泡沫混凝土高效保温砌块(PH-B保温砌块)及生产方法

本发明属于建筑用保温材料领域。

北京市于2008年7月1日开始实施DB11/T55-2008《民用建筑节能现场检 验标准》，要求达到围护结构传热系数限值(采暖居住建筑65％节能)标准。其 中5层以上建筑屋顶、外墙外保温不大于0.6W/(m2·K)，4层以下建筑屋顶、 外墙外保温不大于0.45W/(m2·K)。

框架结构建筑中主要填充材料是各种混凝土砌块、粘土砖等，一般达不到 保温要求，还需作外墙外保温，不但增加了工序，提高了成本，而且施工难度 大。特别是聚苯板为主的有机材料作外保温时存在以下缺点：①与无机材料为 主的墙体表层间的亲和力差，即使增加了挂钢丝网、粘合剂等多道工序和多种 材料，外墙装饰也难以达到理想的质量要求；②聚苯板本身属易燃材料做为墙 体保温材料，一旦燃烧会散发出毒气，被人吸入后会有中毒甚至危及生命的危 险；③聚苯板易老化，20年后难免会丧失保温功能，不能与墙体同寿命。目前农 村建房均为农民自行投资建设，普遍为砖混结构的低层建筑(平房或二、三层小 楼)。受资金、材料等因素所限，“保温”几乎被完全忽略掉。研发具有一定强 度的高效保温砌块，代替粘土砖和那些保温功能差的混凝土砌块，直接将外墙 作成保温墙体、将屋顶作成保温屋顶势在必行。

本发明提出的泡沫混凝土高效保温砌块简称PH-B保温砌块。具有三大特点：

一是在密度不变的情况下提高保温砌块的强度。

混凝土的密度与强度成正比，但泡沫混凝土的保温性能却与强度成反比。为 了解决这一矛盾，本发明提出了物理解决的构想“加强层+灰筋”(如图-1)， 在密度不变、不降低保温性能的情况下，将保温砌块的强度大大提高。

二是大量选用工业废料作主要原料。

许多固体废弃物、建筑垃圾还大有可用之处，尤其是在建材制品中甚至具有 不可替代的作用。比如，混凝土中加入矿渣、钢渣、粉煤灰、煤渣、煤矸石、 铅锌渣等材料，可在混凝土后期起到强度作用；加入秸秆粉、锯末、废纤维等 也有很好的防裂效果。本发明选择了矿渣、粉煤灰作主要原料，二者所占比例 达总量的70％之多。

三是采取机械化生产，引入电子控制技术。本发明生产工艺适用于机械化 生产，在计时、计量、生产运转等各个环节与计算机管理程序相配套。致力于 达到工业自动化、专业化、规模化的现代生产水平，确保产品质量。

泡沫混凝土的保温原理是让混凝土内部形成泡沫孔来达到混凝土的轻质化 和保温隔热化。根据这一原理及保障隔墙强度的考虑，本发明采用以下原料：

主要原料：硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥或快硬硫铝酸盐水泥，矿渣，粉煤 灰，CFW-泡沫剂(C1+F2+W3三组份复合液体)。

辅料有硅粉、纤维、砂子等。

1、水泥：水泥遇水后形成的水化热，使温度升高，液体表面张力下降，水 分子得以离开液体表面，包围气体，形成气泡(泡沫孔)。

选择硅酸盐水泥的理由一是其熟料比例大：熟料越多，杂质越少，水泥中 C3S的含量越大，C3S是水泥中水化速度最快、早期强度最高的矿物成分。二是 比表面积大：超过300m2/kg。这种水泥水化时与水的接触面积大，水化快。三 是终凝时间短：在6.5h以内。

普通硅酸盐水泥具有和异性好、快硬、早强、抗冻、耐磨、抗渗性能强等 特点。本发明要求使用525R/425R(早强)普通硅酸盐水泥。

室外温度低或加急任务时，可采用快硬硫铝酸盐水泥。

2、矿渣：一是可明显减少水泥砂浆的泌水量，改善混凝土的和易性。能使 砂浆呈流态状入模，减少模具的磨损，延长其使用寿命。二是矿渣的后期强度 高，可增加保温砌块的抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度。三是改善水泥砂浆的孔 结构，使孔径得以细化和均化，提高保温砌块的抗渗性、抗冻融性和耐久性。 还具有抑制温差而产生裂缝的功效。

3、粉煤灰：粉煤灰属于CaO、Al2O3-SiO2系统，其化学成分以Al2O3和SiO2 为主，次要成分为CaO和Fe2O3以及少量的MgO和SO3等。由于粉煤粉高温燃 烧，其中主要成分铝、硅形成了活性成分，同时粉煤灰的比表面积较大，具有 很大的表面能。粉煤灰松干密度在445～680kg/m3范围内，比表面积在221～586 m2/kg之间。粉煤灰的多孔结构、球形粒径的特性，使之在松散状态下具有良好 的渗透性，其渗透系数比粘性土的渗透系数大数百倍。粉煤灰在外荷载作用下 具有一定的压缩性，同比粘性土其压缩变形要小的多。

