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新型混凝土模块专利

专利号:201810270407.4

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专利名称:新型混凝土模块

技术领域:混凝土

IPC主分类号:E02D27/32

申请号:CN201810270407.4

公开日:2018-10-02

说明书

一种新型混凝土模块

技术领域

[0001] 本发明属于土木工程材料技术领域,具体涉及一种新型混凝土模块。

背景技术

[0002] 环氧树脂由于其具有许多优良的性能,在土木工程以及建筑领域广泛使用,可以替代很多传统的材料。由于环氧树脂具有良好的透光性,还可以用于透明混凝土材料中,制成半透明的混凝土,可以透过光线,用作室内建筑材料,可以减少室内灯光的使用,节约能源;用作光伏公路的透明材料层可以提高光利用率。但是目前在这些应用上还不够成熟,存在较多缺点。
[0003] CN106549629A公布了一种装配式太阳能光伏发电路面模块及其应用其中使用环氧树脂、玻璃颗粒和固化剂制备透光抗滑耐磨层,但是其中使用了大量的玻璃颗粒或钢化玻璃颗粒,而使用了较少量的环氧树脂,和玻璃之间的粘接强度较低,按照其实施例中配方制得混凝土,测试其强度发现使用单一的环氧树脂材料存在耐低温性差和耐湿热性差的缺点。由于该发明中玻璃颗粒之间的连接强度较差另外由于其表面并没有进行防水防污耐磨处理,导致表面容易刮破,也容易沾染污渍,导致透光率更低。由于该专利申请中公开的太阳能光伏板被在吸光后容易发热,长期处于高温状态会影响光伏板的使用寿命。并且该模块中没有高强度和高韧性的支撑层,如果长期处于高负荷承载状态容易导致模块断裂。

发明内容

[0004] 本发明为克服上述现有技术的问题,提供了一种新型混凝土模块,具有良好透光性,承重性好,且具有导热层,模块不易损坏,使用寿命长。
[0005] 本发明的技术方案如下:一种新型混凝土模块,所述模块从上到下依次包括透光层、透明的保护层、光功能层、导热层、不锈钢支撑层、绝缘防潮层;所述光功能层为太阳能光伏板、LED显示屏、或发光灯板中的一种;所述不锈钢支撑层为不锈钢板、钢筋混凝土材料中的一种;所述不锈钢支撑层上表面边缘上均匀设置有多个凸台,所述凸台高度等于所述导热层、光功能层和保护层的厚度之和。本发明模块中各层可以分开成型,然后使用环氧树脂、中性硅酮耐候胶等材料将各层粘接形成整体模块,所述透光层的材料也可以直接固化在所述保护层上,与之具有良好的粘接效果。
[0006] 本发明的透光层可以透过光线,光功能层上设置可透过光线的保护层,所述的保护层和透光层双重保护可以避免光功能层受损,光功能层下设置导热层,将其产生的热量传到到不锈钢支撑层,防止光功能层长期处于高温状态,所述不锈钢支撑层还可以保证混凝土模块具有高强度,可以长期承载高负荷,不锈钢支撑层上的凸台直接和透光层接触可以将透光层表面的应力传到不锈钢支撑层,分散表面受力,使模块承重更大。
[0007] 优选地,所述混凝土模块为长40-80cm,宽30-60cm的长方体,模块的侧面设有快速插接组件,所述快速插接组件由前侧和左侧的一端为半球形的柱状凸起以及右侧和后侧的一端为半球形的柱状凹陷构成。本方案的模块上设置快速接口方便组装插接,以提高现场施工效率。所述半球形快速插接组件,方便安装,受力强度大。
[0008] 优选地,所述透光层由包括如下质量百分比的原料制成:2-8%多官能度的胺类环氧树脂、10-30%的兼具脂环族环氧基和缩水甘油酯基的混合型环氧树脂、5-15%双酚A型128树脂、10-20%环氧树脂固化剂、35-48%透明的玻璃颗粒、2-8%硅烷偶联剂;所述玻璃颗粒的粒径为0.1-0.9mm;所述多官能度的胺类环氧树脂、兼具脂环族环氧基和缩水甘油酯基的混合型环氧树脂、双酚A型128树脂的总量占所有原料的百分比为30-40%。使用本方案优选的各原料,按照比例顺序加料混合均匀后固化即可得到本发明的透光层。本方案的透光层透光性优良,可以提高光利用率。本方案的透光层材料可以直接在光功能层表面固化,与多种材料具有良好的粘接性,尤其是与玻璃粘接强度非常高。
[0009] 优选地,所述透光层由如下质量百分比的原料制成:5%AFG-90环氧树脂、20%TDE-85环氧树脂、10%双酚A型128树脂、15%环氧树脂固化剂、40%玻璃颗粒、2%KH560偶联剂、3%KH512偶联剂和5%N,N-二甲基苯胺。本方案优选的配方与玻璃具有更高的粘接强度,透光率更好,也具有良好的耐老化性能。
[0010] 优选地,所述导热层为导热金属、导热陶瓷、导热树脂或导热复合材料中的至少一种。所述的导热层可以加工成与光功能层和不锈钢支撑层紧密贴合的形状,使光功能层的热量快速传导到不锈钢支撑层,防止光功能层因长期高温工作而损坏。
[0011] 优选地,所述绝缘防潮层和所述保护层采用相同的材料一体成型制得,所述保护层为透明环氧树脂、钢化玻璃、有机玻璃、或聚碳酸酯中的任意一种;所述光功能层、导热层和不锈钢支撑层封装于所述绝缘防潮层和所述保护层中。所述的保护层所选材料的保护层透光率好,且强度较好,可以很好地保护光功能层。本方案一体成型可以将光功能层密封起来,隔绝外部水汽等,进一步保护光功能层。
[0012] 优选地,所述透光层的上表面设有若干凸起,每一处凸起都从透光层的上表面向上延伸。
[0013] 优选地,所述凸起呈蜂窝状交错顺序排列,凸起直径2-4mm,相邻凸起的间距为0.5-2cm,凸起高度为1.2-2.5mm。本发明优选设置的凸起的形状可以有效防止打滑,尤其适用于人行道和公园路面。
[0014] 优选地,所述透光层上表面经过防水耐磨处理。本方案将透光层进行防水耐磨处理,可以使用现有的防水耐磨涂料喷涂或者气相沉积形成防水耐磨膜。
[0015] 优选地,所述防水耐磨处理采用如下步骤:(A)将粒径为10-20nm的纳米二氧化硅、无水乙醇、硅烷偶联剂KH570以4:20:1的质量比混合,搅拌分散均匀得到二氧化硅溶液;(B)将粒径为30-40nm的纳米二氧化锆、无水乙醇中、硅烷偶联剂KH570以4:40:3的质量比混合,搅拌分散均匀得到二氧化锆溶液;(C)将上述二氧化硅溶液、二氧化锆溶液和六甲基二硅氮烷以50:47:3质量比混合,边抽真空边搅拌分散均匀得到表面处理液;(D)将上述混合处理液高压适量喷涂到清洗后的透光层的上表面,烘干;(E)将含有0.2%的全氟聚醚烷氧基硅烷的全氟己烷溶液适量喷涂到透光层的上表面,干燥,再次清洗,即得到经过防水耐磨表面处理的透光层。本方案优选使用上述的处理步骤处理使透光层表面均匀喷涂一层氧化钛氧化硅涂层后再喷涂上全氟聚醚烷氧基硅烷,本方案的处理操作步骤简单,使用六甲基二硅氮烷搭配适量的纳米二氧化硅溶液和二氧化锆溶液,不仅可以减少二氧化硅的用量,且可以在玻璃颗粒表面形成稳定的增透薄膜,搭配全氟聚醚烷氧基硅烷防水涂料使用,形成防水耐磨涂层,不仅具有防水耐磨的效果,还可以提高透光率。
[0016] 本发明的光功能层中光伏电池板或LED灯等都利用导线与相邻的模块相连,然后连接电气电路系统。
[0017] 与现有技术相比,本发明的有益效果在于:(1)透光层透光率高、和玻璃的粘接效果好、耐老化;(2)模块承重性好;(3)防水耐磨防滑(4)导热性能好;(5)光功能层不易损坏,使用寿命长。
[0018] 本发明的新型混凝土模块由于具有优良的综合性能,具有广阔的应用前景:本发明的模块可以拼装铺筑在路面,可以用于光伏公路,也可以用作透光人行道或者公园路面,还可以组装为墙面,作为透光的混凝土墙面,或者应用到透光混凝土显示屏中。使用时可以在现有路面上铺设连接性能的材料,例如环氧树脂、中性硅酮耐候胶等材料将模块组装并粘接铺设在现有路面上或构成墙体。

附图说明

[0019] 图1是实施例1新型混凝土模块的正面结构示意图;
[0020] 图2是实施例1新型混凝土模块的俯视结构示意图;
[0021] 图3是实施例1新型混凝土模块的透光层表面放大示意图;
[0022] 图中:1、透光层;2、保护层;3、光功能层;4、导热层;5、不锈钢支撑层;6、绝缘防潮层;7、凸台;8、快速插接组件。

具体实施方式

[0023] 本发明实施例中透光层由包括如下质量百分比的原料制成:30%-40%环氧树、10-20%环氧树脂固化剂、35-48%透明的玻璃颗粒、2-8%硅烷偶联剂;所述环氧树脂由如下质量百比的三种环氧树脂组成:2-8%多官能度的胺类环氧树脂、10-30%的兼具脂环族环氧基和缩水甘油酯基的混合型环氧树脂、5-15%双酚A型128树脂;所述玻璃颗粒的粒径为0.1-0.9mm。
[0024] 本发明实施例的透光层加工固化方法如下:将三种环氧树脂混合均匀后,加入玻璃颗粒,搅拌均匀,加入固化剂和偶联剂以及可选的N,N-二甲基苯胺,抽真空搅拌均匀后倒入合适形状的硅胶模具,70℃固化2h然后再120℃深层固化3h,脱模即得透光层。也可以将光功能层或保护层等放入硅胶模具,再注入所述透光层的原料,使之直接固化到光功能层或保护层表面。硅胶模具上还可以设置特定形状的凹槽或者凹穴使固化后的透光层表面形成对应形状的凸起。
[0025] 本发明的实施例样品和对比例样品均进行相同条件下的测试,包括透光层透光度、抗压强度、粘接强度、表面摩擦系数等。
[0026] 以下结合实施例对本发明各技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例,都属于本发明所保护的范围。本领域技术人员依据以下实施方式所作的方法、工艺路线、功能的等效变换或替代,均属于本发明的保护范围之内。
[0027] 实施例1
[0028] 本实施例的一种新型混凝土模块,所述模块从上到下依次包括透光层1、保护层2、光功能层3、导热层4、不锈钢支撑层5、绝缘防潮层6;所述光功能层为太阳能光伏板。所述透光层由如下质量百分比的原料制成:5%AFG-90环氧树脂、20%TDE-85环氧树脂、10%双酚A型128树脂、15%环氧树脂固化剂、40%玻璃颗粒、2%KH560偶联剂、3%KH512偶联剂和5%N,N-二甲基苯胺;所述玻璃颗粒的粒径为0.4-0.5mm。
[0029] 如图1到3所示,本实施例所述混凝土模块为长60cm,宽40cm的长方体;所述不锈钢支撑层上表面四角各设置有一个凸台7,所述凸台高度等于所述导热层、光功能层和保护层2
的厚度之和,每个凸台刚好和透光层接触,单个接触面积为16cm。
[0030] 模块的侧面设有快速插接组件8,所述快速插接组件由前侧和左侧的一端为半球形的柱状凸起以及右侧和后侧的一端为半球形的柱状凹陷构成。
[0031] 所述透光层厚度为5mm,所述透光层的上表面设有若干凸起,所述凸起呈蜂窝状交错顺序排列,凸起直径3mm,相邻凸起的间距为1cm,凸起高度为2mm。
[0032] 所述导热层为导热纳米碳铝箔,厚度为1mm。所述不锈钢支撑层厚度为8mm的钢板。
[0033] 所述保护层和所述绝缘防潮层和快速插接组件均为钢化玻璃,一体成型,所述光功能层、导热层和不锈钢支撑层封装于所述绝缘防潮层和所述保护层中,然后将透光层材料直接固化在保护层表面。模块组装时使用环氧树脂胶黏剂粘接铺设在路面上。
[0034] 本实施例的透光层的透光率为96.2%,抗压强度为69.1MPa,与保护层粘结强度为41.0MPa,表面摩擦系数为0.81。光伏板工作4小时温度升高仅为1℃。向模块中间2cm*2cm大的面积处持续施加400公斤力的压力10min,模块包括太阳能光伏板中均无破损和裂纹。
[0035] 另外将本实施例的透光层分别经过24h在90%湿度90℃高温处理和48h在90%湿度-40℃低温处理后再次测试抗压强度,其抗压强度降低不超过5%,本实施例的透光层材料具有良好的耐湿热和低温性能。
[0036] 实施例2
[0037] 与实施例1相比本实施例所述透光层上表面经过防水耐磨处理采用如下步骤:(A)将粒径为10-20nm的纳米二氧化硅、无水乙醇、硅烷偶联剂KH570以4:20:1的质量比混合,搅拌分散均匀得到二氧化硅溶液;(B)将粒径为30-40nm的纳米二氧化锆、无水乙醇中、硅烷偶联剂KH570以4:40:3的质量比混合,搅拌分散均匀得到二氧化锆溶液;(C)将上述二氧化硅溶液、二氧化锆溶液和六甲基二硅氮烷以50:47:3质量比混合,边抽真空边搅拌分散均匀得到表面处理液;(D)将上述混合处理液高压适量喷涂到清洗后的透光层的上表面,烘干;(E)将含有0.2%的全氟聚醚烷氧基硅烷的全氟己烷溶液适量喷涂到透光层的上表面,干燥,再次清洗,即得到经过防水耐磨表面处理的透光层。其它与实施例1相同。
[0038] 本实施例的透光层的透光率为96.3%,表面摩擦系数为0.83。
[0039] 采用往复式耐磨擦试验机测试透光层表面涂层的耐磨性,使用橡胶10kgf在透光层表面进行往复1000次的摩擦后,测试摩擦后的透光率为96.0%,表面摩擦系数为0.83,与耐磨测试前透光率和摩擦系数变化很小,说明表面涂层的耐磨性良好。
[0040] 实施例3
[0041] 与实施例1相比本实施例所述透光层厚度为5mm,所述透光层的上表面设有若干凸起,所述凸为平行的条纹,相邻凸起条纹的间距为3cm,凸起宽度3mm,高度为0.5mm。
[0042] 本实施例的透光层的透光率为97.5%,表面摩擦系数为0.78。
[0043] 实施例4
[0044] 与实施例1相比本实施例的透光层由如下质量百分比的原料制成:2%AFG-90环氧树脂、30%TDE-85环氧树脂、8%双酚A型128树脂、35%玻璃颗粒、5%甲基四氢邻苯二甲酸酐、5%二乙基甲苯二胺、5%双氰胺、2%KH560偶联剂、3%KH512偶联剂和5%N,N-二甲基苯胺;所述玻璃颗粒的粒径为0.6-0.9mm。
[0045] 本实施例的透光层的透光率为95.6%,抗压强度为67.2MPa,与保护层粘结强度为38.4MPa,表面摩擦系数为0.80。
[0046] 实施例5
[0047] 本实施例的一种新型混凝土模块,所述模块从上到下依次包括透光层、透明保护层、光功能层、导热层、不锈钢支撑层、绝缘防潮层;所述光功能层为LED显示屏;所述不锈钢支撑层上表面边缘上均匀设置有多个凸台,所述凸台高度等于所述导热层、光功能层和保护层的厚度之和。所述透光层由如下质量百分比的原料制成:8%AFG-90环氧树脂、10%TDE-85环氧树脂、15%双酚A型128树脂、42%玻璃颗粒、5%甲基四氢邻苯二甲酸酐、5%二乙基甲苯二胺、5%双氰胺、2%KH560偶联剂、3%KH512偶联剂和5%N,N-二甲基苯胺;所述玻璃颗粒的粒径为0.1-0.3mm。本实施例所述透光层上表面经过防水耐磨处理,与实施例2中处理方法相同。
[0048] 所述混凝土模块为长80cm,宽60cm的长方体,本实施例各层的底面积都为长80cm,宽60cm的长方形。所述不锈钢支撑层上表面四角各设置有一个凸台,每个凸台截面积为20cm2。
[0049] 所述透光层厚度为4mm。
[0050] 所述导热层为导热硅橡胶,厚度为1mm。所述不锈钢支撑层为含有钢筋网的混凝土层,厚度为4mm。所述绝缘防潮层为防水瓷砖。本实施例的各层通过透明硅酮密封胶粘接。
[0051] 本实施例的透光层的透光率为97.0%,抗压强度为66.4MPa,与光功能层粘结强度为37.1MPa,LED显示屏持续工作8h,温度升高2℃。
[0052] 另外将本实施例的透光层分别经过24h在90%湿度90℃高温处理和48h在90%湿度-40℃低温处理后再次测试抗压强度,其抗压强度降低不超过5%,本实施例的透光层材料具有良好的耐湿热和低温性能。
[0053] 采用往复式耐磨擦试验机测试透光层表面涂层的耐磨性,使用橡胶10kgf在透光层表面进行往复1000次的摩擦后,测试摩擦后的透光率为96.2%,与耐磨测试前透光率变化很小,说明表面涂层的耐磨性良好。
[0054] 模块表面与水的静态接触角为110°,具有良好的防水性。
[0055] 本实施例的模块适合用于户外作为展示或者宣传的显示屏墙体,具有高强度,且LED屏耐水防潮,使用寿命长,模块表面防水耐磨,便于清洁。
[0056] 对比例1
[0057] 与实施例1相比本对比例本对比例的透光层,由如下质量百分比的原料制成:2%E42型环氧树脂、97.4%钢化玻璃颗粒、0.6%乙二胺。透光层表面不设置凸起,且不设置导热层。其它与实施例1相同。
[0058] 本对比例透光层的透光率为97.6%,抗压强度为32.5MPa,与保护层粘结强度为14.2MPa,表面摩擦系数为0.41。与实施例1相同条件下光伏板工作4小时温度升高6℃[0059] 这说明实施例1和实施例2相对对比例1有良好的透光性、连接强度和抗压强度,表面摩擦系数大,抗滑性好,且导热性更好,光伏组件不易损坏。
[0060] 另外将本对比例的透光层分别经过24h在90%湿度90℃高温处理和48h在90%湿度-40℃低温处理后再次测试抗压强度,其抗压强度降低超过30%,本实施例的透光层材料具有良好的耐湿热和低温性能。
[0061] 对比例2
[0062] 与实施例5相比本对比例的透光层,由如下质量百分比的原料制成:2%AFG-90环氧树脂、5%TDE-85环氧树脂、5%双酚A型128树脂、80%玻璃颗粒、8%甲基四氢邻苯二甲酸酐;所述玻璃颗粒的粒径为0.4-0.5mm。透光层表面不设置凸起,且不设置导热层。其它与实施例1相同。
[0063] 本对比例透光层的透光率为75.1%,抗压强度为31.5MPa,与光功能层粘结强度为13.2MPa。与实施例5相同条件下LED显示屏持续工作8h,温度升高8℃。
[0064] 这说明实施例5相对对比例2有良好的透光性、粘接强度和抗压强度,导热性更好,LED显示屏不易损坏。
[0065] 另外将本对比例的透光层分别经过24h在90%湿度90℃高温处理和48h在90%湿度-40℃低温处理后再次测试抗压强度,其抗压强度降低超过30%,本实施例的透光层材料具有良好的耐湿热和低温性能。
[0066] 对比例3
[0067] 与实施例1相比本对比例的不锈钢支撑层不设置凸台,其它与实施例1相同。
[0068] 向模块中间持续2cm*2cm大的面积处施加400公斤力的压力10min,太阳能光伏板以及透光层中均出现较大量的破损和裂纹。
[0069] 对比例4
[0070] 与实施例1相比本对比例不设置不锈钢支撑层。向模块中间持续2cm*2cm大的面积处施加400公斤力的压力10min,太阳能光伏板以及透光层和保护层均大面积破裂。
[0071] 结合对比实施例1和对比例3以及对比例4的结果,可以看出不锈钢支撑层可以提高模块抗压能力,带有凸台的不锈钢支撑层可以更好的分散模块表面的压力,将压力传到到底层,使得表面和光功能层的压力得以分散,可以很好的保护光功能层和表面透光层。
[0072] 以上尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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