CN114133206B

CN114133206B - 一种高性能玻化微珠保温砂浆及其制备方法

Info

Publication number: CN114133206B
Application number: CN202111177883.XA
Authority: CN
Inventors: 田兴华; 雷阳; 郑宏利; 丁辰; 薛凯喜; 褚英奎; 张长军; 齐小宏; 张明; 王龙; 周鹏飞; 李�杰; 荣妍
Original assignee: Road and Bridge Engineering Co Ltd of China Railway 16th Bureau Group Co Ltd
Current assignee: Road and Bridge Engineering Co Ltd of China Railway 16th Bureau Group Co Ltd
Priority date: 2021-10-09
Filing date: 2021-10-09
Publication date: 2022-11-22
Anticipated expiration: 2041-10-09
Also published as: CN114133206A

Abstract

本发明提供一种高性能玻化微珠保温砂浆，该保温砂浆包括以下重量份计的原料组分：水泥400‑500份，粉煤灰75‑125份，辉绿岩石粉30‑80份，玻化微珠500‑600份，可分散乳胶粉10‑20份，动物蛋白发泡剂1‑5份，木质素纤维15‑20份，水500‑800份。本发明还提供一种高性能玻化微珠保温砂浆的制备方法。本发明的保温砂浆在保证砂浆的粘结性和强度同时，提高了砂浆的保温性能，提高了砂浆的整体综合性能。

Description

一种高性能玻化微珠保温砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体而言涉及一种高性能玻化微珠保温砂浆及其制备方法。

背景技术

建筑节能已成为当代住宅建设中必不可少的环节，对外墙进行保温隔热处理是目前建筑节能的主要技术手段。目前，我国常用的保温材料有聚苯颗粒保温砂浆、玻化微珠保温砂浆、泡沫混凝土保温板、岩棉板等，含有这些材料的保温砂浆均具有一定的保温阻燃、耐水性及耐候性等性能，但在实际工程应用中，现有的保温砂浆仍然存在一些性能上的不足，例如，抗老化差、抗渗性差、保温性能不足，强度不足等。

公布号为CN112479639A的中国专利公开了一种低收缩玻化微珠保温砂浆及其制备方法，包括以下组分：水泥350g、玻化微珠245g～385g、胶粉7g、纤维素醚2.63g、内养保水增稠剂14g、水700g～770g。通过将水泥、玻化微珠、胶粉和纤维素醚混合，缓慢搅拌30s，添加内养保水增稠剂和水，缓慢搅拌2min制备得到，该保温砂浆具有强度高、质轻、保温、隔热好、电绝缘性能好、耐磨、耐腐蚀、防辐射等显著特点。虽然该保温砂浆在一定程度上提高了其整体性能，但该保温砂浆的强度以及保温性仍然有待进一步提高。

公布号为CN113121175A的中国专利公开了一种无机活性保温砂浆包括以下重量份数的原料：水泥100～140份、无机轻质骨料110～150份、灰钙粉15～25份、粉煤灰15～25份、活性氧化镁粉50～70份、硅微粉18～28份、纳米黏土20～40份、抗裂纤维0.3～0.5份、增稠剂1～1.5份、憎水剂0.5～1份、引气剂0.05～0.1份。该无机活性保温砂浆具有环保无毒、抗老化、抗压性、抗渗性、高强度的特点；安全可靠，A级防火；隔热性能好，导热系数低至0.059；具有优越的防水和抗裂性能，产品在自然干燥后表面形成防水膜，实现防水和抗裂性能；且具有抗冻融性能，能在零下15度施工，抗冻融性能优异。虽然该保温砂浆增强了抗老性和抗渗性，且具有较好的保温抗冻性能，但其的强度和粘结性仍然存在不足，需要进一步提高。

