本發(fā)明涉及一種建筑材料，尤其涉及一種墻體材料及其制備方法，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，我國(guó)應(yīng)用較多的自保溫墻體材料主要包括：輕集料混凝土砌塊、多孔磚、發(fā)泡混凝土砌塊等。輕集料混凝土砌塊是含有輕質(zhì)骨料的混凝土砌塊，常用輕質(zhì)骨料包括膨脹珍珠巖、輕質(zhì)陶粒、膨脹蛙石等。多孔磚是以煤研石、頁(yè)巖、粘土等為主要原材料制備的具有一定空隙率的墻體材料。發(fā)泡混凝土是在水泥砂漿或水泥漿中引入氣泡，攪拌均勻后凝固形成的多孔性混凝土。由于大量密閉氣泡的存在，發(fā)泡混凝土具有保溫隔熱性好、輕質(zhì)、隔音耐火性好等優(yōu)點(diǎn)，其密度為300～1500kg/m³，導(dǎo)熱系數(shù)為0.06-0.3w/(m·k)，廣泛應(yīng)用于墻體材料和屋面材料。針對(duì)上述三類材料進(jìn)行的熱工性能試驗(yàn)研究結(jié)果表明，僅發(fā)泡混凝土砌塊砌筑的墻體能夠滿足浙江省《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中熱惰性系數(shù)d≥3.0、傳熱系數(shù)k≤1.5的標(biāo)準(zhǔn)要求。并且發(fā)泡混凝土具有質(zhì)輕、環(huán)保、保溫隔熱和耐火性能好等優(yōu)點(diǎn)，是最具應(yīng)用前景的節(jié)能墻體材料之一。

盡管發(fā)泡混凝土性能優(yōu)異，但仍存在如下缺陷：(1)抗壓強(qiáng)度較低，發(fā)泡混凝土的保溫隔熱性能隨著水泥漿體中氣泡沫摻入量的增加而顯著提高，但其抗壓強(qiáng)度降低，如干密度為800kg/m³的發(fā)泡混凝土，其抗壓強(qiáng)度一般低于2mpa；(2)節(jié)能效果差，現(xiàn)有發(fā)泡混凝土儲(chǔ)熱性能低，無(wú)法達(dá)到儲(chǔ)存和釋放熱量及節(jié)能的目的；(3)容易開(kāi)裂，發(fā)泡混凝土基體材料以粉料和細(xì)顆粒為主，并且其內(nèi)部存在大量氣泡，導(dǎo)致砌塊容易開(kāi)裂，而且隨著氣泡含量的增加，試塊干密度降低，導(dǎo)致其開(kāi)裂的可能性增加；(4)收縮率較高，發(fā)泡混凝土的孔隙一般大于70％，且孔壁較薄，其凝固過(guò)程中內(nèi)部顆粒的水化反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致基體產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致粉化、開(kāi)裂的加劇，降低成品發(fā)泡混凝土的性能。(5)吸水率較高，發(fā)泡混凝土的多孔性及其表面產(chǎn)生的裂縫，導(dǎo)致其對(duì)水分的吸收能力較強(qiáng)，當(dāng)其吸水率較高時(shí)會(huì)導(dǎo)致保溫隔熱性能下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提出了一種具有良好的抗壓強(qiáng)度、優(yōu)異的保溫隔熱性能的墻體材料。

本發(fā)明的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種墻體材料，所述墻體材料主要由水泥、聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒、多孔氧化硅、發(fā)泡劑、粉煤灰、減縮劑、改性劑制成，所述水泥:聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒:多孔氧化硅:發(fā)泡劑:粉煤灰:減縮劑:改性劑的質(zhì)量比為(20-30):(10-20):(5-15):(3-8):(30-40):(1-5):(3-8)。

本發(fā)明針對(duì)建筑節(jié)能要求自保溫墻體材料的發(fā)展現(xiàn)狀，采用水泥、聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒、多孔氧化硅、粉煤灰、高效發(fā)泡劑、高效減縮劑和改性劑為制備原材料，通過(guò)大比表面積、多孔隙、低密度的多孔氧化硅作為發(fā)泡混凝土砌塊的外加劑，提高其隔熱性能，并通過(guò)向發(fā)泡混凝土中加入聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒，提高發(fā)泡混凝土的儲(chǔ)熱性能，對(duì)溫室內(nèi)溫度變化起到了削峰填谷的作用，減緩室溫波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。此外，在本發(fā)明中，采用鞣酸為改性劑，增強(qiáng)水泥的潤(rùn)濕性，使水泥顆粒在液相均勻分布，通過(guò)調(diào)整鞣酸的投加量?jī)?yōu)化氣泡的孔徑和孔隙率，提高氣泡的穩(wěn)定性并使氣泡均勻分布，進(jìn)而降低砌塊密度并提高其隔熱性能。

