CN102659362B - 一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆 - Google Patents
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Abstract
本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆。由普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉作为胶结材料，以稻壳和砂作为细集料，并加入减水剂、可再分散乳胶粉和羧甲基纤维素与甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)作为植物纤维表面处理剂等制备而成，适用于墙体材料的砌筑和抹灰施工。它施工简单，成本低，自重小，具有防潮、防蛀、阻燃及保温隔热性能。本发明环保节能，充分利用农作物废弃物，生产成本低，便于施工，具有较好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆。
背景技术
保温砂浆是以各种轻质材料为集料，以水泥为胶结料，掺加一些改性添加剂，经生产企业搅拌混合而制成的一种预拌干粉砂浆。主要用于建筑外墙保温，具有施工方便、耐久性好等优点。目前市面上的保温砂浆主要有两种：1)无机保温砂浆(玻化微珠防火保温砂浆，复合硅酸铝保温砂浆)；2)有机保温砂浆(胶粉聚苯颗粒保温砂浆)。
胶粉聚苯颗粒保温砂浆与无机玻化微珠保温砂浆的保温性能都比较优越，使用胶粉聚苯颗粒保温砂浆的工程保温层造价偏低，但是其不耐高温、易燃，安全性能不高。无机玻化微珠保温砂浆由于以不燃烧的无机材料组成，相对来说比较安全，但是其造价高，会导致工程总体成本上升。
考虑到广大农村地区稻壳资源丰富，必须充分利用这一历史任务，本发明考虑制备了一种掺加稻壳的保温砂浆。
稻壳是由外颖、内颖、护颖与小穗轴等几部分组成，外颖顶部之外长有鬃毛状的芒。稻壳呈薄壳状，长约 5mm，宽约 2.5mm-5.0mm，厚不到 0.5mm，色泽呈金黄色，还有呈黄褐色、棕红色等。稻壳真实密度为 600-800kg/m3，自然堆积密度仅 95-170kg/m3，导热系数 0.084-0.209W/(m· K)。
稻壳是一种木质纤维素原料，约含 20%的木质素，40%左右的纤维素，20%左右的五碳糖聚合物(主要为半纤维素)，另外，约含 20%灰分及少量粗蛋白、粗脂肪等有机化合物。稻壳含有的二氧化硅以网络状分布其中，起着骨架作用，木质素、纤维素等填充在网络中。稻壳的灰分含量很高，其含量约为 20%，主要是二氧化硅，从稻壳的外表皮到内表层，二氧化硅以一定结构排列，其含量逐渐递减。
二氧化硅使稻壳具有防潮、防蛀、阻燃及保温隔热性能，提供了工业利用价值。稻壳在加工稻谷时一般已自然集中，同时由于碾米的需要，稻壳本身已经干燥(含水率约为 9%)，这对稻壳的应用是有利的。若稻壳的综合利用企业就建在粮食加工厂附近，则能大幅度减少原料的集运，降低储存、干燥等方面的费用和能耗，因此开展稻壳的综合利用，将会取得很好的效益。
发明内容
本发明的目的在于充分利用自然资源---稻壳，提供一种低成本，高耐久性，环保，阻燃的掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆。
本发明提出的掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，该保温砂浆以普通硅酸盐水泥，粉煤灰，矿渣粉作为胶结材料，以稻壳和砂作为细集料，并加入减水剂，可再分散乳胶粉和羧甲基纤维素与甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)作为植物纤维表面处理剂等制备而成，它施工简单，成本低，自重小，具有防潮、防蛀、阻燃及保温隔热性能。各组分的重量比为：
普通硅酸盐水泥 100
砂 150-400
稻壳 10-30
粉煤灰 10-35
矿渣粉 15-40
可再分散乳胶粉 1-4
减水剂 0.05-2.00
CMC-g-PMMA 0.5-5.0。
各组份较佳的重量比为：
普通硅酸盐水泥 100
砂 150-300
稻壳 10-20
粉煤灰 15-30
矿渣粉 20-35
可再分散乳胶粉 1.5-3.0
减水剂 0.1-2.0
CMC-g-PMMA 1-3。
本发明中，所述普通硅酸盐水泥为32.5级或42.5级普通硅酸盐水泥中的一种。
本发明中，所述砂为天然砂，最大粒径为4.75mm。
本发明中，所述稻壳为粉碎至3mm以下的稻壳，颗粒级配与天然砂相同，其中各粒径范围所占重量百分比：2.50mm-3.00mm为8.38%；1.25mm-2.50mm为9.50%；0.16mm-1.25mm为78.90%；0mm-0.16mm为3.22%。稻壳真实密度为 600-800kg/m3，自然堆积密度 95-170kg/m3，导热系数 0.084-0.209W/(m· K)。
本发明中，所述粉煤灰为 
级高钙粉煤灰，其游离氧化钙含量≤3.0%，烧失量≤5.0%。
本发明中，所述矿渣粉为S75矿渣粉或S95矿渣粉中的一种。
本发明中，所述可再分散乳胶粉具有高粘结能力和独特的性能，如：抗水性，施工性及隔热性等，具有极突出的粘结强度，提高砂浆的柔性，赋予砂浆优良的耐碱性，改善砂浆的粘附性/粘合性、抗折强度、防水性、可塑性、耐磨性和施工性等。
本发明中，所述羧甲基纤维素与甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)作为植物纤维表面处理剂用于水泥和稻壳之间的增强剂和偶联剂，从而改善稻壳保温砂浆的性能。
本发明中，所述减水剂为萘系减水剂或聚羧酸系减水剂中的一种。
本发明提出的以稻壳和天然砂为集料的环保阻燃型保温砂浆的制备方法，具体步骤如下：