4、CFW--泡沫剂(C1+F2+W3三组份复合液体)：CFW-泡沫剂中的C1组份是一 种催化剂，用以加速水泥的水化反应。CFW-泡沫剂中的F2组份与水的亲和性好， 具有明显的发泡能力，F2组份不但可使混凝土砂浆产生大量气泡，而且气泡相 互独立并均匀分布。CFW-泡沫剂中的W3组份加入混凝土砂浆后，表现出极强 的立体张力和特异的韧伸性，针对已产生的气泡形成高稳定性的包泡囊，支持 泡沫水泥浆料终凝前保持气孔原态，最终形成大量封闭的孔隙，不塌沫。

图-1：表示保温砌块与上下两面“加强层+筋基”的大致形状，可为圆形或 锯齿状。

图-2：上下左右四个面都做出凹凸槽的PH-B保温砌块示意图。

保温砌块配料：

1、干粉料配比：按总重量100份计：水泥20-40，粉煤灰20-40，混合料 20-40。

2、水灰比：1∶4-6。

3、外加剂加量：C1(CFW-泡沫剂中的F1组份)01-0.3％。

F2(CFW-泡沫剂中的F2组份)0.5-1.5％。

W3(CFW-泡沫剂中的W3组份)10-40％。

4、辅料加量：根据特出需要可加硅粉1‰或纤维1-2‰、石英砂可替代部 分混合料。

加强层配料：

1、干粉料配比：按总重量100份计：水泥20-40，粉煤灰20-40，混合 料20-40。

2、水灰比：1∶3-3.5。

3、辅料加量：根据特出需要可加硅粉1‰或纤维1-2‰、石英砂可替代部分 混合料。

制作：

1、制作加强层，按比例配制干粉料，投入搅拌机，开机搅拌1-2分钟(需 加的辅料同时加进)。按水灰比加水，搅拌1-2分钟停机。倒出搅拌好的灰浆料 入各个模具槽中摊平，控制在1cm左右厚度，10-15分钟后，将带锯齿(齿距1cm) 的滚轮放至距离模具槽底部0.5cm的位置，自模具的一头滚到另一头，将灰浆 料擀平同时作出灰筋、在模具槽底部形成第一道带筋的加强层，厚度为1cm(如 图-1)。

2、制作保温砌块，按比例配制干粉料，投入搅拌机，开机搅拌1-2分钟(需 加的辅料同时加进)。按水灰比加水，搅拌1-2分钟，按灰浆料的重量比先后加 入C1、F2、W3，继续搅拌1-2分钟，制成保温砌块的灰浆料，将灰浆料全部倒 入先前的模具槽中，将带锯齿(齿距1cm)的盖板扣在距离模具槽顶边部位0.5 的位置，灰浆发泡隆起直膨胀到上扣盖为止，形成第二道加强层的筋基(如图 -1)。

5、1-2小时后，按第一次数量再制作一批加强层的灰浆料倒入各个模具槽 中，均匀平铺在刚刚初凝并印有锯齿痕迹的筋基上，加盖板将灰浆层压平同时 制出灰筋、在模具槽顶部形成第二道带筋的加强层，厚度为1cm。

6、连同模具一起运离制作车间到成型车间。4-5小时候拆模，运到室外码垛。 常温下自然养护28天，养护期内不得暴晒。

7、为了在砌筑过程中不损失砌块的保温性能，PH-B砌块的模具设计要考虑 砌块上下左右四个面都做出凹凸槽(如图-2)。

发明PH-B保温砌块的目的在于：

1、PH-B保温砌块的技术性能旨在其围护结构的传热系数不超过65％的节能 限值，高于其他同类产品。

PH-B保温砌块砌墙体的传热系数拟能达到围护结构传热系数限值(采暖居住建 筑65％节能)标准，有望免去墙外再做一道保温的工序，因此，施工成本可大大 降低。

几种常用建筑材料的干导热率

单位：W/(m2·K)

材料名 称 土坯墙 粘土 砖 玻 璃 普通混凝 土 PHG保温 砌块

热导率 0.70 0.81 0.75 1.50 0.48

2、从节能减排，循环经济的角度考虑，PH-B保温砌块中工业废料参量高达 70％左右，本发明采用大量添加矿渣、粉煤灰的设想，不但降低了原料成本，又 使工业废料发挥余热，得以再利用，有望大幅度减少不可再生资源的用量。

3、PH-B保温砌块具有耐火、耐潮、吸音性能好、消除辐射、调节室内湿度 的优点。可彻底避免聚苯板易燃烧继而产生有毒气体的后患。

4、PH-B保温砌块克服了聚苯板等有机保温材料易老化的弊病，耐久性长， 与混凝土同寿命，具有远期保温的功效。

5、PH-B保温砌块的生产中不考虑任何烧制、蒸汽养护过程，尽力达到生产 过程中的节能减排。

6、为了保障产品质量，PH-B保温砌块生产采取机械化生产，建立加工流水 线，摆脱掉长期以来制砖行业工艺落后，生产简单，规模小，产能低，质量不 保的局面，全面引入电子控制技术，推动工业现代化。