一种建筑保温与结构一体化复合保温墙体及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑保温技术领域，涉及一种建筑保温与结构一体化复合保温墙体及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的飞速发展，建筑行业也得到了越来越广泛的发展和进步。建筑生产中外墙的保温是建筑行业的重要步骤，也是投入较大的一个环节，外墙保温性能的优异与建筑的使用寿命息息相关。其中复合墙板用于建筑墙体的保温和装饰，在美观的基础上实现保温，从而可以在冬季和夏季保持室内温度，大大节省能源。在寒冷情况下，保温墙体在冻融循环的作用下，容易出现粉化、开裂的情况，严重影响复合保温墙体的使用寿命。
发明内容
本发明提出一种建筑保温与结构一体化复合保温墙体及其制备方法，解决了现有技术中复合保温墙体抗冻融性差，进而影响使用寿命的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种建筑保温与结构一体化复合保温墙体，所述复合保温墙体由外到内依次为抗裂砂浆层、胶粉聚苯颗粒保温砂浆层、粘接砂浆层以及聚苯乙烯保温层；
按质量份数计，所述抗裂砂浆层包括：水泥6-10份，石英砂9-15份，苯乙烯-丙烯酸共聚乳液2-4份，水14-18份，聚羧酸减水剂0-0.1份，甲基羟乙基纤维素醚0-0.1份，膨润土2-3份，氧化铝纤维0.1-0.5份；
所述胶粉聚苯颗粒保温砂浆层包括：水泥30-35份，可再分散性乳胶粉4-8份，灰钙粉12-15份，聚苯颗粒80-90份，木质素3-6份，聚乙烯醇10-14份，硅灰15-20份，水80-150份。
所述胶粉聚苯颗粒保温砂浆层还包括乙烯基三乙氧基硅烷10-20份，二氢松香醇醋酸酯3-6份。
进一步地，按质量份数计，所述粘接砂浆层包括：水泥2-3份，羧基丁苯乳液0.1-1份，砂0-3份，水0-0.3份。
进一步地，按质量份数计，所述聚苯乙烯保温层包括：聚苯乙烯90-100份，双酚A型环氧树脂E-44%206-10份，高岭土25-30份，硼酸锌2-4份，聚四氟乙烯2-5份，水80-100份。
进一步地，所述胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的制备方法包括如下步骤：将聚乙烯醇用2倍质量的水稀释，再依次加入聚苯颗粒、二氢松香醇醋酸酯、乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌1-2h，然后静置0.5-1h，然后依次加入水泥、余量水、可再分散性乳胶粉、灰钙粉、木质素以及硅灰。
进一步地，所述聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：1。
进一步地，所述复合保温墙体外侧还依次设有防护层、粘结砂浆层以及装饰层。
进一步地，所述抗裂砂浆层的厚度3-6mm；胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的厚度25-35mm；粘接砂浆层的厚度4-6mm；聚苯乙烯保温层的厚度60-100mm。
进一步地，所述聚乙烯醇的平均分子量4万-6万。
一种建筑保温与结构一体化复合保温墙体的制备方法，按照上述抗裂砂浆层的配方准备各组分，混合搅拌，得到抗裂砂浆层浆料，然后通过模具浇筑抗裂砂浆层浆料，静置0.5-1h，再依次浇筑胶粉聚苯颗粒保温砂浆层、粘接砂浆层以及聚苯乙烯保温层，得到建筑保温与结构一体化复合保温墙体。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明由外到内依次设计了抗裂砂浆层、胶粉聚苯颗粒保温砂浆层、粘接砂浆层以及聚苯乙烯保温层，其中通过对抗裂砂浆层和胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的组成搭配设计，使得复合保温墙体冻融循环次数80次，强度损失率在17.2-24.6％，质量损失率在3.2-7.8％，抗渗压力(7d)在5.0-6.8MPa，使用寿命可达70年之久，解决了现有技术中复合保温墙体抗冻融性差，进而影响使用寿命的问题。
2、本发明中抗裂砂浆层采用膨润土和氧化铝纤维提升了复合保温墙体的抗冻融性；此外胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的制备方法中先将聚乙烯醇用2倍质量的水稀释，再依次加入聚苯颗粒、二氢松香醇醋酸酯和乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌1h，然后静置1h，然后依次加入水泥、余量水、可再分散性乳胶粉、灰钙粉、木质素以及硅灰，而采用乙烯基三乙氧基硅烷和二氢松香醇醋酸酯提升了复合保温墙体的抗冻融性，乙烯基三乙氧基硅烷和二氢松香醇醋酸酯的特定先后加入顺序影响提升了复合保温墙体的抗冻融性。
