CN102795878A

CN102795878A - 轻质绝热发泡水泥及其制备方法

Info

Publication number: CN102795878A
Application number: CN2012102754220A
Authority: CN
Inventors: 孙容; 胡友根; 姜成名; 赵涛
Original assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Current assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: CN102795878B

Abstract

本发明提供了一种轻质绝热发泡水泥及其制备方法。该轻质绝热发泡水泥，按质量份数，包括以下组分：水泥50～80份；粉煤灰20～60份；生石灰粉5～20份；发泡剂4～10份；空心玻璃微珠5～20份；及氯化铁0.4～1份。上述轻质绝热发泡水泥质轻、抗压强度高、绝热保温性好，适用于墙体保温、屋面保温等建筑节能保温工程。

Description

轻质绝热发泡水泥及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种轻质绝热发泡水泥及其制备方法。

背景技术

近几年，有机保温材料在建筑保温施工中引发了几场特大火灾，造成了严重损失，有机保温材料在我国不少地方已被禁止用于建筑保温。尽管无机保温材料保温隔热性能不如有机保温材料，但由于无机保温材料不燃，它已成为建筑保温材料发展的主流趋势。无机保温材料中的岩棉与矿棉在生产和使用过程对人体有害；泡沫玻璃与泡沫陶瓷价格偏高；膨胀珍珠岩吸水率太高。综合比较，发泡水泥是一种比较理想的无机保温材料，正在我国迅速发展和应用。

发泡水泥也叫泡沫混凝土，是在水泥浆中引入适量微小气泡，搅拌均匀后浇注硬化而成的一种内部含有大量密闭气孔的多孔性材料，具有轻质、保温、隔热、不燃、寿命长等特点，在建筑节能保温中有重要应用。但发泡水泥也有强度较低、脆性大、导热系数相对较大等缺点，所以人们对发泡水泥做了不少改性。

传统的以聚丙烯短切纤维作为增强材料制得了干密度700~1100kg/m3、抗压强度2.0~8.0MPa、导热系数小于0.19W/(m·K)的泡沫混凝土。尽管抗压强度得到了很大提高，但是干密度与导热系数偏大，作为保温材料实际应用的效果较差。

发明内容

基于此，有必要提供一种密度较低、导热系数较低的轻质绝热发泡水泥及其制备方法。

一种轻质绝热发泡水泥，按质量份数，包括以下组分：

水泥 50~80份；

粉煤灰 20~60份；

生石灰粉 5~20份；

发泡剂 4~10份；

空心玻璃微珠 5~20份；及

氯化铁 0.4~1份。

在其中一个实施例中，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥或52.5普通硅酸盐水泥。

在其中一个实施例中，所述粉煤灰为工业一级粉煤灰或工业二级粉煤灰。

在其中一个实施例中，所述发泡剂为质量浓度为10%~30%的双氧水。

在其中一个实施例中，所述空心玻璃微珠为抗压强度大于10MPa的空心球状玻璃微珠，所述空心玻璃微珠的粒径为2μm~90μm，真密度为0.3~0.4g/cm³。

在其中一个实施例中，还包括质量份数为0~0.2份的聚丙烯纤维。

在其中一个实施例中，所述聚丙烯纤维为长度为3mm~18mm的短切聚丙烯纤维。

一种轻质绝热发泡水泥的制备方法，包括以下步骤：

将50~80质量份的水泥、20~60质量份的粉煤灰、5~20质量份的生石灰粉、5~20质量份的空心玻璃微珠、0.4~1质量份的氯化铁混合均匀，得混合物；

往所述混合物中加入70~90质量份的水，搅拌混合均匀制得浆料；

往所述浆料中加入4~10质量份的发泡剂，搅拌混合均匀，得混合料；及

将所述混合料迅速注入模具中，静置发泡，自然养护成型。

上述轻质绝热发泡水泥的配方简单、稳定性好，由于空心玻璃微珠保温性能良好、与硅酸盐水泥相容性好且不易破坏轻质绝热发泡水泥原有泡孔结构，因此，添加空心玻璃微珠至轻质绝热发泡水泥中可有效提高轻质绝热发泡水泥的抗压强度，并可适量降低其导热系数，提高其保温绝热性能。

上述轻质绝热发泡水泥的制备方法，工艺简单，易于操作。制得的轻质绝热发泡水泥质轻、抗压强度高、绝热保温性好，适用于墙体保温、屋面保温等建筑节能保温工程。

附图说明

图1为一实施方式的轻质绝热发泡水泥的制备方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

一实施方式的轻质绝热发泡水泥，按质量份数，包括以下组分：

水泥 50~80份；

粉煤灰 20~60份；

生石灰粉 5~20份；

发泡剂 4~10份；

空心玻璃微珠 5~20份；及

氯化铁 0.4~1份。

其中，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥或52.5普通硅酸盐水泥。水泥主要为发泡水泥的基体材料，借助于水泥的快速硬化固定发生的气泡，并产生足够的机械强度，形成发泡水泥的基础骨架。

