一种脱硫石膏基保温浆料及其轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的制作方法

文档序号:11928753阅读:277来源:国知局

本发明属于建筑墙体领域,涉及冷弯薄壁型钢墙体,具体涉及一种脱硫石膏基保温浆料及其轻质冷弯薄壁型钢复合墙体。



背景技术:

冷弯薄壁型钢建筑住宅体系是一种新型冷弯薄壁型钢结构住宅体系,其所用材料均为绿色建材,其中钢结构材料可100%回收,其他配套材料也可大部分回收,满足生态环境要求。在当今世界环境问题尤为突出的形势下,推广应用冷弯薄壁型钢住宅体系具有很高的经济效益和社会效益。在冷弯薄壁型钢结构应用过程中,有住户提出墙体的“空鼓”问题,目前冷弯薄壁型钢结构墙体内常填充具有保温作用的玻璃棉,玻璃棉吸潮坍塌是导致空腔感发生的主要原因。综合分析该类墙体,发现还有下列不足之处:保温棉对组合墙体体系承载能力无任何贡献,无法分担墙体受力,不能对龙骨形成侧向约束,容易出现龙骨局部屈曲破坏现象。

燃煤电厂烟气脱硫产生大量固体废弃物脱硫石膏,2000年,我国脱硫石膏总产量达到200万吨,2010年脱硫石膏的年产量超过1300万吨,目前,将煅烧后的脱硫石膏用于石膏制品生产,或直接作为生产水泥的调凝剂,是脱硫石膏的主要应用方向,我国尚未找到加大其利用程度的其它有效途径。



技术实现要素:

针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于,提供一种脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,在保证保温效果的前提下,提高墙体的承载能力。

本发明的另一个目的在于,提供一种脱硫石膏基保温浆料,浇筑在上述复合墙体中,在保证保温效果的前提下,提高保温浆料固化后与主骨架的紧密结合能力。

为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案予以实现:

一种脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,包括设置在底部的槽钢,其特征在于:所述的槽钢上垂直固结有多个均匀分布的冷弯薄壁型钢立柱,所述的立柱两侧安装有墙面板,墙面板之间的空腔内浇筑脱硫石膏基保温浆料,固化后形成脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体。

本发明还具有如下区别技术特征:

所述的墙面板通过自攻螺钉安装在立柱两侧。

所述的墙面板为纸面石膏板或定向结构刨花板。

本发明还保护一种脱硫石膏基保温浆料,包括脱硫石膏、水泥和粉煤灰,还包括轻骨料、减水剂、缓凝剂、增稠剂和水。

所述的轻骨料为聚苯颗粒或膨胀玻化微珠。

以重量分数计,由以下原料组成:脱硫石膏为51.64%~53.78%,水泥为9.68%~10.00%,粉煤灰为3.23%~3.29%,聚苯颗粒为0.52%~0.99%,减水剂为0.97%~1.01%,缓凝剂为0.15%~0.17%,引气剂为0~0.51%,增稠剂为0.03%~0.05%,纤维为0%~3.76%,余量为水,原料的重量百分比之和为100%;

或者,以重量分数计,由以下原料组成:脱硫石膏为42.86%~45.37%,水泥为7.47%~8.51%,粉煤灰为2.49%~2.84%,膨胀玻化微珠为8.50%~10.22%,减水剂为0.75%~0.85%,缓凝剂为0.13%~0.15%,引气剂为0~0.44%,增稠剂为0.03%~0.05%,纤维为0%~3.76%,余量为水,原料的重量百分比之和为100%。

所述的减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

所述的缓凝剂为柠檬酸、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠或硼砂中的一种以上的组合。

所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种以上的组合。

所述的引气剂为木质素磺酸钠、松香酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种以上的组合。

所述的纤维为岩棉板废料纤维。

本发明与现有技术相比,具有如下技术效果:

经实验证明,脱硫石膏基保温浆料应用于冷弯薄壁型钢复合墙体,有效提高了墙体的承载能力,独特的配方设计使产品具有以下显著特点:

(Ⅰ)轻骨料的加入,在其他材料用量一定的情况下,能够在一定程度上降低材料自重,同时强度还会有所提高。由于轻骨料的存在,能够保证保温浆料的体积稳定性,以避免材料干燥后收缩造成的与墙面板分离现象,保证墙体与墙面板紧密贴合,使墙体综合承载能力有所提高。

