。

16、本发明将建筑固体废弃物重新利用浇筑到再生骨料制成的混凝土板中作为抗冲击胶体，带来了多重意义。首先，通过有效地处理建筑固体废弃物，可以减少对自然资源的需求，降低对原材料的依赖，实现资源的循环利用，进一步推动可持续发展理念在建筑行业的实践。其次，利用废弃材料作为抗冲击胶体可以显著提高混凝土板的抗震性能和抗冲击性能，有效提升建筑物的抵抗自然灾害和恐怖袭击的能力，从而保护生命和财产安全。此外，相比于传统混凝土，使用本发明的抗冲击胶体可以显著减轻建筑结构的自重，降低了结构的负荷。这对于大型建筑、高层建筑等需要承受巨大压力的结构来说尤为重要。减轻结构负荷能够降低结构的应力水平，提高结构的稳定性和耐久性。本发明的流态胶体具有的流体性质，在应用时可以更容易地灌注到构件或结构中，填满空隙和孔隙。这使得其在施工过程中的使用更加灵活便捷，并且能够覆盖更广泛的应用范围。

17、本发明的有益效果主要表现在：

18、(1)本发明利用建筑废弃粉末作为抗冲击胶体的原料，实现了建筑废弃物的再利用，减少了资源浪费，降低工程成本。

19、(2)相较于传统的水泥替代品，本发明提供了更高比例的废弃物替代水泥，扩大了可选择的废弃物种类，提供更多的材料选择和性能调整的可能性。

20、(3)通过添加建筑废弃粉末制成抗冲击流态胶体填充再钢筋混凝土板中，提高了混凝土构件的抗冲击性能，增强了混凝土构件在面临冲击和震动时的稳定性和安全性。

21、(4)使用本发明的抗冲击流态胶体可以减轻建筑结构的自重，降低了结构的负荷，提高了结构的稳定性和耐久性。

22、(5)本发明的抗冲击流态胶体具有流体性质，便于施工过程中的使用。它可以更容易地灌注到构件或结构中，填满空隙和孔隙，活便捷地应用于不同类型的项目，覆盖更广泛的应用范围。

23、(6)本发明的混凝土防护板在灌注抗冲击流态胶体时，内部空腔中附有一层石蜡作为隔离膜。在正常的服役温度内，石蜡具有良好的密封性能，这种石蜡隔离膜可以有效地防止混凝土对抗冲击流态胶体中水分的吸收，确保了抗冲击流态胶体的良好功能。同时，也能够有效地防止抗冲击流态胶体中的水分渗入混凝土结构中，保证了混凝土结构的耐久性。本发明利用石蜡作为混凝土空腔板与抗冲击流态胶体之间的隔离膜，这一创新设计为混凝土防护板的耐久性和抗冲击性能提供了有效的保障，具有重要的应用价值。

技术特征：

1.一种基于建筑固废的双相复合防护板，其特征在于，所述双向复合防护板外部为板状钢筋混凝土形式，内部为中空结构用于灌注石蜡和抗冲击流态胶体，所述抗冲击流态胶体由以下质量百分比的原料制成：

2.如权利要求1所述的一种基于建筑固废的双相复合防护板，其特征在于，所述双向复合防护板的主体为钢筋混凝土空腔板，内部空腔厚度约为混凝土板厚的1/3至2/3，空腔距离四周外边缘不小于20mm。

3.如权利要求1或2所述的一种基于建筑固废的双相复合防护板，其特征在于，所述建筑废弃物粉料为包含有废弃砖粉末、焚烧飞灰、废弃石粉和污泥中一种或至少两种的混合物，粒径分布在1微米至10微米。

4.如权利要求1或2所述的一种基于建筑固废的双相复合防护板，其特征在于，所述抗冲击流态胶体属于非牛顿流体，其流态特征指数n值的范围为0.1-0.4。

5.如权利要求1或2所述的一种基于建筑固废的双相复合防护板，其特征在于，所述的气相纳米二氧化硅，粒径小于50纳米，比表面积大于150m2/g且二氧化硅含量高于99％。

6.如权利要求1或2所述的一种基于建筑固废的双相复合防护板，其特征在于，所述的增稠触变剂采用水溶性羟乙基纤维素、聚乙烯醇或聚丙烯酸盐中的一种或至少两种的混合物。

7.一种如权利要求1所述的基于建筑固废的双相复合防护板的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

技术总结
一种基于建筑固废的双相复合防护板，所述双向复合防护板外部为板状钢筋混凝土形式，内部为中空结构用于灌注石蜡和抗冲击流态胶体，所述抗冲击流态胶体由以下质量百分比的原料制成：增稠触变剂1～2％；气相纳米二氧化硅5～7％；水15～25％；建筑废弃粉末余量。以及提供一种基于建筑固废的双相复合防护板的制备方法。本发明通过将废弃物和适当的材料进行复合制备，本发明的防护板具有出色的性能和可持续性；提高了混凝土构件的抗冲击性能，增强了混凝土构件在面临冲击和震动时的稳定性和安全性。

技术研发人员：刘金涛,王伟胜,赵昕,孔德玉,杨杨
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12