3、本发明中聚苯颗粒的特殊级配提升了复合保温墙体的抗渗性和抗冻融性，聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：2：1，该级配设计合理，产生交互叠加效应，并相互补充，相互增强，对胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的性能作出最有效的改善，从而提高胶粉聚苯颗粒保温砂浆层抗渗透的能力，进而提高胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下述建筑保温与结构一体化复合保温墙体的制备方法，按照表1中抗裂砂浆层的配方准备各组分，混合搅拌，得到抗裂砂浆层浆料，然后通过模具浇筑抗裂砂浆层浆料，静置0.5-1h，再依次浇筑胶粉聚苯颗粒保温砂浆层、粘接砂浆层以及聚苯乙烯保温层，得到建筑保温与结构一体化复合保温墙体；下述实施例所用聚乙烯醇的平均分子量4万-6万；苯乙烯-丙烯酸共聚乳液，厂家韶关双子星材料科技有限公司，牌号SZX-528，羧基丁苯乳液，厂家为靖江市通高化工有限公司，型号TG201。
实施例1
一种建筑保温与结构一体化复合保温墙体，由外到内依次为抗裂砂浆层、胶粉聚苯颗粒保温砂浆层、粘接砂浆层以及聚苯乙烯保温层；抗裂砂浆层的厚度3mm；胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的厚度35mm；粘接砂浆层的厚度4mm；聚苯乙烯保温层的厚度100mm。具体的抗裂砂浆层的组成配方见表1，胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的组成配方见表2，粘接砂浆层的组成配方见表3，聚苯乙烯保温层的的组成配方见表4。
聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：1。胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的制备方法包括如下步骤：将聚乙烯醇用2倍质量的水稀释，再依次加入聚苯颗粒，搅拌1h，然后静置1h，然后依次加入水泥、余量水、可再分散性乳胶粉、灰钙粉、木质素以及硅灰。
实施例2
一种建筑保温与结构一体化复合保温墙体，由外到内依次为抗裂砂浆层、胶粉聚苯颗粒保温砂浆层、粘接砂浆层以及聚苯乙烯保温层；抗裂砂浆层的厚度6mm；胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的厚度25mm；粘接砂浆层的厚度6mm；聚苯乙烯保温层的厚度60mm。具体的抗裂砂浆层的组成配方见表1，胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的组成配方见表2，粘接砂浆层的组成配方见表3，聚苯乙烯保温层的的组成配方见表4。
聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：1。胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的制备方法包括如下步骤：将聚乙烯醇用2倍质量的水稀释，再依次加入聚苯颗粒，搅拌2h，然后静置0.5h，然后依次加入水泥、余量水、可再分散性乳胶粉、灰钙粉、木质素以及硅灰。
实施例3
一种建筑保温与结构一体化复合保温墙体，由外到内依次为抗裂砂浆层、胶粉聚苯颗粒保温砂浆层、粘接砂浆层以及聚苯乙烯保温层；抗裂砂浆层的厚度5mm；胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的厚度30mm；粘接砂浆层的厚度5mm；聚苯乙烯保温层的厚度80mm。具体的抗裂砂浆层的组成配方见表1，胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的组成配方见表2，粘接砂浆层的组成配方见表3，聚苯乙烯保温层的的组成配方见表4。
聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：1。胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的制备方法包括如下步骤：将聚乙烯醇用2倍质量的水稀释，再依次加入聚苯颗粒，搅拌1.5h，然后静置1h，然后依次加入水泥、余量水、可再分散性乳胶粉、灰钙粉、木质素以及硅灰。
实施例4
一种建筑保温与结构一体化复合保温墙体，由外到内依次为抗裂砂浆层、胶粉聚苯颗粒保温砂浆层、粘接砂浆层以及聚苯乙烯保温层；抗裂砂浆层的厚度3mm；胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的厚度35mm；粘接砂浆层的厚度4mm；聚苯乙烯保温层的厚度100mm。具体的抗裂砂浆层的组成配方见表1，胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的组成配方见表2，粘接砂浆层的组成配方见表3，聚苯乙烯保温层的的组成配方见表4。
聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：1。胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的制备方法包括如下步骤：将聚乙烯醇用2倍质量的水稀释，再依次加入聚苯颗粒、二氢松香醇醋酸酯和乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌1h，然后静置1h，然后依次加入水泥、余量水、可再分散性乳胶粉、灰钙粉、木质素以及硅灰。
实施例5
一种建筑保温与结构一体化复合保温墙体，由外到内依次为抗裂砂浆层、胶粉聚苯颗粒保温砂浆层、粘接砂浆层以及聚苯乙烯保温层；抗裂砂浆层的厚度3mm；胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的厚度35mm；粘接砂浆层的厚度4mm；聚苯乙烯保温层的厚度100mm。具体的抗裂砂浆层的组成配方见表1，胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的组成配方见表2，粘接砂浆层的组成配方见表3，聚苯乙烯保温层的的组成配方见表4。
聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：1。胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的制备方法包括如下步骤：将聚乙烯醇用2倍质量的水稀释，再依次加入聚苯颗粒、二氢松香醇醋酸酯粒和乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌2h，然后静置0.5h，然后依次加入水泥、余量水、可再分散性乳胶粉、灰钙粉、木质素以及硅灰。
实施例6
一种建筑保温与结构一体化复合保温墙体，由外到内依次为抗裂砂浆层、胶粉聚苯颗粒保温砂浆层、粘接砂浆层以及聚苯乙烯保温层；抗裂砂浆层的厚度5mm；胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的厚度30mm；粘接砂浆层的厚度5mm；聚苯乙烯保温层的厚度80mm。具体的抗裂砂浆层的组成配方见表1，胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的组成配方见表2，粘接砂浆层的组成配方见表3，聚苯乙烯保温层的的组成配方见表4。
聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：1。聚苯颗粒经过改性处理，改性处理方法包括：将聚苯颗粒加热至80℃保温0.5h，然后冷却至40℃保温2h，最后自然冷却至室温。胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的制备方法包括如下步骤：将聚乙烯醇用2倍质量的水稀释，再依次加入聚苯颗粒，搅拌1.5h，然后静置1h，然后依次加入水泥、余量水、可再分散性乳胶粉、灰钙粉、木质素以及硅灰。实施例7
一种建筑保温与结构一体化复合保温墙体，由外到内依次为抗裂砂浆层、胶粉聚苯颗粒保温砂浆层、粘接砂浆层以及聚苯乙烯保温层；抗裂砂浆层的厚度5mm；胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的厚度30mm；粘接砂浆层的厚度5mm；聚苯乙烯保温层的厚度80mm。具体的抗裂砂浆层的组成配方见表1，胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的组成配方见表2，粘接砂浆层的组成配方见表3，聚苯乙烯保温层的的组成配方见表4。
聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：2：1；胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的制备方法包括如下步骤：将聚乙烯醇用2倍质量的水稀释，再依次加入聚苯颗粒，搅拌1.5h，然后静置1h，然后依次加入水泥、余量水、可再分散性乳胶粉、灰钙粉、木质素以及硅灰。
实施例8
与实施例7相比，区别仅在于聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：1：1。
实施例9
与实施例7相比，区别仅在于聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为2：1：1。
实施例10
