CN104326712A - 一种自保温砂浆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自保温砂浆，该自保温砂浆包括20-40重量份数的水泥、5-60重量份数的黄砂以及0.1-8重量份数主激发剂；其中，主激发剂为水滑石或类水滑石。该自保温砂浆通过水泥、黄砂和主激发剂三者复配产生协同效果：水泥中的微量多价金属离子与主激发剂产生络合反应，多价金属离子又在石英砂或二氧化硅-水界面进行络合，活化水泥及石英砂表面，改变水泥的常规堆叠状态，而在体系中形成庞大的网络络合结构；与此同时，在主激发剂与多价金属离子发生络合的同时，主激发剂的层间间距被撑开，均匀地形成约1-5nm左右的纳米孔；从而使自保温砂浆水化凝固后具有良好的强度、保温性能、保水性、施工性等。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料，具体涉及一种自保温砂浆。
背景技术
水泥被誉为建筑工业的粮食，即使在新型建材不断出现的今天，水泥仍是最主要的建筑材料。以水泥为基材开发的水泥砂浆，是一种经干燥筛分处理的石英砂等骨料、水泥等无机胶凝材料以及聚合物等外加剂等按一定比例进行物理混合而成的一种颗粒状或粉状的物料；其以袋装或散装的形式运至工地，加水拌和后即可直接使用。
在砂浆中有一类保温砂浆，其通过在基料砂浆中加入一些发泡剂和/或一些带有微孔的质轻填料，使砂浆成型之后可以产生微孔，降低砂浆的干密度，使其具有保温隔热的功能。例如授权公告号为CN103274756B的中国专利公开了一种水泥防火保温板，其通过在砂浆中添加发泡剂进行物理发泡，形成闭孔气泡，从而实现保温性能。又比如公开号为CN103011719A的中国专利申请中公开的无机保温砂浆就是通过在砂浆中加入带有微孔结构的纳米蛭石粉以及具有一定孔隙度的粉煤灰，从而使该砂浆具有优良的保温性能。
但是这两类保温砂浆或是通过物理发泡、或是通过添加含孔填料，由于砂浆凝固之后含有的孔隙都是微米级，因此都具有以下的通病：
一、干密度和隔热性能与机械强度一对矛盾体，前者随砂浆的发泡率和微孔含量的增加而增加，后者随砂浆发泡率和微孔含量的增加而下降。这两类保温砂浆制得的砌块干密度低，导热系数小，但是抗压强度等也只有常规的水泥砂浆的抗压强度的1/4左右。
二、成型后得到的砌块或墙面保水率低，因此在墙体表面抹灰时涂层容易脱落；保水率不均匀，墙体或者砌块的局部容易积累水分，从大孔隙处爆发，导致在阴雨天气，通过这种砂浆制造的墙面容易局部产生水斑霉点等，影响墙体的美观，砌块也容易因水气等环境原因产生局部裂纹等。
为此有必要开发一种可以既可提高砂浆的隔热性能、且可使砂浆水化凝固之后具有优良的机械强度特别是抗压强度的砂浆配方。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以即可提高砂浆的隔热性能，又可使砂浆保持良好机械强度的自保温砂浆。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种自保温砂浆，该自保温砂浆包括：20-40重量份数的水泥、5-60重量份数的黄砂以及0.1-8重量份数主激发剂；其中，所述主激发剂为水滑石或类水滑石。
与现有技术相比，本发明通过将水泥、黄砂和主激发剂三者配合使用，三者产生协同效果。
其中水滑石或类水滑石是一种带有正电荷的金属氧化物，其层间通过羟基的氢键和静电力缔合；将主激发剂和水泥以及黄砂配合时，水泥中的微量金属离子，如钙、铝、镁、铁等多价金属离子与主激发剂产生络合反应，与此同时，多价金属离子又在石英砂或二氧化硅-水界面进行络合，使水泥及石英砂表面活化。由于主激发剂具有强大的金属离子吸附作用，每一个主激发剂颗粒都可以吸附成千上万的多价金属离子，每个多价金属离子又络合在黄砂表面及水泥中二氧化硅表面，从而在使自保温砂浆水化、凝固后形成庞大的网络络合结构，这是该自保温砂浆具有良好的机械强度的原因之一。
