CN101811849A - 纯无机轻集料保温砂浆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纯无机轻集料保温砂浆，包括下述重量百分含量的组分：硅酸盐水泥50～58％，膨胀玻化微珠30～35％，粉煤灰3～10％，硅灰3～4％，灰钙2～5％，氮化硅2～4％，硅酸铝1～2％。本发明的纯无机轻集料保温砂浆具有防火、强度高、抗老化、施工简单等特点，在确保建筑保温砂浆保温、防火、吸水率低、强度高、不开裂不空鼓和环保的前提下，与建筑物可以同寿命使用。

Description

纯无机轻集料保温砂浆
(一)技术领域
本发明属于建筑外墙外(内)保温材料领域，具体涉及一种纯无机轻集料保温砂浆。
(二)背景技术
节能是我国的重要国策，建筑节能是重中之重，现已列入国家建设部强制要求，并在全国范围内开展。2005年浙江省推广建筑节能以来，各种建筑墙体节能产品系统包括膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统(EPS系统)、挤塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统(XPS系统)，聚氨酯硬泡沫板外墙保温系统(PU板系统)、聚氨酯硬泡喷涂外墙保温系统(PU喷涂系统)、胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统、聚合物无机保温砂浆外墙保温系统等在浙江省乃至全国的各类建筑工程中得到了应用。
从气候划分来讲，因我国幅员辽阔，分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区和夏热冬暖地区四大区域，浙江及浙江同纬度以南地区的南部中国属夏热冬冷和夏热冬暖地区。一般来讲，北方地区主要是冬季采暖、夏季空调，建筑保温要求高，要求节能达到65％，南方地区无冬季采暖，夏季主要使用空调，建筑保温以隔热为主。因此，北方大多数采用有机材料作为建筑保温的系统材料，比如EPS、XPS、PU、成品板及部分地区仍旧使用的胶粉聚苯颗粒等。有机材料的导热系数较低(λ为0.024～0.041～0.060)，利于建筑节能设计时的热工计算，计算时其较薄的厚度节能达到国家要求的传热系数值。但是，有机材料系统有几个致命的缺点：1、不防火。有机泡沫板易燃，这给安全带来了极大隐患，而且一旦有火情，有机材料浓烟密度大更是致命的2、易老化。从所周知，有机泡沫板的寿命有限，用于建筑上基本上达不到国家JGJ144要求的25年以上，3、导热系数递增。随着泡沫系统的老化，导热系数逐年增加，最终可能超过砂浆系统。4、容易开裂渗水。有机材料特别是有机板材，均在外墙拼接而成，给防裂留下隐患、开裂后渗水，导致根本不保温(这就是业内所说的建筑穿了“湿棉袄”)。5、市面上的泡沫材料良莠不齐，以EPS板18容量的产品为例，最低价劣质板材160元/立方，优质板材450元/立方，劣质材料之劣，隐患之大，可想而知。北方有机材料系统失火、开裂、脱落、渗水、返修的案例比比皆是，而且往往是在质保期出的问题。
相对而言，保温砂浆就可靠得多，只不过砂浆导热系数较有机材料为高，不利于北方高节能要求的热工计算，目前已被南方省份大量应用。首先，应用久、范围广的胶粉聚苯颗粒保温砂浆具有砂浆类产品中的低导热系数、施工方便、无接缝、防火性能比纯有机材料要好。但其不足之处在于其轻集料采用了EPS颗粒，就像不抗老化、导热系数增加不可避免，还有火灾火势大时，因有EPS颗粒的存在，其浓烟仍会危及人们的生命安全；再者，EPS颗粒以废旧回收垃圾为主，在消除白色垃圾节能利废的同时，其容重的不稳定，颗粒材料的不稳定，造成施工后的系统常有开裂，空鼓，渗水现象。
显然，我国南方的主要产品系统现主推无机保温砂浆系统。无机保温砂浆产品有国家的推荐性标准，即GB/T20473-2006《建筑保温砂浆》，俗称“聚合物无机保温砂浆”，全称名为“聚合物改性的水泥基无机轻集料保温砂浆”。其主要胶凝料为普通硅酸盐水泥，轻集料有海泡石、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、憎水型膨胀珍珠岩、闭孔珍珠岩和膨胀玻化微珠，现市场主流以膨胀珍珠岩和膨胀玻化微珠为主。因普硅水泥加轻集料施工、保水、粘结性等均不良好，因此，科研、生产单位都在无机胶凝材料硅酸盐水泥中添加纤维素醚、乳胶粉、蛋白胶、淀粉醚、憎水剂、木纤维等有机高分子聚合物添加剂，借以改善其早期粘结性、施工性等。因此称为聚合物无机保温砂浆。这类聚合物改性的无机保温砂浆，具有防火优良、有一定的保温效果(λ≤0.100)、寿命比有机保温系统长久、施工性好、无接缝、强度大、不易空鼓开裂等优点。其不足之处在于：
