CN103979893A - 一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆及其制备方法。本发明所述的掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，利用玉米棒芯为主要轻骨料，由普通硅酸盐水泥、矿渣微粉、脱硫石膏、氢氧化钙、玻化微珠、玉米棒芯、EVA乳胶粉、引气剂和羟丙基淀粉醚等组成。本发明充分利用玉米棒芯这一农作物废弃物和其他固体废弃物，生产成本低，施工简单快捷，施工性能和力学性能好，具有优异的保温性能和防火性能，安全耐久，防火性A级不燃，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及到一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆及其制备方法。

背景技术

随着我国建筑节能的发展，外墙外保温体系的应用已经成为实现建筑节能的主要技术之一，国家“十二五”建筑节能专项明确提出要大力推广建筑节能技术，将建筑节能范围从城镇建筑推广到农村建筑，推动城乡建筑节能发展，并提出了发展推广新型建筑节能材料。建筑节能亟需安全环保高效的保温材料。保温砂浆是由轻骨料、胶凝材料以及化学添加剂等混合拌制得到的一种粉体类保温材料，相比于各种保温板材，具有施工方便，与墙体整体性好，安全耐久性好等的优点。目前，常用的保温砂浆主要包括玻化微珠无机保温砂浆和EPS颗粒保温砂浆两种。

玻化微珠无机保温砂浆，防火性好，A级防火不燃，但常会由于玻化微珠易破损破碎，而导致保温性能降低。EPS颗粒保温砂浆成本降低，但防火性能不佳，安全性能相对较差，限制了其在墙体外保温体系和墙体内保温体系中的应用。

我国属于农业大国，每年产生大量的农作物废弃物，这其中玉米棒芯每年产量达7000万吨，约占秸秆类农业固体废弃物的10%，玉米棒芯虽然在食品加工、饲料等方面部分得到应用，但大部分仍有待应用。

玉米棒芯是由玉米棒脱去玉米籽粒获得的穗轴，占玉米棒总重量的20%~30%。玉米棒芯的组织结构从外到内分为三部分，分别是玉米棒芯表层部分，呈毛糙状，称之为麸糠层；玉米棒芯中间层部位，质硬而有弹性，称之为木质层，占玉米棒芯总质量的60%；玉米棒芯最里层的软质部分，柔软而洁白，称之为海绵絮层。

玉米棒芯的化学组成主要以纤维素和木质纤维为主以及多糖类聚合物，其密度在100-350kg/m3，吸水率高在100%-300%、含水率低（9%左右），导热系数小，具有类似挤塑聚苯乙烯泡沫的封闭多孔结构，因此可用于保温材料。

发明内容

本发明的目的在于充分利用玉米棒芯这一农作物固体废弃物，提供一种成本低，长期性能和耐久性能好，且防火性能A级不燃，掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，并大量综合利用固体废弃物，节约资源和能源，保护环境。

本发明所述的掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，利用玉米棒芯为主要轻骨料，由普通硅酸盐水泥、矿渣微粉、脱硫石膏、氢氧化钙、玻化微珠、玉米棒芯、EVA乳胶粉、引气剂和羟丙基淀粉醚组成。本发明充分利用玉米棒芯这一农作物废弃物和其他固体废弃物，生产成本低，施工简单快捷，施工性能和力学性能好，具有优异的保温性能，安全耐久，防火性A级不燃，具有良好的经济和社会效益。其各组分重量比为：

普通硅酸盐水泥    100

矿渣微粉          10-45

脱硫石膏          5-30

氢氧化钙          5-30

玉米棒芯          10-70

玻化微珠          10-70

EVA乳胶粉        1-10

引气剂            0.05-0.5

羟丙基淀粉醚      0.2-5。

各组分较佳的重量比为：

普通硅酸盐水泥    100

矿渣微粉          15-35

脱硫石膏          10-25

氢氧化钙          5-20

玉米棒芯          20-55

玻化微珠          10-50

EVA乳胶粉        3-7

引气剂            0.1-0.3

羟丙基淀粉醚      0.5-3.5。

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，所述矿渣微粉为S95级或S105级矿渣微粉中的一种或两种。

