CN108069660A - 一种保温砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种保温砂浆及其制备方法，属于建筑材料制备技术领域。所述的保温砂浆，包括以下原料：硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰石粉、聚苯乙烯颗粒、膨润土、增稠剂、双飞粉、增粘剂、羧乙基甲基纤维素、十二烷基硫酸钠、氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅‑聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸，所述的保温砂浆是经过混合、搅拌等步骤制成的。本发明的保温砂浆能够提高抗压强度，降低干表观密度、导热系数和体积吸水率。

Description

一种保温砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料制备技术领域，具体涉及一种保温砂浆及其制备方法。
背景技术
目前，我国民用建筑节能工程要求越来越高，市场涌现出了大量的建筑节能新材料、新工艺；其中保温砂浆外墙保温系统在现代高层建筑中起到了相当重要的作用。其可靠的构造处理已被社会认可，是目前综合优势最多的外墙保温隔热做法之一。保温砂浆是指以无机轻骨料、胶凝材料、外加剂、填料等混合制成的用于建筑物保温隔热的干粉料，使用时加水拌制成浆料并施抹于基层工作面，硬化后形成保温层。无机保温轻骨料大多为多孔结构，在保温砂浆中由于自身封闭或胶凝材料对其包裹封闭，空气在空隙中很难产生对流。大量的多孔轻质骨料均匀分布在保温砂浆内，对热传导起了很大的阻挡作用，从而起到了保温隔热的效果。目前常用的保温砂浆有膨胀珍珠岩保温砂浆、膨胀蛭石保温砂浆和玻化微珠保温砂浆，其中以玻化微珠保温砂浆性能较优异。
中国发明专利文献“聚苯乙烯泡沫粒子保温砂浆(专利号：ZL200610025027.1)”公开了一种建筑内外墙用聚苯乙烯泡沫保温砂浆及其制备方法，所述的预混聚苯乙烯泡沫粒子保温砂浆，各组份的质量份数如下：胶凝材料65-88、矿物掺合料2-22、增稠剂0.1-2、引气剂0.1-0.4、增粘剂1-2.5、聚苯乙烯颗粒3-9、建筑用砂0-6。该发明具有较好的保温效果、保温体系的整体性较好的特点，但存在砂浆的抗压强度低，导热系数、干表观密度和收缩率大的问题。主要的不足有：(1)保温砂浆的导热系数较大，保温性能有待提高。(2)现有的砂浆制备方法及设备不能满足保温砂浆的特殊要求。保温砂浆的骨料存在一定的脆性，在砂浆制备过程中由于搅拌工艺不合理、搅拌时间过长或搅拌强度过大等原因，促使保温骨料发生破损，导致保温砂浆热工性能降低。(3)目前保温砂浆施工方式主要为人工抹灰，一般分多遍成活，且两次抹灰之间时间间隔较长，施工结束后保温层固化干燥时间更长，施工工期长、效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保温砂浆及其制备方法，以解决在中国发明专利“聚苯乙烯泡沫粒子保温砂浆(专利号：ZL200610025027.1)”公开的保温砂浆的基础上，如何优化组分、用量等，提高保温砂浆的抗压强度，降低干表观密度、导热系数和体积吸水率的技术问题。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种保温砂浆，包括以下原料：硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰石粉、聚苯乙烯颗粒、膨润土、增稠剂、双飞粉、增粘剂、羧乙基甲基纤维素、十二烷基硫酸钠、氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸；
所述的氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸的重量比为(12-14)：(10-16)：(22-28)：(4-7)。
优选地，所述氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸的重量比为13:15:26:6。
优选地，所述的保温砂浆，以重量份为单位，包括以下原料：硅酸盐水泥96-120份、粉煤灰5-10份、石灰石粉6-12份、聚苯乙烯颗粒10-15份、膨润土9-12份、增稠剂3-5份、双飞粉4-7份、增粘剂4-6份、羧乙基甲基纤维素2-4份、十二烷基硫酸钠0.8-1.5份、氟化钙12-14份、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物10-16份、碳酸钠22-28份、盐酸4-7份。
优选地，所述的保温砂浆，以重量份为单位，包括以下原料：硅酸盐水泥112份、粉煤灰8份、石灰石粉10份、聚苯乙烯颗粒14份、膨润土10份、增稠剂4份、双飞粉6份、增粘剂5份、羧乙基甲基纤维素3份、十二烷基硫酸钠1.2份、氟化钙13份、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物15份、碳酸钠26份、盐酸6份。
优选地，所述增稠剂为纤维素醚。