(1) 将稻壳破碎至3mm以下，依次过2.50mm，1.25mm，0.16mm的筛网，得到的粒径范围分别为2.50-3.00mm，1.25-2.50mm，0.16-1.25mm， 0.00-0.16mm的四种稻壳。
(2) 按各粒径范围所占重量百分比配制稻壳，该粒径范围分布基本与天然砂一致：2.50mm-3.00mm为8.38%；1.25mm-2.50mm为9.50%；0.16mm-1.25mm为78.90%；0.00-0.16mm为3.22%。
(3) 按前述重量比例称取已配制好的稻壳、天然砂、普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、可再分散乳胶粉、CMC-g-PMMA和减水剂，通过机械搅拌，混合至均匀状态，即得所需产品。
本发明中，水泥作为主要的胶凝组分，粉煤灰、矿渣粉作为掺合料，与水泥一起组成复合胶凝体系。高钙粉煤灰是指火力发电厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放出的一种CaO成分较高的粉煤灰，是一种既含有一定数量水硬性晶体矿物，又含有潜在活性物质，同时能提高砂浆的抗渗性的材料。矿渣粉成分与水泥熟料相似，其中SiO2，CaO和Al2O3总含量约达90%，活性较高，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，起到复合胶凝效应和微集料效应。采用高钙粉煤灰和矿渣粉复合掺加，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作用。
稻壳是一种木质纤维素原料，约含 20%的木质素，40%左右的纤维素、20%左右的五碳糖聚合物(主要为半纤维素)，另外，约含 20%灰分及少量粗蛋白、粗脂肪等有机化合物。稻壳含有的二氧化硅以网络状分布其中，起着骨架作用，木质素、纤维素等填充在网络中。稻壳的灰分含量很高，其含量约为 20%，主要是二氧化硅，从稻壳的外表皮到内表层，二氧化硅以一定结构排列，其含量逐渐递减。二氧化硅使稻壳具有防潮、防蛀、阻燃及保温隔热性能，提供了工业利用价值。将农作物秸秆纤维用于建筑的各种复合材料能够大大提高农作物秸秆的利用价值，既节约了资源，又保护了环境，具有显著的环境效益和经济效益。
可再分散乳胶粉具有高粘结能力和独特的性能，如：抗水性，施工性及隔热性等，具有极突出的粘结强度，提高砂浆的柔性，赋予砂浆优良的耐碱性，改善砂浆的粘附性/粘合性、抗折强度、防水性、可塑性、耐磨性能和施工性等。
羧甲基纤维素与甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)作为植物纤维表面处理剂用于水泥和稻壳之间的增强剂和偶联剂，从而改善稻壳保温砂浆的性能。
本发明提出的以稻壳和天然砂为集料的环保阻燃型保温砂浆的使用方法为，加入占砂浆干混料总质量35%-60%的拌合水，机械搅拌均匀后即可进行施工。
本发明为一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，适用于墙体材料的砌筑和抹灰施工。本发明产品大量采用农业废弃物为原材料，材料成本低，具有很高的环境效益和经济效益。
本发明制备的保温砂浆是由普通硅酸盐水泥，粉煤灰，矿渣粉作为胶结材料，以稻壳和砂作为细集料并加入减水剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚和羧甲基纤维素与甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)作为植物纤维表面处理剂等制备而成，它施工简单，成本低，自重小，具有防潮、防蛀、阻燃及保温隔热性能。全封闭、无接缝、无空腔，没有冷热桥产生。并且不但可以做外墙外保温还可以做外墙内保温，外墙中保温，外墙外保温，或者外墙内外组合保温，及屋顶的保温和地热的隔热层，为节能体系的设计提供一定的灵活性。
附图说明
图1为本发明掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆用在外墙外保温的结构示意图。
图2为本发明掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆用在外墙内保温的结构示意图。
图3为本发明掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆用在外墙中保温的结构示意图。
图4为本发明掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆用在外墙内外组合保温的结构示意图。
图中标号：1为基层墙体，2为界面层，3为稻壳保温砂浆层，4为抹面层，5为防水层，6为外墙饰面层，7为找平层，8为耐碱网格布，9为内墙饰面层，10为抗裂砂浆。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1，一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，按42.5级普通硅酸盐水泥100，砂150，稻壳10，粉煤灰10，矿渣粉15，可再分散乳胶粉1，聚羧酸系减水剂0.05，CMC-g-PMMA0.5的重量比配制而成。按砂浆总干重量的60%加水搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1。
实施例2，一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，按42.5级普通硅酸盐水泥100，砂400，稻壳30，粉煤灰35，矿渣粉40，可再分散乳胶粉4，萘系减水剂2.0，CMC-g-PMMA 5的重量比配制而成。按砂浆总干重量的35%加水搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1。
实施例3，一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，按32.5级普通硅酸盐水泥100，砂200，稻壳15，粉煤灰30，矿渣粉20，可再分散乳胶粉3，萘系减水剂1.0，CMC-g-PMMA 1的重量比配制而成。按砂浆总干重量的40%加水搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1。
实施例4，一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，按42.5级普通硅酸盐水泥100，砂250，稻壳20，粉煤灰20，矿渣粉30，可再分散乳胶粉2，聚羧酸减水剂0.1，CMC-g-PMMA 3的重量比配制而成。按砂浆总干重量的50%加水搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1。
图1为本发明掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆用在外墙外保温的结构示意图。即使用上属任意一个实施例的环保阻燃型保温砂浆做成建筑物外墙外保温层的示意图。1为基层墙体；2为界面层；3为稻壳保温砂浆层；4为抹面层；5为防水层；6为外墙饰面层。
图2为本发明掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆用在外墙内保温的结构示意图，即使用上属任意一个实施例的环保阻燃型保温砂浆做成建筑物外墙内保温层的示意图。1为基层墙体；2为界面层；3为稻壳保温砂浆层；4为抹面层；7为找平层；8为耐碱网格布；9为内墙饰面层。
图3为本发明掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆用在外墙中保温的结构示意图，即使用上属任意一个实施例的环保阻燃型保温砂浆做成建筑物外墙中保温层的示意图。1为基层墙体；2为界面层；3为稻壳保温砂浆层；4为抹面层；5为防水层；6为外墙饰面层；8为耐碱网格布。
图4为本发明掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆用在外墙内外组合保温的结构示意图，即使用上属任意一个实施例的环保阻燃型保温砂浆做成建筑物外墙内外组合保温层的示意图。1为基层墙体；2为界面层；3为稻壳保温砂浆层；6为外墙饰面层；8为耐碱网格布；9为内墙饰面层；10为抗裂砂浆。
通过对做成的砂浆保温层进行评价，该砂浆做成的保温层不仅具有优异的保温性能，还具有一定的阻燃性能，且绿色环保。
表1 实施例性能测试结果
Claims (9)
1.一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，其特征在于由普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉作为胶结材料，以稻壳和砂作为细集料，并加入减水剂、可再分散乳胶粉和CMC-g-PMMA作为植物纤维表面处理剂制备而成，各组分的重量比为：
普通硅酸盐水泥 100
砂 150-400
稻壳 10-30
粉煤灰 10-35
矿渣粉 15-40
可再分散乳胶粉 1-4
减水剂 0.05-2.00
CMC-g-PMMA 0.5-5.0。
2.根据权利要求1所述的一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，其特征在于各组份的重量比为：
普通硅酸盐水泥 100
砂 150-300
稻壳 10-20
粉煤灰 15-30
矿渣粉 20-35
可再分散乳胶粉 1.5-3.0
减水剂 0.1-2.0
CMC-g-PMMA 1-3。
3.根据权利要求1所述的一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，其特征在于所述普通硅酸盐水泥为32.5级或42.5级普通硅酸盐水泥中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，其特征在于所述稻壳为粉碎至3mm以下的稻壳，颗粒级配与砂相同，其中各粒径范围所占重量百分比：2.50mm-3.00mm为8.38%；1.25mm-2.50mm为9.50%；0.16mm-1.25mm为78.90%；0mm-0.16mm为3.22%；稻壳真实密度为 600-800kg/m3，自然堆积密度为 95-170kg/m3，导热系数 0.084-0.209W/(m· K)。
5.根据权利要求1所述的一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，其特征在于所述粉煤灰为I级高钙粉煤灰，其游离氧化钙含量≤3.0%，烧失量≤5.0%。
6.根据权利要求1所述的一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，其特征在于所述矿渣粉为S75矿渣粉或S95矿渣粉中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，其特征在于所述减水剂为萘系减水剂或聚羧酸系减水剂中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆，其特征在于所述CMC-g-PMMA 为羧甲基纤维素与甲基丙烯酸甲酯接枝聚合而得的偶联剂。
9.一种如权利要求1所述的一种掺加稻壳的环保阻燃型保温砂浆的使用方法，其特征在于，加入占砂浆干混料总质量35%-60%的拌合水，机械搅拌均匀后，即可进行施工。
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