本发明中，所述玉米棒芯为破碎后粒径5mm以下并经氢氧化钙饱和溶液浸泡2h后烘干处理的玉米棒芯，其各粒径范围的重量比为：2.5mm-5.0mm为40%，1.25mm-2.5mm为40%，0.16mm-1.25mm为15%，0-0.16mm为5%；玉米棒芯的堆积密度为120-220kg/m3。

本发明中，所述引气剂为粉末状的十二烷基硫酸钠。

本发明中，所述羟丙基淀粉醚的黏度为10000-20000mPa.s。

本发明所提出的一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆制备方法，具体步骤如下：

（1）将玉米棒芯破碎为5mm以下的颗粒，放入氢氧化钙饱和溶液中浸泡2h后烘干，然后过2.5mm、1.25mm和0.16mm的筛，得到粒径范围2.5mm-5.0mm、1.25mm-2.5mm、0.16mm-1.25mm和0-0.16mm的四种玉米棒芯。

（2）按各粒径分布范围所占重量百分比配制玉米棒芯：2.5mm-5.0mm为40%，1.25mm-2.5mm为40%，0.16mm-1.25mm为15%，0-0.16mm为5%。

（3）按重量比称量配制好的玉米棒芯、玻化微珠、普通硅酸盐水泥、矿渣微粉、脱硫石膏、氢氧化钙、EVA乳胶粉、引气剂和羟丙基淀粉醚，在混合机中混合3-8min，混合均匀后即得所需产品。

本发明中，以普通硅酸盐水泥、矿渣微粉、脱硫石膏和氢氧化钙形成的复合体系为胶凝材料，矿渣微粉是高炉炼铁后形成的工业废渣经磨细得到的，主要成分为CaO、SiO2和Al2O3，经过冷淬处理后具有较高胶凝活性，其水化生成的水化铝酸钙和水化硅酸钙凝胶能够促进体系强度发展，脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫得到的固体废弃物，经烘干后主要为二水石膏，在体系中提供了硫酸根离子和钙离子，能够促进矿渣微粉的水化反应，生成水化硫铝酸钙晶体，起到增强体系强度尤其是早期强度和微膨胀的作用，从而降低保温砂浆的干燥收缩。氢氧化钙不仅为胶凝体系提供了水化产物生长的晶核以及碱性环境，促进胶凝体系水化反应，而且还能提高保温砂浆的和易性，改善其施工性能。

玉米棒芯是由玉米棒脱去玉米籽粒获得的穗轴，玉米棒芯的组织结构从外到内分为三部分，分别是毛糙状的麸糠层、质硬而有弹性的木质层及里层柔软而洁白的海绵絮层；其中木质层占玉米棒芯总质量的60%。玉米棒芯的化学组成主要以纤维素和木质纤维为主以及多糖类聚合物，其密度在100-350kg/m3，含水率低，导热系数小，粗纤维含量最多，具有类似挤塑聚苯乙烯泡沫的封闭多孔结构，保温隔热性能突出，经过氢氧化钙饱和溶液浸泡处理后，解决了由于其组分导致水泥浆体缓凝的问题，因此作为轻骨料用于保温材料，保温隔热性能良好，而且大量利用农作物废弃物，具有显著的经济效益和社会效益。

玻化微珠属于轻质无机材料，具有良好的保温隔热性能，但易于破碎导致保温效果降低，本发明结合玉米棒芯和玻化微珠的性能特点，复合配置作为轻骨料，不仅确保了保温砂浆的保温隔热性能突出，而且解决了玻化微珠破碎导致的导热系数增大问题。

EVA乳胶粉增强了各组分之间的粘结力，提升保温材料的内聚力和柔性，改善耐水性和抗开裂性能。引气剂引入均匀稳定的气泡，改善保温材料的孔隙结构，降低体系容重，提高保温性能。羟丙基淀粉醚改善了保温材料的流变性能、粘聚性和保水性，延长保温材料的开放时间，起到增稠作用，改善抗垂挂性和施工和易性，降低新拌保温砂浆的垂流程度，并一定程度上提高粘结强度。

