CN101767971A - 一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆 - Google Patents

Abstract

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆。由脱硫石膏、矿渣粉、粉煤灰、β-半水石膏、石灰、乳胶粉、聚乙烯醇纤维、纤维素醚和引气型高效减水剂组成。使用本发明可解决脱硫石膏这种工业固体废弃物的资源化高效利用问题。使用本发明可有效避免脱硫石膏水化较慢和传统石膏基无机保温砂浆耐水性差的问题。本发明适用于各类建筑物的墙体保温工程施工，亦可满足一定的强度要求。

Description

一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆

技术领域

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆。

背景技术

脱硫石膏是为消除燃煤炉烟气中SO₂的排放，安装湿法脱硫装置，由脱硫材料碳酸钙与SO₂反应而形成的。因其主要成分为二水石膏，故称为脱硫石膏。

我国目前以煤炭为主要能源，且我国煤的含硫量普遍较高，电厂煤炭燃烧产生大量的SO₂，因脱硫工艺而产生的脱硫石膏更将是巨量。许多地方政府已开始明显感到脱硫石膏的合理处置所带来的社会压力。据统计，2000年我国脱硫石膏总产量已达到200万t，2009年我国脱硫石膏的年产量估计已超过1200万t，其中仅上海就有200万吨。脱硫石膏排放量剧增，若贸然采取抛弃堆存，会占用大量宝贵的土地资源，而且对周围生态环境产生不利影响。而脱硫石膏不仅活性低，且含有杂质，直接作为石膏制品的原材料使用，则产品凝结硬化慢，强度低，耐久性不佳。

如何结合国家有关政策，采取合理有效的措施，将脱硫石膏资源化高效利用，其意义深远。

大力节能降耗，发展节约型经济、低碳经济，是我国乃至世界各国今后面临的主要任务，关系到地球人类和地球生物的生存延续。建筑能耗几乎占我国工业能耗的40％，我国从10年前就开始关注这一问题。1996年7月我国就颁发了新建建筑节能强制性标准，2000年建设部又发布了《民用建筑节能管理规定》，对于新建建筑的节能审批、设计、施工、验收等做了一系列规定。为了加强民用建筑节能管理，降低民用建筑使用过程中的能源消耗，提高能源利用效率，2008年8月7日，中华人民共和国国务院颁布第530号令，发布《民用建筑节能条例》，该条例自2008年10月1日起施行。目前我国民用建筑普遍采取节能50％的措施，部分城市(如北京、天津、广州、深圳等)则采取节能65％的措施。外墙外保温、外墙中保温、外墙内保温等多种形式的保温体系纷纷研制成功，并成功地应用于建筑物的新建、改建和扩建工程中。建筑物保温体系的普遍应用极大地带动了保温材料和相关配套材料的大发展，仅上海每年的保温材料销售额就达30亿元人民币。

目前市场上比较多的无机保温材料一般采用水泥为胶凝材料，玻化微珠为轻质集料，辅以增稠保水剂、粘结强度改性剂等多组分复合而成。玻化微珠是近年来开始被广泛用于生产各类保温砂浆的多孔轻质集料，其具有级配良好、导热系数低等优良性能。相对于传统的无机轻质集料膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等材料而言，玻化微珠可以更好解决材料耐水性差的痼疾，而相对于有机材料EPS颗粒等材料，玻化微珠的防火耐高温性能，也为建筑物提供了更加可靠的安全保障。然而，水泥作为胶凝材料，其本身密度大，收缩率较大，防火性能较差，寻找一种耐火性好，收缩率小的替代材料，具有十分重要的意义。

本发明将工业固体废弃物脱硫石膏与玻化微珠巧妙结合，复合少量其他掺合料，并添加合适的外加剂，得到以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆，不仅资源化高效利用了脱硫石膏，而且产品的保温性、耐久性以及安全性能均十分优异，具有很广阔的市场前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保温性能好、强度发展快、耐水性能优良，收缩率低，施工方便且使用安全可靠的以脱硫石膏为主要胶凝材料，以玻化微珠为无机轻质集料的无机保温砂浆。

本发明提出的以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆，由脱硫石膏、玻化微珠、矿渣粉、粉煤灰、β-半水石膏、石灰、乳胶粉、聚乙烯醇纤维、纤维素醚、引气型高效减水剂和水组成，各组份的重量比为：