优选地，所述增粘剂为乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉。
优选地，所述盐酸的摩尔浓度为2-4mol/L。
更进一步的，苯乙烯马来酸酐共聚物是常用的高分子材料之一，其制造方法已知，所述方法已详细描述于文献中，特别是US2971939、US2769804、CN201480054732.7。有机硅-聚氨酯共聚物的制备方法也是现有技术，详见CN201621433444.5、CN201610826047.2。
本发明还提供一种保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量份取硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰石粉、聚苯乙烯颗粒、膨润土、增稠剂、双飞粉、增粘剂、羧乙基甲基纤维素混合，搅拌均匀制得浆体；
S2：在浆体中边搅拌边加入十二烷基硫酸钠，搅拌10-15min后静置30-60min；
S3：在步骤S2的基础上添加氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸，用搅拌机搅拌均匀，制得保温砂浆。
优选地，步骤S3中用搅拌机搅拌的速度为80-200r/min。
本发明的创新之处在于：(1)氟化钙作为一种矿化剂能够改善反应物的反应性能，在本发明中氟化钙能促进苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物和碳酸钠在保温砂浆中的发泡效果，在砂浆中引入大量微小气泡，这些独立、封闭、细小的气泡在保温砂浆中能够稳定存在并均匀排布，可明显降低保温砂浆的导热系数、干表观密度和收缩率，提高其保温隔热性能，从而增强保温砂浆的和易性。此外，保温砂浆中引入的大量细小气泡，起到了润滑与缓冲作用，避免了无机轻骨料在搅拌过程中与搅拌机内壁和叶片直接接触，减小无机轻骨料在砂浆搅拌过程中的破损率，提高出料率，节约材料，提高保温砂浆的闭孔孔隙率，从而使保温砂浆干表观密度、导热系数和体积吸水率降低。(2)碳酸钠能在水中溶解，于盐酸反应生产二氧化碳并且泡腾，从而产生气泡，在本发明中加入盐酸能够促进生成二氧化碳，增大泡沫量，利用此发泡技术制备泡沫型保温砂浆，可以有效降低保温砂浆的导热系数，提高其保温性能。此外，碳酸钠具有速凝的功能，可以缩短保温层固化干燥的时间，使保温砂浆在短时间内凝结，降低干表观密度，提高施工性能。(3)苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、氟化钙、碳酸钠在保温砂浆中可形成乱向分布的网状结构，使晶格活化，加速固相反应，使混凝土在硬化初期形成的微裂纹在发展过程中受到阻挡，难以进一步发展，从而提高保温砂浆抗裂性能和抗压强度。
本发明的有益效果体现在：氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸在制备保温砂浆中起到了协同作用，协同提高了保温砂浆的抗压强度，降低了导热系数、干表观密度和收缩率。利用碳酸钠、盐酸促进发泡的作用，在砂浆中产生大量泡沫，保温砂浆干表观密度、导热系数和体积吸水率降低；利用苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、氟化钙、碳酸钠在保温砂浆中可形成乱向分布的网状结构的特点，提高保温砂浆抗裂性能和抗压强度。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
实施例1
一种保温砂浆，以重量份为单位，包括以下原料：硅酸盐水泥112份、粉煤灰8份、石灰石粉10份、聚苯乙烯颗粒14份、膨润土10份、增稠剂4份、双飞粉6份、增粘剂5份、羧乙基甲基纤维素3份、十二烷基硫酸钠1.2份、氟化钙13份、苯乙烯马来酸酐共聚物15份、碳酸钠26份、盐酸6份。
所述增稠剂为纤维素醚；
所述增粘剂为乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉；
所述盐酸的摩尔浓度为3mol/L；
所述的保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量份取硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰石粉、聚苯乙烯颗粒、膨润土、增稠剂、双飞粉、增粘剂、羧乙基甲基纤维素混合，搅拌均匀制得浆体；
S2：在浆体中边搅拌边加入十二烷基硫酸钠，搅拌14min后静置50min；
S3：在步骤S2的基础上添加氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物、碳酸钠、盐酸，用搅拌机以150r/min的速度搅拌均匀，制得保温砂浆。
实施例2
一种保温砂浆，以重量份为单位，包括以下原料：硅酸盐水泥96份、粉煤灰5份、石灰石粉12份、聚苯乙烯颗粒15份、膨润土9份、增稠剂5份、双飞粉4份、增粘剂6份、羧乙基甲基纤维素2份、十二烷基硫酸钠0.8份、氟化钙14份、有机硅-聚氨酯共聚物16份、碳酸钠22份、盐酸7份。
所述增稠剂为纤维素醚；
