一种高性能膨胀珍珠岩保温砂浆及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，具体而言涉及一种高性能膨胀珍珠岩保温砂浆及其制备 方法。


背景技术：

2.在建筑节能领域中外墙保温是重点，外墙保温材料主要有无机材料和有机材料两大类， 与有机材料相比，膨胀珍珠岩具有不燃、无毒和耐久性好等特点，广泛应用于建筑行业。但 传统的水泥膨胀珍珠岩的吸水率高、流动性差、强度低，一旦吸水后会使砂浆的保温性能大 大降低，且力学性能也变差，从而限制了其的应用。
3.公开号为cn107777957a的中国专利公开了一种新型膨胀珍珠岩保温砂浆，包括由以下 重量份数的原料制备而成：膨胀珍珠岩(容重：80-90kg/m3)30-40份、硅酸盐水泥15-25份、 可分散乳胶粉3-5份、有机硅憎水剂3-5份、防水剂4-6份、聚苯乙烯泡沫塑料(粒度：0.5-1mm) 1-3份、聚苯丙乳液1-3份、弹性体0.05-0.1份、水40-45份，该发明新型膨胀珍珠岩保温砂 浆具有高强度，高韧性和低吸水率等优点。虽然该保温砂浆降低了砂浆的吸水率，但其的保 温性能及力学性能仍然不能满足要求，仍然需要进一步提高。
4.辉绿岩石粉是在辉绿岩石材加工过程产生的，且大量的辉绿岩石粉均是以固体废弃物进 行处理，为减少其浪费和对环境的污染，通常将其作为掺合料掺入水泥基材料中，从而实现 一定的经济和环境效益。目前，在砂浆的组成中会加入少量辉绿岩石粉，因此当石粉掺量适 当时，石粉在拌合物体系中起到掺合料填充作用，提高了砂浆或混凝土的密实度，因而强度 提高；但是当石粉掺量过大时，粉体较大的比表面积会导致体系用水量增加，导致硬化后毛 细孔增加，干缩增大，因此加入大量的石粉，会影响到砂浆的强度。


技术实现要素：

5.本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种高性能膨胀珍珠岩保温砂，该保温砂浆 在保证砂浆的粘结性和强度同时，提高了砂浆的保温性能，并提高了砂浆的整体综合性能。
6.根据本发明目的的第一方面，提供一种高性能膨胀珍珠岩保温砂浆，该砂浆包括以下重 量份计的原料组分：水泥400-500份、粉煤灰100-150份、辉绿岩石粉50-80份、膨胀珍珠岩 500-600份、可分散乳胶粉10-20份、硅藻土10-20份、发泡剂1-5份、木质素纤维15-20份， 水500-800份。
7.优选的，该砂浆包括以下重量份计的原料组分：水泥400份、粉煤灰120份、辉绿岩石 粉60份、膨胀珍珠岩500份、可分散乳胶粉12份、硅藻土15份、发泡剂5份、木质素纤维 15份，水500份。
8.优选的，所述粉煤灰的粒径0.5-100μm，含水量为1-5％，三氧化硫含量为0.5-1％，烧失 量为1.5-3％。
9.优选的，所述的膨胀珍珠岩的粒径为小于3μm，表观堆积密度为100g/l，导热系数
为 0.04-0.05w/(m
·
k)。
10.优选的，所述可分散乳胶粉的粒径为380-420μm，堆积密度为515-525kg/m3，固体含量 为99％，成膜温度为1℃。
11.优选的，所述硅藻土的比表面积为19m2/g～65m2/g,孔半径为50nm～800nm。
12.优选的，所述发泡剂采用离子型表面活性剂对动物蛋白发泡剂母液进行改性，制备成的 改性发泡剂溶液；所述离子型表面活性剂为α-烷基硫酸钠，所述动物蛋白发泡剂母液的有效 成分为动物角质蛋白；其中，其中动物蛋白母液、α-烷基硫酸钠的质量比为1：0.8。
13.优选的，所述木质素纤维的纤维含量为85％-99％，纤维长度为2-5mm，ph值为7。
