CN102815903A - 一种发泡水泥保温板的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种发泡水泥保温板的制备方法，其特征是：利用水泥、粉煤灰、矿物外加剂、防水增稠剂、速凝剂、纤维增强材料、发泡剂和水按照一定比例混合，并快速搅拌均匀后倒入模具中发泡、养护，最后脱模、切割制备发泡水泥保温板材料的方法。所制得的材料防火性能好、整体具备防水性能、强度高。

Description

一种发泡水泥保温板的制备方法

所属技术领域

本发明涉及到一种新型发泡水泥保温板的生产技术，属于建筑材料和环境工程领域。

背景技术

建筑物外墙的保温隔热是实现建筑节能的重要方法之一。现有的外墙外保温材料主要是以聚苯颗粒、聚苯板、聚氨酯板、挤塑板等有机泡沫材料为隔热材料制备而成的。这些有机材料具有导热系数小、体积密度小、韧性好等优点，十多年来在我国得到了广泛的应用。但是这些材料遇到火源后快速燃烧，并冒出大量的有毒浓烟。所以一旦建筑物外墙着火就很难及时扑灭，会造成大量的人员伤亡和财产损失。

解决有机保温材料容易着火的方法是对其进行阻燃处理。通过加入不同种类和数量的阻燃剂，可以提高材料的阻燃性能，使其在一定的温度和氧浓度下不会着火或者不会连续着火。但当火势较大时其仍然会燃烧，危害不能完全避免。为此，研究者在建筑物外墙外保温材料的施工方法上进行了改进，在一定高度和宽度的有机保温材料之间设立无机材料隔离墙，使有机材料在燃烧时不直接导致整个建筑物外墙被烧毁。但是这些方法都不能从根本上解决有机外墙外保温材料的防火安全问题。

彻底解决建筑物外墙外保温材料防火安全问题的方法是利用无机材料制备外墙外保温板。目前，制备无机外墙外保温板的主要方法有：1)利用膨胀珍珠岩、玻化膨胀珍珠岩和水玻璃等无机胶凝材料在一定工艺条件下制备外墙外保温芯板；2)在水泥混凝土体中加气发泡，利用气泡的隔热作用制备无机外墙外保温版。利用膨胀珍珠岩制备的外墙外保温板导热系数较小，强度较高，但是膨胀珍珠岩的供应量有限，市场价格较高，难以实现大规模生产和低价格供应。利用发泡水泥混凝土体系制备的保温板材料韧性不足、防水性能较差、后期强度难以保证。这些问题使得发泡水泥保温材料一直难以大规模生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种以水泥、粉煤灰、矿物外加剂、化学外加剂和水为原料，通过先进的浆料性能调控技术、发泡效果调控技术和增韧技术制备一种强度高、整体防水、后期强度不倒缩的新型发泡水泥保温板的方法。

本发明通过以下措施实现了发泡水泥保温板的制备：

(1)利用水泥、粉煤灰、矿物外加剂、防水增稠剂、速凝剂、纤维增强材料和水按照一定比例配合，并在1min内快速搅拌均匀，制得水泥浆；

(2)将一定量的发泡剂加入搅拌好的水泥浆中，搅拌均匀后倒入模具中。水泥浆发泡后进行养护；

(3)将养护好的发泡水泥材料脱模，切割至所需尺寸，即可得到发泡水泥保温板材料。

矿物外加剂的作用机理为：本发明选用的矿物外加剂为超细矿渣、超细无定型二氧化硅、硅灰、超细硅灰石、超细煅烧高岭土之一或者它们的混合物。这些超细粉体在使用前，利用羟基硅油进行干法表面改性处理，提高了其在水泥体系中的分散性。在水泥水化过程中，矿物外加剂与水泥、粉煤灰、水泥水化产物一起形成最紧密堆积状态，与水泥水化释放出的氢氧化钙反应形成水化产物并随着水泥水化而更加致密。这些矿物外加剂的加入提高了发泡水泥材料中固体部分的致密性，并参与水化反应，从而提高了发泡水泥保温板材料的强度和气密性。

防水增稠剂的作用机理为：防水增稠剂为油酸钙、油酸、硬脂酸、油酸甲酯与乙醇的混合物之一或者它们的混合物。这些防水增稠剂在加入水泥发泡保温板体系后，由于其疏水基团的作用而吸附在固体颗粒表面，亲水基团指向水。当没有颗粒可以吸附时，则有机基团指向空气。这些药剂在水泥发泡体系中水分使用完毕后，均匀的排布在各个气泡表面。由于这些药剂的强疏水性而使得发泡水泥保温板具有整体防水的性能。

纤维增强材料的作用机理为：纤维增强材料选用聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚碳酸酯纤维、聚氨酯纤维和岩棉纤维。这些纤维在发泡水泥体系强烈搅拌时在体系中形成乱向分布。当水泥保温板固化后，由于物理作用而提高材料的韧性和抗折强度。

本发明使用新型的防水增稠剂而使得发泡水泥体系在发泡量较大时能稳定养护，由于加入速凝剂而使材料可以在材料发泡后20min到5h内脱模，由于加入了合适的防水增稠剂而使得材料可以有合适的粘稠度而发泡并具备整体防水性能，由于加入纤维增强材料而使材料具有合适的韧性和抗折强度，并由于主要成分均为无机材料而具备极佳的防火性能。获得的产品防火性能好、防水性能好、体积稳定性好、后期强度高，可以作为有机泡沫保温板的替代材料使用。

实现本发明的发泡水泥保温板的具体制备方法是：

原材料选用：

1.水泥，要求普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥或快硬硫铝酸盐水泥，标号42.5MPa或以上；

2.粉煤灰，一级粉煤灰、二级粉煤灰、三级粉煤灰或者它们的混合物。要求无大于1mm的杂质颗粒；

3.防水增稠剂，油酸钙、油酸、硬脂酸、油酸甲酯与乙醇的混合物之一或者它们的混合物，工业级；

4.矿物外加剂，超细矿渣、超细无定型二氧化硅、硅灰、超细硅灰石、超细煅烧高岭土之一或者它们的混合物。要求这些粉体d₉₀＜20μm，并用羟基硅油进行干法表面改性处理，羟基硅油用量为干粉质量的0.5～4.5％；

5.纤维增强材料，聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚碳酸酯纤维、聚氨酯纤维、岩棉纤维之一或者它们的混合物，要求纤维长度5mm～25mm；

6.速凝剂，碳酸铝或者硅酸钠，工业级；

7.发泡剂，双氧水，质量浓度为25％～30％。

原则生产工艺过程的具体步骤是：

(1)按照水泥、粉煤灰、矿物外加剂形成质量比为40～80∶15～40∶5～20的要求称量各种原料，并加入总质量0～3％的防水增稠剂、0～1.5％的速凝剂和0～5％的纤维增强材料，搅拌均匀；

(2)加入水泥、粉煤灰、矿物外加剂总质量的10％～25％的水，搅拌均匀；

(3)将水泥、粉煤灰、矿物外加剂总质量的0.01％～2％的发泡剂加入搅拌好的水泥浆中，在15秒内搅拌均匀，并倒入模具中。水泥浆发泡后进行养护20min～36h；

(4)将养护好的发泡水泥材料脱模并继续养护3d～15d，然后进行切割，即可得到发泡水泥保温板材料。

附图内容

本发明实施例1得到的发泡水泥保温板的实物图片见附图1。

具体实施方式

实施例1：

(1)称取普通硅酸盐水泥(42.5MPa)60kg、二级粉煤灰30kg、粉石英(d₉₀＝15μm，羟基硅油改性)10kg、油酸钠1.5kg、硅酸钠0.2kg、0.3kgPP纤维(长度7mm～12mm)，在搅拌机中搅拌均匀，得到混合料；

(2)向混合料中加入20kg水，搅拌均匀，得到待发泡的浆料；

(3)将浆料中加入质量浓度为25.5％的双氧水2.3kg，在10秒内搅拌均匀，并倒入模具中。水泥浆发泡后进行养护4h，脱模；

(4)将脱模后的发泡水泥块继续养护7d，然后进行切割，即得到发泡水泥保温板材料。

按实施例1制成的发泡水泥保温板的性能列于表1。

序号	测试项目	单位	测试结果
				1	抗压强度	MPa	0.35
2	体积吸水率	％	7
				3	干密度	g/cm3	0.26
4	防火等级		A1
				5	燃烧性能		不燃
6	导热系数	W/m.K	0.065
				7	软化系数		0.85

Claims (4)

1.一种发泡水泥保温板的制备方法，其特征是：利用水泥、粉煤灰、矿物外加剂、防水增稠剂、速凝剂、纤维增强材料、发泡剂和水按照一定比例混合，并快速搅拌均匀后倒入模具中发泡、养护，最后脱模、切割制备发泡水泥保温板材料的方法。

要求水泥为普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥或快硬硫铝酸盐水泥，标号42.5MPa或以上；粉煤灰为一级粉煤灰、二级粉煤灰、三级粉煤灰之一或者它们的混合物，无＞1mm的杂质颗粒；要求纤维增强材料为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚碳酸酯纤维、聚氨酯纤维、岩棉纤维之一或者它们的混合物，纤维长度5mm～25mm；速凝剂为碳酸铝或者硅酸钠，工业级；发泡剂为双氧水，质量浓度为25％～30％。

2.一种发泡水泥保温板的制备方法，其制备工艺和方法特征为：

A.按照水泥、粉煤灰、矿物外加剂形成质量比为40～80∶15～40∶5～20的要求称量各种原料，并加入总质量0～3％的防水增稠剂、0～1.5％的速凝剂和0～5％的纤维增强材料，搅拌均匀；

B.加入水泥、粉煤灰、矿物外加剂总质量的10％～25％的水，搅拌均匀；

C.将水泥、粉煤灰、矿物外加剂总质量的0.01％～2％的发泡剂加入搅拌好的水泥浆中，在15秒内搅拌均匀，并倒入模具中。水泥浆发泡后养护20min～36h；

D.将养护好的发泡水泥材料脱模并继续养护3d～15d，然后切割，即得到发泡水泥保温板材料。

3.一种发泡水泥保温板的制备方法，其特征是：权利要求1中的防水增稠剂为油酸钙、油酸、硬脂酸、油酸甲酯与乙醇的混合物之一或者它们的混合物。

4.一种发泡水泥保温板的制备方法，其特征是：权利要求1中的矿物外加剂为经过羟基硅油干法表面改性处理的超细矿渣、超细无定型二氧化硅、硅灰、超细硅灰石、超细煅烧高岭土之一或者它们的混合物。且粉体d₉₀＜20μm，改性用羟基硅油用量为干粉质量的0.5～4.5％。