CN103601448B - 一种模块化建筑用墙体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模块化建筑用墙体的制备方法，包括混料、成型、养护以及涂刷四步，其中制备墙体的原料为：水泥100份；复合填料20～25份；次氯酸钠3～5份；减水剂0.3～0.5份；增强纤维8～10份；中空聚合物微球0.8～1份；水50～55份。本发明公开的制备方法简单易行，耗能低，由此制备得到的墙体除了具有低的密度，优异的力学性能，还具有隔音、隔热、阻燃防霉的效果，适用于模块化建筑领域。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种模块化建筑用墙体的制备方法。
背景技术
模块化建筑是一种组装化技术，它用事先预制好的混凝土模块构件，比如墙体，组装成各种房屋，施工简便、组装灵活。模块构件在工厂中预制，便于组织工业化生产、提高工效、减少材料消耗、受季节影响小。模块化建筑具有施工速度快、抗震性能好、使用面积大、建筑自重轻、施工简便、组装灵活、用工用料省、模块构件可以设计等特点，因此在城市建设中具有很好的应用价值。
墙体是构成房屋的主要构件，其需要具有一定的强度，还需要具有优异的隔音、隔热功能，同时还需要具有防水、阻燃性能。
减水剂是一类可显著减少新拌混凝土用水量、提高混凝土性能、延长混凝土使用寿命，或在保持混凝土性能和使用寿命基本不变的前提下，较大幅度的减少水泥用量的化学添加剂。传统的高效减水剂在性能方面存在一些缺憾，不能适应高强高性能混凝土的发展，同时萘系高效减水剂的主要原料萘资源相对枯竭，价格高，而密胺减水剂存在高成本、保存时间短的缺点；所以需要开发一种综合性能优良、成本低的减水剂。
另外，墙体发霉、长毛(又称墙体霉斑、墙癌)现象一直困扰着建筑业和百姓，人们在霉菌环境下生活，可引发呼吸道疾病和过敏症状，免疫力低的人还会引起头疼、发烧等。增生的霉菌不仅会威胁到动物和人类的健康，霉菌的发生还会影响物体表面的美观，在深层生长的霉菌还会冲破漆膜造成开裂和剥落，导致物体受损。
发明内容
本发明的目的是提供一种模块化建筑用墙体的制备方法。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种模块化建筑用墙体的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：将水泥、复合填料加入到水中，搅拌30～40分钟后，再加入中空聚合物微球、增强纤维以及次氯酸钠、减水剂，搅拌1～1.5小时得到混合物A；其中水泥、复合填料、水的质量比为100∶(20～25)∶(50～55)；水泥、中空聚合物微球、增强纤维、次氯酸钠、减水剂的质量比为100∶(0.8～1)∶(8～10)∶(3～5)∶(0.3～0.5)；
(2)成型：在制备墙体的模具内放置钢筋网架与线管，将混合物A倒入模具中，振捣，找平，然后自然固化成型得到浇筑后的混凝土构件；
(3)养护：在通风环境下，在浇筑后的混凝土构件表面涂覆养护剂，养护剂自然晾干后即完成墙体的养护，养护剂的使用量为100～120g/m2；
(4)涂刷：在经过养护的墙体的两面涂覆防霉水性涂料，待涂料自然晾干后即完成所述墙体的制备；
所述中空聚合物微球的粒径为0.02～0.06微米；
所述中空聚合物微球为中空聚甲基丙烯酸甲酯微球；
所述中空聚合物微球使用前经过表面处理，具体步骤如下：
将中空聚合物微球、去离子水、甲基丙烯酸按质量比1∶100∶25的比例混合，混合后的溶液置于磁力搅拌器上搅拌并于45℃加热30分钟，再进行超声波震荡处理15分钟，处理后置于真空烘箱内，烘干即可；
所述减水剂由有以下方法制备得到：将甲醛、尿素加入反应釜中，加水搅拌均匀，用乙二胺调节体系pH值为9.5，加热至85℃，搅拌反应30～50min，然后加水降温至60℃，加入全氟辛基磺酸铵，用乙二胺调体系pH值为9.5；升温至85℃，搅拌反应1.5～2h，降温至65℃，加入聚乙烯醇，用硫酸调节体系pH值为6.5，搅拌反应2～2.5h，降温出料，即得减水剂；所述甲醛、尿素、全氟辛基磺酸铵、聚乙烯醇的质量比为1∶0.6∶0.3∶0.1；所述聚乙烯醇的分子量为1000～1300；
所述复合填料由以下方式制备得到：将生贝壳粉与磷酸铝粉末混合均匀后，加入混合粉末重量10倍的乙醇以及粉末重量1.5％的端羟基聚硅氧烷，搅拌40～50分钟，最后干燥即得到所述的复合填料；其中生贝壳粉与磷酸铝粉末的重量比为5∶1；端羟基聚硅氧烷的分子量为400～600；