与此同时，在主激发剂与多价金属离子发生络合的同时，主激发剂的层间间距被撑开，从而在自保温砂浆凝固后形成的砌块或者墙面中形成约1-5nm左右的纳米孔，且该纳米孔是均匀分布在网络络合结构中，非常均匀，从而使材料具有均匀稳定的保温性能；且由于是均匀的纳米孔，因此该自保温砂浆在凝固之后砌块的强度也比常规仅含微米级孔的轻质骨料、或物理发泡产生微米级孔的砌块强度高得多，这是该自保温砂浆具有良好的机械强度的原因之二。
此外，由于形成的是纳米孔隙，因此该自保温砂浆具有良好的保水性和施工性；相比于含有微米孔隙的、容易出现局部性能不均的墙面，通过该自保温砂浆制造的墙面具有良好的呼吸性，粘接效果更好，不易因出现局部脱落；且墙面也容易进行后处理。
为了提高该自保温砂浆凝固后的机械强度，优选地，所述主激发剂为纳米水滑石。纳米水滑石的纳米结构使得自保温砂浆水化、凝固之后可以产生更庞大、更均匀的网络络合结构，进而改善砂浆的强度，特别是保水性。进一步优选地，所述纳米水滑石的粒径为5-100纳米，有利于形成砂浆中各种颗粒尺寸的复配。
为了提高水滑石的纳米膨胀效果、提高砌块的保温性能，优选地，所述水滑石为在500℃以下煅烧后的水滑石。选择在500℃以下煅烧后的水滑石，这是因为这种水滑石具有结构记忆效应，可以其记忆恢复的同时会释放大量的羟基，有利于水泥的水化和石英砂表面的活化、提高其砌块的强度；与此同时在水滑石由无规则堆叠恢复到层状结构的同时，体积收缩，也会使砂浆水化后的凝胶内孔隙在纳米级范围内增大，从而提高砌块的保温性能。
为实现更优性能，在配方上，进一步优选地，所述自保温砂浆包括：20-30重量份数的水泥、50-60重量份数的黄砂以及2-5重量份数主激发剂。
此外，在所述自保温砂浆中，所述自保温砂浆还可包括1-3重量份数的辅激发剂，所述辅激发剂为具有纳米孔隙的无机硅胶粉或改性有机硅胶粉。这里无机硅胶粉是是一种高活性吸附材料，非晶态物质，在主激发剂释放出羟基的同时，释放的羟基可以与无机硅胶产生物理交联网络，该物理交联网络不同于上述提到的网络络合结构，从而在水化后的保温砂浆内形成两种不同性质网络结构，两者在不同环境和稳定下的性能不同，从而两者相辅相成，使得砂浆凝固后的性能更为稳定，不易受环境因素影响。
优选地，所述改性有机硅胶粉为巯基改性硅胶粉。这里的巯基改性硅胶粉对水泥中的微量多价金属可以产生良好的吸附作用，可有效地改善该自保温砂浆水化凝固后的强度。
上述的自保温砂浆凝固后具有良好的抗压性能。
在该自保温砂浆作为保温砌块材料使用时，为了降低成本，提高保温性能，所述自保温砂浆中还可优选地包含1-20重量份数的含孔的轻质骨料，所述轻质骨料可以为蛭石粉、空心微珠、矿渣、炉渣、煤渣、稻壳灰、凹凸棒土、硅藻土、沸石和粉煤灰中的一种或几种。
所述水泥可以为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、碱矿渣水泥中的一种。
此外，所述自保温砂浆中还可包含外加剂，所述外加剂可以为减水剂、保水剂和缓凝剂中的一种或几种。
本发明优点和有益效果在于：
1、本发明自保温砂浆通过水泥、黄砂和主激发剂三者复配，产生协同效果：水泥中的微量金属离子，如钙、铝、镁、铁等多价金属离子与主激发剂产生络合反应，多价金属离子又在石英砂或二氧化硅-水界面进行络合，活化水泥及石英砂表面，改变水泥的常规堆叠状态，而在体系中形成庞大的网络络合结构；与此同时，在主激发剂与多价金属离子发生络合的同时，主激发剂的层间间距被撑开，从而使凝固后的自保温砂浆中均匀地形成约1-5nm左右的纳米孔。
2、由于主激发剂的层间间距被撑开，且形成的纳米孔不同于常规为砂浆中所含轻质骨料的微米级孔洞、也不同于通过发泡剂物料发泡形成的微米级泡孔；由于该保温砂浆凝固后的纳米孔致密、均匀，因此可以形成具有均匀稳定的保温性能的墙面或砌块等建筑材料。
3、由于庞大的网络络合结构，以及均匀致密的纳米孔，以使得本发明自保温砂浆凝固后具有良好的机械强度。
4、由于形成的是纳米孔隙，墙体可以不用预先上胶水、直接进行墙体后处理，而不用担心涂层脱落。