1)强度增加的同时，导热系数也增加(保温效果降低)、容重增加(墙体剪切荷载增加)。
2)导热系数低，容重低时，强度变差，低强度产品柔性足的情况下是有松动、脱落隐患的。
3)正因为有机高分子聚合物的存在，使得砂浆寿命不能与建筑同寿命(一级建筑100年，二级建筑70年，三级建筑50年)，这是很遗憾的，有些生产、研发单位的无机保温砂浆产品承诺能达到JGJ144规定的25年，但很难做到与建筑同寿命。个别生产厂家因不当添加高分子聚合物材料比如蛋白胶等等，施工几年后出现有机胶凝材料老化，导致砂浆还原成粉体材料剥落的工程质量问题较多。
(三)发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在确保建筑保温砂浆保温、防火、吸水率低、强度高、不开裂不空鼓和环保的前提下，与建筑同寿命使用的纯无机轻集料保温砂浆。
一种纯无机轻集料保温砂浆，包括下述重量百分含量的组分：硅酸盐水泥50～58％，膨胀玻化微珠30～35％，粉煤灰3～10％，硅灰3～4％，灰钙2～5％，氮化硅2～4％，硅酸铝1～2％。
优选地，所述的纯无机轻集料保温砂浆还含有重量含量0.1～1％的半水石膏。半水石膏作为辅助无机添加剂，用以进一步调节容重、强度和增加产品与混凝土基层的早期粘结强度。
优选地，所述的膨胀玻化微珠容重≥120kg/m3且≤140kg/m3。膨胀玻化微珠的主要作用是作为轻集料，起相当大的保温作用(降低砂浆的导热系数)，使砂浆导热系数可达0.060～0.080同时，因其容重低，起到了调节砂浆整体容重的作用，砂浆成品干表观密度在400～800之间。
优选地，所述的粉煤灰细度在400目以上。粉煤灰的主要作用是改善砂浆中水泥颗粒的级配，使砂浆整体该松的地方松，该密实的地方密实，砂浆架构更趋合理完美；同时，因为粉煤灰的存在，在一定程度上提高了砂浆的顺滑性；别外，采用粉煤灰，也是利废措施。使用过程中，因水泥同煤灰的结合，与建筑结合成一体的保温砂浆，其强度不仅不会衰减，反而越来越强。据实验数据表明，用一定量的粉煤灰调配过的水泥，50年后的强度是其28天龄期强度的1.22倍。
优选地，所述的硅灰细度在600目以上。硅灰通常采用钢厂硅灰，其主要作用是改善砂浆粉体的间架结构，并起到一定的填充作用，并不起到降低固化水泥强度的反作用。
优选地，所述的灰钙由下述重量百分含量的组分组成：氢氧化钙80％，氧化铝6％，二氧化硅4％，氧化钙9％，氧化镁1％。按以上成份构成的灰钙用在本发明的保温砂浆中，实践证明其作用在于首先能增加一定的润滑度。并在砂浆早期有一定的保水作用，同时对促进砂浆整体的早期气固化功能起到一定的作用。(Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O↑)，而且，因为钙离子的存在，调节了砂浆的透气性。
优选地，所述氮化硅中α相的Si3N4粉体重量含量为98％。氮化硅中Si-N的化学键稳定，因为Si-N键的存在和N原子的存在，在本砂浆中同水泥、玻化微珠空心体结合后，进一步因N的惰性降低导热系数，实现同容重低导热系数，Si-N键与AL2O3、Ca(OH)2、水泥成份、玻化微珠中空体形成互穿桥联网络结构，保温产品成活后稳定性高、热惰性大、线性收缩率低。且因为Si3N4的存在，大大增加了砂浆的润滑性、施工性。互穿的桥联网络砂浆级配的结构使得无机保水成为可能，Si3N4的存在，使得砂浆体形成如迷宫般的保水回路，使得水份在水泥里有充分的保留时间而使水泥硬化达到相应要求的强度。同时，Si3N4的化学稳定性，提高了砂浆的耐酸、耐碱腐蚀性能，耐磨损和硬度也相应提高。
优选地，所述的硅酸盐水泥采用PO42.5规格的水泥。普通硅酸盐水泥是作为主要的无机胶凝材料。水泥在水化反应后，硬化成强度在1.0Mpa～40Mpa以上的制品，有着良好的强度表现和使用寿命，毋庸置疑，充分水化后的水泥制品(如混凝土)是与建筑同寿命的。
