CN102942380A - 一种外墙用发泡水泥保温材料及其制备方法 - Google Patents

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王崇杰
贾立群
薛一冰
管振忠
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刘巧玲
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Abstract

本发明属于建筑用保温材料的技术领域，具体的涉及一种外墙用发泡水泥保温材料及其制备方法。该外墙用发泡水泥保温材料，原料由普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、膨胀剂、促凝增强剂、增粘剂、减水剂、防水剂、发泡剂、泡沫稳定剂、纤维、水配比而成。制备方法包括以下步骤：（1）首先将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、膨胀剂进行干混，加入促凝增强剂、增粘剂、减水剂、防水剂、泡沫稳定剂、水和纤维，搅拌得到浆体；（2）在浆体中加入发泡剂，将起泡的浆体装入模具中。该外墙用发泡水泥保温材料防火性好，使用寿命长，保温性能好，轻质高强；吸水率低；抗裂性好。

Description

一种外墙用发泡水泥保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑用保温材料的技术领域，具体的涉及一种外墙用发泡水泥保温材料及其制备方法。
背景技术
外墙保温是房屋建筑节能工程中重要的环节，目前，在外墙保温工程中使用的轻质保温材料主要是以聚苯泡沫为代表的有机保温材料，虽然，有机保温材料轻质，导热系数低，保温效果好，但是，防火性差，存在严重的火灾隐患，并且耐候性差，与建筑物不同寿命。
现在市面上出现的硬质多孔无机保温材料不稳定，成孔不均匀，孔隙率低，存在着导热系数高，强度低的问题，实际应用效果不佳。
发泡水泥为目前常用的外墙无机保温材料，其是对水泥浆体进行发泡，然后送入系统进行现浇施工或者是模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料，它属于气泡状绝热材料，在水泥内部形成封闭的泡沫孔，使水泥轻质化和保温隔热化。
发泡水泥保温材料的发泡技术大体分为两种，一种为物理发泡，即将产生的气泡通过机械方式注入水泥浆体中，使得浆体包括气泡固化后形成微小封闭的保温材料，其缺点为泡沫机械混合过程中损失大；另一种为化学发泡，通过在水泥浆体中掺入发泡剂，发泡剂同水泥浆体混合后，发泡剂通过化学反应放出二氧化碳、氢气等气体使水泥不断膨胀的过程；当水泥浆体固化后，体系就形成了相互独立的气泡体系，但存在由于添加剂的选择和用量而造成的发泡速度快，很难控制泡沫稳定性，从而影响发泡水泥保温材料孔隙率、干密度等问题，所以添加剂的选择以及水泥与各种添加剂的配比组成直接影响发泡水泥保温材料的各项性能。
同时根据所采用的胶凝材料不同又分为硫铝酸盐水泥体系和硅酸盐水泥体系，硫铝酸盐水泥体系的保温材料早期强度高，脱模快，但原料成本高，保温材料后期强度衰减较大。硅酸盐水泥体系的凝结时间长，早期强度偏低，仅有20～30MPa。现有发泡水泥外墙保温材料在选用胶凝材料时只是单独采用硫铝酸盐水泥体系或硅酸盐水泥体系，并且主要采用的是硫铝酸盐快干水泥发泡，使用寿命短，质量减退，墙面脱落等。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种外墙用发泡水泥保温材料及其制备方法。该外墙用发泡水泥保温材料防火性好，属A级不燃性材料；使用寿命长，可达到与建筑物同寿命；保温性能好，导热系数可以达到0.05以下；轻质高强；吸水率低；抗裂性好。
本发明的技术方案为：一种外墙用发泡水泥保温材料，原料由普通硅酸盐水泥：硫铝酸盐水泥：粉煤灰：硅灰：膨胀剂：促凝增强剂：增粘剂：减水剂：防水剂：发泡剂：泡沫稳定剂：纤维：水按重量份(75～200)：(0～130)：(0～80)：(5～30)：(0～30)：(0.2～3)：(0～3)：(0～0.5)：(0.5～5)：(7～13)：(0.5～3)：(0.5～3)：(45～135)配比而成。
所述的外墙用发泡水泥保温材料，原料由普通硅酸盐水泥：硫铝酸盐水泥：粉煤灰：硅灰：膨胀剂：促凝增强剂：增粘剂：减水剂：防水剂：发泡剂：泡沫稳定剂：纤维：水按重量份(75～200)：(40～130)：(0～80)：(5～30)：(0～30)：(0.2～3)：(0～3)：(0～0.5)：(0.5～5)：(7～13)：(0.5～3)：(0.5～3)：(45～135)配比而成。
所述的促凝增强剂为硅酸钠或硅酸钾或硅酸锂或碳酸钠中的至少一种。
所述的促凝增强剂为硅酸锂和硅酸钠的混合物，其中，硅酸锂的质量分数为10％～40％。
所述的促凝增强剂为硅酸锂和硅酸钾的混合物，其中，硅酸锂的质量分数为10％～50％。
所述防水剂为有机硅；所述减水剂为聚羧酸或萘系减水剂；所述发泡剂为双氧水；所述泡沫稳定剂为阿拉伯树胶或十二烷基磺酸钠；所述纤维为聚乙烯醇(PVA)纤维或聚丙烯(PP)纤维。
一种权利要求1所述外墙用发泡水泥保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、膨胀剂按重量份(75～200)：(0～130)：(0～80)：(5～30)：(0～30)的配比进行干混1～2分钟；待混合均匀后，按重量份(0.2～3)：(0～3)：(0～0.5)：(0.5～5)：(0.5～3)：(45～135)加入促凝增强剂、增粘剂、减水剂、防水剂、泡沫稳定剂和水，进行搅拌1～2分钟，其中水的温度为30℃～55℃；然后缓慢地加入重量份为0.5～3的纤维，进行搅拌1～3分钟至均匀，得到浆体；
(2)在浆体中加入重量份为7～13的发泡剂，在转速不低于2500r/min的搅拌速度下，进行搅拌0.2～2分钟，待浆体刚起泡，迅速将起泡的浆体装入用保温板制备的模具中，上面覆以保温板进行保温养护，待3～72小时后拆模、切割、保温养护。
本发明的有益效果为：本发明所述外墙用发泡水泥保温材料在原料中所采用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥混比使用，相较于现有技术中单独采用硫铝酸盐水泥体系或硅酸盐水泥体系而言，结合了两种水泥体系的优点，这样混比使用明显缩短了水泥的凝结时间，同时强度协同效应明显，早期强度明显提高，远远高于硅酸盐水泥的早期强度，克服了硅酸盐水泥凝结时间长，早期强度偏低的缺陷。由于是硫铝酸盐水泥中混比了硅酸盐水泥，解决了硫铝酸盐水泥成本高的问题。同时本发明采用的为硅灰，相较于现有技术中所采用的硅灰石粉或活性硅粉而言，硅灰对于提高水泥强度的效果更佳。
本发明外墙用发泡水泥保温材料中采用促凝增强剂取代现有技术中所用的早强剂，促凝增强剂不仅可以起到促凝的作用，而且起到增强的作用，因为促凝增强剂可以与水泥二次水化产物发生二次反应，从而既提高了早期强度，也提高了最终保温材料的强度。而早强剂只是对前期强度有所提高，但是对后期强度会产生负面影响。
同时，本发明所采用的促凝增强剂中含有硅酸锂，硅酸锂不会产生如硅酸钠或硅酸钾所引起的泛碱现象，而且用量少，但成本高，为此，本发明将硅酸锂与硅酸钠或硅酸钾混比使用，既避免泛碱现象，又降低成本。
在制备本发明所述外墙用发泡水泥保温材料过程中，控制水温在30℃～55℃，在该温度范围内，水泥凝结速度与稳泡速度能达到一致，可以达到较好的发泡效果。纤维较之水泥、粉煤灰、硅灰、膨胀剂、促凝增强剂、增粘剂、减水剂、防水剂、泡沫稳定剂和水是后加入的，这样纤维可以更好的分散，避免出现纤维团聚的现象。在发泡浆体保温养护中，所用的模具为保温板材质，保温板材质的模具可以充分利用水化热，加速水化进程，有助于提高保温材料早期强度。