所述粉煤灰为工业一级粉煤灰或工业二级粉煤灰。优选的，所述粉煤灰为符合《硅酸盐建筑制品用粉煤灰》中Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰。粉煤灰掺加到水泥中，能够节约大量的水泥、减少用水量及改善水泥拌合物的和易性。

所述发泡剂为质量浓度为10%~30%的双氧水。发泡剂双氧水在受热的条件下自身会发生热分解化学反应，生成水和氧气。优选的，用氯化铁作为催化剂，加速双氧水的热分解化学反应。

所述空心玻璃微珠为抗压强度大于10MPa的空心球状玻璃微珠，所述空心玻璃微珠的粒径为2μm~90μm，真密度为0.3~0.4g/cm³。空心玻璃微珠是良好的轻质增强填料及绝热保温材料。空心玻璃微珠是一种低密度的空心结构玻璃材料，质硬耐压，抗压强度大于10MPa，是良好的轻质增强填料；同时，由于空心玻璃微珠的主要成分为硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅等，与硅酸盐水泥的硅酸钙等成分有良好的相容性，在发泡过程中可以相互作用，进一步增加了轻质绝热发泡水泥的强度。空心玻璃微珠由于其封闭的空心结构，自身导热系数较低，具有良好的保温性能，是良好的绝热保温填料。另外，本实施方式选用的空心玻璃微珠粒径为2μm~90μm，小于轻质绝热发泡水泥的泡孔直径（0.1mm~1mm），不易破坏轻质绝热发泡水泥原有泡孔结构。

优选的，上述轻质绝热发泡水泥还包括0~0.2质量份的聚丙烯纤维。

所述聚丙烯纤维为长度为3mm~18mm的短切聚丙烯纤维。本实施方式中加入短切聚丙烯纤维，使短切聚丙烯纤维在水泥内部乱向均匀分散，有效地提高水泥的基体抗拉强度和柔韧性。

上述轻质绝热发泡水泥的配方简单、稳定性好。由于空心玻璃微珠保温性能良好、与硅酸盐水泥相容性好且不易破坏轻质绝热发泡水泥原有泡孔结构，因此，添加空心玻璃微珠至轻质绝热发泡水泥中可有效提高轻质绝热发泡水泥的抗压强度，并可适量降低其导热系数，提高其保温绝热性能。

请参阅图1，一实施方式的轻质绝热发泡水泥的制备方法，包括以下步骤：

S100、将50~80质量份的水泥、20~60质量份的粉煤灰、5~20质量份的生石灰粉、5~20质量份的空心玻璃微珠、0.4~1质量份的氯化铁混合均匀，得混合物。

优选的，将50~80质量份的水泥、20~60质量份的粉煤灰、5~20质量份的生石灰粉、0~0.2质量份的聚丙烯纤维、5~20质量份的空心玻璃微珠、0.4~1质量份的氯化铁混合均匀，得混合物。

所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥或52.5普通硅酸盐水泥。

所述粉煤灰为工业一级粉煤灰或工业二级粉煤灰。

所述聚丙烯纤维为长度为3mm~18mm的短切聚丙烯纤维。

所述空心玻璃微珠为抗压强度大于10MPa的空心球状玻璃微珠，所述空心玻璃微珠的粒径为2μm~90μm，真密度为0.3~0.4g/cm³。

S200、往所述混合物中加入70~90质量份的水，搅拌混合均匀制得浆料。

S300、往所述浆料中加入4~10质量份的发泡剂，快速搅拌混合均匀，得混合料。

所述发泡剂为质量浓度为10%~30%的双氧水。

S400、将所述混合料迅速注入模具中，静置发泡，自然养护成型。

上述轻质绝热发泡水泥的制备方法，工艺简单，易于操作。由上述轻质绝热发泡水泥的制备方法得到的轻质绝热发泡水泥，其干密度为150~300kg/m³，抗压强度为0.3~0.4MPa，导热系数为0.04~0.07W/(m.K)。该轻质绝热发泡水泥质轻、抗压强度高、绝热保温性好，适用于墙体保温、屋面保温等建筑节能保温工程。

下面结合实施例，对轻质绝热发泡水泥及其制备方法做进一步的阐述。

实施例1

将70质量份的42.5硅酸盐水泥、28质量份的粉煤灰、12质量份的生石灰粉、0.15质量份的聚丙烯纤维、15质量份的空心玻璃微珠、0.5质量份的氯化铁混合均匀，得混合物；

