CN102701705B - 一种薄灰缝用轻质高强砌筑材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及薄灰缝用轻质高强砌筑材料及其制备方法,由下述组分经混合制备而成,胶凝材料70-90份、调凝剂:0.2-5.0份、增塑剂:0.1-1.0份、粘结剂:0.5-2.0份、超塑化剂:0.04-2.0份、发泡剂:0.05-3.0份、细砂100-300份,以重量份计;其中,所述的胶凝材料的制备方法是将矿渣粉:50-70份,偏高岭土:10-30份,改性硅酸钠:3.0-9.0份和固体填料:3.0-15份混合均匀,研磨至比表面积为300-400m2/kg,得到胶凝材料。本发明能有效利用工业废渣,制备的砌筑材料具有较佳的保温效果、优异的施工和易性和粘结能力、良好的保水性、塑性收缩和干缩率低等特点。

Description

一种薄灰缝用轻质高强砌筑材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于建筑材料领域,具体涉及一种薄灰缝用轻质高强砌筑材料及其制备方法。
背景技术
[0002] 加气混凝土是最常见的建筑围护结构材料,表观密度一般为450~650kg/m3,导热系数为0.1~0.2W/ Cm.K)。在加气混凝土砌块墙体中,一般砂浆砌筑灰缝为8~12mm,其表观密度为1600~1800kg/m3,导热系数为0.8~1.0ff/ Cm.K),与加气混凝土砌块的导热系数差距较大,致使整个外墙砌体存在冷/热桥现象,由砌筑灰缝引起的砌体能量损失可达到25%左右。所以,厚砂浆灰缝对墙体节能效果的影响十分不利,而采用薄灰缝砌筑加气混凝土砌块墙体则可以大大缓解这个问题。为了降低冷/热桥对建筑物能耗的影响,需要降低砌筑时灰缝的厚度或者改变砌筑材料的组成,改善其保温效果。另外普通砌筑砂浆与轻质砌块粘结不理想,并且两者之间的干缩系数相差很多,整个砌体在干湿循环过程中就会出现裂缝,使砌体强度受到影响。
[0003] 关于轻质砌筑材料的研究,已有相关报道。
[0004]肖力光等以粉煤灰、普通硅酸盐水泥、轻骨料为主要材料,配以各种外加剂,对保温砌筑砂浆的性能进行了研究。制备的保温砂浆抗压强度为3.0-6.0MPa、干密度为800-1000kg/m3、导热系数为0.13-0.27 ff/m.K,砂浆具有质轻和导热系数小的优点。但砂浆的干密度显著大于普通加气混凝土的干密度(500-700 kg/m3),会造成二者保温效果的差异,冷热桥效应明显,且实验中没有涉及到砂浆的收缩值,未对保温砂浆的体积稳定性做出评价。(参见文献:肖力光,张慧萍,赵路.保温砌筑砂浆的研制[J].新型建筑材料,2002,(11):35-38.)
[0005] 刘启勇等以P.0.42.5级水泥`为主要胶凝材料,碎渣砂、陶砂为骨料,并加入适量的粉煤灰、硅灰辅助胶凝材料和复合外加剂及聚丙烯纤维,研制出具有一定强度和保温性能的保温砌筑砂浆。制备的砌筑砂浆具有较高的抗压强度(8-18 MPa),但其干密度过大(900-1300 kg/m3),导致其导热系数过大,因冷热桥对建筑物整体保温效果产生的不利影响显著,同时,实验对保温砂浆的吸水率、抗冻性和收缩值进行评价,不利于全面衡量保温砂浆的性能。(参见文献:刘启勇,刘锡军,谭一鸣,曾华俊.保温砌筑砂浆的制配与性能试验[J].湖南工程学院学报,2010,20 (I):84-88.)
[0006] 张长森等以普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣和炉底渣为主要原料配制保温砌筑砂浆。运用正交设计方法,研究分析了材料因素对保温砌筑砂浆强度、导热系数等性能的影响。其制备的保温砌筑砂浆表观密度(1400-1600 kg/m3)较大,导致砂浆的导热系数(0.28-0.32W/m*K)过大,保温效果较差。(参见文献:张长森,张伟康,吴其胜,高如才.保温砌筑砂浆配合比试验分析[J].新型建筑材料,2009, (11):11-13.)