最优选地，所述的纯无机轻集料保温砂浆由下述重量百分含量的组分组成：PO42.5普通硅酸盐水泥50％，精细粉煤灰5％，膨胀玻化微珠35％，硅灰3％，灰钙2％，氮化硅3％，硅酸铝1.9％，半水石膏0.1％。
最优选地，所述的纯无机轻集料保温砂浆由下述重量百分含量的组分组成：PO42.5普通硅酸盐水泥55％，精细粉煤灰4％，膨胀玻化微珠30％，硅灰3％，灰钙2％，氮化硅4％，硅酸铝1.9％，半水石膏0.1％。
硅酸铝是砂浆的无机添加剂，其作用是提高砂浆抗裂能力的同时，增加砂浆的耐火性能。
将本发明的纯无机轻集料保温砂浆与现有技术同类产品对各项性能指标评分，结果如下表1所示：
表1
  保温系统   优劣比较   板材   EPS/XPS   /PU   保温系统   聚氨酯   PU喷涂  保温系统   胶粉聚苯   颗粒  保温系统   传统聚合物   无机保温砂  浆系统   本发明纯无机   轻集料保温砂  浆系统
  等厚度保温  效果  10分   9分   10分   8分   7分   8分
  防火性   10分   2分   2分   7分   10分   10分
  抗开裂空鼓  性  10分   5分   6分   8分   9分   10分
  施工工艺简  便性  10分   7分   8分   9分   10分   10分
  系统强度   10分   5分   6分   8分   9分   10分
  砂浆的施工   性10分   8分   6分   8分   10分   10分
  线性收缩率   10分   6分   7分   8分   9分   10分
  软化性能   10分   6分   6分   8分   9分   10分
  系统重量   10分   10分   9分   8分   7分   7分
  抗冻性能   10分   6分   6分   7分   9分   10分
  拉伸粘结强   度10分   5分   8分   8分   9分   10分
  耐候性   10分   6分   7分   8分   9分   10分
  使用寿命   10分   3分   5分   7分   8分   10分
  总分130分   78分   86分   102分   116分   125分
  结论   差   一般   较好   好   优
从表1可以看出，本发明的无机保温砂浆综合得分最高，在保证了导热系数(保温效果)的前提下，易施工、强度大、防火优良、安全性高，能与建筑同寿命使用。
本发明的纯无机轻集料保温砂浆具有防火、强度高、抗老化、施工简单等特点，在确保建筑保温砂浆保温、防火、吸水率低、强度高、不开裂不空鼓和环保的前提下，与建筑物可以同寿命使用。
(四)具体实施方式
下面通过附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步地详细地描述，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
一种纯无机轻集料保温砂浆，由下述重量百分含量的组分组成：PO42.5普通硅酸盐水泥500Kg，精细粉煤灰50Kg，膨胀玻化微珠350Kg，硅灰30Kg，灰钙20Kg，氮化硅30Kg，硅酸铝19Kg，半水石膏1Kg。
所述的膨胀玻化微珠容重≥120kg/m3且≤140kg/m3。所述的粉煤灰细度在400目以上。所述的硅灰采用钢厂硅灰，硅灰细度在600目以上。所述的灰钙由下述重量百分含量的组分组成：氢氧化钙80％，氧化铝6％，二氧化硅4％，氧化钙9％，氧化镁1％。所述氮化硅中α相的Si3N4粉体重量含量为98％。
按上述组分生产产品，经检测，其主要性能指标如下表2：
表2
  考核项目   干表密度  (kg/m3)   导热系数  (W/m·k)   抗压强度  (Mpa)   线性收缩率  (％)   软化系数
  考核指标   350～450   ≤0.070   ≥0.8   ≤0.15   ≥0.70
  测试结果   435   0.0652   1.68   0.10   0.78
以上测试结果表明，产品在保证低导热系数的条件下，抗压强度大幅度提高，线性收缩率低，软化系数高，表明材料具备保温及安全性。因为是纯无机材料，类似水泥砂浆，无须做耐候性试验(只有加了有机添加剂，才需要测试耐候性)，也具有与建筑相同的使用寿命。
实施例2
