一种耐火发泡板材、耐火墙板及其制备方法与流程

2021-01-30 22:01:56|

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本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种耐火发泡板材、耐火墙板及其制备方法。

背景技术：

利用工业固体废弃物为主要原料生产轻质发泡材料是实现工业固体废弃物无害化、资源化综合利用的一个重要途径，也是建筑业新型墙体材料发展的重要方向，目前轻质发泡材料正在我国逐渐形成新的产业。该种材料具有保温、阻燃、轻质、隔音、不老化、耐腐蚀等众多优点，有着极大的应用前景，有望成为建筑墙体材料的换代产品。

轻质发泡材料由全无机材料高温烧结而成，具有良好的阻燃性能，然而该材料属于以均匀分布的小气泡为结构的保温材料，在明火焰直接灼烧下材料表面骤然升温，热传导受到气泡隔热性能阻碍不能迅速传导到轻质发泡材料内部造成轻质发泡材料表层与轻质发泡材料内部热膨胀的急剧差异变化，致使气泡内气体迅速膨胀冲破泡壁形成爆裂，继而出现分层剥落，在短时间内（20分钟至30分钟）导致轻质发泡材料出现密集贯穿性裂纹，并造成材料破碎和失去自支撑能力而垮塌。因此，轻质发泡材料达不到耐火极限要求严重阻碍着该材料的应用推广，也困扰着该产业的发展。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种耐火发泡板材，具有耐火级别高、遇火不易分层等特点。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种耐火发泡板材，包含烧结发泡层和复合在所述烧结发泡层表面的烧结隔焰层，远离所述烧结隔焰层一侧的所述烧结发泡层内有网格状沟槽。

优选地，所述网格状沟槽的深度为所述烧结发泡层的厚度的4/11-6/11。

优选地，所述烧结隔焰层的厚度为3-4mm。

优选地，所述烧结发泡层的厚度为80-120mm。

本发明还提供一种根据上述任意一种技术方案的制备方法，包含以下步骤：

s1防粘和防溢：在耐高温垫板的四周设置围栏，用氧化铝浆或高温防粘纸对所述耐高温垫板做防粘处理；

s2烧结隔焰层材料的铺设：使用球磨机将烧结隔焰层材料与适量的水进行研磨制成泥浆，经雾化干燥获得粒状无机粉料，按一定厚度均匀铺撒在所述耐高温垫板上，所述无机材料的膨胀系数和烧结温度与所述烧结发泡层的膨胀系数和烧结温度相同；

s3烧结发泡层材料的铺设：将所述烧结发泡层的原料铺撒在所述烧结隔焰层材料上，并逐层压实；

s4烧结：将所述耐高温垫板连同两层材料置于窑炉中同时烧制，烧制温度约为1190℃-1220℃，其中，处于隧道窑的时间为23-27小时，再经过急冷、缓冷、风冷等降温处理，当温度逐渐降温至100℃以下即出窑，获得耐火发泡板材。

优选地，所述无机粉料，按重量比，包含：50-70%的黏土矿物原料与30-50%的石英、长石、方解石、纯碱、氧化铝、硼砂的混合物；其中，10-50%的石英、长石，10-30%的方解石、纯碱，10-30%的氧化铝、2-20%的硼砂。

优选地，所述烧结发泡层的原料，按重量比，包含80%的工业固体废弃物、15%的矿物料，4.5%的添加料和0.5%的发泡剂。

优选地，所述的工业固体废弃物是煤矸石、金属尾矿、旧砖瓦、陶瓷粉末、碎玻璃废渣、工厂无机非金属废渣任意一种，或两种以上任意比例混合的工业固体废弃物磨细而成，其粒径为0.1-0.15mm。

优选地，所述的发泡剂为800-1200目的碳化硅粉。

本发明还提供一种耐火墙板的制备方法，包含以下步骤：

q1将所述耐火发泡板材的所述网格状沟槽内放置钩型螺杆，然后向所述网格状沟槽内放置横向钢筋和纵向钢筋，或向所述网格状沟槽内放置钢筋网；

q2向所述网格状沟槽内灌注水泥砂浆，待水泥砂浆养护后可获得耐火墙板。

本发明还提供一种耐火墙板，根据上述制备方法制备而成。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明各复合层一次性烧成而成，各层间的烧成温度和膨胀系数等相同，复合层间具有良好相容性，结构稳定，烧成过程易于控制。

2、本发明以烧结发泡层材料和烧结隔焰层材料复合烧结，形成烧结隔焰层的阻隔明火焰灼烧的技术方案，既保证了轻质保温材料本身达到耐火极限要求，又保证了烧结隔焰层与烧结发泡层的永久性牢固结合；

3、本发明在烧结发泡层上设置钢筋网和钩型螺杆的技术方案，既可以有效增加烧结发泡层的整体结构性，又可以实现与支撑结构的牢固连接；

4、本发明集环保、安全、阻燃、轻质、防水为一体的组合型耐火墙板，施工简便，适合普通建筑使用，也适合装配是建筑使用。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例未安装钩型螺杆时的立体图；

图3为本实施例的安装在建筑物上的示意图；

附图标记：1-烧结发泡层、2-烧结隔焰层、3-网格状沟槽、4-钩型螺杆、5-钢筋网、6-水泥砂浆、7-u型钢龙骨、8-保温材料、9-连接件、10-内页墙、11-建筑结构。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行进一步的具体描述。在以下各实施例中，各组分的用量均为质量用量。有必要在此指出，下面实施例只是对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明进行一些非本质的改进和调整。

一种耐火发泡板材，包含烧结发泡层1和复合在烧结发泡层1表面的烧结隔焰层2，远离烧结隔焰层2一侧的烧结发泡层1内有网格状沟槽3。

进一步，网格状沟槽3的深度为烧结发泡层1的厚度的4/11-6/11。

进一步，烧结隔焰层2的厚度为3-4mm。

进一步，烧结发泡层1的厚度为80-120mm。

本发明还提供一种根据上述任意一种技术方案的制备方法，包含以下步骤：

s1防粘和防溢：在耐高温垫板的四周设置围栏，用氧化铝浆或高温防粘纸对耐高温垫板做防粘处理；

s2烧结隔焰层2材料的铺设：使用球磨机将烧结隔焰层2材料与适量的水进行研磨制成泥浆，经雾化干燥获得粒状无机粉料，按一定厚度均匀铺撒在耐高温垫板上，无机材料的膨胀系数和烧结温度与烧结发泡层1的膨胀系数和烧结温度相同；

s3烧结发泡层1材料的铺设：将烧结发泡层1的原料铺撒在烧结隔焰层2材料上，并逐层压实；

s4烧结：将耐高温垫板连同两层材料置于窑炉中同时烧制，烧制温度约为1190℃-1220℃，其中，处于隧道窑的时间为23-27小时，再经过急冷、缓冷、风冷等降温处理，当温度逐渐降温至100℃以下即出窑，获得耐火发泡板材。

具体的，在步骤s2中，两层材料的装载厚度为围栏高度的1/5-1/2；在步骤s4中，窑炉的升温速率为1-5℃/min，急冷降温的降温速率为5-10℃/min，降到850℃，缓冷降温的降温速率为0.5-1℃降到450℃，风冷降温的降温速率为1-3℃/min。

进一步，无机粉料，按重量比，包含：50-70%的黏土矿物原料与30-50%的石英、长石、方解石、纯碱、氧化铝、硼砂的混合物；其中，10-50%的石英、长石，10-30%的方解石、纯碱，10-30%的氧化铝、2-20%的硼砂。

进一步，烧结发泡层1的原料，按重量比，包含80%的工业固体废弃物、15%的矿物料，4.5%的添加料和0.5%的发泡剂。

进一步，工业固体废弃物是煤矸石、金属尾矿、旧砖瓦、陶瓷粉末、碎玻璃废渣、工厂无机非金属废渣任意一种，或两种以上任意比例混合的工业固体废弃物磨细而成，其粒径为0.1-0.15mm。

进一步，发泡剂为800-1200目的碳化硅粉。

采用上述技术方案，本发明烧结隔焰层2与烧结发泡层1一次性烧制而成，烧结隔焰层2与烧结发泡层1之间的烧成温度和膨胀系数等相同，复合层间具有良好相容性，结构稳定，烧成过程易于控制；烧结隔焰层2阻断明火焰对烧结发泡层1表面的直接灼烧，有效避免烧结发泡层1表层与烧结发泡层1内部热膨胀的急剧差异变化，避免气泡发生爆裂和出现分层剥落。

本发明还提供一种耐火墙板的制备方法，包含以下步骤：

q1将上述技术方案的耐火发泡板材的网格状沟槽3内放置钩型螺杆4，然后向网格状沟槽3内放置横向钢筋和纵向钢筋，或向网格状沟槽3内放置钢筋网5；

q2向网格状沟槽3内灌注水泥砂浆6，待水泥砂浆6养护后可获得耐火墙板。

本发明还提供一种耐火墙板，根据上述制备方法制备而成。

采用上述技术方案，在烧结发泡层1上做网格状沟槽3并埋入钢筋网5和钩型螺杆4，既可以有效增加耐火墙板的整体结构性，又可以实现与支撑结构的牢固连接。

安装过程：

1.本发明的耐火墙板中的钩型螺杆与u型钢龙骨7的一侧连接，u型钢龙骨7的另一侧通过自攻螺丝与内页墙10和建筑结构11连接，u型钢龙骨7的技术要求按建筑设计要求，内页墙10的材质按工程设计要求；

2.按照u型钢龙骨7的高度填充相应高度的高效保温材料8；

3.在u型钢龙骨7的开口侧焊接连接件9，连接件上自攻螺丝，在u型钢龙骨7的闭口侧上自攻螺丝，自攻螺丝的间距按工程设计要求；

4.耐火墙板之间的安装通过将连接件9上的自攻螺丝与u型钢龙骨7的闭口上自攻螺丝用螺钉或螺栓固定连接。

以u型钢龙骨7做支撑结构的技术方案，为耐火墙板提供了安全可靠的骨架支撑结构；按照u型钢龙骨7的高度填充保温材料8的技术方案，既可以解决建筑结构的冷热桥问题，又可以保证墙体传热系数达到0.4的节能标准；在u型钢龙骨7室内一侧用自攻螺丝安装内页墙10的技术方案，为内页墙10的安装和选材提供了便利条件。

本发明的所述的材料均为市售材料。

下面列举耐火发泡板材的具体实施例的制备过程：

实施例1

本实施包含以下步骤：

s1防粘和防溢：在耐高温垫板的四周设置围栏，用氧化铝浆对耐高温垫板做防粘处理；

s3烧结发泡层1材料的铺设：将烧结发泡层1的原料铺撒在烧结隔焰层2材料上，并逐层压实；

s4烧结：将耐高温垫板连同两层材料置于窑炉中同时烧制，烧制温度约为1190℃-1220℃，其中，处于隧道窑的时间为24小时，再经过急冷、缓冷、风冷等降温处理，当温度逐渐降温至100℃以下即出窑，获得耐火发泡板材。

在步骤s2中，两层材料的装载厚度为围栏高度的1/3；在步骤s4中，窑炉的升温速率为4℃/min，急冷降温的降温速率为5-10℃/min，降到850℃，缓冷降温的降温速率为0.5-1℃降到450℃，风冷降温的降温速率为1.5℃/min。

无机粉料，按重量比，包含：70%的黏土矿物原料与30%的石英、长石、方解石、纯碱、氧化铝、硼砂的混合物；其中，50%的石英、长石，20%的方解石、纯碱，10%的氧化铝、20%的硼砂。

烧结发泡层1的原料，按重量比，包含80%的工业固体废弃物、15%的矿物料，4.5%的添加料和0.5%的发泡剂。

工业固体废弃物是煤矸石、旧砖瓦、陶瓷粉末按5:2:1的比例混合的工业固体废弃物磨细而成，其粒径为0.1-0.15mm。

实施例2

本实施包含以下步骤：

s1防粘和防溢：在耐高温垫板的四周设置围栏，用高温防粘纸对耐高温垫板做防粘处理；

s3烧结发泡层1材料的铺设：将烧结发泡层1的原料铺撒在烧结隔焰层2材料上，并逐层压实；

s4烧结：将耐高温垫板连同两层材料置于窑炉中同时烧制，烧制温度约为1190℃-1220℃，其中，处于隧道窑的时间为27小时，再经过急冷、缓冷、风冷等降温处理，当温度逐渐降温至100℃以下即出窑，获得耐火发泡板材。

具体的，在步骤s2中，两层材料的装载厚度为围栏高度的1/5-1/2；在步骤s4中，窑炉的升温速率为2.5℃/min，急冷降温的降温速率为8℃/min，降到850℃，缓冷降温的降温速率为0.7℃降到450℃，风冷降温的降温速率为2℃/min。

无机粉料，按重量比，包含：50%的黏土矿物原料与50%的石英、长石、方解石、纯碱、氧化铝、硼砂的混合物；其中，45%的石英、长石，15%的方解石、纯碱，30%的氧化铝、10%的硼砂。

烧结发泡层1的原料，按重量比，包含80%的工业固体废弃物、15%的矿物料，4.5%的添加料和0.5%的发泡剂。

工业固体废弃物是金属尾矿、碎玻璃废渣、工厂无机非金属废渣按2:1:5的比例混合的工业固体废弃物磨细而成，其粒径为0.1-0.15mm。

实施例3

本实施包含以下步骤：

s1防粘和防溢：在耐高温垫板的四周设置围栏，用氧化铝浆对耐高温垫板做防粘处理；

s3烧结发泡层1材料的铺设：将烧结发泡层1的原料铺撒在烧结隔焰层2材料上，并逐层压实；

s4烧结：将耐高温垫板连同两层材料置于窑炉中同时烧制，烧制温度约为1190℃-1220℃，其中，处于隧道窑的时间为23小时，再经过急冷、缓冷、风冷等降温处理，当温度逐渐降温至100℃以下即出窑，获得耐火发泡板材。

具体的，在步骤s2中，两层材料的装载厚度为围栏高度的1/5-1/2；在步骤s4中，窑炉的升温速率为5℃/min，急冷降温的降温速率为10℃/min，降到850℃，缓冷降温的降温速率为1℃降到450℃，风冷降温的降温速率为3℃/min。

无机粉料，按重量比，包含：60%的黏土矿物原料与40%的石英、长石、方解石、纯碱、氧化铝、硼砂的混合物；其中，50%的石英、长石，10%的方解石、纯碱，30%的氧化铝、10%的硼砂。

烧结发泡层1的原料，按重量比，包含80%的工业固体废弃物、15%的矿物料，4.5%的添加料和0.5%的发泡剂。

工业固体废弃物是碎玻璃废渣、工厂无机非金属废渣按2:5的比例混合的工业固体废弃物磨细而成，其粒径为0.1-0.15mm。

将实施例1-3的耐火发泡板材按照下列方式制备成耐火墙板：

q1将上述的耐火发泡板材的网格状沟槽3内放置钩型螺杆4，然后向网格状沟槽3内放置横向钢筋和纵向钢筋，或向网格状沟槽3内放置钢筋网5；

q2向网格状沟槽3内灌注水泥砂浆6，待水泥砂浆6养护后可获得耐火墙板。

将实施例1-3的耐火墙板按照gb/t9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法第1部分：通用要求》和gb/t9978.8-2008《建筑构件耐火试验方法第8部分：非承重垂直分隔构件的特殊要求》进行耐火极限测试，测试结果见表1。

表1实施例1-3的耐火墙板的耐火性测试结果

从实施例1-3的耐火性能表可以看出，本实施的耐火墙板经测试后没有失去自支撑能力、没有贯穿复合墙体的贯穿性裂纹、没有贯穿性溶洞，火焰烧烤另一面的表面温度低于115℃，符合墙体耐火极限测试标准。

本发明以烧结发泡层1材料和烧结隔焰层2材料复合烧结，形成烧结隔焰层2的阻隔明火焰灼烧的技术方案，既保证了轻质保温材料本身达到耐火极限要求，又保证了烧结隔焰层2与烧结发泡层1的永久性牢固结合；本发明在烧结发泡层1上设置钢筋网5和钩型螺杆4的技术方案，既可以有效增加烧结发泡层1的整体结构性，又可以实现与支撑结构的牢固连接；本发明集环保、安全、阻燃、轻质、防水为一体的组合型耐火墙板，施工简便，适合普通建筑使用，也适合装配是建筑使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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