往所述混合物中加入75质量份的水，搅拌混合均匀制得浆料；

往所述浆料中加入6质量份的双氧水（质量浓度为30%），搅拌混合均匀，得混合料。

将所述混合料迅速注入模具中，静置发泡，自然养护成型。

实施例2

将55质量份的42.5硅酸盐水泥、22质量份的粉煤灰、12质量份的生石灰粉、0.18聚丙烯纤维、10质量份的空心玻璃微珠、0.5质量份的氯化铁混合均匀，得混合物。

往所述混合物中加入80质量份的水，搅拌混合均匀制得浆料。

往所述浆料中加入7.5质量份的双氧水（质量浓度为30%），搅拌混合均匀，得混合料。

将所述混合料迅速注入模具中，静置发泡，自然养护成型。

实施例3

将80质量份的42.5硅酸盐水泥、32质量份的粉煤灰、12质量份的生石灰粉、0.18质量份的聚丙烯纤维、10质量份的空心玻璃微珠、0.5质量份的氯化铁混合均匀，得混合物。

往所述混合物中加入90质量份的水，搅拌混合均匀制得浆料。

往所述浆料中加入7质量份的双氧水（质量浓度为30%），搅拌混合均匀，得混合料。

将所述混合料迅速注入模具中，静置发泡，自然养护成型。

对比例1

将80质量份的42.5硅酸盐水泥、32质量份的粉煤灰、12质量份的生石灰粉、0.18质量份的聚丙烯纤维、0.5质量份的氯化铁混合均匀，得混合物。

将所述混合料迅速注入模具中，静置发泡，自然养护成型。

本发明各实施例及对比例中的轻质绝热发泡水泥，用下列测试方法对各性能进行测试：根据GB/T 5486-2008《无机硬质绝热制品试验方法》对干密度和抗压强度进行测试；根据GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》对导热系数进行测试。

请参阅表1，表1所示为实施例1~实施例3及对比例1制备的轻质绝热发泡水泥的干密度、抗压强度及导热系数测试结果。

表1

	干密度(kg/m³)	抗压强度(MPa)	导热系数(W/(m·K))
				实施例1	186	0.35	0.052
实施例2	160	0.31	0.048
				实施例3	260	0.40	0.065
对比例1	240	0.28	0.067

由表1可知，实施例3制备的轻质绝热发泡水泥，其抗压强度为0.40MPa，高于对比例1的抗压强度(0.28MPa)，其导热系数为0.065W/(m·K)略低于对比例1的导热系数(0.067W/(m·K))，说明将空心玻璃微珠加至轻质绝热发泡水泥可有效提高轻质绝热发泡水泥的抗压强度，并可适当降低其导热系数，提高其保温绝热性能。

另外，由实施例1~3得到的轻质绝热发泡水泥，其干密度为150~300kg/m³，抗压强度为0.3~0.4MPa，导热系数为0.04~0.07W/(m·K)。该轻质绝热发泡水泥质轻、抗压强度高、绝热保温性好，适用于墙体保温、屋面保温等建筑节能保温工程。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种轻质绝热发泡水泥，其特征在于，按质量份数，包括以下组分：

水泥 50~80份；

粉煤灰 20~60份；

生石灰粉 5~20份；

发泡剂 4~10份；

空心玻璃微珠 5~20份；及

氯化铁 0.4~1份。

2.根据权利要求1所述的轻质绝热发泡水泥，其特征在于，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥或52.5普通硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的轻质绝热发泡水泥，其特征在于，所述粉煤灰为工业一级粉煤灰或工业二级粉煤灰。

4.根据权利要求1所述的轻质绝热发泡水泥，其特征在于，所述发泡剂为质量浓度为10%~30%的双氧水。

5.根据权利要求1所述的轻质绝热发泡水泥，其特征在于，所述空心玻璃微珠为抗压强度大于10MPa的空心球状玻璃微珠，所述空心玻璃微珠的粒径为2μm~90μm，真密度为0.3~0.4g/cm³。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的轻质绝热发泡水泥，其特征在于，还包括质量份数为0~0.2份的聚丙烯纤维。

7.根据权利要求6所述的轻质绝热发泡水泥，其特征在于，所述聚丙烯纤维为长度为3mm~18mm的短切聚丙烯纤维。

8.一种轻质绝热发泡水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述混合料迅速注入模具中，静置发泡，自然养护成型。

9.根据权利要求8所述的轻质绝热发泡水泥的制备方法，其特征在于，所述发泡剂为质量浓度为10%~30%的双氧水。

10.根据权利要求8所述的轻质绝热发泡水泥的制备方法，其特征在于，所述空心玻璃微珠为抗压强度大于10MPa的空心球状玻璃微珠，所述空心玻璃微珠的粒径为2μm~90μm，真密度为0.3~0.4g/cm³。