由于水泥具有價(jià)格便宜、耐久性與穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，因此本發(fā)明的膠凝材料采用水泥基膠凝材料。同時(shí)考慮到現(xiàn)市場(chǎng)上水泥基膠凝材料制備的墻體材料普遍存在強(qiáng)度低(一般小于5.0mpa)、收縮大的缺點(diǎn)，本發(fā)明采用水泥與粉煤灰共同形成水泥基膠凝體系，既節(jié)省了黏土，保護(hù)耕地，又實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)廢料的回收利用，防止環(huán)境污染，同時(shí)，為企業(yè)節(jié)省排污資金，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明材料制成的墻體材料可有效降低導(dǎo)熱系數(shù)和干密度，并提高抗壓強(qiáng)度，使其能夠用于外墻承重墻，擴(kuò)大其使用范圍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的隔熱保溫節(jié)能效果。并且，利用工業(yè)廢渣粉煤灰作為原材料，實(shí)現(xiàn)廢物再利用，具有較高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

在上述的一種墻體材料中，所述聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒為利用介孔氧化硅為載體、聚乙二醇為芯材制備的定形相變材料，其粒徑為1-30μm，儲(chǔ)熱量為50-140j/g。通過(guò)加入聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒，提高墻體材料的儲(chǔ)熱性能，對(duì)溫室內(nèi)溫度變化起到了削峰填谷的作用，減緩室溫波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

在上述的一種墻體材料中，所述多孔氧化硅的比表面積為300-800m²/g、孔徑為3-18nm、孔容為0.5-1.2m³/g。

在上述的一種墻體材料中，所述發(fā)泡劑為市售普通混凝土發(fā)泡劑，如二亞硝基五次甲基四胺等。發(fā)泡劑的性能好壞對(duì)泡沫混凝土的性能有著很大的限制作用，所謂發(fā)泡劑的性能主要指的是其發(fā)泡能力和泡沫的持久穩(wěn)定性，這兩方面影響新拌漿體的流動(dòng)性和澆注體的體積穩(wěn)定性，最終影響硬化體的密度和強(qiáng)度。

在上述的一種墻體材料中，所述減縮劑為市售普通混凝土減縮劑，如聚醚、聚醇等。減縮劑作用為改善水泥基材料的塑性收縮抗裂性能，并減小了砂漿的干縮，降低了砂漿的力學(xué)性能，能較顯著的降低水溶液的表面張力，同時(shí)也降低了砂漿表面的塑性抗拉強(qiáng)度，增大了表面水份蒸發(fā)率。

在上述的一種墻體材料中，所述改性劑為鞣酸。通過(guò)加入改性劑鞣酸，增強(qiáng)水泥的潤(rùn)濕性，使水泥顆粒在液相均勻分布，通過(guò)調(diào)整鞣酸的投加量?jī)?yōu)化氣泡的孔徑和孔隙率，提高氣泡的穩(wěn)定性并使氣泡均勻分布，進(jìn)而降低砌塊密度并提高其隔熱性能。

本發(fā)明另一個(gè)目的在于提供上述墻體材料的制備方法，所述制備方法包括：

膠凝材料漿體的制備：由水泥、聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒、多孔氧化硅、粉煤灰、減縮劑和鞣酸與水混合制得；和

泡沫的制備：將發(fā)泡劑與水混合，于發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡制得；

然后將泡沫與膠凝材料漿體混合制成泡沫漿體，澆筑成型得到墻體材料。

在上述的一種墻體材料的制備方法中，所述膠凝材料漿體中水泥、聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒、多孔氧化硅、粉煤灰、減縮劑、鞣酸與水的質(zhì)量比為1：(1.2-2.5)。