14.根据本发明目的的第二方面，提供一种前述高性能膨胀珍珠岩保温砂浆的制备方法，具 体包括以下步骤：
15.将水泥、粉煤灰、辉绿岩石粉、膨胀珍珠岩、可分散胶粉和木质素纤维按比例加入搅拌 机中，第一次搅拌混合，得到混合物，再向对混合物中加入发泡剂、硅藻土和水，使其成混 合膨化状态，并第二次搅拌至均匀即得高性能膨胀珍珠岩保温砂浆。
16.优选的，所述第一次搅拌的时间为5-10min，第二次搅拌的时间为3-5min，搅拌速度皆 为50rpm。
17.本发明的有益效果在于：
18.1、本发明的保温砂浆，通过特有的组分和比例，在保证砂浆的粘结性和强度的同时，提 高了砂浆的保温性能，提高了砂浆的整体综合性能；通过发泡剂与膨胀珍珠岩在砂浆内部形 成大量密封的、孔径较小的孔洞，降低了砂浆的导热系数，而通过木质素纤维连接孔洞周围 的砂浆，组分之间相互组作用保证了保温砂浆的强度，同时，大量的辉绿岩石粉与粉煤灰协 同，减少了水泥的用量，增大了水灰比，改善了砂浆的流动性，使得体系中的发泡剂分散均 匀，如此，使得形成的大量密封的、孔径较小的孔洞在砂浆内分布均匀稳定，进一步降低砂 浆导热系数的同时；而硅藻土在浆体凝结硬化过程中，与水泥的水化产物氢氧化钙发生二次 水化反应，增加水泥石的密实程度，且颗粒细小，能够填充到砂浆的细微孔隙中去，改善砂 浆内部的孔结构，从而进一步保证砂浆的保温性能、强度和粘接性。
19.2、本发明的保温砂浆，石粉可与粉煤灰同时发挥形态效应和微集料效应，填充浆料空隙 和包裹膨胀珍珠岩表面，增进砂浆浆料的匀质性、密实性，提高砂浆的强度及断裂韧性，改 善施工层面的胶粘性能。
20.3、本发明的保温砂浆与传统砂浆相比，保水性能好，不易泌水，同时将本发明砂浆抹面 后，不会出现空鼓、脱落、粉化、开裂的现象，避免返工，保证建筑物质量。
具体实施方式
21.为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例说明如下。
22.本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和 实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施。
23.本发明提供一种高性能膨胀珍珠岩保温砂浆，通过各组分的协同，尤其是发泡剂、辉绿 岩石粉、硅藻土和木质素纤维的协同，保证砂浆的粘结性和强度同时，提高了砂浆的
保温性 能。
24.在具体的实施例中，该砂浆包括以下重量份计的原料组分：水泥400-500份、粉煤灰 100-150份、辉绿岩石粉50-80份、膨胀珍珠岩500-600份、可分散乳胶粉10-20份、硅藻土 10-20份、发泡剂1-5份、木质素纤维15-20份，水500-800份。
25.在优选的实施例中，该砂浆包括以下重量份计的原料组分：水泥400份、粉煤灰120份、 辉绿岩石粉60份、膨胀珍珠岩500份、可分散乳胶粉12份、硅藻土15份、发泡剂5份、木 质素纤维15份，水500份。
26.在优选的实施例中，所述粉煤灰的粒径0.5-100μm，含水量为1-5％，三氧化硫含量为 0.5-1％，烧失量为1.5-3％。
27.在优选的实施例中，所述的膨胀珍珠岩的粒径为小于3μm，表观堆积密度为100g/l，导 热系数为0.04-0.05w/(m
·
k)。
28.在优选的实施例中，所述可分散乳胶粉的粒径为380-420μm，堆积密度为515-525kg/m3， 固体含量为99％，成膜温度为1℃。
29.在优选的实施例中，所述硅藻土的比表面积为19m2/g～65m2/g,孔半径为50nm～800 nm，孔体积为0.45cm3/g～0.98cm3/g。
30.硅藻土原料是一种多孔的硅矿物，其主要成分是sio2，以sio2·