所述增粘剂为乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉；
所述盐酸的摩尔浓度为2mol/L；
所述的保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量份取硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰石粉、聚苯乙烯颗粒、膨润土、增稠剂、双飞粉、增粘剂、羧乙基甲基纤维素混合，搅拌均匀制得浆体；
S2：在浆体中边搅拌边加入十二烷基硫酸钠，搅拌10min后静置60min；
S3：在步骤S2的基础上添加氟化钙、有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸，用搅拌机以80r/min的速度搅拌均匀，制得保温砂浆。
实施例3
一种保温砂浆，以重量份为单位，包括以下原料：硅酸盐水泥120份、粉煤灰10份、石灰石粉6份、聚苯乙烯颗粒10份、膨润土12份、增稠剂3份、双飞粉7份、增粘剂4份、羧乙基甲基纤维素4份、十二烷基硫酸钠1.5份、氟化钙12份、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物10份、碳酸钠28份、盐酸8份。
所述增稠剂为纤维素醚；
所述增粘剂为乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉；
所述盐酸的摩尔浓度为4mol/L；
所述的保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量份取硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰石粉、聚苯乙烯颗粒、膨润土、增稠剂、双飞粉、增粘剂、羧乙基甲基纤维素混合，搅拌均匀制得浆体；
S2：在浆体中边搅拌边加入十二烷基硫酸钠，搅拌15min后静置30min；
S3：在步骤S2的基础上添加氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸，用搅拌机以200r/min的速度搅拌均匀，制得保温砂浆。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是组分中缺少氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物、碳酸钠、盐酸。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是组分中缺少氟化钙。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是组分中缺少苯乙烯马来酸酐共聚物。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是组分中缺少碳酸钠。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是组分中缺少盐酸。
对比例6
采用中国发明专利“聚苯乙烯泡沫粒子保温砂浆(专利号：ZL200610025027.1)”实施例1-3的工艺制备保温砂浆。
按照实施例1-3和对比例1-6所述的制备工艺制备保温砂浆，检测各组砂浆的基本性能，见下表所示：
由上表可知：(1)由实施例1-3和对比例6的数据可见，按照实施例1-3制备的保温砂浆其抗压强度明显提高，导热系数、干表观密度和收缩率明显降低；同时由实施例1-3的数据可见，实施例1为最优实施例。
(2)由实施例1和对比例1-5的数据可见，氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸在制备保温砂浆中起到了协同作用，协同提高了保温砂浆的抗压强度，降低了导热系数、干表观密度和收缩率，这是：1)氟化钙作为一种矿化剂能够改善反应物的反应性能，在本发明中氟化钙能促进苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物和碳酸钠在保温砂浆中的发泡效果，在砂浆中引入大量微小气泡，这些独立、封闭、细小的气泡在保温砂浆中能够稳定存在并均匀排布，可明显降低保温砂浆的导热系数、干表观密度和收缩率，提高其保温隔热性能，从而增强保温砂浆的和易性。此外，保温砂浆中引入的大量细小气泡，起到了润滑与缓冲作用，避免了无机轻骨料在搅拌过程中与搅拌机内壁和叶片直接接触，减小无机轻骨料在砂浆搅拌过程中的破损率，提高出料率，节约材料，提高保温砂浆的闭孔孔隙率，从而使保温砂浆干表观密度、导热系数和体积吸水率降低。2)碳酸钠能在水中溶解，于盐酸反应生产二氧化碳并且泡腾，从而产生气泡，在本发明中加入盐酸能够促进生成二氧化碳，增大泡沫量，利用此发泡技术制备泡沫型保温砂浆，可以有效降低保温砂浆的导热系数，提高其保温性能。此外，碳酸钠具有速凝的功能，可以缩短保温层固化干燥的时间，使保温砂浆在短时间内凝结，降低干表观密度，提高施工性能。3)苯乙烯马来酸酐共聚物、氟化钙、碳酸钠在保温砂浆中可形成乱向分布的网状结构，使晶格活化，加速固相反应，使混凝土在硬化初期形成的微裂纹在发展过程中受到阻挡，难以进一步发展，从而提高保温砂浆抗裂性能和抗压强度。