与实施例7相比，区别仅在于聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.0mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.0mm的颗粒的质量比为1：1。实施例11
与实施例4相比，区别仅在于胶粉聚苯颗粒保温砂浆层的制备方法包括如下步骤：将聚乙烯醇用2倍质量的水稀释，再依次加入聚苯颗粒和乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌1h，然后静置1h，然后依次加入水泥、余量水、二氢松香醇醋酸酯、可再分散性乳胶粉、灰钙粉、木质素以及硅灰。
实施例12
与实施例3相比，区别仅在于复合保温墙体外侧还依次设有防护层、粘结砂浆层以及装饰层，粘结砂浆层的组分配比同实施例1。
实施例13
与实施例6相比，区别仅在于，聚苯颗粒经过改性处理，改性处理方法包括：将聚苯颗粒加热至90℃保温0.5h，然后冷却至50℃保温1h，最后自然冷却至室温。
对比例1
与实施例1相比，区别仅在于抗裂砂浆层组分配方中不包括膨润土。
对比例2
与实施例1相比，区别仅在于抗裂砂浆层组分配方中不包括氧化铝纤维。
表1抗裂砂浆层组分配方(质量份数计)
表2胶粉聚苯颗粒保温砂浆层组分配方(质量份数计)
表3粘接砂浆层(质量份数计)
表4聚苯乙烯保温层(质量份数计)
性能试验
按照GB/T50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准进行4.1慢冻法进行抗冻融性测试，按照6.1抗水渗透试验进行抗渗性测试，结果见表5。
表5试验结果
由上表5可知，本发明实施例1-13制备的复合保温墙体冻融循环次数80次，强度损失率在17.2-24.6％，质量损失率在3.2-7.8％，抗渗压力(7d)在5.0-6.8MPa，解决了现有技术中复合保温墙体抗冻融性差，进而影响使用寿命的问题。其中实施例1采用了膨润土和氧化铝纤维，对比例1和对比例2抗裂砂浆层中未同时加入膨润土和氧化铝纤维共同搭配，而对比例1和对比例2制备的复合保温墙体冻融循环80次后，强度损失率和质量损失率上升，可见本发明中采用膨润土和氧化铝纤维提升了复合保温墙体的抗冻融性。
由实施例4和实施例5可知，相比于实施例1，实施例4和实施例5还采用了乙烯基三乙氧基硅烷和二氢松香醇醋酸酯，实施例4和实施例5制备的复合保温墙体冻融循环80次后，强度损失率和质量损失率下降，可见本发明中采用乙烯基三乙氧基硅烷和二氢松香醇醋酸酯进一步提升了复合保温墙体的抗冻融性。此外与实施例11相比，实施例4和实施例5采用聚苯颗粒中依次加入二氢松香醇醋酸酯和乙烯基三乙氧基硅烷的方法，而实施例11的制备的复合保温墙体冻融循环80次后，强度损失率和质量损失率上升，可见本发明中采用乙烯基三乙氧基硅烷和二氢松香醇醋酸酯的特定制备方法提升了复合保温墙体的抗冻融性。
由实施例6、实施例13与实施例3比较可知，实施例6、实施例13中聚苯颗粒经过改性处理，改性处理方法包括：将聚苯颗粒加热至80-90℃保温0.5-1h，然后冷却至40-50℃保温1-2h，最后自然冷却至室温；而实施例3的聚苯颗粒未经过特殊的改性处理工序，实施例3制备的复合保温墙体抗渗压力降低，同时冻融循环80次后，强度损失率和质量损失率下降，可见本发明中聚苯颗粒改性处理方法中，将聚苯颗粒加热至80-90℃保温0.5-1h，然后冷却至40-50℃保温1-2h，最后自然冷却至室温这样特殊的改性处理工序，提升了复合保温墙体的抗渗性和抗冻融性。
由实施例7-10与实施例3比较可知，实施例7中聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：2：1；而实施例3的聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：1，实施例8的聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：1：1；实施例9聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为2：1：1；实施例10聚苯颗粒由粒径分别为1.0mm、2.0mm的颗粒组成，同时粒径分别为1.0mm、2.0mm、2.5mm的颗粒的质量比为1：1；而实施例3、实施例7-10制备的复合保温墙体抗渗压力降低，冻融循环80次后，强度损失率和质量损失率增加，可见本发明中聚苯颗粒的特殊级配，提升了复合保温墙体的抗渗性和抗冻融性。
目前使用的建筑保温与结构一体化复合保温墙体，由于材料之间热胀系数的差别，外界温度的变化易导致层间分离，系统稳定性无法保障，尤其是冻融循环后，强度和质量的损失率都会大大增加，而本发明制备的复合保温墙体冻融循环后，强度和质量的损失率不会大幅增加，对于建筑保温与结构一体化复合保温墙体的研究有重要意义，对于建筑保温墙体市场有推动作用，适合推广使用。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