nh2o的形式存在,含量为 65％～90％，以及少量的碳酸钙、氧化铁、铝、镁、水和有机物，熔点为1400℃，在450℃时 开始转化成方石英。
31.因此，在另一个优选的实施例中，将硅藻土原料粉磨时间5min，并在650℃下煅烧2h， 得到所需的硅藻土。
32.在优选的实施例中，所述发泡剂采用离子型表面活性剂对动物蛋白发泡剂母液进行改性， 制备成的改性发泡剂溶液；所述离子型表面活性剂为α-烷基硫酸钠，所述动物蛋白发泡剂母 液的有效成分为动物角质蛋白；其中，其中动物蛋白母液、α-烷基硫酸钠的质量比为1：0.8。
33.在另一个优选的实施例中，动物蛋白发泡剂母液以动物角质蛋白为主要原料，经过一系 列水解反应，加温溶解、稀释、过滤、高温缩水而成，为暗褐色透明液体，有一定腐味，p h 值为7.5，密度(20℃)为1.10g/cm3，发泡倍数为40倍。
34.在优选的实施例中，所述木质素纤维的纤维含量为85％-99％，纤维长度为2-5mm，ph 值为7。
35.木质素纤维作为一种有机纤维，通常由天然木材经过化学处理得到，在自然界中的存储 量非常巨大。其韧性较强，不溶于水及弱酸弱碱溶液。
36.在其中一个实施例中，木质素纤维是以碱性木质素为主体原料，通过静电纺丝工艺与pan 混纺制备的木质素/pan复合纤维，具有较好的分散性能。
37.应该理解为，木质素纤维制备方法包括但不限于此，只需要满足上述条件即可。
38.在其他优选的实施例中，水泥由质量百分比为95-100％的硅酸盐水泥和0-5％的氯氧镁水 泥组成，酸盐水泥的强度等级为42.5。
39.在另一个优选的实施例中，提供一种前述高性能膨胀珍珠岩保温砂浆的制备方法，具体 包括以下步骤：
40.将水泥、粉煤灰、辉绿岩石粉、膨胀珍珠岩、可分散胶粉和木质素纤维按比例加入
搅拌 机中，第一次搅拌混合，得到混合物，再向对混合物中加入发泡剂、硅藻土和水，使其成混 合膨化状态，并第二次搅拌至均匀即得高性能膨胀珍珠岩保温砂浆。
41.在优选的实施例中，所述第一次搅拌的时间为5-10min，第二次搅拌的时间为3-5min， 搅拌速度皆为50rpm。
42.为了便于更好地理解，下面结合几个具体实例对本发明进行进一步说明，但制备工艺不 限于此，且本发明内容不限于此。
43.以下实施例和对比例中使用的材料规格如下：
44.水泥：95％的42.5号硅酸盐水泥和5％的氯氧镁水泥
45.粉煤灰：粒径为0.5-100μm，含水量为5％，三氧化硫含量为0.5％，烧失量为3％
46.玻化微珠：粒径小于3μm，表观堆积密度为100g/l，导热系数为0.04-0.05w/(m
·
k)
47.可分散乳胶粉：粒径为380-420μm，堆积密度为515-525kg/m3，固体含量为99％，成膜 温度为1℃
48.硅藻土：将硅藻土原料粉磨时间5min，并在650℃下煅烧2h，得到所需的硅藻土，其比 表面积为19m2/g～65m2/g,孔半径为50nm～800nm，孔体积为0.45cm3/g～0.98cm3/g
49.辉绿岩石粉：来源自抚州市南城县新泰石材厂
50.【实施例1】
51.将400份水泥、120份粉煤灰、60份辉绿岩石粉、500份膨胀珍珠岩、12份可分散胶粉 和15份木质素纤维加入搅拌机中，搅拌5min后混合均匀；接着加入5份发泡剂、15份硅藻 土和500份水，使其呈混合膨化状态，搅拌3-5min即可。
52.【实施例2】
53.将450份水泥、100份粉煤灰、80份辉绿岩石粉、600份膨胀珍珠岩、20份可分散胶粉 和20份木质素纤维加入搅拌机中，搅拌5min后混合均匀；接着加入3份发泡剂、20份硅藻 土和500份水，使其呈混合膨化状态，搅拌3-5min即可。