在上述的一種墻體材料的制備方法中，所述發(fā)泡劑與水的質(zhì)量比為1：(20-100)。

本發(fā)明墻體材料采用泡沫混凝土的制備方法制備，先制備出膠凝材料漿體和泡沫，然后將兩者混合攪拌后制成泡沫漿體，最后送往施工現(xiàn)場(chǎng)直接澆筑或通過(guò)模具澆筑成型。其中，泡沫應(yīng)由高效發(fā)泡劑與水混合后置于發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡制得，原始高效發(fā)泡液不可直接加入發(fā)泡機(jī)發(fā)泡。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制成的墻體材料可有效降低導(dǎo)熱系數(shù)和干密度，并提高抗壓強(qiáng)度，使其能夠用于外墻承重墻，擴(kuò)大其使用范圍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的隔熱保溫節(jié)能效果。并且，利用工業(yè)廢渣粉煤灰作為原材料，實(shí)現(xiàn)廢物再利用，具有較高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例中墻體材料的原料為：水泥:聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒:多孔氧化硅:發(fā)泡劑:粉煤灰:德固賽psr100粉體減縮劑:鞣酸的質(zhì)量比為20:10:5:3:30:1:3。原料中，聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒為利用介孔氧化硅為載體、聚乙二醇為芯材制備的定形相變材料，其粒徑為15μm，儲(chǔ)熱量為100j/g。多孔氧化硅的比表面積為500m²/g、孔徑為10nm、孔容為1m³/g。

制備過(guò)程中，先將水泥、聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒、多孔氧化硅、粉煤灰、減縮劑和鞣酸與水按質(zhì)量比為1：2.2混合制得膠凝材料漿體。同時(shí)，將發(fā)泡劑與水按質(zhì)量比為1：80混合，于發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡制得泡沫。然后將泡沫與膠凝材料漿體在攪拌機(jī)內(nèi)混合制成泡沫漿體，將泡沫漿體從攪拌機(jī)內(nèi)卸出，送至模具澆筑成主規(guī)格尺寸600×240×200mm的砌塊，砌塊替代紅磚作為墻體材料。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例中墻體材料的原料為：水泥:聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒:多孔氧化硅:發(fā)泡劑:粉煤灰:德固賽psr100粉體減縮劑:鞣酸的質(zhì)量比為22:13:8:5:33:2:5。原料中，聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒為利用介孔氧化硅為載體、聚乙二醇為芯材制備的定形相變材料，其粒徑為15μm，儲(chǔ)熱量為100j/g。多孔氧化硅的比表面積為500m²/g、孔徑為10nm、孔容為1m³/g。

制備過(guò)程中，先將水泥、聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒、多孔氧化硅、粉煤灰、減縮劑和鞣酸與水按質(zhì)量比為1：2.0混合制得膠凝材料漿體。同時(shí)，將發(fā)泡劑與水按質(zhì)量比為1：70混合，于發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡制得泡沫。然后將泡沫與膠凝材料漿體在攪拌機(jī)內(nèi)混合制成泡沫漿體，將泡沫漿體從攪拌機(jī)內(nèi)卸出，送至模具澆筑成主規(guī)格尺寸600×240×200mm的砌塊，砌塊替代紅磚作為墻體材料。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例中墻體材料的原料為：水泥:聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒:多孔氧化硅:發(fā)泡劑:粉煤灰:德固賽psr100粉體減縮劑:鞣酸的質(zhì)量比為25:15:10:6:35:3:6。原料中，聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒為利用介孔氧化硅為載體、聚乙二醇為芯材制備的定形相變材料，其粒徑為15μm，儲(chǔ)熱量為100j/g。多孔氧化硅的比表面積為500m²/g、孔徑為10nm、孔容為1m³/g。

制備過(guò)程中，先將水泥、聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒、多孔氧化硅、粉煤灰、減縮劑和鞣酸與水按質(zhì)量比為1：1.9混合制得膠凝材料漿體。同時(shí)，將發(fā)泡劑與水按質(zhì)量比為1：60混合，于發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡制得泡沫。然后將泡沫與膠凝材料漿體在攪拌機(jī)內(nèi)混合制成泡沫漿體，將泡沫漿體從攪拌機(jī)內(nèi)卸出，送至模具澆筑成主規(guī)格尺寸600×240×200mm的砌塊，砌塊替代紅磚作為墻體材料。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例中墻體材料的原料為：水泥:聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒:多孔氧化硅:發(fā)泡劑:粉煤灰:德固賽psr100粉體減縮劑:鞣酸的質(zhì)量比為28:18:12:7:38:4:7。原料中，聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒為利用介孔氧化硅為載體、聚乙二醇為芯材制備的定形相變材料，其粒徑為15μm，儲(chǔ)熱量為100j/g。多孔氧化硅的比表面積為500m²/g、孔徑為10nm、孔容為1m³/g。