本发明的外墙用发泡水泥保温材料防火性好，属A级不燃性材料；使用寿命长，可达到与建筑物同寿命；保温性能好，导热系数可以达到0.05以下；轻质高强；吸水率低；抗裂性好。该外墙用发泡水泥保温材料的性能指标如下：(1)孔隙率为80％～95％；(2)孔径1～2mm的孔占总孔的80％以上；(3)干密度为180-300kg/m3；(4)导热系数为0.049～0.060；(5)抗压强度：0.5～1.5MPa；(6)体积吸水率：小于10％。
具体实施方式
实施例1
一种外墙用发泡水泥保温材料，原料由普通硅酸盐水泥：硫铝酸盐水泥：粉煤灰：硅灰：膨胀剂：促凝增强剂：增粘剂：防水剂：发泡剂：泡沫稳定剂：纤维：水按重量份100：30：50：10：10：1：2：5：11：3：1.8：105配比而成。
所述的促凝增强剂为硅酸锂。
所述防水剂为有机硅；所述减水剂为聚羧酸或萘系减水剂；所述发泡剂为双氧水，该双氧水为市售常规的双氧水；所述泡沫稳定剂为阿拉伯树胶或十二烷基磺酸钠；所述纤维为聚乙烯醇(PVA)纤维或聚丙烯(PP)纤维。
所述外墙用发泡水泥保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、膨胀剂按重量份100：30：50：10∶10的配比进行干混1～2分钟；待混合均匀后，按重量份1：2：5：3：105加入促凝增强剂、增粘剂、防水剂、泡沫稳定剂和水，进行搅拌1～2分钟，其中水的温度为40℃；然后缓慢地加入重量份为1.8的纤维，进行搅拌1～3分钟至均匀，得到浆体；
(2)在浆体中加入重量份为11的发泡剂，在转速不低于2500r/min的搅拌速度下，进行搅拌0.2～2分钟，待浆体刚起泡，迅速将起泡的浆体装入用保温板制备的模具中，上面覆以保温板进行保温养护，待3～72小时后拆模、切割、保温养护。
实施例2
一种外墙用发泡水泥保温材料，原料由普通硅酸盐水泥：硫铝酸盐水泥：粉煤灰：硅灰：膨胀剂：促凝增强剂：增粘剂：减水剂：防水剂：发泡剂：泡沫稳定剂：纤维：水按重量份80：32：32：8：8：1.6：1.6：0.5：3：8：1.6：2.0：80配比而成。
所述的促凝增强剂为硅酸锂和硅酸钠的混合物，其中，硅酸锂的质量分数为20％。
所述防水剂为有机硅；所述减水剂为聚羧酸减水剂；所述发泡剂为双氧水，该双氧水为市售常规的双氧水；所述泡沫稳定剂为阿拉伯树胶或十二烷基磺酸钠；所述纤维为聚乙烯醇(PVA)纤维或聚丙烯(PP)纤维。
所述外墙用发泡水泥保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、膨胀剂按重量份80：32：32：8：8的配比进行干混1～2分钟；待混合均匀后，按重量份1.6：1.6：0.5：3：1.6：80加入促凝增强剂、增粘剂、减水剂、防水剂、泡沫稳定剂和水，进行搅拌1～2分钟，其中水的温度为40℃；然后缓慢地加入重量份为2.0的纤维，进行搅拌1～3分钟至均匀，得到浆体；
(2)在浆体中加入重量份为8的发泡剂，在转速不低于2500r/min的搅拌速度下，进行搅拌0.2～2分钟，待浆体刚起泡，迅速将起泡的浆体装入用保温板制备的模具中，上面覆以保温板进行保温养护，待3～72小时后拆模、切割、保温养护。
实施例3
一种外墙用发泡水泥保温材料，原料由普通硅酸盐水泥：硫铝酸盐水泥：粉煤灰：硅灰：膨胀剂：促凝增强剂：增粘剂：防水剂：发泡剂：泡沫稳定剂：纤维：水按重量份100：30：50：10：10：1：2：5：9：3：2：100配比而成。
所述的促凝增强剂为硅酸锂和硅酸钾的混合物，其中，硅酸锂的质量分数为10％～50％。
所述防水剂为有机硅；所述减水剂为聚羧酸或萘系减水剂；所述发泡剂为双氧水，该双氧水为市售常规的双氧水；所述泡沫稳定剂为阿拉伯树胶或十二烷基磺酸钠；所述纤维为聚乙烯醇(PVA)纤维或聚丙烯(PP)纤维。