5、由于是以纳米级的主激发剂作为网络结构的连结点，用该砂浆抹面形成的墙面具有良好、均匀的呼吸性；且形成又是纳米孔隙，因此不易出现局部孔隙不均匀处，因此在使用过程中不会像常见的内含微米孔隙的墙体一样会因为局部性能不均匀而出墙面局部脱落的问题。
上述五个方面使得自保温砂浆水化凝固后具有良好的机械性能、保温性能、保水性、施工性能等。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明生产的是一种自保温砂浆，选用的组分和配比分别有：
（1）20-40重量份数的水泥，可以选用硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、碱矿渣水泥中的一种；
（2）5-60重量份数的黄砂；
（3）0.1-8重量份数主激发剂，可以选用水滑石或类水滑石（纳米或微米）；
（4）0-3重量份数的辅激发剂，可以选用具有纳米孔隙的无机硅胶粉或有机改性硅胶粉，如巯基改性硅胶粉；
（5）0-20重量份数的含孔轻质骨料，可以选用蛭石粉、空心微珠、矿渣、炉渣、煤渣、稻壳灰、凹凸棒土、硅藻土、沸石和粉煤灰中的一种或几种；
（6）外加剂，可以选用减水剂、保水剂和缓凝剂中的一种或几种。
制造时，将上述比例物料中的部分或者全部按照比例称取，然后就将主激发剂与水泥先拌合均匀，然后加入黄砂进行拌合，然后再加入其它相应组分进行拌合，并加入水，搅拌均匀后即可进行抹面或者浇注成砌块。下述砌块性能是上述配方经过下述调整后、通过传统制砖工艺来成型保温砖、并进行性能检测得到的结果。
实施例1
调整配比如下：
（1）20重量份数的硅酸盐水泥；
（2）5重量份数的普通黄砂；
（3）0.1重量份数主激发剂，选用粒径为5-100纳米的水滑石。
砌块主要性能为：保水率99.3%、导热系数0.29W/m.K，抗压强度为17.6MPa，干密度为1.751g/cm3。
实施例2
调整配比如下：
（1）20重量份数的硅酸盐水泥；
（2）60重量份数的普通黄砂；
（3）5重量份数主激发剂，选用粒径为5-100纳米的水滑石。
砌块主要性能为：保水率99.4%、导热系数0.27W/m.K，抗压强度为16.5MPa，干密度为1.721g/cm3。
实施例3
调整配比如下：
（1）30重量份数的硅酸盐水泥；
（2）50重量份数的普通黄砂；
（3）8重量份数的主激发剂，选用粒径为5-100纳米的水滑石。
砌块主要性能为：保水率99.6%、导热系数0.25W/m.K，抗压强度为13.1MPa，干密度为1.668g/cm3。
实施例4
与实施例3的不同之处在于，本实施例中，主激发剂选用粒径为100~200nm左右的类水滑石，各组分重量份数不变。
砌块主要性能为：保水率99.4%、导热系数0.24W/m.K，抗压强度为12.3MPa，干密度为1.618g/cm3。
实施例5
与实施例3的不同之处在于，本实施例中，主激发剂选用500℃以下煅烧后的粒径为5~100nm左右水滑石，各组分重量份数不变。
砌块主要性能为：保水率99.7%、导热系数0.23W/m.K，抗压强度为13.5MPa，干密度为1.631g/cm3。
实施例6
调整配比如下：
（1）25重量份数的硅酸盐水泥；
（2）40重量份数的普通黄砂；
（3）5重量份数的主激发剂，选用粒径为5-100纳米的水滑石；
砌块主要性能为：保水率99.7%、导热系数0.25W/m.K，抗压强度为13.1MPa，干密度为1.668g/cm3。
实施例7
调整配比如下：
（1）25重量份数的硅酸盐水泥；
（2）40重量份数的普通黄砂；
（3）5重量份数的主激发剂，选用粒径为5-100纳米的水滑石；
（4）1重量份数的辅激发剂，选用具有纳米孔隙的无机硅胶粉。
砌块主要性能为：保水率99.7%、导热系数0.24W/m.K，抗压强度为13.5MPa，干密度为1.668g/cm3。
实施例8
调整配比如下：
（1）25重量份数的硅酸盐水泥；
（2）40重量份数的普通黄砂；
（3）5重量份数的主激发剂，选用粒径为5-100纳米的水滑石；
（4）3重量份数的辅激发剂，选用巯基改性硅胶粉；
砌块主要性能为：保水率99.9%、导热系数0.23W/m.K，抗压强度为13.5MPa，干密度为1.665g/cm3。