制備過(guò)程中，先將水泥、聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒、多孔氧化硅、粉煤灰、減縮劑和鞣酸與水按質(zhì)量比為1：1.8混合制得膠凝材料漿體。同時(shí)，將發(fā)泡劑與水按質(zhì)量比為1：50混合，于發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡制得泡沫。然后將泡沫與膠凝材料漿體在攪拌機(jī)內(nèi)混合制成泡沫漿體，將泡沫漿體從攪拌機(jī)內(nèi)卸出，送至模具澆筑成主規(guī)格尺寸600×240×200mm的砌塊，砌塊替代紅磚作為墻體材料。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例中墻體材料的原料為：水泥:聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒:多孔氧化硅:發(fā)泡劑:粉煤灰:德固賽psr100粉體減縮劑:鞣酸的質(zhì)量比為30:20:15:8:40:5:8。原料中，聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒為利用介孔氧化硅為載體、聚乙二醇為芯材制備的定形相變材料，其粒徑為15μm，儲(chǔ)熱量為100j/g。多孔氧化硅的比表面積為500m²/g、孔徑為10nm、孔容為1m³/g。

制備過(guò)程中，先將水泥、聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒、多孔氧化硅、粉煤灰、減縮劑和鞣酸與水按質(zhì)量比為1：1.7混合制得膠凝材料漿體。同時(shí)，將發(fā)泡劑與水按質(zhì)量比為1：40混合，于發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡制得泡沫。然后將泡沫與膠凝材料漿體在攪拌機(jī)內(nèi)混合制成泡沫漿體，將泡沫漿體從攪拌機(jī)內(nèi)卸出，送至模具澆筑成主規(guī)格尺寸600×240×200mm的砌塊，砌塊替代紅磚作為墻體材料。

將實(shí)施例1-5制成的砌塊進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1

在上述實(shí)施例及其替換方案中，聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒的粒徑還可以為1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm，儲(chǔ)熱量還可以為50j/g、55j/g、60j/g、65j/g、70j/g、75j/g、80j/g、85j/g、90j/g、95j/g、105j/g、110j/g、115j/g、120j/g、125j/g、130j/g、135j/g、140j/g。

在上述實(shí)施例及其替換方案中，多孔氧化硅的比表面積還可以為300m²/g、350m²/g、400m²/g、450m²/g、550m²/g、600m²/g、650m²/g、700m²/g、750m²/g、800m²/g，孔徑還可以為3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm，孔容還可以為0.5m³/g、0.6m³/g、0.7m³/g、0.8m³/g、0.9m³/g、1.1m³/g、1.2m³/g。

在上述實(shí)施例及其替換方案中，制備過(guò)程中膠凝材料漿體中水泥、聚乙二醇相變儲(chǔ)熱顆粒、多孔氧化硅、粉煤灰、減縮劑、鞣酸與水的質(zhì)量比還可以為1：1.2、1：1.3、1：1.4、1：1.5、1：1.6、1：2.1、1：2.2、1：2.3、1：2.4、1：2.5。

在上述實(shí)施例及其替換方案中，制備過(guò)程中發(fā)泡劑與水的質(zhì)量比還可以為1：20、1：25、1：30、1：35、1：45、1：55、1：65、1：75、1：85、1：90、1：95、1：100。

鑒于本發(fā)明方案實(shí)施例眾多，各實(shí)施例實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)龐大眾多，不適合于此處逐一列舉說(shuō)明，但是各實(shí)施例所需要驗(yàn)證的內(nèi)容和得到的最終結(jié)論均接近，墻體材料的體積密度在550-750kg/m³范圍內(nèi)，抗壓強(qiáng)度達(dá)到5.5mpa以上，導(dǎo)熱系數(shù)小于0.16w/m·k，干燥收縮值小于0.8mm/m(快速法)，其它性能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。故而此處不對(duì)各個(gè)實(shí)施例的驗(yàn)證內(nèi)容進(jìn)行逐一說(shuō)明，僅以實(shí)施例1-5作為代表說(shuō)明本發(fā)明申請(qǐng)優(yōu)異之處。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。

盡管對(duì)本發(fā)明已作出了詳細(xì)的說(shuō)明并引證了一些具體實(shí)施例，但是對(duì)本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，只要不離開(kāi)本發(fā)明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。