CN104326765B - 纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料及其制作方法，该材料按照质量百分比的原料包括：高钙粉煤灰60-70%、发泡剂2-8%、改性剂1-8%、425水泥20-35%、硼酸钠1-6%、萘磺酸甲醛高聚物1-4%、三乙醇胺0.1-0.4%。将各原料依次送入搅拌机，边搅拌边加入水，拌合成浆，倒入磨具成型，在常温、常压、常湿环境下养护1天后，按要求切割成一定尺寸的板，且在上述环境下养护28天即得。本发明采用的主要材料为对环境造成严重污染的工业废料粉煤灰生产市场紧缺的A级保温材料，具有良好的经济效益和环保效益，操作简便，容易实施，适用于种房屋建筑墙体内、外保温A级保温板、屋顶保温层等，也可直接加工成装配式内、外墙板。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体是纳米蒙特土改性高钙粉煤灰通过发泡技术生产绝热、隔音、防火材料及其制作方法。
背景技术
我国的墙体保温材料以前大都使用发泡聚苯乙烯即EPS、挤塑聚苯乙烯即XPS和聚氨酯泡沫即PU等保温材料为主，虽然这些材料具有轻质、隔热、易加工等很多优势，但其致命缺点是易燃，发生火灾时火势会迅速蔓延，产生大量有毒浓烟，扑救困难。大规模的火灾充分暴露出此类建筑保温与建筑防火的巨大矛盾，公安部消防局明确规定“民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料”。我国现有适用于建筑保温的A级保温材料目前产量只能满足0.2%。
现有的A级保温材料有：泡沫混凝土板、岩棉板、珍珠岩板、玻璃棉板等。由于岩棉微尘致癌并使人浑身刺痒，环保问题突出，且吸水率高；而珍珠岩板、玻璃棉板价格较高，都不被人们看好前景。目前泡沫混凝土板成了主导产品，可是泡沫混凝土板：价格高、容重大、强度低，虽然能够达到A级保温材料的要求，但是主要材料是水泥，水泥的生产过程为高污染高能耗；在生产工程中要采用蒸压技术，浪费大量的能量，不利于环保；且强度低（0.5～0.8MPa）不利于生产和施工；尤其是在生产过程中发泡时间不稳定以及养护过程中局部开裂，使得泡沫混凝土的保温性能很不稳定。
中国粉煤灰年产生量达到了3.75亿吨，利用率还不到30%，堆放要浪费大量的土地，且对环境造成巨大的污染。而且综合利用大都使用在混凝土辅料和生产蒸压加气混凝土砖等低附加值的产品中。
通过对粉煤灰与水泥主要化学成分比较如表1所示，由某混凝土搅拌站提供；水泥为P.O42.5R级，各项技术指标合格。
表1粉煤灰与水泥主要化学成分比较（％）
| 化学成分 | SiO2 | A12O3 | Fe2O3 | CaO | MgO |
| 普通粉煤灰 | 40～60 | 17～35 | 2～5 | l～10 | 0.5～2 |
| 高钙粉煤灰 | 25～50 | 10～25 | 3～15 | 10～40 | 0～2 |
| 水泥 | 21.7 | 4.9 | 5.3 | 62.4 | 3.1 |
比较发现，高钙粉煤灰与水泥主要化学成分基本相似，高钙粉煤灰混凝土和水泥混凝土一样，都是多相多孔介质，并且具有潜在的水化活性，通过加入纳米蒙特土，使纳米蒙特土改性高钙粉煤灰通过发泡技术生产绝热、隔音、防火建筑材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保又经济的纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料及其制作方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料，按照质量百分比的原料包括：高钙粉煤灰60-70%、发泡剂2-8%、改性剂1-8%、425水泥20-35%、硼酸钠1-6%、萘磺酸甲醛高聚物1-4%、三乙醇胺0.1-0.4%。
作为本发明进一步的方案：所述改性剂为纳米蒙特土。
作为本发明进一步的方案：所述发泡剂为AEO与AOS中的一种或两种。
所述纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料的制作方法，具体步骤包括：
将高钙粉煤灰、发泡剂、改性剂、425水泥、硼酸钠、萘磺酸甲醛高聚物、三乙醇胺依次送入搅拌机，边搅拌边加入水，拌合成浆，倒入磨具成型，在常温、常压、常湿环境下养护1天后，切割成一定尺寸的板，且在上述环境下养护28天即得。
作为本发明进一步的方案：加入水的量为全部固体原料总质量的18-25%，水温控制在50-90℃。
作为本发明进一步的方案：该材料用于各种房屋建筑墙体外保温A级保温板。
作为本发明进一步的方案：该材料用于各种房屋建筑墙体内保温A级保温板。
作为本发明进一步的方案：该材料用于各种房屋建筑屋顶保温层。
作为本发明进一步的方案：该材料用于各种房屋建筑直接加工成装配式内、外墙板。
作为本发明进一步的方案：该材料用于各种房屋建筑现浇自保温墙体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用的主要材料为对环境造成严重污染的工业废料粉煤灰，利用纳米蒙特土对高钙粉煤灰进行改性，通过AEO和AOS发泡，在常温、常压、常湿环境下生产市场紧缺的A级保温材料，既可以消耗大量的高钙粉煤灰，对改善生态环境，保护土地以及土地的合理利用起到巨大的作用；同时对缓解建筑市场紧缺的A级保温材料，实现国家节能减排国策及解决建筑保温技术有一定的作用，具有良好的经济效益和环保效益。同时，生产过程中采用免蒸压技术，节约能源；材料强度可以通过添加不同剂量的纳米材料得到提高，发泡时间不稳定以及养护过程中局部开裂可望通过纳米材料协同反应得到有效的改善，操作简便，容易实施。本发明适用于各种房屋建筑墙体内、外保温A级保温板、屋顶保温层、现浇自保温墙体与直接加工成装配式内、外墙板等。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，以高钙粉煤灰为主料，以纳米蒙特土为高钙粉煤灰的改性剂、以AEO和AOS为发泡剂，以425水泥、硼酸钠、萘磺酸甲醛高聚物、三乙醇胺为外加剂。将上述材料依次送入搅拌机，边搅拌边加入上述材料总质量的25％的水，为了加快反应速度，水温控制在50℃拌合成浆；倒入磨具成型，为了免蒸压、节约能量、减少能耗，在常温、常压、常湿环境下养护，养护1天后，按要求切割成一定尺寸的板，且在上述环境下养护28天。本发明实施例中的材料按以下质量的原料制成，如表2所示。
表2
| 材料名称 | 质量（g） |
| 高钙粉煤灰 | 560 |
| 纳米蒙特土 | 8 |
| AEO | 8 |
| AOS | 8 |
| 425水泥 | 187 |
| 硼酸钠 | 16 |
| 萘磺酸甲醛高聚物 | 10 |
| 三乙醇胺 | 3 |
| 水 | 200 |
在常温、常压、常湿环境下养护，干燥后，参照JGJ114-2004《外墙外保温工程技术规程》标准进行技术性能测试，测试结果如表3所示。
表3
| 检测项目 | 单位 | 实测数据 |
| 干密度 | kg/m3 | 285 |
| 导热系数 | W/m.k | 0.060 |
| 抗拉强度 | MPa | 0.18 |
| 抗压强度 | MPa | 0.59 |
| 隔声系数 | dB | 44 |
| 线性收缩率 | % | 0.12 |
| 吸水率（V/V） | % | 8.5 |
| 含水率 | % | 4.3 |
| 软化系数 | -- | 0.85 |
| 燃烧性能级别 | -- | A1 |
实施例2
本发明实施例中，以高钙粉煤灰为主料，以纳米蒙特土为高钙粉煤灰的改性剂、以AEO和AOS为发泡剂，以425水泥、硼酸钠、萘磺酸甲醛高聚物、三乙醇胺为外加剂。将上述材料依次送入搅拌机，边搅拌边加入上述材料总质量的22.5％的水，为了加快反应速度，水温控制在60℃左右拌合成浆；倒入磨具成型，为了免蒸压、节约能量、减少能耗，在常温、常压、常湿环境下养护，养护1天后，按要求切割成一定尺寸的板，且在上述环境下养护28天。本发明实施例中的材料按以下质量的原料制成，如表4所示。
表4
| 材料名称 | 质量（g） |
| 高钙粉煤灰 | 520 |
| 纳米蒙特土 | 9 |
| AEO | 8 |
| AOS | 10 |
| 425水泥 | 220 |
| 硼酸钠 | 16 |
| 萘磺酸甲醛高聚物 | 14 |
| 三乙醇胺 | 3 |
| 水 | 180 |
在常温、常压、常湿环境下养护，干燥后，参照JGJ114-2004《外墙外保温工程技术规程》标准进行技术性能测试，测试结果如表5所示。
表5
| 检测项目 | 单位 | 实测数据 |
| 干密度 | kg/m3 | 267 |
| 导热系数 | W/m.k | 0.056 |
| 抗拉强度 | MPa | 0.16 |
| 抗压强度 | MPa | 0.57 |
| 隔声系数 | dB | 46 |
| 线性收缩率 | % | 0.10 |
| 吸水率（V/V） | % | 8.8 |
| 含水率 | % | 5.4 |
| 软化系数 | -- | 0.83 |
| 燃烧性能级别 | -- | A1 |
实施例3
本发明实施例中，以高钙粉煤灰为主料，以纳米蒙特土为高钙粉煤灰的改性剂、以AEO和AOS为发泡剂，以425水泥、硼酸钠、萘磺酸甲醛高聚物、三乙醇胺为外加剂。将上述材料依次送入搅拌机，边搅拌边加入上述材料总质量的20％的水，为了加快反应速度，水温控制在70℃左右拌合成浆；倒入磨具成型，为了免蒸压、节约能量、减少能耗，在常温、常压、常湿环境下养护，养护1天后，按要求切割成一定尺寸的板，且在上述环境下养护28天。本发明实施例中的材料按以下质量的原料制成，如表6所示。
表6
| 材料名称 | 质量（g） |
| 高钙粉煤灰 | 510 |
| 纳米蒙特土 | 10 |
| AEO | 6 |
| AOS | 11 |
| 425水泥 | 212 |
| 硼酸钠 | 16 |
| 萘磺酸甲醛高聚物 | 32 |
| 三乙醇胺 | 3 |
| 水 | 160 |
在常温、常压、常湿环境下养护，干燥后，参照JGJ114-2004《外墙外保温工程技术规程》标准进行技术性能测试，测试结果如表7所示。
表7
| 检测项目 | 单位 | 实测数据 |
| 干密度 | kg/m3 | 255 |
| 导热系数 | W/m.k | 0.053 |
| 抗拉强度 | MPa | 0.15 |
| 抗压强度 | MPa | 0.51 |
| 隔声系数 | dB | 48 |
| 线性收缩率 | % | 0.13 |
| 吸水率（V/V） | % | 9.2 |
| 含水率 | % | 5.8 |
| 软化系数 | -- | 0.81 |
| 燃烧性能级别 | -- | A1 |
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料，其特征在于，按照质量百分比的原料包括：高钙粉煤灰60-70％、发泡剂2-8％、改性剂1-8％、425水泥20-35％、硼酸钠1-6％、萘磺酸甲醛高聚物1-4％、三乙醇胺0.1-0.4％，所述改性剂为纳米蒙特土。
2.根据权利要求1所述的纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料，其特征在于，所述发泡剂为AEO与AOS中的一种或两种。
3.一种如权利要求1-2任一所述的纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料的制作方法，其特征在于，具体步骤包括：
将高钙粉煤灰、发泡剂、改性剂、425水泥、硼酸钠、萘磺酸甲醛高聚物、三乙醇胺依次送入搅拌机，边搅拌边加入水，拌合成浆，倒入磨具成型，在常温、常压、常湿环境下养护1天后，切割成一定尺寸的板，且在上述环境下养护28天即得。
4.根据权利要求3所述的纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料的制作方法，其特征在于，加入水的量为全部固体原料总质量的18-25％，水温控制在50-90℃。
5.根据权利要求3所述的纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料的制作方法，其特征在于，所述材料用于各种房屋建筑墙体外保温A级保温板。
6.根据权利要求3所述的纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料的制作方法，其特征在于，所述材料用于各种房屋建筑墙体内保温A级保温板。
7.根据权利要求3所述的纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料的制作方法，其特征在于，所述材料用于各种房屋建筑屋顶保温层。
8.根据权利要求3所述的纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料的制作方法，其特征在于，所述材料用于各种房屋建筑直接加工成装配式内、外墙板。
9.根据权利要求3所述的纳米改性粉煤灰绝热、隔声、防火材料的制作方法，其特征在于，所述材料用于各种房屋建筑现浇自保温墙体。
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