CN112939553A - 一种保温隔热砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保温隔热砂浆及其制备方法，其中保温隔热砂浆，按重量份数计，包括以下材料组分：水泥300‑600份、细集料100‑250份、粉煤灰30‑50份、滑石粉20‑40份、有机硅憎水剂0.5‑2份、氧化锆空心球20‑100份、保水组分0.2‑0.6份、色粉5‑10份、过渡金属氧化物粉1‑3份、气凝胶组分1‑4份、胶粉2‑5份以及150‑300份水。采用本发明制备的保温隔热砂浆，抗压强度高，导热系数低，吸水率低，且具有优异的防火性能。

Description

一种保温隔热砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别是涉及一种保温隔热砂浆及其制备方法。

背景技术

常规建筑墙体及门窗等保温隔热性能较低，采用保温墙体材料可显著降低能量损失，而当前许多建筑物应用的保温材料均具有一定缺陷：有机保温材料容易燃烧(如XPS、EPS、PU等)，存在较大的安全隐患；轻质多孔墙体材料易吸水、开裂(如加气混凝土、发泡水泥、无机岩棉等)。

因此本领域技术人员致力于开发一种保温且防火性能好的保温隔热砂浆及其制备方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种保温且防火性能好的保温隔热砂浆及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种保温隔热砂浆，按重量份数计，包括以下材料组分：水泥300-600份、细集料100-250份、粉煤灰30-50份、滑石粉20-40份、有机硅憎水剂0.5-2份、氧化锆空心球20-100份、保水组分0.2-0.6份、色粉5-10份、过渡金属氧化物粉1-3份、气凝胶组分1-4份、胶粉2-5份以及150-300份水。本发明中，采用了氧化锆空心球，其中ZrO₂物质本身具有高熔点、不氧化和其他高温优良特性，在1500℃以上超高温氧化气氛下长期使用，最高使用温度高达2200℃，甚至到2500℃仍可保持完整的形状，并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污染，是目前国际上最顶尖的一种耐温材料。将氧化锆空心球作为保温砂浆的轻质骨料，不仅利于墙体保温材料的，还对保温砂浆的密度、力学强度和导热系数之间的互斥矛盾起到较大幅度的改善，同传统的有机保温材料相比，大幅度提高了墙体的耐火等级、保温性能以及力学强度。

本发明在制备过程中引入了高强度、低密度的连续级配的氧化锆空心球，由于该空心球具有较高的抗压破碎强度和优异的颗粒级配，显著提高了保温砂浆的抗压强度，同时使砂浆的导热系数以及容重显著下降，同时氧化锆等耐火材料保证了砂浆具有1500℃的耐火性能，其抗隔音性也得到有效改善。

本发明中加入滑石粉，由于滑石的结晶构造是呈层状的，所以具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润性，在砂浆制备过程、施工过程中使得砂浆表观更加细腻、致密，免去了抹灰砂浆的第二次腻子施工工艺，同时引入各种色粉，赋予砂浆各种色彩，具有较强的装饰性、美观性。

较佳的，按重量份数计，包括以下材料组分：水泥380-505份、细集料185-210份、粉煤灰35-40份、滑石粉27-40份、有机硅憎水剂1.4-1.7份、氧化锆空心球65-92份、保水组分0.45-0.52份、色粉6.5-9.5份、过渡金属氧化物粉1.5-2.6份、气凝胶组分1.8-3.4份、胶粉2.4-3.5份以及230-250份水。

较佳的，按重量份数计，包括以下材料组分：水泥380份、细集料210份、粉煤灰38份、滑石粉27份、有机硅憎水剂1.7份、氧化锆空心球92份、保水组分0.5份、色粉9.5份、过渡金属氧化物粉2.6份、气凝胶组分3.4份、胶粉3.5份以及250份水。

较佳的，所述过渡金属氧化物粉为MnO₂、CO₂O₃、ViO₂的其中一种。MnO₂、CO₂O₃、ViO₂等过渡金属氧化物粉属于具有反型尖晶石结构的掺杂型物质，具有热发射率高的特点，该类材料吸收热量后，通过分子振动、转动的能量，不断地使晶格、键团产生碰撞，通过辐射的形式把建筑物吸收的日照光线和热量以一定的波长发射到空气中，从而达到良好隔热降温效果。将过渡金属氧化物粉引入保温砂浆内，有效的降低的外界热量对外墙的传递。