一种纯无机轻集料保温砂浆，由下述重量百分含量的组分组成：PO42.5普通硅酸盐水泥550Kg，精细粉煤灰40Kg，膨胀玻化微珠300Kg，硅灰30Kg，灰钙20Kg，氮化硅40Kg，硅酸铝19Kg，半水石膏1Kg。
所述的膨胀玻化微珠容重≥120kg/m3且≤140kg/m3。所述的粉煤灰细度在400目以上。所述的硅灰采用钢厂硅灰，硅灰细度在600目以上。所述的灰钙由下述重量百分含量的组分组成：氢氧化钙80％，氧化铝6％，二氧化硅4％，氧化钙9％，氧化镁1％。所述氮化硅中α相的Si3N4粉体重量含量为98％。
按上述组分生产的产品，经检测，其主要性能指标如下表3：
表3
  考核项目   干表密度  (kg/m3)   导热系数  (W/m·k)   抗压强度  (Mpa)   线性收缩率  (％)   软化系数
  考核指标   450～550   ≤0.085   ≥1.0   ≤0.15   ≥0.70
  测试结果   523   0.0783   2.69   0.09   0.82
测试结果表明，本实施例的保温砂浆较实施例1在导热系数增加不大的情况下，抗压强度有更进一步的增加。该保温用于外墙保温，其抗压强度同样安全，当然寿命与建筑物同寿命，因属纯无机材料，无须做耐候性测试。
实施例3
一种纯无机轻集料保温砂浆，由下述重量百分含量的组分组成：PO42.5普通硅酸盐水泥570Kg，精细粉煤灰30Kg，膨胀玻化微珠300Kg，硅灰30Kg，灰钙20Kg，氮化硅30Kg，硅酸铝20Kg。
所述的膨胀玻化微珠容重≥120kg/m3且≤140kg/m3。所述的粉煤灰细度在400目以上。所述的硅灰采用钢厂硅灰，硅灰细度在600目以上。所述的灰钙由下述重量百分含量的组分组成：氢氧化钙80％，氧化铝6％，二氧化硅4％，氧化钙9％，氧化镁1％。所述氮化硅中α相的Si3N4粉体重量含量为98％。
按上述组分生产的产品，经检测，其主要性能指标如下表4：
表4
  考核项目   干表密度  (kg/m3)   导热系数  (W/m·k)   抗压强度  (Mpa)   线性收缩率  (％)   软化系数
  考核指标   550～800   ≤0.100   ≥1.5   ≤0.15   ≥0.70
  测试结果   702   0.0925   3.48   0.086   0.88
测试结果表明，本实施例的保温砂浆较实施例2在导热系数增加不大的情况下，抗压强度有更进一步的增加。该保温用于楼地面保温，其抗压强度同样安全，当然寿命与建筑物同寿命，因属纯无机材料，无须做耐候性测试。

Claims (10)

1.一种纯无机轻集料保温砂浆，其特征在于包括下述重量百分含量的组分：硅酸盐水泥50～58％，膨胀玻化微珠30～35％，粉煤灰3～10％，硅灰3～4％，灰钙2～5％，氮化硅2～4％，硅酸铝1～2％。
2.根据权利要求1所述的纯无机轻集料保温砂浆，其特征在于还含有重量含量0.1～1％的半水石膏。
3.根据权利要求1或2所述的纯无机轻集料保温砂浆，其特征在于所述的膨胀玻化微珠容重≥120kg/m3且≤140kg/m3。
4.根据权利要求1或2所述的纯无机轻集料保温砂浆，其特征在于所述的粉煤灰细度在400目以上。
5.根据权利要求1或2所述的纯无机轻集料保温砂浆，其特征在于所述的硅灰细度在600目以上。
6.根据权利要求1或2所述的纯无机轻集料保温砂浆，其特征在于所述的灰钙由下述重量百分含量的组分组成：氢氧化钙80％，氧化铝6％，二氧化硅4％，氧化钙9％，氧化镁1％。
7.根据权利要求1或2所述的纯无机轻集料保温砂浆，其特征在于所述氮化硅中α相的Si3N4粉体重量含量为98％。
8.根据权利要求1或2所述的纯无机轻集料保温砂浆，其特征在于所述的硅酸盐水泥采用PO42.5规格的水泥。
9.根据权利要求2所述的纯无机轻集料保温砂浆，其特征在于由下述重量百分含量的组分组成：PO42.5普通硅酸盐水泥50％，精细粉煤灰5％，膨胀玻化微珠35％，硅灰3％，灰钙2％，氮化硅3％，硅酸铝1.9％，半水石膏0.1％。
10.根据权利要求2所述的纯无机轻集料保温砂浆，其特征在于由下述重量百分含量的组分组成：PO42.5普通硅酸盐水泥55％，精细粉煤灰4％，膨胀玻化微珠30％，硅灰3％，灰钙2％，氮化硅4％，硅酸铝1.9％，半水石膏0.1％。
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