(Ⅱ)引气剂结合轻骨料的利用,使保温浆料具有良好的保温性能,墙体的传热系数相当于2~5倍厚度砖墙的传热系数。

(Ⅲ)冷弯薄壁型钢框架中填充保温浆后承载能力大幅提高,可以有效节约钢材,降低造价。

(Ⅳ)强度可依据需要进行设计;调整脱硫石膏复合胶凝材料用量与用水量比例即可获得不同强度的保温浆料,应用时可依据结构及设计要求的不同,选用不同强度、不同表观密度的墙体材料,满足低层冷弯薄壁型钢住宅及多层冷弯薄壁型钢住宅的不同要求。

(Ⅴ)胶凝材料经改性,具有良好的耐水性。

(Ⅵ)利用无机纤维增韧。

(Ⅶ)具有良好的施工性能,适用于现浇工程施工。

(Ⅷ)产品应用后,将提高住宅的居住安全性与舒适度,促进冷弯薄壁型钢住宅技术发展进步。

附图说明

图1是本发明的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的整体结构示意图。

图中各个标号的含义为:1-槽钢,2-冷弯薄壁型钢立柱,3-墙面板,4-脱硫石膏基保温浆料,5-自攻螺钉。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

利用脱硫石膏作为主要胶凝材料,充分利用石膏胶凝材料韧性相对于水泥基材料韧性良好的特点,提高墙体材料性能的基础上,消耗了工业固体废弃物,同时也降低了墙体材料的成本。随着我国新防火标准的实施,岩棉保温板迎来了巨大的市场机遇。随着岩棉用量的增大,岩棉板生产废料与使用废料也将越来越多,将岩棉板废料纤维作为墙体材料增韧纤维,不仅解决了废料堆场占地问题,同时有利于保护环境。

为解决冷弯薄壁型钢结构由于墙体材料造成的不足,设计适用于现浇施工的脱硫石膏基保温浆料,调整轻骨料、气泡含量获得不同力学性能及保温性能的保温浆料。为解决无机材料配制而成墙体材料韧性不足,不具备与钢结构相协调的变形性能的问题,考虑在保温浆料中掺入纤维进行增韧。将岩棉板废料用于冷弯薄壁型钢结构专用墙体材料的增韧,减少岩棉板废料排放的同时,可有效提高墙体材料的变形能力。尤其是无机纤维类增韧材料优良的防火性能,对冷弯薄壁型钢结构整体防火性能提供了有效保证。

以下给出本发明的具体实施例,需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1:轻骨料为聚苯颗粒

本实施例给出一种脱硫石膏基保温浆料,以重量分数计,由以下原料组成:脱硫石膏为52.69kg,水泥为9.88kg,粉煤灰为3.29kg,轻骨料为0.78kg,减水剂为0.99kg,缓凝剂为0.15kg,引气剂为0.33kg,增稠剂为0.03kg,纤维为2.58kg,余量为水,原料的重量百分比之和为100%。

其中:

轻骨料为聚苯颗粒。

缓凝剂为柠檬酸、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠或硼砂,优选柠檬酸。

增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素或羧甲基纤维素,优选羟丙基甲基纤维素。

减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

引气剂为木质素磺酸钠、松香酸钠或十二烷基苯磺酸钠,优选松香酸钠。

纤维为岩棉板废料纤维。

将上述原料搅拌10min后即制得脱硫石膏基保温浆料。

采用胶砂流动度测定仪测得保温浆料的胶砂流动度为20.0cm,湿表观密度为944g/cm3,干表观密度为762g/cm3,测定其抗压强度1.39MPa、导热系数为0.1389W/m·K。

实施例2:轻骨料为聚苯颗粒,没有引气剂

本实施例给出一种脱硫石膏基保温浆料,以重量分数计,由以下原料组成:脱硫石膏为53.78kg,水泥为10.00kg,粉煤灰为3.26kg,轻骨料为0.52kg,减水剂为1.01kg,缓凝剂为0.16kg,增稠剂为0.04kg,纤维为3.76kg,余量为水,原料的重量百分比之和为100%。

其中:

轻骨料为聚苯颗粒。

缓凝剂为柠檬酸和三聚磷酸钠按照质量比1:1的组合物,或者多聚磷酸钠和硼砂按照质量比1:1的组合物,优选柠檬酸和三聚磷酸钠按照质量比1:1的组合物。

增稠剂为羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素按照质量比1:1的组合物,或者羟丙基纤维素和羧甲基纤维素按照质量比1:1的组合物。

减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

纤维为岩棉板废料纤维。

将上述原料搅拌10min后即制得脱硫石膏基保温浆料。

采用胶砂流动度测定仪测得保温浆料的胶砂流动度为22.0cm,湿表观密度为1134g/cm3,干表观密度为935g/cm3,测定其抗压强度4.61MPa、导热系数为0.2203W/m·K。

实施例3:轻骨料为聚苯颗粒,没有纤维

本实施例给出一种脱硫石膏基保温浆料,以重量分数计,由以下原料组成:脱硫石膏为51.64kg,水泥为9.68kg,粉煤灰为3.23kg,轻骨料为0.99kg,减水剂为0.97kg,缓凝剂为0.17kg,引气剂为0.51kg,增稠剂为0.05kg,余量为水,原料的重量百分比之和为100%。

其中:

轻骨料为聚苯颗粒。

所述的缓凝剂为柠檬酸、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠和硼砂按照质量比1:1:1:1的组合物。

增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羧甲基纤维素按照质量比1:1:1:1的组合物。

减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

引气剂为木质素磺酸钠、松香酸钠和十二烷基苯磺酸钠按照质量比1:1:1的组合物。

将上述原料搅拌10min后即制得脱硫石膏基保温浆料。

采用胶砂流动度测定仪测得保温浆料的胶砂流动度为21.2cm,湿表观密度为756g/cm3,干表观密度为482g/cm3,测定其抗压强度0.62MPa、导热系数为0.1129W/m·K。

对比例1:没有轻骨料聚苯颗粒

本对比例给出一种脱硫石膏基保温浆料,该配方其他组分与实施例3相同,区别仅仅在于本对比例中没有加入轻骨料,轻骨料的组分含量用脱硫石膏补齐。

将上述原料搅拌10min后即制得脱硫石膏基保温浆料。

采用胶砂流动度测定仪测得保温浆料的胶砂流动度为21.0cm,湿表观密度为806g/cm3,干表观密度为568g/cm3,测定其抗压强度0.58MPa、导热系数为0.1261W/m·K。

实施例4:轻骨料为膨胀玻化微珠

本实施例给出一种脱硫石膏基保温浆料,以重量分数计,由以下原料组成:脱硫石膏为44.21kg,水泥为8.29kg,粉煤灰为2.76kg,轻骨料为8.50kg,减水剂为0.83kg,缓凝剂为0.14kg,引气剂为0.44kg,增稠剂为0.03kg,纤维为2.68kg,余量为水,原料的重量百分比之和为100%。

其中:

轻骨料为膨胀玻化微珠。

缓凝剂为柠檬酸、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠或硼砂,优选柠檬酸。

增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素或羧甲基纤维素,优选羟丙基甲基纤维素。

减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

引气剂为木质素磺酸钠、松香酸钠或十二烷基苯磺酸钠中,优选松香酸钠。

纤维为岩棉板废料纤维。

将上述原料搅拌10min后即制得脱硫石膏基保温浆料。

采用胶砂流动度测定仪测得保温浆料的胶砂流动度为22.0cm,湿表观密度为966g/cm3,干表观密度为763g/cm3,测定其抗压强度1.86MPa、导热系数为0.1424W/m·K。

实施例5:轻骨料为膨胀玻化微珠,没有引气剂

本实施例给出一种脱硫石膏基保温浆料,以重量分数计,由以下原料组成:脱硫石膏为45.37kg,水泥为8.51kg,粉煤灰为2.84kg,轻骨料为8.72kg,减水剂为0.85kg,缓凝剂为0.15kg,增稠剂为0.04kg,纤维为3.76kg,余量为水,原料的重量百分比之和为100%。

其中:

轻骨料为膨胀玻化微珠。

缓凝剂为柠檬酸和三聚磷酸钠按照质量比1:1的组合物,或者多聚磷酸钠和硼砂按照质量比1:1的组合物,优选柠檬酸和三聚磷酸钠按照质量比1:1的组合物。

增稠剂为羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素按照质量比1:1的组合物,或者羟丙基纤维素和羧甲基纤维素按照质量比1:1的组合物。

减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

纤维为岩棉板废料纤维。

将上述原料搅拌10min后即制得脱硫石膏基保温浆料。

采用胶砂流动度测定仪测得保温浆料的胶砂流动度为20.0cm,湿表观密度为1388g/cm3,干表观密度为1206g/cm3,测定其抗压强度4.85MPa、导热系数为0.2316W/m·K。

实施例6:轻骨料为膨胀玻化微珠,没有纤维

本实施例给出一种脱硫石膏基保温浆料,以重量分数计,由以下原料组成:脱硫石膏为42.86kg,水泥为7.47kg,粉煤灰为2.49kg,轻骨料为10.22kg,减水剂为0.75kg,缓凝剂为0.13kg,引气剂为0.40kg,增稠剂为0.05kg,余量为水,原料的重量百分比之和为100%。

其中:

轻骨料为膨胀玻化微珠。

所述的缓凝剂为柠檬酸、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠和硼砂按照质量比1:1:1:1的组合物。

增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羧甲基纤维素按照质量比1:1:1:1的组合物。

减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

引气剂为木质素磺酸钠、松香酸钠和十二烷基苯磺酸钠按照质量比1:1:1的组合物。

将上述原料搅拌10min后即制得脱硫石膏基保温浆料。

采用胶砂流动度测定仪测得保温浆料的胶砂流动度为20.5cm,湿表观密度为874g/cm3,干表观密度为715g/cm3,测定其抗压强度1.06MPa、导热系数为0.1475W/m·K。

对比例2:没有轻骨料膨胀玻化微珠

本对比例给出一种脱硫石膏基保温浆料,该配方其他组分与实施例6相同,区别仅仅在于本对比例中没有加入轻骨料,轻骨料的组分含量用脱硫石膏补齐。

将上述原料搅拌10min后即制得脱硫石膏基保温浆料。

采用胶砂流动度测定仪测得保温浆料的胶砂流动度为20.3cm,湿表观密度为758g/cm3,干表观密度为523g/cm3,测定其抗压强度0.53MPa、导热系数为0.1193W/m·K。

实施例7:

遵从上述技术方案,如图1所示,本实施例给出一种脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,包括设置在底部的槽钢1,所述的槽钢1上垂直固结有多个均匀分布的冷弯薄壁型钢立柱2,所述的立柱2两侧安装有墙面板3,墙面板3之间的空腔内浇筑脱硫石膏基保温浆料4,固化后形成脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体。

墙面板3通过自攻螺钉5安装在立柱两侧。

墙面板3为纸面石膏板或定向结构刨花板。

槽钢1为U型槽钢。

冷弯薄壁型钢立柱2的间距为400mm,墙面板3的厚度为10mm,一对墙面板3之间的宽度为90mm。承载力测试时墙面为宽度为1.2m。

一侧的墙面板为纸面石膏板,另一侧的墙面板为定向结构刨花板(即OSB板)。

本实施例中的脱硫石膏基保温浆料采用实施例1中的脱硫石膏基保温浆料。

将保温浆料浇筑到一侧墙面板为OSB板,一侧墙面板为纸面石膏板的冷弯薄壁型钢框架中,采用均布荷载加载方式,脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力为230kN,厚度90mm墙体传热系数为1.543W/m2·K,自重为68kg/m2。相对对比例3中的冷弯薄壁型钢复合墙体,本实施例的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力提高65%,有效延缓了钢框架屈曲破坏。

相对对比例4中的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,本实施例的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力提高26%,有效延缓了钢框架屈曲破坏。

对比例3:

本对比例给出一种冷弯薄壁型钢复合墙体,其他结构与实施7相同,区别仅仅在于:墙面板之间的空腔内填充岩棉板,形成冷弯薄壁型钢复合墙体。

采用均布荷载加载方式,冷弯薄壁型钢墙体承载力为139kN。

对比例4:

本对比例给出一种脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,其他结构与实施7相同,区别仅仅在于本实施例中的脱硫石膏基保温浆料采用对比例1中的脱硫石膏基保温浆料。

采用均布荷载加载方式,冷弯薄壁型钢墙体承载力为182kN,厚度90mm墙体传热系数为1.401W/m2·K,自重为51kg/m2

实施例8:

本实施例给出一种脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,其结构与实施例7相同,区别仅仅在于本实施例中的脱硫石膏基保温浆料采用实施例2中的脱硫石膏基保温浆料。

将保温浆料浇筑到一侧墙面板为OSB板,一侧墙面板为纸面石膏板的冷弯薄壁型钢框架中,采用均布荷载加载方式,脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力为350kN,厚度90mm墙体传热系数为2.448W/m2·K,自重为84kg/m2。相对对比例3中的冷弯薄壁型钢复合墙体,本实施例的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力提高152%,有效延缓了钢框架屈曲破坏。

相对对比例4中的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,本实施例的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力提高92%,有效延缓了钢框架屈曲破坏。

实施例9:

本实施例给出一种脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,其结构与实施例7相同,区别仅仅在于本实施例中的脱硫石膏基保温浆料采用实施例3中的脱硫石膏基保温浆料。

将保温浆料浇筑到一侧墙面板为OSB板,一侧墙面板为纸面石膏板的冷弯薄壁型钢框架中,采用均布荷载加载方式,脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力为195kN,厚度90mm墙体传热系数为1.254W/m2·K,自重为43kg/m2。相对对比例3中的冷弯薄壁型钢复合墙体,本实施例的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力提高40%,有效延缓了钢框架屈曲破坏。

相对对比例4中的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,本实施例的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力提高7%,有效延缓了钢框架屈曲破坏。

实施例10:

本实施例给出一种脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,其结构与实施例7相同,区别仅仅在于本实施例中的脱硫石膏基保温浆料采用实施例4中的脱硫石膏基保温浆料。

将保温浆料浇筑到一侧墙面板为OSB板,一侧墙面板为纸面石膏板的冷弯薄壁型钢框架中,采用均布荷载加载方式,脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力为280kN,厚度90mm墙体传热系数为1.693W/m2·K,自重为75kg/m2。相对对比例3中的冷弯薄壁型钢复合墙体,本实施例的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力提高101%,有效延缓了钢框架屈曲破坏。

相对对比例5中的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,本实施例的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力提高59%,有效延缓了钢框架屈曲破坏。

对比例5:

本对比例给出一种脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,其他结构与实施7相同,区别仅仅在于本实施例中的脱硫石膏基保温浆料采用对比例2中的脱硫石膏基保温浆料。

采用均布荷载加载方式,冷弯薄壁型钢墙体承载力为176kN,厚度90mm墙体传热系数为1.326W/m2·K,自重为47kg/m2

实施例11:

本实施例给出一种脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,其结构与实施例7相同,区别仅仅在于本实施例中的脱硫石膏基保温浆料采用实施例5中的脱硫石膏基保温浆料。

将保温浆料浇筑到一侧墙面板为OSB板,一侧墙面板为纸面石膏板的冷弯薄壁型钢框架中,采用均布荷载加载方式,脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力为356kN,厚度90mm墙体传热系数为2.573W/m2·K,自重为108kg/m2。相对对比例3中的冷弯薄壁型钢复合墙体,本实施例的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力提高156%,有效延缓了钢框架屈曲破坏。

相对对比例5中的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,本实施例的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力提高102%,有效延缓了钢框架屈曲破坏。

实施例12:

本实施例给出一种脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,其结构与实施例7相同,区别仅仅在于本实施例中的脱硫石膏基保温浆料采用实施例6中的脱硫石膏基保温浆料。

将保温浆料浇筑到一侧墙面板为OSB板,一侧墙面板为纸面石膏板的冷弯薄壁型钢框架中,采用均布荷载加载方式,脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力为212kN,厚度90mm墙体传热系数为1.639W/m2·K,自重为64kg/m2。相对对比例3中的冷弯薄壁型钢复合墙体,本实施例的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力提高53%,有效延缓了钢框架屈曲破坏。

相对对比例5中的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体,本实施例的脱硫石膏基轻质冷弯薄壁型钢复合墙体的承载力提高20%,有效延缓了钢框架屈曲破坏。

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