54.【实施例3】
55.将500份水泥、150份粉煤灰、50份辉绿岩石粉、550份膨胀珍珠岩、10份可分散胶粉 和15份木质素纤维加入搅拌机中，搅拌5min后混合均匀；接着加入1份发泡剂、10份硅藻 土和500份水，使其呈混合膨化状态，搅拌3-5min即可。
56.【对比例1】
57.将400份水泥、120份粉煤灰、60份辉绿岩石粉、500份膨胀珍珠岩、12份可分散胶粉 和15份木质素纤维加入搅拌机中，搅拌5min后混合均匀；接着加入15份硅藻土和500份水， 使其呈混合膨化状态，搅拌3-5min即可。
58.【对比例2】
59.将400份水泥、120份粉煤灰、500份膨胀珍珠岩、12份可分散胶粉和15份木质素纤维 加入搅拌机中，搅拌5min后混合均匀；接着加入5份发泡剂、15份硅藻土和500份水，使 其呈混合膨化状态，搅拌3-5min即可。
60.【对比例3】
61.将400份水泥、120份粉煤灰、60份辉绿岩石粉、500份膨胀珍珠岩、12份可分散胶粉 和15份木质素纤维加入搅拌机中，搅拌5min后混合均匀；接着加入5份发泡剂和500份水， 使其呈混合膨化状态，搅拌3-5min即可。
62.【对比例4】
63.将400份水泥、120份粉煤灰、60份辉绿岩石粉、500份膨胀珍珠岩、12份可分散胶粉 加入搅拌机中，搅拌5min后混合均匀；接着加入5份发泡剂、15份硅藻土和500份水，使 其呈混合膨化状态，搅拌3-5min即可。
64.【对比例5】
65.将400份水泥、120份粉煤灰、500份膨胀珍珠岩、12份可分散胶粉和15份木质素纤维 加入搅拌机中，搅拌5min后混合均匀；接着加入5份发泡剂和500份水，使其呈混合膨化状 态，搅拌3-5min即可。
66.【对比例6】
67.将400份水泥、120份粉煤灰、500份膨胀珍珠岩、12份可分散胶粉加入搅拌机中，搅 拌5min后混合均匀即可。
68.对实施例1-3、对比例1-6得到的高性能膨胀珍珠岩保温砂浆成品进行性能测试，结果如 表1所示。
69.检测方法:上述组分按前述工艺制备得高效节能膨胀珍珠岩保温砂浆干粉，加入适量水， 使砂浆拌合物稠度达到70mm,按标准要求成型试样。砂浆的稠度、分层度、容重、抗压强度 按jgj70-90《建筑砂浆基本性能的测试方法》进行；砂浆的粘结强度参照jgj110-97《建筑工 程饰面砖粘结强度检验标准》测定，砂浆的导热系数参照jgj51-2002《轻骨料混凝土技术规 程》测定，试件自然养护烘干至恒重，用热脉冲法测量导热系数装置进行测定。
70.表1
[0071][0072]
从表1的测试结果可以看出，本发明相制备的砂浆具有良好的抗压强度，导热性能优异， 粘结性能显著；与实施例1相比，对比例1不加发泡剂、对比例2不加辉绿岩石粉，对比例 3不加硅藻土，对比例4不加木质素纤维，对比例5不加辉绿岩石粉和硅藻土，对比例6不 加发泡剂、辉绿岩石粉、木质素纤维和硅藻土，测试结果证明，发泡剂在体系中降低了砂浆 的导热系数，并通过木质素纤维的协同作用，抑制发泡剂对砂浆的粘结性和强度的影响，保 证砂浆的粘结性和强度，辉绿岩石粉与硅藻土可进一步保证砂浆的保温性能、强度和粘接
性； 且辉绿岩石粉、发泡剂、硅藻土和木质素纤维之间具有协同作用，共同提高砂浆的保温性能， 保证砂浆强度和粘接强度。
[0073]
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域 中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本 发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。