所述外墙用发泡水泥保温材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、膨胀剂按重量份100：30：50：10∶10的配比进行干混1～2分钟；待混合均匀后，按重量份1：2：5：3：100加入促凝增强剂、增粘剂、防水剂、泡沫稳定剂和水，进行搅拌1～2分钟，其中水的温度为42℃；然后缓慢地加入重量份为2的纤维，进行搅拌1～3分钟至均匀，得到浆体；
(2)在浆体中加入重量份为9的发泡剂，在转速不低于2500r/min的搅拌速度下，进行搅拌0.2～2分钟，待浆体刚起泡，迅速将起泡的浆体装入用保温板制备的模具中，上面覆以保温板进行保温养护，待3～72小时后拆模、切割、保温养护。
以上实施例中制得的保温材料的性能参数如下：
  实施例1   实施例2   实施例3
  孔隙率(％)   88   90   82
  1～2mm直径孔的比率(％)   90   86   87
  干密度(kg/m3)   200   190   260
  导热系数   0.050   0.049   0.056
  抗压强度(Mpa)   0.7   0.6   1.2
  体积吸水率％   5   7   4

Claims (7)

1.一种外墙用发泡水泥保温材料，原料由普通硅酸盐水泥：硫铝酸盐水泥：粉煤灰：硅灰：膨胀剂：促凝增强剂：增粘剂：减水剂：防水剂：发泡剂：泡沫稳定剂：纤维：水按重量份（75～200）：（0～130）：（0～80）：（5～30）：（0～30）：（0.2～3）：（0～3）：（0～0.5）：（0.5～5）：（7～13）：（0.5～3）：（0.5～3）：（45～135）配比而成。
2.根据权利要求1所述的外墙用发泡水泥保温材料，原料由普通硅酸盐水泥：硫铝酸盐水泥：粉煤灰：硅灰：膨胀剂：促凝增强剂：增粘剂：减水剂：防水剂：发泡剂：泡沫稳定剂：纤维：水按重量份（75～200）：（40～130）：（0～80）：（5～30）：（0～30）：（0.2～3）：（0～3）：（0～0.5）：（0.5～5）：（7～13）：（0.5～3）：（0.5～3）：（45～135）配比而成。
3.根据权利要求1所述的外墙用发泡水泥保温材料，其特征在于，所述的促凝增强剂为硅酸钠或硅酸钾或硅酸锂或碳酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的外墙用发泡水泥保温材料，其特征在于，所述的促凝增强剂为硅酸锂和硅酸钠的混合物，其中，硅酸锂的质量分数为10%～40%。
5.根据权利要求3所述的外墙用发泡水泥保温材料，其特征在于，所述的促凝增强剂为硅酸锂和硅酸钾的混合物，其中，硅酸锂的质量分数为10%～50%。
6.根据权利要求1所述的外墙用发泡水泥保温材料，其特征在于，所述防水剂为有机硅； 所述减水剂为聚羧酸或萘系减水剂；所述发泡剂为双氧水；所述泡沫稳定剂为阿拉伯树胶或十二烷基磺酸钠；所述纤维为聚乙烯醇（PVA）纤维或聚丙烯（PP）纤维。
7.一种权利要求1所述外墙用发泡水泥保温材料的制备方法，包括以下步骤：
  （1）首先将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、膨胀剂按重量份（75～200）：（0～130）：（0～80）：（5～30）：（0～30）的配比进行干混1～2分钟；待混合均匀后，按重量份（0.2～3）：（0～3）：（0～0.5）：（0.5～5）：（0.5～3）：（45～135）加入促凝增强剂、增粘剂、减水剂、防水剂、泡沫稳定剂和水，进行搅拌1～2分钟，其中水的温度为30℃～55℃；然后缓慢地加入重量份为0.5～3的纤维，进行搅拌1～3分钟至均匀，得到浆体；
  （2）在浆体中加入重量份为7～13的发泡剂，在转速不低于2500r/min的搅拌速度下，进行搅拌0.2～2分钟，待浆体刚起泡，迅速将起泡的浆体装入用保温板制备的模具中，上面覆以保温板进行保温养护，待3～72小时后拆模、切割、保温养护。
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