上述组分的协同作用，确保了本发明产品具有良好的物理力学性能、耐久性能、防火性能和保温隔热性能，适用于建筑物的外墙外保温系统以及外墙内保温系统，适用于新建建筑保温节能工程，也适用于既有建筑保温节能改造工程。

本发明提出的一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆的使用方法，为向保温砂浆干混料中加入清洁的自来水，拌合均匀后即可施工使用，拌合水的量为保温砂浆干混料质量的0.8~1.3倍。

本发明提出的一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，生产工艺简单，具备优良的和易性和施工性，不仅可人工施工，还完全满足机械喷涂施工工艺要求，力学性能突出，早期强度高，且强度发展快，与基底材料粘结强度高，抗裂性和耐水性好，保温性能和防火性能优异；并且大量利用玉米棒芯、脱硫石膏、矿渣微粉等工农业废弃物为原材料，经济成本低，具有很高的社会效益、环境效益和经济效益。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1：一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，其组分及配比（重量百分比）为32.5级普通硅酸盐水泥100，矿渣微粉15，脱硫石膏12，氢氧化钙8，玉米棒芯55，玻化微珠45，EVA乳胶粉3.5，引气剂(十二烷基硫酸钠)0.29，羟丙基淀粉醚1.7。其中：玉米棒芯破碎为5mm以下的颗粒，放入氢氧化钙饱和溶液中浸泡2h后烘干，然后过2.5mm、1.25mm和0.16mm的筛，得到粒径范围2.5mm-5.0mm、1.25mm-2.5mm、0.16mm-1.25mm和0-0.16mm的四种玉米棒芯；按各粒径分布范围所占重量百分比配制玉米棒芯：2.5mm-5.0mm为40%，1.25mm-2.5mm为40%，0.16mm-1.25mm为15%，0-0.16mm为5%；按上述材料称量后，投入混合机混合均匀配制而成。按砂浆干混料总重量的80%加入水，搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。满足相关国家和行业标准中I型保温砂浆的性能技术要求。

实施例2：一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，其组分及配比（重量百分比）为32.5级普通硅酸盐水泥100，矿渣微粉28，脱硫石膏18，氢氧化钙12，玉米棒芯45，玻化微珠55，EVA乳胶粉4.2，引气剂(十二烷基硫酸钠)0.23，羟丙基淀粉醚1.5。其中：玉米棒芯破碎为5mm以下的颗粒，放入氢氧化钙饱和溶液中浸泡2h后烘干，然后过2.5mm、1.25mm和0.16mm的筛，得到粒径范围2.5mm-5.0mm、1.25mm-2.5mm、0.16mm-1.25mm和0-0.16mm的四种玉米棒芯；按各粒径分布范围所占重量百分比配制玉米棒芯：2.5mm-5.0mm为40%，1.25mm-2.5mm为40%，0.16mm-1.25mm为15%，0-0.16mm为5%；按上述材料称量后，投入混合机混合均匀配制而成。按砂浆干混料总重量的85%加入水，搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。满足相关国家和行业标准中II型保温砂浆的性能技术要求。

实施例3：一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，其组分及配比（重量百分比）为42.5级普通硅酸盐水泥100，矿渣微粉32，脱硫石膏24，氢氧化钙14，玉米棒芯45，玻化微珠40，EVA乳胶粉4.2，引气剂(十二烷基硫酸钠)0.19，羟丙基淀粉醚2.7。其中：玉米棒芯破碎为5mm以下的颗粒，放入氢氧化钙饱和溶液中浸泡2h后烘干，然后过2.5mm、1.25mm和0.16mm的筛，得到粒径范围2.5mm-5.0mm、1.25mm-2.5mm、0.16mm-1.25mm和0-0.16mm的四种玉米棒芯；按各粒径分布范围所占重量百分比配制玉米棒芯：2.5mm-5.0mm为40%，1.25mm-2.5mm为40%，0.16mm-1.25mm为15%，0-0.16mm为5%；按上述材料称量后，投入混合机混合均匀配制而成。按砂浆干混料总重量的105%加入水，搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。满足相关国家和行业标准中III型保温砂浆的性能技术要求。