本发明中氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸作为补强体系，通过控制氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸重量比为(12-14)：(10-16)：(22-28)：(4-7)，实现在补强体系中以碳酸钠作为补强体系的主要原料，利用碳酸钠、盐酸促进发泡的作用，在砂浆中产生大量泡沫，保温砂浆干表观密度、导热系数和体积吸水率降低；利用苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、氟化钙、碳酸钠在保温砂浆中可形成乱向分布的网状结构的特点，提高保温砂浆抗裂性能和抗压强度，使得补强体系运用到本发明的保温砂浆中能够有效提高保温砂浆抗裂性能和抗压强度，降低干表观密度、导热系数和体积吸水率。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种保温砂浆，其特征在于，包括以下原料：硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰石粉、聚苯乙烯颗粒、膨润土、增稠剂、双飞粉、增粘剂、羧乙基甲基纤维素、十二烷基硫酸钠、氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物、碳酸钠、盐酸；
所述的氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物、碳酸钠、盐酸的重量比为(12-14)：(10-16)：(22-28)：(4-7)。
2.一种保温砂浆，其特征在于，包括以下原料：硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰石粉、聚苯乙烯颗粒、膨润土、增稠剂、双飞粉、增粘剂、羧乙基甲基纤维素、十二烷基硫酸钠、氟化钙、有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸；
所述的氟化钙、有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸的重量比为(12-14)：(10-16)：(22-28)：(4-7)。
3.根据权利要求1或2所述的保温砂浆，其特征在于，所述氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸的重量比为13:15:26:6。
4.根据权利要求1或2所述的保温砂浆，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：硅酸盐水泥96-120份、粉煤灰5-10份、石灰石粉6-12份、聚苯乙烯颗粒10-15份、膨润土9-12份、增稠剂3-5份、双飞粉4-7份、增粘剂4-6份、羧乙基甲基纤维素2-4份、十二烷基硫酸钠0.8-1.5份、氟化钙12-14份、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物10-16份、碳酸钠22-28份、盐酸4-7份。
5.根据权利要求4所述的保温砂浆，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：硅酸盐水泥112份、粉煤灰8份、石灰石粉10份、聚苯乙烯颗粒14份、膨润土10份、增稠剂4份、双飞粉6份、增粘剂5份、羧乙基甲基纤维素3份、十二烷基硫酸钠1.2份、氟化钙13份、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物15份、碳酸钠26份、盐酸6份。
6.根据权利要求1、2、5任一项所述的保温砂浆，其特征在于，所述增稠剂为纤维素醚。
7.根据权利要求1、2、5任一项所述的保温砂浆，其特征在于，所述增粘剂为乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉。
8.根据权利要求1、2、5任一项所述的保温砂浆，其特征在于，所述盐酸的摩尔浓度为2-4mol/L。
9.一种根据权利要求1、2、5任一项所述的保温砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按重量份取硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰石粉、聚苯乙烯颗粒、膨润土、增稠剂、双飞粉、增粘剂、羧乙基甲基纤维素混合，搅拌均匀制得浆体；
S2：在浆体中边搅拌边加入十二烷基硫酸钠，搅拌10-15min后静置30-60min；
S3：在步骤S2的基础上添加氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠、盐酸，用搅拌机搅拌均匀，制得保温砂浆。
10.根据权利要9所述的保温砂浆的制备方法，其特征在于，步骤S3中用搅拌机搅拌的速度为80-200r/min。
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