[0007] 赵明配制了一种柔韧性好、自收缩小的蒸压粉煤灰砖专用砌筑砂浆,研究了该砂浆与蒸压粉煤灰砖的粘结性能和砌体抗剪切性能,对砌筑砂浆的干密度、导热系数、抗冻性没有进行评价,侧重研究了砂浆的力学性能,不能全面的评价砌筑砂浆的性能,特别是在寒冷的北方,抗冻性是砌筑砂浆的重要指标。(参见文献:赵明.蒸压粉煤灰砖专用砌筑砂浆的配制及性能研究[J].新型建筑材料,2010, (I):20-22.)
[0008] 邹云峰等研制出一种新型砌筑用的保温砂浆,研究了纤维、砂子级配、引气剂、增强剂对砂浆强度的影响,对保温砂浆的干密度、导热系数、吸水率、抗冻性、收缩值没有进行评价,评价方法过于片面。(参见文献:邹云峰,王立久.新型砌筑用保温砂浆的研制[J].建筑节能,2004,(6):3-5.)
[0009] 综上所述,目前研究人员侧重研究保温砂浆的力学性能,对其干密度和容重等研究较少,且制备的保温砂浆干密度和导热系数过大,保温效果差,忽略了保温砂浆的抗冻性和收缩值,特别是在寒冷地区,抗冻性是保温砂浆的重要指标,如果其抗冻性较差,即使其他指标满足标准要求,在反复冻融循环下,保温砂浆的性能会被劣化,最终导致其性能大不到国家相关标准的要求。
发明内容
[0010] 本发明的目的在于提供一种薄灰缝用轻质高强砌筑材料及其制备方法,解决加气混凝土砌筑材料保温性能与砌块不匹配的问题,减小冷/热桥对建筑整体保温效果的影响。
[0011] 为了实现上述目的,本发明的技术方案是:一种薄灰缝用轻质高强砌筑材料,其特征在于它主要由下述组分经混合制备而成,胶凝材料70-90份、调凝剂:0.2-5.0份、增塑剂:0.1-1.0份、粘结剂:0.5-2.0份、超塑化剂:0.04-2.0份、发泡剂:0.05-3.0份、细砂100-300份,以重量份计;其中,所述的胶凝材料的制备方法是将矿渣粉:50-70份,偏高岭土:10-30份,改性硅酸钠:3.0-9.0份和固体填料:3.0-15份混合均匀,以重量份计,研磨至比表面积为300-400m2/kg,得到胶凝材料。
[0012] 按上述方案,所述的矿渣粉为水淬钢渣、铁尾矿或铜尾矿磨细所得。
[0013] 按上述方案,所述的改性硅酸钠为硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量比为(2-5):1进行粉磨处理,使其模数为0.8-1.6。
[0014] 按上述方案,所述的固体填料为硅灰、粉煤灰、轻钙和重钙中任意一种或多种的混
合 ο
[0015] 按上述方案,所述的发泡剂为松香皂化发泡剂、松香热聚物、十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇中任意一种或多种的混合。
[0016] 按上述方案,所述的增塑剂为羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚或羧甲基纤维素醚。
[0017] 按上述方案,所述的超塑化剂为木质素减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、密胺减水剂或聚羧酸减水剂。
[0018] 按上述方案,所述的调凝剂为偏铝酸钠、硫酸钠、三乙醇胺或聚合磷酸铝。
[0019] 按上述方案,所述的粘结剂为EVA、聚乙烯醇类或环氧类。
[0020] 所述的薄灰缝用轻质高强砌筑材料的制备方法,其特征在于包括有以下步骤:将胶凝材料、调凝剂、增塑剂、超塑化剂、粘结剂、发泡剂和细砂混合均匀,即得到砌筑材料,其中,以重量份计,各组分含量为胶凝材料70-90份、调凝剂:0.2-5.0份、增塑剂:0.1-1.0份、粘结剂:0.5-2.0份、超塑化剂:0.04-2.0份、发泡剂:0.05-3.0份和细砂100-300份,所述的改性硅酸钠的制备方法是:将硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量比为(2-5):1进行粉磨处理,使其模数为0.8-1.6即可;所述的胶凝材料的制备方法是将矿渣粉:50-70份,偏高岭土:10-30份,改性硅酸钠:3.0-9.0份和固体填料:3.0-15份混合均匀,研磨至比表面积为 300-400m2/kg 即可。
[0021] 本发明中各原材料的作用为:矿渣微细粉提供钙、硅、铝等成分,在碱性环境下,可提供必需的强度形成原料,同时,可以有效抑制砌筑材料的碱骨料反应,显著提高其耐久性,增加砌筑材料的致密性,改善其抗渗性;偏高岭土具有较高的水化活性,能与水泥水化产物反应生成水化铝酸钙、C-S-H凝胶等胶凝物质,增加砌筑材料的强度;改性硅酸钠可以提高体系中01`的浓度,激发矿渣粉和偏高岭土的活性;固体填料可以提供高活性的氧化硅和氧化铝,填充砌筑材料的孔隙,增加结构的密实性;发泡剂的作用是在高速搅拌机的搅拌,使气体进入含有表面活性剂的水溶液中时,增加体系的气孔率,降低砌筑材料的密度,提高其保温性能;增塑剂的作用是增加砌筑材料的保水能力,改善材料的工作性;超塑化剂可以减少砌筑材料成型时的用水量,增加其流动性能;调凝剂可以调节材料的凝结时间,使施工具有可操作性;粘结剂可以提闻砲筑材料的粘结性能。 [0022] 本发明的薄灰缝用轻质高强砌筑材料具有如下特点:
[0023] I)引入高效发泡组分,增加了砌筑材料硬化体中的孔隙率,降低了砌筑材料的容重,使砌筑材料的保温效果与加气混凝土砌块的热工系能相匹配;
[0024] 2)由于发泡组分引入的气孔大多为闭孔结构,砌筑材料的吸水率低,耐水效果好;
[0025] 3)采用改性水玻璃激发矿渣与偏高岭土的活性,提高体系的强度,使砌筑材料的力学性能与热工性能匹配;
[0026] 本发明的薄灰缝用轻质高强砌筑材料采用上述原料,具有质轻与高强的特点。例如:1、与其他砌筑材料相比,本砌筑材料引入高效发泡组分,干密度小,可以解决传统砌筑材料热工性能与建筑围护结构材料不匹配的问题,降低冷/热桥对建筑物整体节能效果的影响;2、采用改性水玻璃激发矿渣与偏高岭土的活性,提高体系的强度,使砌筑材料的力学性能与热工性能匹配,具有质轻和高强的特点;3、引入的气孔大多为闭孔结构,降低了砌筑材料的吸水率,特别是在砌筑材料服役过程中,可以保持良好的保温性能;本发明能有效降低砌筑材料的密度、提高粘结强度、降低吸水率的优点。
具体实施方式
[0027] 为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0028] 实施例1:
[0029] 1、将硅酸钠进行改性:硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量比为4:1进行粉磨处理,使其模数在1.4,得到改性硅酸钠;
[0030] 2、胶凝材料的制备:各物料按水淬钢渣65份、偏高岭土 18份、改性硅酸钠4.5份、硅灰12.5份称取,均为质量份数,然后将它们混合均匀,研磨至比表面积为320m2/kg,得到胶凝材料;[0031] 3、按各原料重量份数为:胶凝材料74份、硫酸钠2.8份、羟乙基甲基纤维素醚0.3份、聚乙烯醇0.8份、脂肪族减水剂0.12份、松香皂化发泡剂0.85份、细砂185份,混合均匀,得到砌筑材料,性能见表1。
[0032] 表1砌筑材料性能
[0033]
Figure CN102701705BD00061
[0034] 由表1可以看出,本发明制备的砌筑材料性能满足标准《蒸压加气混凝土用砌筑砂浆与抹面砂浆》(JC 890-2001)中关于砌筑砂浆的性能指标要求,特别是干密度,本发明为720 kg/m3,赋予了其优异的保温性能(导热系数为0.19 W/m.Κ),砌筑材料的抗压强度为
6.5,远远大于标准值,同时,砌筑材料的收缩值为0.说明其具有优异的体积稳定性。
[0035] 实施例2:
[0036] 1、将硅酸钠进行改性:硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为3:1进行粉磨处理,使其模数在1.0,得到改性硅酸钠;
[0037] 2、胶凝材料的制备:上述各物料按铁尾矿55份、偏高岭土 28份、改性硅酸钠6.5份、粉煤灰10.5份称取,均为重量份数,然后将它们混合均匀,研磨至比表面积为350m2/kg,得到胶凝材料;
[0038] 3、按各原料重量份数:胶凝材料85份、偏铝酸钠0.8份、羧甲基纤维素醚0.7份、EVA1.8份、木质素减水剂0.08份、松香热聚物1.5份、细砂220份,混合均匀,得到砌筑材料,性能见表2。
[0039] 表2砌筑材料性能
[0040]
Figure CN102701705BD00062
[0041] 由表2可以看出,本发明制备的砌筑材料性能满足标准《蒸压加气混凝土用砌筑砂浆与抹面砂浆》(JC 890-2001)中关于砌筑砂浆的性能指标要求,特别是干密度,本发明为750 kg/m3,赋予了其优异的保温性能(导热系数为0.14 W/m.Κ),砌筑材料的抗压强度为
6.7,远远大于标准值,同时,砌筑材料的收缩值为0.说明其具有优异的体积稳定性。
[0042] 实施例3:
[0043] 1、将硅酸钠进行改性:硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为3.5:1进行粉磨处理,使其模数在1.2,得到改性硅酸钠;
[0044] 2、胶凝材料的制备:上述各物料按铜尾矿52份、偏高岭土 28份、改性硅酸钠8份、硅灰6份、重钙粉6份称取,均为重量份数,然后将它们混合均匀,研磨至比表面积为380m2/kg,得到胶凝材料;
[0045] 3、按各原料重量份数:胶凝材料80份、三乙醇胺3.6份、羟丙基甲基纤维素醚0.8份、聚乙烯醇1.2份、萘系减水剂0.85份、松香皂化发泡剂0.20份、十二烷基苯磺酸钠0.20份、细砂135份,混合均匀,得到砌筑材料,性能见表3。
[0046] 表3砌筑材料性能
[0047]
Figure CN102701705BD00071
[0048] 由表3可以看出,本发明制备的砌筑材料性能满足标准《蒸压加气混凝土用砌筑砂浆与抹面砂浆》(JC 890-2001)中关于砌筑砂浆的性能指标要求,特别是干密度,本发明为780 kg/m3,赋予了其优异的保温性能(导热系数为0.15 W/m.Κ),砌筑材料的抗压强度为
7.1,远远大于标准值,同时,砌筑材料的收缩值为0.4mm/m,说明其具有优异的体积稳定性。
[0049] 实施例4:
[0050] 1、将硅酸钠进行改性:硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为3:1进行粉磨处理,使其模数在1.1,得到改性硅酸钠;
[0051] 2、胶凝材料的制备:上述各物料按水淬钢渣68份、偏高岭土 13份、改性硅酸钠
8.5份、粉煤灰4份、轻钙粉6.5份称取,均为重量份数,然后将它们混合均匀,研磨至比表面积为320m2/kg,得到胶凝材料;
[0052] 3、按各原料重量份数:胶凝材料88份、磷酸铝4.2份、羟乙基甲基纤维素醚0.2份、EVA 0.6份、聚羧酸减水剂0.06份、十二烷基苯磺酸钠0.12份、聚乙二醇0.10份、细砂285份,混合均匀,得到砌筑材料,性能见表4。
[0053] 表4砌筑材料性能
[0054]
Figure CN102701705BD00072
[0055] 由表4可以看出,本发明制备的砌筑材料性能满足标准《蒸压加气混凝土用砌筑砂浆与抹面砂浆》(JC 890-2001)中关于砌筑砂浆的性能指标要求,特别是干密度,本发明为705 kg/m3,赋予了其优异的保温性能(导热系数为0.11 W/m.Κ),砌筑材料的抗压强度为.5.6,远远大于标准值,同时,砌筑材料的收缩值为0.说明其具有优异的体积稳定性。
[0056] 实施例5:
[0057] 1、将硅酸钠进行改性:硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为5:1进行粉磨处理,使其模数在1.6,得到改性硅酸钠;
[0058] 2、胶凝材料的制备:上述各物料按铁尾矿66份、偏高岭土 25份、改性硅酸钠5.5份、硅灰3.5份称取,均为重量份数,然后将它们混合均匀,研磨至比表面积为320m2/kg,得到胶凝材料;
[0059] 3、按各原料重量份数:胶凝材料76份、三乙醇胺3.8份、羧甲基纤维素醚0.7份、聚乙烯醇1.6份、密胺减水剂0.62份、聚乙二醇2.25份、细砂210份,混合均匀,得到砌筑材料,性能见表5。
[0060] 表5砌筑材料性能
[0061]
Figure CN102701705BD00081
[0062] 由表5可以看出,本发明制备的砌筑材料性能满足标准《蒸压加气混凝土用砌筑砂浆与抹面砂浆》(JC 890-2001)中关于砌筑砂浆的性能指标要求,特别是干密度,本发明为680 kg/m3,赋予了其优异的保温性能(导热系数为0.10 W/m.Κ),砌筑材料的抗压强度为.5.5,远远大于标准值,同时,砌筑材料的收缩值为0.说明其具有优异的体积稳定性。
[0063] 实施例6:
[0064] 1、将硅酸钠进行改性:硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为2:1进行粉磨处理,使其模数在0.8,得到改性硅酸钠;
[0065] 2、胶凝材料的制备:上述各物料按水淬钢渣68份、偏高岭土 15份、改性硅酸钠6份、硅灰4份、重钙粉7份称取,均为重量份数,然后将它们混合均匀,研磨至比表面积为320m2/kg,得到胶凝材料;
[0066] 3、按各原料重量份数:胶凝材料72份、硫酸钠4.6份、羟乙基甲基纤维素醚0.9份、聚乙烯醇0.6份、萘系减水剂0.45份、松香热聚物1.60份、细砂265份,混合均匀,得到砌筑材料,性能见表6。
[0067] 表6砌筑材料性能
[0068]
Figure CN102701705BD00082
Figure CN102701705BD00091
[0069] 由表6可以看出,本发明制备的砌筑材料性能满足标准《蒸压加气混凝土用砌筑
砂浆与抹面砂浆》(JC 890-2001)中关于砌筑砂浆的性能指标要求,特别是干密度,本发明
为695kg/m3,赋予了其优异的保温性能(导热系数为0.11 W/m.K),砌筑材料的抗压强度为
5.8,远远大于标准值,同时,砌筑材料的收缩值为0.说明其具有优异的体积稳定性。

Claims (7)

1.一种薄灰缝用轻质高强砌筑材料,其特征在于它主要由下述组分经混合制备而成,胶凝材料70-90份、调凝剂:0.2-5.0份、增塑剂:0.1-1.0份、粘结剂:0.5-2.0份、超塑化剂:0.04-2.0份、发泡剂:0.05-3.0份、细砂100-300份,以重量份计;其中,所述的胶凝材料的制备方法是将矿渣粉:50-70份,偏高岭土:10-30份,改性硅酸钠:3.0-9.0份和固体填料:3.0-15份混合均匀,以重量份计,所述的矿渣粉为水淬钢渣、铁尾矿或铜尾矿磨细所得,所述的改性硅酸钠为硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量比为(2-5):1进行粉磨处理,使其模数为0.8-1.6,所述的发泡剂为松香皂化发泡剂、松香热聚物、十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇中任意一种或多种的混合,研磨至比表面积为300-400m2/kg,得到胶凝材料。
2.根据权利要求1或2所述的薄灰缝用轻质高强砌筑材料,其特征在于:所述的固体填料为硅灰、粉煤灰、轻钙和重钙中任意一种或多种的混合。
3.根据权利要求1或2所述的薄灰缝用轻质高强砌筑材料,其特征在于:所述的增塑剂为羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚或羧甲基纤维素醚。
4.根据权利要求1或2所述的薄灰缝用轻质高强砌筑材料,其特征在于:所述的超塑化剂为木质素减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、密胺减水剂或聚羧酸减水剂。
5.根据权利要求1或2所述的薄灰缝用轻质高强砌筑材料,其特征在于:所述的调凝剂为偏铝酸钠、硫酸钠、三乙醇胺或聚合磷酸铝。
6.根据权利要求1或2所述的薄灰缝用轻质高强砌筑材料,其特征在于:所述的粘结剂为EVA、聚乙烯醇类或环氧类。
7.权利要求1所述的薄灰缝用轻质高强砌筑材料的制备方法,其特征在于包括有以下步骤:将胶凝材料、调凝剂、增塑剂、超塑化剂、粘结剂、发泡剂和细砂混合均匀,即得到砌筑材料,其中,以重量份计,各组分含量为胶凝材料70-90份、调凝剂:0.2-5.0份、增塑剂:0.1-1.0份、粘结剂:0.5-2.0份、超塑化剂:0.04-2.0份、发泡剂:0.05-3.0份和细砂100-300份,所述的改性硅酸钠的制备方法是:将硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量比为(2-5):1进行粉磨处理,使其模数为0.8-1.6即可;所述的胶凝材料的制备方法是将矿渣粉:50-70份,偏高岭土: 10-30份,改性硅酸钠:3.0-9.0份和固体填料:3.0-15份混合均匀,研磨至比表面积为300-400m2/kg即可。
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