脱硫石膏           100

玻化微珠           50-120

矿渣粉             2.5-10

粉煤灰             2-10

β-半水石膏        2.5-10

石灰               1-5

乳胶粉             1-5

聚乙烯醇纤维       0-0.3

纤维素醚           0-1

引气型高效减水剂   0-0.5

水的加入量为脱硫石膏、玻化微珠、矿渣粉、粉煤灰、β-半水石膏、石灰、乳胶粉、聚乙烯醇纤维、纤维素醚、引气型高效减水剂总质量的60％-120％。

各组份较佳的重量比为：

脱硫石膏           100

玻化微珠           60-100

矿渣粉             3-10

粉煤灰             5-10

β-半水石膏        5-10

石灰               3-5

乳胶粉             2-4

聚乙烯醇纤维       0.15-0.25

纤维素醚           0.2-0.5

引气型高效减水剂   0.2-0.5

水的加入量为脱硫石膏、玻化微珠、矿渣粉、粉煤灰、β-半水石膏、石灰、乳胶粉、聚乙烯醇纤维、纤维素醚、引气型高效减水剂总质量的60％-120％。

本发明中，所述矿渣粉为S95矿渣粉或S75矿渣粉中的一种。

本发明中，所述粉煤灰为II级高钙粉煤灰或III级高钙粉煤灰中的一种。

本发明中，所述纤维素醚的粘度为40,000mPa.s-150,000mPa.s。

本发明中，所述引气型高效减水剂采用具有引气剂分子结构的羰基化合物与醛基分子材料经过缩聚反应生成的脂肪族化合物。

本发明的制备方法，具体步骤为：按前述各重量比例称取各组份，将脱硫石膏、玻化微珠、矿渣粉、粉煤灰、β-半水石膏、石灰、乳胶粉、聚乙烯醇纤维、纤维素醚、引气型高效减水剂预先干拌至均匀状态，然后加水混合并进行机械搅拌，其中用水量为脱硫石膏、玻化微珠、矿渣粉、粉煤灰、β-半水石膏、石灰、乳胶粉、聚乙烯醇纤维、纤维素醚、引气型高效减水剂总质量的60％-120％。所得保温砂浆可手工涂抹或机械喷涂施工。

本发明中，脱硫石膏作为主要的胶凝组分，矿渣粉、粉煤灰和β-半水石膏作为掺合料，与脱硫石膏一起组成复合胶凝体系。矿渣粉全称粒化高炉矿渣，是在钢铁厂炼钢过程中产生的废渣，其主要成分是硅酸盐和硅铝酸盐。矿渣粉因为其成分与水泥熟料很相似，活性较高，因而可作为辅助胶凝材料使用，其水化生成的水化硅酸钙凝胶和水化铝酸钙凝胶能够促进体系的强度发展。粉煤灰与脱硫石膏一样也是燃煤电厂的一种工业废弃物，其成分中含有大量的氧化硅和氧化铝，本发明中所采用的高钙粉煤灰中含有较多的氧化钙，故而具有较高的水化活性。采用矿渣粉和高钙粉煤灰复合掺加，充分发挥两者的活性，对整个体系的早期强度和后期强度都能起到很大的贡献。同时它们在水化过程中生成的氢氧化钙，能够促进另一种水化产物钙矾石的生长，从而加快脱硫石膏的水化进程，明显增加体系的早期强度。β-半水石膏的主要成分为半水石膏，即我们通常所说的建筑石膏，其水化速率快，故而它的存在也可以很好地促进体系早期强度的发展。同时β-半水石膏和脱硫石膏的最终水化产物同为含两个结晶水的硫酸钙，所以β-半水石膏先期形成的水化产物能够促进晶核的生长。选择这几种材料作为胶凝材料，是利用其各自的特点相辅相成，既考虑到早期强度的发展，又照顾到后期强度和耐水性的提高。掺入石灰的作用是激发脱硫石膏的活性，提高其胶凝性。掺入乳胶粉是为了提高体系的内聚力和柔韧性。聚乙烯醇纤维的掺入可以提高体系的抗折强度，增强砂浆的抗裂性能。纤维素醚的作用是保水增稠，改善体系的和易性。引气型高效减水剂的引入具有双重作用，其一是引入气泡，降低体系的干密度，进而降低导热系数，其二是降低体系用水量，从而促进后期强度发展和耐水性提高。

本发明为一种无机保温砂浆，不仅具有优良的和易性和施工性，便于提高生产和施工效率，并且大量采用工业废弃物为原材料，具有很高的环境效益和社会效益。本发明产品具备优良的保温性能、强度性能、耐久性能和安全性能，十分适用于建筑物的保温体系施工，尤其在内墙保温系统和分户墙保温层使用效果更佳。