辉绿岩石粉是在辉绿岩石材加工过程产生的，且大量的辉绿岩石粉均是以固体废弃物进行处理，为减少其浪费和对环境的污染，通常将其作为掺合料掺入水泥基材料中，从而实现一定的经济和环境效益。目前，在砂浆的组成中会加入少量辉绿岩石粉，因此当石粉掺量适当时，石粉在拌合物体系中起到掺合料填充作用，提高了砂浆或混凝土的密实度，因而强度提高；但是当石粉掺量过大时，粉体较大的比表面积会导致体系用水量增加，导致硬化后毛细孔增加，干缩增大，因此加入大量的石粉，会影响到砂浆的强度。

公布号为CN112830731A的中国专利公开了一种干混砂浆，所述干混砂浆的重量组分为：普通硅酸盐水泥90～110份、粉煤灰30～50份、辉绿岩粉8～10份、石英砂720～840份、钛铁矿石粉3～5份、海泡石粉6～8份、短切碳纤维2～3份、柠檬酸渣粉12～15份、聚合物10～30份、聚羧酸减水剂0.5～1.0份、醚化淀粉0.3～0.5份、稠化粉3～5份。制备出的干混砂浆抗裂性能较好，且备出的干混砂浆保水效果较强。在该砂浆中，添加了少量的辉绿岩粉，以用来提高砂浆强度的作用。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种高性能玻化微珠保温砂浆，该保温砂浆在保证砂浆的粘结性和强度同时，提高了砂浆的保温性能，提高了砂浆的整体综合性能。

根据本发明目的的第一方面，提供一种高性能玻化微珠保温砂浆该保温砂浆，包括以下重量份计的原料组分：水泥400-500份，粉煤灰75-125份，辉绿岩石粉30-80份，玻化微珠 500-600份，可分散乳胶粉10-20份，动物蛋白发泡剂1-5份，木质素纤维15-20份，水500-800 份。

优选的，该保温砂浆包括以下重量份计的原料组分：水泥425份，粉煤灰75份，辉绿岩石粉50份，玻化微珠500份，可分散乳胶粉11份，动物蛋白发泡剂3份，木质素纤维15份，水500份。

优选的，所述辉绿岩石粉由60％的斜长石、30％-35％的辉石和1％的黑云母组成，辉绿岩石粉的导热系数为0.311W/(m·k)。

优选的，所述粉煤灰的粒径为0.5-100μm，含水量为1-5％，三氧化硫含量为0.5-1％，烧失量为1.5-3％。

优选的，所述玻化微珠的粒径小于3μm，表观堆积密度为98g/L，导热系数为0.04-0.05W /(m·k)。

优选的，所述可分散乳胶粉的粒径为380-420μm，堆积密度为515-525kg/m³，固体含量为99％，成膜温度为1℃。

优选的，所述动物蛋白发泡剂的发泡倍数为48-49time，1h泌水率为37-38％，1h沉降据为41-42mm。

优选的，所述动物蛋白发泡剂采用离子型表面活性剂和明胶对动物蛋白发泡剂母液进行改性，制备成的改性发泡剂溶液；所述离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠，所述动物蛋白发泡剂母液的有效成分为动物角质蛋白；其中，其中动物蛋白母液、十二烷基硫酸钠和明胶的质量比为1：0.5：0.5。

优选的，所述木质素纤维的纤维含量为85％-99％，纤维长度为2-5mm，pH值为7。

根据本发明目的的第二方面，提供一种前述高性能玻化微珠保温砂浆的制备方法，具体包括以下步骤：

将水泥、粉煤灰、辉绿岩石粉、玻化微珠、可分散胶粉和木质素纤维按比例加入搅拌机中，第一次搅拌混合，得到混合物，再向混合物中加入水和动物蛋白发泡剂，使其成混合膨化状态，并第二次搅拌至均匀即得到高性能玻化微珠保温砂浆。

优选的，所述第一次搅拌的时间为1-2min，第二次搅拌的时间为3-8min，搅拌速度皆为 50rpm。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的保温砂浆，通过特有的组分和比例，在保证砂浆的粘结性和强度的同时，提高了砂浆的保温性能，提高了砂浆的整体综合性能；通过特有的动物蛋白发泡剂，与玻化微珠在砂浆内部形成大量密封的、孔径较小的孔洞，降低了砂浆的导热系数，而通过木质素纤维连接孔洞周围的砂浆，组分之间相互组作用保证了保温砂浆的强度，同时，大量的辉绿岩石粉与粉煤灰协同，减少了水泥的用量，增大了水灰比，改善了砂浆的流动性，使得体系中的发泡剂分散均匀，如此，使得形成的大量密封的、孔径较小的孔洞在砂浆内分布均匀稳定，进一步降低砂浆导热系数的同时，保证砂浆的强度和粘接性，且石粉可与粉煤灰同时发挥形态效应和微集料效应，填充浆料空隙和包裹玻化微珠表面，增进砂浆浆料的匀质性、密实性，提高砂浆的强度及断裂韧性，改善施工层面的胶粘性能。

2、本发明的保温砂浆通过辉绿岩石粉、粉煤灰，有效的增强砂浆的保塑性能，使得砂浆的操作时间能够长达12-36h，使得砂浆在工地能够长时间的贮存，有效的满足在操作时间内抹灰、喷涂的施工要求，且与传统砂浆相比，保水性能好，不易泌水，同时将本发明砂浆抹面后，不会出现空鼓、脱落、粉化、开裂的现象，避免返工，保证建筑物质量。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例说明如下。

本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施。

本发明提供一种高性能玻化微珠保温砂浆该保温砂浆，通过各组分的协同，尤其是动物蛋白发泡剂、辉绿岩石粉和木质素纤维的协同，保证砂浆的粘结性和强度同时，提高了砂浆的保温性能。

在具体的实施例中，提供一种高性能玻化微珠保温砂浆该保温砂浆，包括以下重量份计的原料组分：水泥400-500份，粉煤灰75-125份，辉绿岩石粉30-80份，玻化微珠500-600 份，可分散乳胶粉10-20份，动物蛋白发泡剂1-5份，木质素纤维15-20份，水500-800份。

在优选的实施例中，该保温砂浆包括以下重量份计的原料组分：水泥425份，粉煤灰75 份，辉绿岩石粉50份，玻化微珠500份，可分散乳胶粉11份，动物蛋白发泡剂3份，木质素纤维15份，水500份。

在优选的实施例中，所述辉绿岩石粉由60％的斜长石、30％-35％的辉石和1％的黑云母组成，辉绿岩石粉的导热系数为0.311W/(m·k)。

在优选的实施例汇总，所述粉煤灰的粒径为0.5-100μm，含水量为1-5％，三氧化硫含量为0.5-1％，烧失量为1.5-3％。

在优选的实施例中，所述玻化微珠的粒径小于3μm，表观堆积密度为98g/L，导热系数为0.04-0.05W/(m·k)。

在优选的实施例中，所述可分散乳胶粉的粒径为380-420μm，堆积密度为515-525kg/m³，固体含量为99％，成膜温度为1℃。

在优选的实施例中，所述动物蛋白发泡剂的发泡倍数为48-49time，1h泌水率为37-38％， 1h沉降据为41-42mm。

在优选的实施例中，所述动物蛋白发泡剂采用离子型表面活性剂和明胶对动物蛋白发泡剂母液进行改性，制备成的改性发泡剂溶液；所述离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠，所述动物蛋白发泡剂母液的有效成分为动物角质蛋白；其中，其中动物蛋白母液、十二烷基硫酸钠和明胶的质量比为1：0.5：0.5。

在另一个优选的实施例中，动物蛋白发泡剂母液以动物角质蛋白为主要原料，经过一系列水解反应，加温溶解、稀释、过滤、高温缩水而成，为暗褐色透明液体，有一定腐味，p H 值为7.5，密度(20℃)为1.10g/cm³，发泡倍数为40倍。

在优选的实施例中，所述木质素纤维的纤维含量为85％-99％，纤维长度为2-5mm，pH 值为7。

木质素纤维作为一种有机纤维，通常由天然木材经过化学处理得到，在自然界中的存储量非常巨大。其韧性较强，不溶于水及弱酸弱碱溶液。

在其中一个实施例中，木质素纤维是以碱性木质素为主体原料，通过静电纺丝工艺与PAN 混纺制备的木质素/PAN复合纤维，具有较好的分散性能。

应该理解为，木质素纤维制备方法包括但不限于此，只需要满足上述条件即可。

在其他优选的实施例中，水泥由质量百分比为95-100％的硅酸盐水泥和0-5％的氯氧镁水泥组成，酸盐水泥的强度等级为42.5。

在另一个优选的实施例中，还提供一种前述高性能玻化微珠保温砂浆的制备方法，具体包括以下步骤：

在优选的实施例中，所述第一次搅拌的时间为1-2min，第二次搅拌的时间为3-8min，搅拌速度皆为50rpm。

为了便于更好地理解，下面结合几个具体实例对本发明进行进一步说明，但制备工艺不限于此，且本发明内容不限于此。

以下实施例和对比例中使用的材料规格如下：

水泥：95％的42.5号硅酸盐水泥和5％的氯氧镁水泥

粉煤灰：粒径为0.5-100μm，含水量为5％，三氧化硫含量为0.5％，烧失量为3％

玻化微珠：粒径小于3μm，表观堆积密度为98g/L，导热系数为0.04-0.05W/(m·k)

可分散乳胶粉：粒径为380-420μm，堆积密度为515-525kg/m³，固体含量为99％，成膜温度为1℃

辉绿岩石粉：来源自抚州市南城县新泰石材厂

【实施例1】

将425份水泥、75份粉煤灰、50份辉绿岩石粉、500份玻化微珠、11份可分散胶粉和15份木质素纤维加入搅拌机中，搅拌2min后混合均匀；接着加入3份动物蛋白发泡剂和500份水，使其呈混合膨化状态，搅拌5min，稠度控制在55-80mm，即可直接用于建筑外墙中。

【实施例2】

将400份水泥、75份粉煤灰、30份辉绿岩石粉、600份玻化微珠、15份可分散胶粉和15份木质素纤维加入搅拌机中，搅拌2min后混合均匀；接着加入1份动物蛋白发泡剂和500份水，使其呈混合膨化状态，搅拌3min，稠度控制在55-80mm，即可直接用于建筑外墙中。

【实施例3】

将500份水泥、125份粉煤灰、80份辉绿岩石粉、550份玻化微珠、20份可分散胶粉20份木质素纤维加入搅拌机中，搅拌2min后混合均匀；接着加入5份动物蛋白发泡剂和500 份水，使其呈混合膨化状态，搅拌8min，稠度控制在55-80mm，即可直接用于建筑外墙中。

【对比例1】

将425份水泥、75份粉煤灰、50份辉绿岩石粉、500份玻化微珠、11份可分散胶粉和15份木质素纤维加入搅拌机中，搅拌2min后混合均匀；再加入500份水，搅拌5min。

【对比例2】

将425份水泥、75份粉煤灰、500份玻化微珠、11份可分散胶粉和15份木质素纤维加入搅拌机中，搅拌2min后混合均匀；接着加入3份动物蛋白发泡剂和500份水，使其呈混合膨化状态，搅拌5min即可。

【对比例3】

将425份水泥、75份粉煤灰、50份辉绿岩石粉、500份玻化微珠、11份可分散胶粉加入搅拌机中，搅拌2min后混合均匀；接着加入3份动物蛋白发泡剂和500份水，使其呈混合膨化状态，搅拌5min即可。

【对比例4】

将425份水泥、75份粉煤灰、500份玻化微珠、11份可分散胶粉和15份木质素纤维加入搅拌机中，搅拌2min后混合均匀；接着加入500份水，搅拌5min即可。

【对比例5】

将425份水泥、75份粉煤灰、500份玻化微珠、11份可分散胶粉加入搅拌机中，搅拌2min 后混合均匀，接着加入500份水，搅拌5min即可。

对实施例1-3和对比例1-5得到的保温砂浆进行性能测试，检测方法:上述组分按前述工艺制备得高效节能玻化微珠保温砂浆干粉，加入适量水，使砂浆拌合物稠度达到60mm，按标准要求成型试样。砂浆的稠度、分层度、容重、抗压强度按JGJ70-90《建筑砂浆基本性能的测试方法》进行；砂浆的粘结强度参照JGJ110-97《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》测定，砂浆的导热系数参照JGJ51-2002《轻骨料混凝土技术规程》测定，试件自然养护烘干至恒重，用热脉冲法测量导热系数装置进行测定，结果如下表1所示。

表1

从表1的测试结果可以看出，本发明相制备的砂浆具有良好的抗压强度，导热性能优异，粘结性能显著；与实施例1相比，对比例1不加发泡剂、对比例2不加辉绿岩石粉，对比例 3不加木质素纤维，对比例4不加辉绿岩石粉和发泡剂，对比例5不加发泡剂、辉绿岩石粉和木质素纤维，测试结果证明，发泡剂在体系中降低了砂浆的导热系数，并通过木质素纤维的协同作用，抑制发泡剂对砂浆的粘结性和强度的影响，保证砂浆的粘结性和强度，而辉绿岩石粉、发泡剂、木质素纤维之间具有协同作用，共同提高砂浆的保温性能，保证砂浆强度和粘接强度。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种高性能玻化微珠保温砂浆，其特征在于，该保温砂浆包括以下重量份计的原料组分：水泥400-500份，粉煤灰75-125份，辉绿岩石粉30-80份，玻化微珠500-600份，可分散乳胶粉10-20份，动物蛋白发泡剂1-5份，木质素纤维15-20份，水500-800份；

其中，所述动物蛋白发泡剂采用离子型表面活性剂和明胶对动物蛋白发泡剂母液进行改性，制备成的改性发泡剂溶液；所述离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠，所述动物蛋白发泡剂母液的有效成分为动物角质蛋白；其中，其中动物蛋白母液、十二烷基硫酸钠和明胶的质量比为1：0.5：0.5；

所述木质素纤维的纤维含量为85%-99%，纤维长度为2-5mm，pH值为7。

2.根据权利要求1所述的高性能玻化微珠保温砂浆，其特征在于，该保温砂浆包括以下重量份计的原料组分：水泥425份，粉煤灰75份，辉绿岩石粉50份，玻化微珠500份，可分散乳胶粉11份，动物蛋白发泡剂3份，木质素纤维15份，水500份。

3.根据权利要求1或2所述的高性能玻化微珠保温砂浆，其特征在于，所述辉绿岩石粉由60%的斜长石、30%-35%的辉石和1%的黑云母组成，辉绿岩石粉的导热系数为0.311W /(m·k)。

4.根据权利要求1或2所述的高性能玻化微珠保温砂浆，其特征在于，所述粉煤灰的粒径为0.5-100μm，含水量为1-5%，三氧化硫含量为0.5-1%，烧失量为1.5-3%。

5.根据权利要求1或2所述的高性能玻化微珠保温砂浆，其特征在于，所述玻化微珠的粒径小于3μm，表观堆积密度为98g/L，导热系数为0.04-0.05W /(m·k)。

6.根据权利要求1或2所述的高性能玻化微珠保温砂浆，其特征在于，所述可分散乳胶粉的粒径为380-420μm，堆积密度为515-525kg/m³，固体含量为99%，成膜温度为1℃。

7.根据权利要求1或2所述的高性能玻化微珠保温砂浆，其特征在于，所述动物蛋白发泡剂的发泡倍数为48-49 time，1h泌水率为37-38%，1h沉降据为41-42mm。

8.一种权利要求1-7中任意一项所述的高性能玻化微珠保温砂浆的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的高性能玻化微珠保温砂浆的制备方法，其特征在于，所述第一次搅拌的时间为1-2min，第二次搅拌的时间为3-8min，搅拌速度皆为50rpm。