MnO₂、CO₂O₃、ViO₂等过渡金属氧化物对5～15nm波段内红外线的辐射能力可达到90％以上，可将可见光的热量吸收并重新辐射回环境中，从而达到隔热的效果。

较佳的，所述氧化锆空心球堆积密度为0.5-1kg/m³，抗压破碎强度大于200MPa。

较佳的，所述氧化锆空心球由颗粒直径为1.5mm、3mm、5mm的三种尺寸混合级配，级配比为2:3～10:3，孔容0.38-0.42cm³/g。

较佳的，所述水泥为普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥的其中一种，强度等级至少为425；所述粉煤灰为F类或C类粉煤灰的其中一种，活性为Ⅱ级以上，表面积大于350kg/m²。

较佳的，所述有机硅憎水剂其硅烷活性含量大于30％；所述保水组分为羟丙基甲基纤维素醚，其粘度至少为50000mpa.s。

较佳的，所述细集料为石英砂与天然河砂共同组成，其二者比例为6～8:4～2其细度模数在1.6-1.8之间，泥块含量为0，含泥量小于0.5％；所述细集料的堆积空隙率小于30％，表观密度大于2500kg/m³；所述的色粉为无机色粉。

本发明还提供一种制备如上所述的保温隔热砂浆的方法，包括如下步骤：

1)将水泥、细集料、粉煤灰、滑石粉、氧化锆空心球、保水组分、缓凝组分、色粉、胶粉、过渡金属氧化物粉在混料机中以转速120-200r/min干混2min以上，得到干拌混合物；

2)将有机硅憎水剂、气凝胶组分及水在至少300r/min的转速下均匀拌和5min以上，对其进行改性，得到混合水溶液；

3)在混合水溶液制备完成的2min之内将其加入干拌混合物中，并继续湿拌2min以上，即得。

本发明的有益效果是：本发明采用无机轻质保温颗粒、胶凝材料、填料以及添加剂按照一定比例配制而成的功能型预拌干粉砂浆，大量的多孔轻质骨料均匀分布其中，对热传导起到很大阻挡作用，用于建筑物内外墙能起到良好的黏结、保温隔热和节能的效果；特别是与有机保温材料相比具有以下突出的优势：①防火性能优越，燃烧性可达A级；②绿色环保，无有毒有害物质排放；③空鼓开裂风险低；④施工简单，可直接涂抹于毛坯墙面，无需钉锚固件、架钢丝网、涂抹黏结剂等工序；⑤线收缩率、燃烧级别、软化系数等性能稳定，耐老化耐候性强)，其耐老化年限远远高于其它有机材料，可以与主体结构的使用寿命相匹配。

本发明是集保温、隔热、散热、抗裂、憎水、装饰于一体的外墙材料，比单一的不含饰面层材料、找平材料、隔热材料、防水材料的构造设计，可用于内墙抹灰，也可用于外墙抹灰，更加适合于大面积推广应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明中，若非特指，所有设备和原料均为市售普通材料。

本发明共设6个实施例，实施例1至实施例6的原料组份见表1。

表1：实施例1至实施例6原料组分表

原料(重量份)	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							水泥	300	450	380	505	410	600
细集料	100	150	210	185	200	250
							粉煤灰	50	48	38	40	35	30
滑石粉	20	33	27	35	40	24
							有机硅憎水剂	0.5	0.9	1.7	1.4	1.5	2
氧化锆空心球	20	70	92	65	80	100
							保水组分	0.2	0.3	0.5	0.45	0.52	0.6
色粉	5	7	9.5	6.5	8	10
							过渡金属氧化物粉	1	1.8	2.6	1.5	2	3
气凝胶组分	1	2.5	3.4	1.8	3	4
							胶粉	2	4	3.5	2.4	3	4
水	150	280	250	235	230	300

以上实施例中，实施例1至3所用水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为425；实施例4至6所用水泥为复合硅酸盐水泥，强度等级为525。实施例1至6中所有水泥均购自重庆华新地维水泥有限公司。

以上实施例中，实施例1至6的细集料为石英砂与天然河砂共同组成其细度模数在1.6-1.8之间，泥块含量为0，含泥量小于0.5％，细集料的堆积空隙率小于30％，表观密度大于2500kg/m³，其中，实施例1至6中，石英砂与天然河砂的重量比分别为6:4、8:2、6:2、7:3、8:4、7:4。实施例1至6中所有细集料均购自重庆荣顺矿产品有限公司。

以上实施例中，实施例1和实施例6的滑石粉的白度在60％至80％之间，用细度45μm的筛子通过率分别为75％和82％；实施例2至5的滑石粉的白度大于80％，用细度45μm的筛子通过率大于90％。实施例1至6中所有滑石粉均购自重庆市福久建筑材料有限公司。

以上实施例1-6中，所有有机硅憎水剂的硅烷活性含量大于30％，均来自于南京磬海商贸有限公司。

以上实施例中，实施例1至3的粉煤灰为F类粉煤灰，活性为Ⅱ级，其比表面积大于350kg/m²；，实施例4至6的粉煤灰为C类粉煤灰，活性为Ⅲ级，其比表面积大于350kg/m²；实施例1至6中所有粉煤灰均购自重庆圣乔粉煤灰有限公司。

以上实施例中，氧化锆空心球堆积密度为0.5-1kg/m³，抗压破碎强度大于200Mpa，孔容0.38-0.42cm³/g。其中，实施例1中的氧化锆空心球由颗粒直径为3mm；实施例2中，氧化锆空心球由颗粒直径为1.5mm、3mm、5mm的三种尺寸混合级配，级配比为2:3:3；实施例3中，氧化锆空心球由颗粒直径为1.5mm、3mm、5mm的三种尺寸混合级配，级配比为2:5:3；实施例4中，氧化锆空心球由颗粒直径为1.5mm、3mm、5mm的三种尺寸混合级配，级配比为2:8:3；实施例5中，氧化锆空心球由颗粒直径为1.5mm、3mm、5mm的三种尺寸混合级配，级配比为2:10:3；实施例6中，氧化锆空心球由颗粒直径为1.5mm、5mm的两种尺寸混合级配，级配比为2:3。本实施例中的氧化锆空心球均购自巩义市友生耐材有限公司。

以上实施例中，实施例1至6中的保水组分为羟丙基甲基纤维素醚，其粘度至少为50000mpa.s。实施例1至6中所有保水组分购自广东龙湖科技股份有限公司。

以上实施例中，实施例1和实施例6的色粉均为无机色粉，其中实施例1中采用氧化铁、实施例2中采用氧化钛、实施例3中采用氧化铬、实施例4中采用氧化钛、实施例5中采用氧化铬、实施例5中采用氧化铬，实施例1至实施例6中色粉均购自石家庄彩能化工科技有限公司。

以上实施例中，实施例1至实施例6中的过渡金属氧化物粉分别为MnO₂、MnO₂、CO₂O₃、ViO₂、MnO₂、CO₂O₃。实施例1至实施例6中的过渡金属氧化物粉均购自成都市科龙化工试剂厂。

以上实施例中，实施例1至6的气凝胶组分为纳米气凝胶，具体选用二氧化硅气凝胶，其是一种良好的隔热防水材料，独特的纳米孔和三维网状结构导致气凝胶具有极低的热导率，气凝胶再经有机硅憎水改性，将其共同引入保温砂浆体系内，该砂浆在隔热、防水、吸水等性能领域得到大幅度提高，免去了墙体防水层工艺。本实施例中的所有气凝胶组分均为水溶状，固含量小于35％，其中，实施例1-2中的纳米气凝胶粒径为3-10nm，实施例3-4中的纳米气凝胶粒径为5-20nm，实施例5-6中的纳米气凝胶粒径为10-20nm，实施例1至实施例6中的纳米气凝胶均购自北京纳科世纪节能技术有限公司。

以上实施例中，实施例1至6的胶粉均为乙烯酯类胶粉，其中实施例1至3的胶粉采用山东新大地股份有限公司EVA型号产品，其取代基为醋酸；实施例4至6的胶粉采用山东鑫赢舜新材料有限公司公司VV10型号产品，其取代基叔碳酸。

将实施例1至6的原料组分，按照下列方法制备一种保温隔热砂浆，包括如下步骤：

1)将水泥、细集料、粉煤灰、滑石粉、氧化锆空心球、保水组分、色粉、胶粉、过渡金属氧化物粉在混料机中以转速120-200r/min干混2min以上，得到干拌混合物；

2)将有机硅憎水剂、气凝胶组分及水在至少300r/min的转速下均匀拌和5min以上，对其进行改性，得到混合水溶液；

3)在混合水溶液制备完成的2min之内将其加入干拌混合物中，并继续湿拌2min以上，即得。

将实施例1至实施例6所得的保温隔热砂浆按行业标准GB/T20473-2006《建筑保温砂浆》规定的测试方法进行测试，吸水率测试方案按照JC/T984-2011《聚合物水泥防水砂浆》内方法进行测试，其测试结果见表2。

表2：实施例1至实施例6测试结果表

通过表2可知，采用本发明制备的保温隔热砂浆，抗压强度高，导热系数低，吸水率低，且燃烧级别为A，具有优异的防火性能。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种保温隔热砂浆，其特征是，按重量份数计，包括以下材料组分：水泥300-600份、细集料100-250份、粉煤灰30-50份、滑石粉20-40份、有机硅憎水剂0.5-2份、氧化锆空心球20-100份、保水组分0.2-0.6份、色粉5-10份、过渡金属氧化物粉1-3份、气凝胶组分1-4份、胶粉2-5份以及150-300份水。

2.如权利要求1所述的保温隔热砂浆，其特征是，按重量份数计，包括以下材料组分：水泥380-505份、细集料185-210份、粉煤灰35-40份、滑石粉27-40份、有机硅憎水剂1.4-1.7份、氧化锆空心球65-92份、保水组分0.45-0.52份、色粉6.5-9.5份、过渡金属氧化物粉1.5-2.6份、气凝胶组分1.8-3.4份、胶粉2.4-3.5份以及230-250份水。

3.如权利要求1所述的保温隔热砂浆，其特征是，按重量份数计，包括以下材料组分：水泥380份、细集料210份、粉煤灰38份、滑石粉27份、有机硅憎水剂1.7份、氧化锆空心球92份、保水组分0.5份、色粉9.5份、过渡金属氧化物粉2.6份、气凝胶组分3.4份、胶粉3.5份以及250份水。

4.如权利要求1至3任一所述的保温隔热砂浆，其特征是：所述过渡金属氧化物粉为MnO₂、CO₂O₃、ViO₂的其中一种。

5.如权利要求1至3任一所述的保温隔热砂浆，其特征是：所述氧化锆空心球堆积密度为0.5-1kg/m³，抗压破碎强度大于200MPa。

6.如权利要求1至3任一所述的保温隔热砂浆，其特征是：所述氧化锆空心球由颗粒直径为1.5mm、3mm、5mm的三种尺寸混合级配，级配比为2:3～10:3，孔容0.38-0.42cm³/g。

7.如权利要求1至3任一所述的保温隔热砂浆，其特征是：所述水泥为普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥的其中一种，强度等级至少为425；所述粉煤灰为F类或C类粉煤灰的其中一种，活性为Ⅱ级以上，表面积大于350kg/m²。

8.如权利要求1至3任一所述的保温隔热砂浆，其特征是：所述有机硅憎水剂其硅烷活性含量大于30％；所述保水组分为羟丙基甲基纤维素醚，其粘度至少为50000mpa.s。

9.如权利要求1至3任一所述的保温隔热砂浆，其特征是：所述细集料为石英砂与天然河砂共同组成，其二者比例为6～8:4～2其细度模数在1.6-1.8之间，泥块含量为0，含泥量小于0.5％；所述细集料的堆积空隙率小于30％，表观密度大于2500kg/m³；所述的色粉为无机色粉。

10.一种制备如权利要求1至9任一所述的保温隔热砂浆的方法，其特征是，包括如下步骤：

1)将水泥、细集料、粉煤灰、滑石粉、氧化锆空心球、保水组分、色粉、胶粉、过渡金属氧化物粉在混料机中以转速120-200r/min干混2min以上，得到干拌混合物；

2)将有机硅憎水剂、气凝胶组分及水在至少300r/min的转速下均匀拌和5min以上，对其进行改性，得到混合水溶液；

3)在混合水溶液制备完成的2min之内将其加入干拌混合物中，并继续湿拌2min以上，即得。