实施例4：一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，其组分及配比（重量百分比）为42.5级普通硅酸盐水泥100，矿渣微粉35，脱硫石膏26，氢氧化钙24，玉米棒芯60，玻化微珠30，EVA乳胶粉6.5，引气剂(十二烷基硫酸钠)0.13，羟丙基淀粉醚3.4。其中：玉米棒芯破碎为5mm以下的颗粒，放入氢氧化钙饱和溶液中浸泡2h后烘干，然后过2.5mm、1.25mm和0.16mm的筛，得到粒径范围2.5mm-5.0mm、1.25mm-2.5mm、0.16mm-1.25mm和0-0.16mm的四种玉米棒芯；按各粒径分布范围所占重量百分比配制玉米棒芯：2.5mm-5.0mm为40%，1.25mm-2.5mm为40%，0.16mm-1.25mm为15%，0-0.16mm为5%；按上述材料称量后，投入混合机混合均匀配制而成。按砂浆干混料总重量的110%加入水，搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。满足相关国家和行业标准中IV型保温砂浆的性能技术要求。

表1 实施例性能测试结果

由以上实施例可见，本发明提出的掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，可根据要求，配制出保温效果不同的阻燃型保温砂浆，各项性能指标均满足或超过相关标准和实际工程要求，可作为建筑墙体节能高效保温材料，广泛推广应用于各种建筑节能工程。

Claims (7)

1.一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，其特征在于由普通硅酸盐水泥、矿渣微粉、脱硫石膏形成复合胶凝材料体系，以玉米棒芯和玻化微珠为轻骨料，并加入氢氧化钙、EVA乳胶粉、引气剂和羟丙基淀粉醚制备而成，各组分的重量比为：

普通硅酸盐水泥    100

矿渣微粉          10-45

脱硫石膏          5-30

氢氧化钙          5-30

玉米棒芯          10-70

玻化微珠          10-70

EVA乳胶粉        1-10

引气剂            0.05-0.5

羟丙基淀粉醚      0.2-5

所述玉米棒芯为破碎后粒径5mm以下并经氢氧化钙饱和溶液浸泡2h后烘干处理的玉米棒芯，其各粒径范围的重量比为：2.5mm-5.0mm为40%，1.25mm-2.5mm为40%，0.16mm-1.25mm为15%，0-0.16mm为5%；玉米棒芯的堆积密度为120-220kg/m³。

2.根据权利要求1所述的一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，其特征在于各组分的重量比为：

普通硅酸盐水泥    100

矿渣微粉          15-35

脱硫石膏          10-25

氢氧化钙          5-20

玉米棒芯          20-55

玻化微珠          10-50

EVA乳胶粉        3-7

引气剂            0.1-0.3

羟丙基淀粉醚      0.5-3.5。

3.根据权利要求1所述的一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，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所述的一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，其特征在于所述矿渣微粉为S95级或S105级矿渣微粉中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，其特征在于所述引气剂为粉末状的十二烷基硫酸钠。

6.根据权利要求1所述的一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆，其特征在于所述羟丙基淀粉醚的黏度为10000-20000mPa.s。

7.一种权利要求1所述的一种掺有玉米棒芯的阻燃型保温砂浆制备方法，具体步骤如下：

（1）将玉米棒芯破碎为5mm以下的颗粒，放入氢氧化钙饱和溶液中浸泡2h后烘干，然后过2.5mm、1.25mm和0.16mm的筛，得到粒径范围2.5mm-5.0mm、1.25mm-2.5mm、0.16mm-1.25mm和0-0.16mm的四种玉米棒芯；

（2）按各粒径分布范围所占重量百分比配制玉米棒芯：2.5mm-5.0mm为40%，1.25mm-2.5mm为40%，0.16mm-1.25mm为15%，0-0.16mm为5%；

（3）按重量比称量配制好的玉米棒芯、玻化微珠、普通硅酸盐水泥、矿渣微粉、脱硫石膏、氢氧化钙、EVA乳胶粉、引气剂和羟丙基淀粉醚，在混合机中混合3-8min，混合均匀后即得所需产品。