实施例9
调整配比如下：
（1）25重量份数的硅酸盐水泥；
（2）40重量份数的普通黄砂；
（3）5重量份数的主激发剂，选用粒径为5-100纳米的水滑石；
（4）2重量份数的辅激发剂，选用具有纳米孔隙的无机硅胶粉。
砌块主要性能为：保水率99.8%、导热系数0.21W/m.K，抗压强度为13.8MPa，干密度为1.664g/cm3。
实施例10
调整配比如下：
（1）25重量份数的硅酸盐水泥；
（2）40重量份数的普通黄砂；
（3）5重量份数的主激发剂，选用粒径为5-100纳米的水滑石；
（4）2重量份数的辅激发剂，选用具有纳米孔隙的无机硅胶粉；
（5）1重量份数空心微珠。
砌块主要性能为：保水率99.8%、导热系数0.20W/m.K，抗压强度为13.2MPa，干密度为1.664g/cm3。
实施例11
调整配比如下：
（1）25重量份数的硅酸盐水泥；
（2）40重量份数的普通黄砂；
（3）5重量份数的主激发剂，选用粒径为5-100纳米的水滑石；
（4）2重量份数的辅激发剂，选用具有纳米孔隙的无机硅胶粉；
（5）3重量份数空心微珠；
（6）3重量份数蛭石粉；
（7）1重量份数粉煤灰；
（8）2重量份数矿渣；
（9）2重量份数炉渣；
（10）2重量份数煤渣；
（11）5重量份数稻壳灰；
（12）2重量份数凹凸棒土。
砌块主要性能为：保水率99.7%、导热系数0.14W/m.K，抗压强度为11.8MPa，干密度为1.581g/cm3。
实施例12
调整配比如下：
（1）25重量份数的硅酸盐水泥；
（2）40重量份数的普通黄砂；
（3）5重量份数的主激发剂，选用粒径为5-100纳米的水滑石；
（4）2重量份数的辅激发剂，选用具有纳米孔隙的无机硅胶粉；
（5）3重量份数空心微珠；
（6）3重量份数硅藻土；
（7）5重量份数稻壳灰；
（8）2重量份数沸石；
（9）通用的混凝土外加剂，包括0.3重量份数减水剂、0.3重量份数保水剂、0.4重量份数缓凝剂。
砌块主要性能为：保水率99.7%、导热系数0.21W/m.K，抗压强度为12.1MPa，干密度为1.621g/cm3。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种自保温砂浆，其特征在于，所述自保温砂浆包括：20-40重量份数的水泥、5-60重量份数的黄砂以及0.1-8重量份数主激发剂；其中，所述主激发剂为水滑石或类水滑石。
2.如权利要求1所述的自保温砂浆，其特征在于，所述主激发剂为纳米水滑石。
3.如权利要求2所述的自保温砂浆，其特征在于，所述纳米水滑石的粒径为5-100纳米。
4.如权利要求1所述的自保温砂浆，其特征在于，所述水滑石为在500℃以下煅烧后的水滑石。
5.如权利要求1所述的自保温砂浆，其特征在于，所述自保温砂浆包括：20-30重量份数的水泥、50-60重量份数的黄砂以及2-5重量份数主激发剂。
6.如权利要求5所述的自保温砂浆，其特征在于，所述自保温砂浆还包括1-3重量份数的辅激发剂，所述辅激发剂为具有纳米孔隙的无机硅胶粉或有机改性硅胶粉。
7.如权利要求6所述的自保温砂浆，其特征在于，所述有机改性硅胶粉为巯基改性硅胶粉。
8.如权利要求1至7任意一项所述的自保温砂浆，其特征在于，所述自保温砂浆中还包含1-20重量份数的含孔的轻质骨料，所述轻质骨料为蛭石粉、空心微珠、矿渣、炉渣、煤渣、稻壳灰、凹凸棒土、硅藻土、沸石和粉煤灰中的一种或几种。
9.如权利要求8所述的自保温砂浆，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、碱矿渣水泥中的一种。
10.如权利要求8所述的自保温砂浆，其特征在于，所述自保温砂浆中还包含外加剂，所述外加剂为减水剂、保水剂和缓凝剂中的一种或几种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150204 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |