CN105819791A - 一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆及使用方法 - Google Patents

一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆及使用方法 Download PDF

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张国防
王培铭
王亚文
徐玲琳
李好新
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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆及使用方法。本发明所述的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，由普通硅酸盐水泥、氢氧化钙、高钙粉煤灰、稻壳灰、稻杆纤维、聚丙烯腈纤维、玻化微珠、稻壳、EVA乳胶粉、纤维素醚、引气剂和淀粉醚等组成。本发明可以解决一般玻化微珠保温砂浆成本高、易于收缩开裂等问题。同时，本发明充分利用稻杆、稻壳等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，收缩小、不开裂，保温性能和防火性能优异，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，适用于建筑内外墙体保温节能工程。

Description

一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆及使用方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及到一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆及使用方法。
背景技术
随着我国建筑节能的发展，建筑墙体保温体系的应用已经成为实现建筑节能的重要技术之一，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，安全耐久性好等优点。目前，常用的保温砂浆主要包括玻化微珠保温砂浆和聚苯颗粒保温砂浆两种。
玻化微珠保温砂浆，防火性好，A级防火不燃，但存在常会由于玻化微珠易破损破碎而导致保温性能降低以及因收缩大而产生开裂等问题。聚苯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，这其中水稻秸秆每年产量达上亿吨，部分得到应用或者焚烧，但大部分仍有待应用。
稻杆纤维是由稻杆经破粉碎及剪切处理后得到的纤维状物质，稻壳是水稻稻谷处理后得到的壳状轻质材料，二者均属于轻质多孔材料，横截面孔隙率可达60%，容重很小，具有很好的保温隔热性能，是良好的天然保温骨料；同时稻杆纤维可作为纤维增韧组分，减少水泥基材料在硬化过程中的应力集中，抵消内应力，抑制微裂缝的产生和生长。稻壳灰为稻壳焚烧后的微细灰渣，表面面积大，高活性的二氧化硅含量较高，具有较高的胶凝活性。
发明内容
本发明的目的在于充分利用水稻稻谷加工处理后产生的农作物固体废弃物，提供一种成本低，长期性能和耐久性能好，且防火性能A级不燃的保温砂浆，并大量综合利用固体废弃物，节约资源和能源，保护环境。
本发明所述的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，由普通硅酸盐水泥、氢氧化钙、高钙粉煤灰、稻壳灰、稻杆纤维、聚丙烯腈纤维、玻化微珠、稻壳、EVA乳胶粉、纤维素醚、引气剂和淀粉醚等组成。本发明可以解决一般玻化微珠保温砂浆成本高、易于收缩开裂等问题。同时，本发明充分利用稻杆、稻壳等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，收缩小、不开裂，保温性能和防火性能优异，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，适用于建筑内外墙体保温节能工程。其各组分重量比为：
普通硅酸盐水泥100
氢氧化钙20-80
高钙粉煤灰10-50
稻壳灰5-30
玻化微珠10-70
稻壳5-25
稻杆纤维0.2-1.4
聚丙烯腈纤维0.1-0.5
EVA乳胶粉1-10
纤维素醚0.5-5
引气剂0.05-0.5
淀粉醚0.05-0.2；
所述稻杆纤维为水稻秸秆破粉碎后分选处理并经氢氧化钙过饱和溶液浸泡12小时后晾干得到长度≤10mm的稻杆纤维，堆积密度为90-120kg/m3；
所述稻壳灰为水稻秸秆和稻谷高温焚烧后得到的灰渣经磨细处理后得到的比表面积为500-600m2/kg、SiO2含量≥80%的粉体材料；
所述稻壳为水稻稻谷加工后得到的稻壳，堆积密度为100-150kg/m3。
各组分较佳的重量比为：
普通硅酸盐水泥100
氢氧化钙40-70
高钙粉煤灰25-40
稻壳灰10-20
玻化微珠25-55
稻壳7-20
稻杆纤维0.5-1.0
聚丙烯腈纤维0.2-0.4
EVA乳胶粉4-8
纤维素醚1.2-4.0
引气剂0.15-0.4
淀粉醚0.1-0.17。
本发明中，所述普通硅酸盐水泥为42.5级或52.5级普通硅酸盐水泥中的一种。
本发明中，所述氢氧化钙为勃氏比表面积400-500m2/kg、颗粒粒径≤80μm的氢氧化钙粉体材料。
本发明中，所述高钙粉煤灰为II级以上高钙粉煤灰，其比表面积350-450m2/kg、烧失量≤5%。
本发明中，所述玻化微珠的粒径为0.1-5mm、堆积密度为110-130kg/m3、表面闭孔率≥80%。
本发明中，所述聚丙烯腈纤维为长度≤5mm、弹性模量8-20GPa的聚丙烯腈纤维。
本发明中，所述EVA乳胶粉为最低成膜温度为0℃、玻璃化转变温度为4℃的EVA乳胶粉
本发明中，所述纤维素醚为黏度25000-35000mPa.s的羟丙基甲基纤维素。
本发明中，所述淀粉醚为黏度4000-6000mPa.s的羟丙基淀粉醚。
本发明中，所述引气剂为十二烷基硫酸钠引气剂。
本发明提出的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆的使用方法，使用时加水量为稻杆纤维增韧保温砂浆总重量的0.8~1.3倍，具体步骤如下：按前述重量比例准确称量各种原材料，先将氢氧化钙、稻杆纤维、稻壳一起加入搅拌机混合均匀，再加入普通硅酸盐水泥、高钙粉煤灰、稻壳灰、聚丙烯腈纤维、EVA乳胶粉、纤维素醚、引气剂和淀粉醚等混合1-2min，然后加入玻化微珠，匀速搅拌，搅拌过程中缓缓加入水，之后再搅拌均匀即可施工使用。
本发明中，以普通硅酸盐水泥、氢氧化钙、高钙粉煤灰和稻壳灰形成的复合体系为胶凝材料，起到优势互补效应。普通硅酸盐水泥提供了早初期强度，氢氧化钙、高钙粉煤灰和稻壳灰三者共同作用显著提高中后期强度，氢氧化钙为该复合胶凝体系提供了水化产物生长的晶核以及碱性环境，促进高钙粉煤灰和稻壳灰的水化反应；同时氢氧化钙附着在稻杆纤维和稻壳表面，解决了二者组分导致的缓凝问题；而且氢氧化钙还能提高保温砂浆的和易性和保水性，降低干燥收缩性能，改善施工性能。
稻杆纤维属于轻质多孔纤维材料，弹性模量相对较低，作为保温砂浆增韧组分，减少保温砂浆在早期硬化过程中的应力集中，抵消内应力，抑制微裂缝的产生和生长，同时轻质多孔且容重小，具有很好的保温隔热性能，一定程度上提高保温砂浆的保温性能；聚丙烯腈纤维为高弹性模量纤维，与硬化保温砂浆的弹性模量相当，从而能显著降低保温砂浆硬化中后期的干燥收缩率，提高抗裂性能。二者复合应用，显著降低保温砂浆在整个凝结硬化过程中的收缩性能，避免收缩开裂问题产生。
玻化微珠和稻壳作为轻骨料，确保了保温砂浆具有优异的保温性能。其中，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；稻壳是水稻稻谷处理后得到的壳状轻质多孔材料，横截面孔隙率可达60%，容重和导热系数很小，具有很好的保温隔热性能，是良好的天然保温骨料。本发明结合稻壳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乳胶粉增强保温砂浆与基材的粘结性能，提升保温材料的内聚力和柔性，改善耐水性和抗开裂性能。纤维素醚改善保水性和工作性，降低体积密度和导热系数，引气剂引入均匀稳定气泡，改善孔隙结构，降低容重，提高保温性能。羟丙基淀粉醚改善保温材料的流变性能、粘聚性和保水性，延长开放时间，增稠作用，改善抗垂挂性和施工和易性，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。
本发明提出的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，生产工艺和使用方法简单，具有优良的和易性和施工性，可人工和机械喷涂施工，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；并且大量利用稻杆纤维、稻壳、粉煤灰、稻壳灰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1：一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，按42.5级普通硅酸盐水泥100、氢氧化钙30、高钙粉煤灰20、稻壳灰5、玻化微珠60、稻壳10、稻杆纤维0.7、聚丙烯腈纤维0.2、EVA乳胶粉5、羟丙基甲基纤维素2.5、十二烷基硫酸钠引气剂0.25、羟丙基淀粉醚0.1的重量比配制而成。按保温砂浆总重量的0.95倍加入水，搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。
实施例2：一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，按52.5级普通硅酸盐水泥100、氢氧化钙50、高钙粉煤灰20、稻壳灰15、玻化微珠50、稻壳18、稻杆纤维1.2、聚丙烯腈纤维0.3、EVA乳胶粉7.5、羟丙基甲基纤维素3.5、十二烷基硫酸钠引气剂0.3、羟丙基淀粉醚0.05的重量比配制而成。按保温砂浆总重量的1.2倍加入水，搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。
实施例3：一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，按42.5级普通硅酸盐水泥100、氢氧化钙35、高钙粉煤灰15、稻壳灰20、玻化微珠45、稻壳8、稻杆纤维0.5、聚丙烯腈纤维0.35、EVA乳胶粉6、羟丙基甲基纤维素1.5、十二烷基硫酸钠引气剂0.4、羟丙基淀粉醚0.2的重量比配制而成。按保温砂浆总重量的0.85倍加入水，搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。
表1实施例性能测试结果
由以上实施例可见，本发明提出的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，可根据要求，配制出保温效果不同的保温砂浆，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 (9)