本发明可供石膏建材生产厂或保温砂浆生产厂生产，广泛适用于各种建筑物的内保温，也适用于管道保温。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1，一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆，按脱硫石膏100、玻化微珠50、S75矿渣粉2.5、III级高钙粉煤灰2、β-半水石膏2.5、石灰1、乳胶粉1、聚乙烯醇纤维0、纤维素醚0和引气型高效减水剂0的重量比配制而成，其中用水量为干粉材料总质量的120％。这种石膏板产品的干密度为397kg/m³，抗压强度为1.1MPa，抗折强度为0.2MPa，压剪粘结强度为75kPa，软化系数为0.57，导热系数为0.082W/m.K。

实施例2，一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆，按脱硫石膏100、玻化微珠120、S95矿渣粉10、II级高钙粉煤灰10、β-半水石膏10、石灰5、乳胶粉5、聚乙烯醇纤维0.3、纤维素醚1和引气型高效减水剂0.5的重量比配制而成，其中用水量为干粉材料总质量的60％。这种石膏板产品的干密度为288kg/m³，抗压强度为1.6MPa，抗折强度为0.6MPa，压剪粘结强度为221kPa，软化系数为0.72，导热系数为0.066W/m.K。

实施例3，一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆，按脱硫石膏100、玻化微珠70、S95矿渣粉3、III级高钙粉煤灰10、β-半水石膏5、石灰1、乳胶粉1、聚乙烯醇纤维0.1、纤维素醚0.2和引气型高效减水剂0.1的重量比配制而成，其中用水量为干粉材料总质量的100％。这种石膏板产品的干密度为378kg/m³，抗压强度为1.3MPa，抗折强度为0.3MPa，压剪粘结强度为145kPa，软化系数为0.65，导热系数为0.078W/m.K。

实施例4，一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆，按脱硫石膏100、玻化微珠100、S75矿渣粉10、II级高钙粉煤灰2.5、β-半水石膏10、石灰5、乳胶粉5、聚乙烯醇纤维0.15、纤维素醚0.5和引气型高效减水剂0.3的重量比配制而成，其中用水量为干粉材料总质量的80％。这种石膏板产品的干密度为309kg/m³，抗压强度为1.7MPa，抗折强度为0.4MPa，压剪粘结强度为254kPa，软化系数为0.69，导热系数为0.069W/m.K。

实施例5，一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆，按脱硫石膏100、玻化微珠85、S95矿渣粉5、II级高钙粉煤灰10、β-半水石膏5、石灰4、乳胶粉3、聚乙烯醇纤维0.2、纤维素醚0.4和引气型高效减水剂0.4的重量比配制而成，其中用水量为干粉材料总质量的65％。这种石膏板产品的干密度为329kg/m³，抗压强度为2.2MPa，抗折强度为0.7MPa，压剪粘结强度为247kPa，软化系数为0.76，导热系数为0.064W/m.K。

Claims (5)

1.一种以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆，其特征在于由脱硫石膏、玻化微珠、矿渣粉、粉煤灰、β-半水石膏、石灰、乳胶粉、聚乙烯醇纤维、纤维素醚、引气型高效减水剂和水组成，各组份的重量比为：

脱硫石膏              100

玻化微珠              50-100

矿渣粉                2.5-10

粉煤灰                2-10

β-半水石膏           2.5-10

石灰                  1-5

乳胶粉                1-5

聚乙烯醇纤维          0-0.3

纤维素醚              0-1

引气型高效减水剂      0-0.5

水的加入量为脱硫石膏、玻化微珠、矿渣粉、粉煤灰、β-半水石膏、石灰、乳胶粉、聚乙烯醇纤维、纤维素醚、引气型高效减水剂总质量的60％-120％。

2.根据权利要求1所述的以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆，其特征在于各组份的重量比为：

脱硫石膏              100

玻化微珠              60-80

矿渣粉                3-10

粉煤灰                5-10

β-半水石膏           5-10

石灰                  3-5

乳胶粉                2-4

聚乙烯醇纤维          0.15-0.25

纤维素醚              0.2-0.5

引气型高效减水剂      0.2-0.5

水的加入量为脱硫石膏、玻化微珠、矿渣粉、粉煤灰、β-半水石膏、石灰、乳胶粉、聚乙烯醇纤维、纤维素醚、引气型高效减水剂总质量的60％-120％。

3.根据权利要求1所述的以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆，其特点在于所述矿渣粉采用S95矿渣粉或S75矿渣粉中任一种。

4.根据权利要求1所述的以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆，其特点在于所述粉煤灰采用II级或III级高钙粉煤灰中任一种。

5.根据权利要求1所述的以脱硫石膏为主要胶凝材料的无机保温砂浆，其特点在于所述乳胶粉的粘度为40,000mPa.s-150,000mPa.s。