所述增强纤维为分子量4200～5500的氰酸酯树脂环氧树脂共聚物纤维；其中环氧树脂的质量为氰酸酯树脂的5％；所述共聚物纤维的直径为0.08～0.15微米，长度为2～3毫米；
所述养护剂由以下重量配比的原料混合均匀后得到：
所述防霉水性涂料由下列重量配比的原料均匀混合后得到：
所述磷酸酯的结构式如下：
上述技术方案中，所述水泥为抗压强度为52.5MPa的早强型硅酸盐水泥。
优选的技术方案中，所述水泥、复合填料、水的质量比为100∶22∶52；所述水泥、中空聚合物微球、增强纤维、次氯酸钠、减水剂的质量比为100∶0.9∶9∶4∶0.4。
中空聚合物微球是内部含有空腔的特殊微球材料，其一方面可以传递载荷，使应力分散均匀，避免应力集中，另一方面由于弹性的中空聚合物微球可以缓冲一部分外力，相当于对墙体增韧，提高强度。
本发明的中空聚合物微球可以通过常规的种子乳液聚合法制备得到；最后得到中空聚甲基丙烯酸甲酯微球经过表面处理即可使用。表面处理的作用就是增加聚合物微球与水泥灌浆料中其余组分的相容性，提高墙体内各原材料之间的界面作用力。
本发明采用氰酸酯树脂环氧树脂共聚物纤维作为增强纤维，可以通过以下方式制备得到：首先将氰酸酯单体与环氧树脂单体在95℃下预聚得到分子量为4200～5500的预聚物；然后将预聚物溶于丙酮中配置成浓度为20％的纺丝液；再通过常规静电纺丝的方法制备得到纤维材料；最后将收集的共聚物纤维切割即为所述的增强纤维。在配置纺丝液时，如果预聚物的分子量过大，不仅溶解困难，而且刚性太大，导致制得的纤维变脆；分子量过小则纤维制品的力学强度低，起不到对墙体的增强效果。共聚物中氰酸酯树脂具有优异的力学性能；环氧树脂一方面可以作为固化剂与氰酸酯树脂共聚并改善其脆性，提高韧性；另一方面其所带的环氧基与墙体中其余组分，特别是无机组分表面带有的羟基相容性好，能够形成作用力强的氢键，不仅使整个材料内各组分之间界面作用力强，而且在受外力时共聚物纤维能起到很好的传递分散应力、吸收应力，增强墙体的作用。为了获得有效的增强效果，避免缺陷，本发明采用的共聚物纤维的直径为0.08～0.15微米，长度为2～3毫米，合适的长径比不仅容易与墙体材料中其余组分混合均匀，而且能够有效地增强墙体；优选的技术方案，环氧树脂为双酚A型环氧树脂；氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯树脂。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明首次将中空聚合物微球应用到墙体材料中，有效地降低了墙体的密度，还能够提高墙体的力学强度；首次将热固性树脂纤维应用到墙体材料中，其与墙体原料中其余组分相容性好，能够进一步提高材料的力学强度；
(2)本发明使用的养护剂成膜性好，涂覆后能迅速渗透至混凝土内部毛细孔壁上，阻塞毛细孔通道，形成坚固的防水层，保水率高；防霉涂料具有优异的防霉性能与阻燃性能，无色无味；
(3)本发明使用含有丰富甲壳素的、无毒的贝壳粉与粘接性优异的磷酸铝经硅氧烷处理后作为填料，与有机成分相容性好，具有抗老化效果，并且可以与磷酸酯化合物形成协同阻燃体系，进一步提高体系的阻燃性能；
(4)本发明公开的墙体的制备方法简单、能耗低、环保，适合模块化建筑工业的应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
合成例一磷酸酯的合成
向三口瓶中加入12mL溴代正戊烷、8ml二乙醇胺以及30ml无水乙醇和4g硅醇钾，回流搅拌反应3小时，冷却，过滤得到液体；在向液体中加入85％磷酸1.5ml、50ml丙酮以及2g五氧化二磷，加热至60℃，搅拌反应2小时，蒸馏去除丙酮，得到淡黄色液体，即为磷酸酯。
实施例模块化建筑用墙体的制备
根据表1的原料配比，通过以下步骤制备墙体：
(1)混料：将水泥、复合填料加入到水中，搅拌30分钟，再加入中空聚合物微球、增强纤维以及次氯酸钠、减水剂，搅拌1.5小时得到混合物A；
(2)成型：在制备墙体的模具内放置钢筋网架与线管，将混合物A倒入模具中，振捣，找平，然后自然固化成型得到浇筑后的混凝土构件；
(3)养护：将丙烯酸丁酯25Kg、硅酸钠19Kg、去离子水50Kg、壬基酚聚氧乙烯醚1.4Kg、NaHCO30.4Kg、四乙氧基硅烷14Kg混合均匀得到养护剂；然后在通风环境下，在浇筑后的混凝土构件表面涂覆养护剂，养护剂自然晾干后即完成墙体的养护，养护剂的使用量为110g/m2；
(4)涂刷：将水溶性聚氨酯25Kg、丙二醇0.15Kg、去离子水27Kg、预分散的纳米二氧化钛溶液1.7Kg、全氟辛基磺酸钠0.4Kg、磷酸酯2.5Kg混合均匀得到防霉水性涂料；然后在经过养护的墙体的两面涂覆防霉水性涂料，待涂料自然晾干后即完成所述墙体的制备。
表1墙体制备过程中各原料的质量配比
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | |
| 水泥 | 100 | 100 | 100 |
| 复合填料 | 20 | 22 | 25 |
| 中空聚合物微球 | 0.8 | 0.9 | 1.0 |
| 增强纤维 | 8 | 9 | 10 |
| 次氯酸钠 | 3 | 4 | 5 |
| 减水剂 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
| 水 | 50 | 52 | 55 |
性能测试
根据JC901-2002测试上述墙体的保水率、抗压强度比以及碳化深度；根据JTJ053、JC474-1999测试了上述墙体的磨损量、渗透压力比，结果见表2；根据GB8076-2008、GB8077-2008测试了减水率、泌水率比、坍落度以及水泥净浆流动度，结果见表2。
表2墙体的性能表征
Claims (4)
1.一种模块化建筑用墙体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混料：将水泥、复合填料加入到水中，搅拌30～40分钟后，再加入中空聚合物微球、增强纤维以及次氯酸钠、减水剂，搅拌1～1.5小时得到混合物A；其中水泥、复合填料、水的质量比为100∶(20～25)∶(50～55)；水泥、中空聚合物微球、增强纤维、次氯酸钠、减水剂的质量比为100∶(0.8～1)∶(8～10)∶(3～5)∶(0.3～0.5)；
(2)成型：在制备墙体的模具内放置钢筋网架与线管，将混合物A倒入模具中，振捣，找平，然后自然固化成型得到浇筑后的混凝土构件；
(3)养护：在通风环境下，在浇筑后的混凝土构件表面涂覆养护剂，养护剂自然晾干后即完成墙体的养护，养护剂的使用量为100～120g/m2；
(4)涂刷：在经过养护的墙体的两面涂覆防霉水性涂料，待涂料自然晾干后即完成所述墙体的制备；
所述中空聚合物微球的粒径为0.02～0.06微米；
所述中空聚合物微球为中空聚甲基丙烯酸甲酯微球；
所述中空聚合物微球使用前经过表面处理，具体步骤如下：
将中空聚合物微球、去离子水、甲基丙烯酸按质量比1∶100∶25的比例混合，混合后的溶液置于磁力搅拌器上搅拌并于45℃加热30分钟，再进行超声波震荡处理15分钟，处理后置于真空烘箱内，烘干即可；
所述减水剂由有以下方法制备得到：
将甲醛、尿素加入反应釜中，加水搅拌均匀，用乙二胺调节体系pH值为9.5，加热至85℃，搅拌反应30～50min，然后加水降温至60℃，加入全氟辛基磺酸铵，用乙二胺调体系pH值为9.5；升温至85℃，搅拌反应1.5～2h，降温至65℃，加入聚乙烯醇，用硫酸调节体系pH值为6.5，搅拌反应2～2.5h，降温出料，即得减水剂；所述甲醛、尿素、全氟辛基磺酸铵、聚乙烯醇的质量比为1∶0.6∶0.3∶0.1；所述聚乙烯醇的分子量为1000～1300；
所述复合填料由以下方式制备得到：
将生贝壳粉与磷酸铝粉末混合均匀后，加入混合粉末重量10倍的乙醇以及粉末重量1.5％的端羟基聚硅氧烷，搅拌40～50分钟，最后干燥即得到所述的复合填料；其中生贝壳粉与磷酸铝粉末的重量比为5∶1；端羟基聚硅氧烷的分子量为400～600；
所述增强纤维为分子量4200～5500的氰酸酯树脂环氧树脂共聚物纤维；其中环氧树脂的质量为氰酸酯树脂的5％；所述共聚物纤维的直径为0.08～0.15微米，长度为2～3毫米；
所述养护剂由以下重量配比的原料混合均匀后得到：
所述防霉水性涂料由下列重量配比的原料均匀混合后得到：
所述磷酸酯的结构式如下：
2.根据权利要求1所述的模块化建筑用墙体的制备方法，其特征在于：所述水泥为抗压强度为52.5MPa的早强型硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的模块化建筑用墙体的制备方法，其特征在于：所述水泥、复合填料、水的质量比为100∶22∶52。
4.根据权利要求1所述的模块化建筑用墙体的制备方法，其特征在于：所述水泥、中空聚合物微球、增强纤维、次氯酸钠、减水剂的质量比为100∶0.9∶9∶4∶0.4。
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