1.一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，其特征在于由普通硅酸盐水泥、氢氧化钙、高钙粉煤灰、稻壳灰形成复合胶凝材料体系，以玻化微珠和稻壳为轻骨料，以稻杆纤维和聚丙烯腈纤维为增韧材料，并加入EVA乳胶粉、纤维素醚、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
氢氧化钙20-80
高钙粉煤灰10-50
稻壳灰5-30
玻化微珠10-70
稻壳5-25
稻杆纤维0.2-1.4
聚丙烯腈纤维0.1-0.5
EVA乳胶粉1-10
纤维素醚0.5-5
引气剂0.05-0.5
淀粉醚0.05-0.2；
所述稻杆纤维为水稻秸秆破粉碎后分选处理并经氢氧化钙过饱和溶液浸泡12小时后晾干得到的长度≤10mm的稻杆纤维，堆积密度为90-120kg/m3；
所述稻壳灰为水稻秸秆和稻谷高温焚烧后得到的灰渣经磨细处理后得到的比表面积为500-600m2/kg、SiO2含量≥80%的粉体材料；
所述稻壳为水稻稻谷加工后得到的稻壳，堆积密度为100-150kg/m3。
2.根据权利要求1所述的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，其特征在于各组分的重量比为：
普通硅酸盐水泥100
氢氧化钙40-70
高钙粉煤灰25-40
稻壳灰10-20
玻化微珠25-55
稻壳7-20
稻杆纤维0.5-1.0
聚丙烯腈纤维0.2-0.4
EVA乳胶粉4-8
纤维素醚1.2-4.0
引气剂0.15-0.4
淀粉醚0.1-0.17。
3.根据权利要求1所述的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，其特征在于所述普通硅酸盐水泥为42.5级或52.5级普通硅酸盐水泥中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，其特征在于所述氢氧化钙为勃氏比表面积400-500m2/kg、颗粒粒径≤80μm的氢氧化钙粉体材料。
5.根据权利要求1所述的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，其特征在于所述高钙粉煤灰为II级以上高钙粉煤灰，其比表面积350-450m2/kg、烧失量≤5%。
6.根据权利要求1所述的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，其特征在于所述玻化微珠的粒径为0.1-5mm、堆积密度为110-130kg/m3、表面闭孔率≥80%。
7.根据权利要求1所述的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，其特征在于所述聚丙烯腈纤维的长度≤5mm、弹性模量为8-20GPa。
8.根据权利要求1所述的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆，其特征在于所述EVA乳胶粉为最低成膜温度为0℃、玻璃化转变温度为4℃的EVA乳胶粉；所述纤维素醚为黏度25000-35000mPa.s的羟丙基甲基纤维素；所述淀粉醚为黏度4000-6000mPa.s的羟丙基淀粉醚；所述引气剂为十二烷基硫酸钠引气剂。
9.一种如权利要求1所述的一种含有稻杆纤维的水泥基保温砂浆的使用方法，其特征在于使用时加水量为稻杆纤维增韧保温砂浆总重量的0.8~1.3倍，具体步骤如下：按重量比例准确称量各种原材料，先将氢氧化钙、稻杆纤维、稻壳一起加入搅拌机混合均匀，再加入普通硅酸盐水泥、高钙粉煤灰、稻壳灰、聚丙烯腈纤维、EVA乳胶粉、纤维素醚、引气剂和淀粉醚等混合1-2min，然后加入玻化微珠，匀速搅拌，搅拌过程中缓缓加入水，之后再搅拌均匀即可施工使用。
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