CN114933437A - 一种建筑骨料中添加气凝胶的方法以及防水砂浆、防水砂浆毯、防水粉和发泡保温板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑骨料中添加气凝胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将气凝胶、建筑骨料、硬脂酸锌和硬脂酸加入搅拌机中边搅拌边加热；至加热到120‑140℃，保持温度并保持搅拌10‑15分钟；步骤二，自然冷却至60℃以下，继续搅拌15‑20分钟即可。本发明通过加热将建筑骨料表面均匀涂覆硬脂酸锌和硬脂酸熔液，然后将气凝通过熔融态的硬脂酸锌和硬脂酸熔粘结在建筑骨料表面。与建筑骨料粘结在一起的气凝胶在制浆过程中不会因漂浮而与建筑骨料分离，从而可以在建筑浆料中均匀分散，由此可像普通砂浆一样在建筑领域广泛使用，并且具有较低的密度，较好的隔热、隔声效果。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种建筑骨料中添加气凝胶的方法以及防水砂浆、防水砂浆毯、防水粉和发泡保温板。
背景技术
气凝胶是世界上最轻的固体，其密度为3千克每立方米，却非常坚固，具有很低的导热性，防火可达1200℃；且具有良好的隔声性能。但是，正是由于气凝胶的密度太小，人们试图将其与建筑骨料混合时，密度较小的气凝胶在制浆时容易与骨料分离，导致其在建筑领域施工中无法应用。
发明内容
本发明的目的为：提供一种在建筑骨料中添加气凝胶的方法，用该方法添加的气凝胶在制浆时，气凝胶不会因其密度小而与骨料分离，所制的浆料中气凝胶分布均匀。
本发明的技术方案为：
一种建筑骨料中添加气凝胶的方法，包括以下步骤：
步骤一，将气凝胶、建筑骨料、硬脂酸锌和硬脂酸加入搅拌机中边搅拌边加热；至加热到120-140℃，保持温度并保持搅拌10-15分钟；
步骤二，自然冷却至60℃以下，继续搅拌15-20分钟即可。
本发明的建筑骨料中添加气凝胶的方法，在步骤一中，当温度达到120-140℃后，硬脂酸锌和硬脂酸熔均达到熔融状态，在搅拌状态下，硬脂酸锌熔液和硬脂酸熔液均匀涂覆在密度较大的建筑骨料的表面。在继续搅拌的过程中，密度密度较小的气凝胶通过建筑骨料表面的硬脂酸锌和硬脂酸熔液与建筑骨料粘结在一起；保持120-140℃搅拌15-20分钟可使建筑骨料与气凝胶粘结牢固，过长的加热时间或过高的加热温度会使硬脂酸锌熔液和硬脂酸熔液出现老化而降低粘结强度。硬脂酸锌和硬脂酸一起使用使得粘结更加牢固。
气凝胶具有较小的密度且很坚固，使用本发明的方法在建筑骨料中添加气凝胶，使得建筑骨料与气凝胶牢固地粘结在了一起而不分离，因此在建筑中使用建筑骨料制浆时，气凝胶不会在浆料中漂浮而与建筑骨料分离，从而可以在建筑浆料中均匀分散，因此就可以像普通的建筑骨料一样制浆，可广泛应且于砌筑、涂抹、铺设、制块、制板等。由本发明的方法添加了气凝胶的建筑骨料密度小，大大减轻了制成品的重量，并且具有较好的隔热、隔声、防火性能。
优选地，所述气凝胶为硅系气凝胶、碳系气凝胶、硫系气凝胶、金属氧化物系气凝胶或金属系气凝胶。所述气凝胶的粒径可以为0.1μm-2mm。气凝胶具有较小的密度且很坚固，在使用时可以根据建筑骨料的不同用途而选择不同粒径、不同种类的气凝胶添加。以上各种气凝胶采用本发明的方法添加到建筑骨料中，均利用了120-140℃下硬脂酸锌和硬脂酸熔均达到熔融状态，在搅拌状态下将硬脂酸锌熔液和硬脂酸熔液均匀涂覆在密度较大的建筑骨料的表面继而将气凝胶粘结在建筑骨料的表面，因此气凝胶与和建筑骨料的粘结强度与气凝胶及建筑骨料的种类无关。
优选地，所述步骤二中，自然冷却至60℃以下后加入水泥，然后再加入乙酸乙烯酯胶粉、聚乙烯醇胶粉和甲基纤维素，然后再继续搅拌15-20分钟。冷却至60℃以下再加入其它的材料，这时可以防止气凝胶与建筑骨料在继续搅拌的过程中脱离。
优选地，所述建筑骨料为砂子、轻质碳酸钙或矿渣粉。
本发明还提供一种防水砂浆，包含砂子和水泥，所述砂子中添加有气凝胶，其中所述砂子的表面涂覆有硬酯酸锌和硬脂酸，所述气凝胶粘结在所述砂子表面的硬脂酸锌或硬脂酸上；所述砂子中添加气凝胶的方法采用本发明的上述方法。
本发明的防水砂浆中，事先采用本发明的方法在砂子中添加了气凝胶，硬脂酸锌和硬脂酸将气凝胶粘结在了砂子上，再加入水泥后即成为全固态的防水砂浆。在施工现场只需要将本发明的全固态的防水砂浆与适量的水混合制成浆状即可使用，需要多少就配制多少。而现的技术中的防水砂浆在配制前都是由固态的水泥、砂子及液态的乳液分别包装，然后在施工现场再将水泥、砂子及液态的乳液按比例进行调配，调配过程中要严格按照一定的固液比搭配，操作时需要使用计量器具，十分不便；尤其是乳液的贮存和运输都不方便。而本发明的防水砂浆在使用前为固态，在使用现场只需要加水调整到施工所需粘度的浆料即可。本发明的防水砂浆中的硬脂酸锌和硬脂酸将气凝胶粘在砂子的表面，便于在制浆时防止气凝胶上浮与砂子分离，有利于形成均一的浆料。硬脂酸锌和硬脂酸为不溶于水的有机物，施工后在砂浆中的水泥固化过程中，硬脂酸锌、硬脂酸、砂子和水泥固化为一体；不溶于水的硬脂酸锌和硬脂酸均匀分布在其中、粘结在砂子的表面，形成了不透水的完整网络，使得所制成品有很好的防水效果。如，本发明的防水砂浆可用于地下工程防水、屋面防水等，防水、防渗效果好，砂浆的抗渗等级可达到P8级。另外，由于本发明的防水砂浆中添加了气凝胶，使得建筑物的重量减轻而强度不减，且保温、隔声效果好。当然本发明的防水砂浆也可以用作普通砂浆广泛应用，同样也具有良好的保温、隔声、重量轻的有益效果。
优选地，所述防水砂浆中混合有乙酸乙烯酯胶粉、聚乙烯醇胶粉和甲基纤维素。在防水砂浆中添加了乙酸乙烯酯胶粉、聚乙烯醇胶粉和甲基纤维素，使得防水砂浆所制成的浆料的和易性好，便于施工；且在加水后粘结性能更好，更有利于粘结基体和块体，施工更方便，使建筑结构更牢固。
优选地，所述防水砂浆中各物质的质量份数为：气凝胶2-5份，砂子600份，水泥350份，硬脂酸锌3-5份，硬脂酸3-5份，乙酸乙烯酯胶粉10-15份，聚乙烯醇胶粉8-10份，甲基纤维素3份。按上述比例制的防水砂浆，其气凝胶、砂子、水泥、硬脂酸锌和硬脂酸脂达到最佳配比，可以在砂子中最大限度地加入气凝胶且不影响水泥与骨料的固化凝固；由此制成的浆料和易性好，施工方便。
本发明还提供了一种防水砂浆毯，所述防水砂浆毯所用砂浆为上述本发明的防水砂浆。将本发明的上述防水砂浆充填在土工布或塑料编织布之间可以制成防水砂浆毯，防水砂浆毯可直接用于水利、环保、交通、铁道、民航等土木工程中，本发明的防水砂浆毯防水、防渗，加水即可固化，施工方便。
本发明还提供一种防水粉，所述防水粉中包含有均匀混合的气凝胶和轻质碳酸钙，所述轻质碳酸钙的表面涂覆有硬脂酸锌和硬脂酸，所述气凝胶粘结在所述轻质碳酸钙表面的硬脂酸锌或硬脂酸上；所述防水粉中的骨料轻质碳酸钙中添加气凝胶用本发明的上述方法进行。
本发明的防水粉与水混合制成浆料后，可用于屋面、楼面等的防水层，也可作裂缝的补漏，质量轻。本发明的防水粉中，气凝胶与轻质碳酸钙均匀混合，轻质碳酸钙的表面涂覆有硬脂酸锌和硬脂酸，在制成浆料后，不溶于水的硬脂酸锌和硬脂酸在浆料中分布，固化后形成不透水的块体或面层，防水效果好。
本发明还提供一种发泡保温板，所述发泡保温板所用的建筑骨料为矿渣粉，所述矿渣粉中添加有气凝胶；所述矿渣粉中添加气凝胶采用本发明的上述方法。
本发明的发泡保温板中使用了添加有气凝胶的矿渣粉，气凝胶良好的绝热性能为发泡保温板提供了良好的绝热效果，而气凝胶良好的耐火性能使得保温板具有良好的防火性能，解决了现有技术中保温板不阻燃的技术问题。采用本发明的方法在矿渣粉中加入气凝胶，可以使气凝胶在矿渣粉中均匀分布，从而使所制成的保温板质地均匀，保温效果好。
本发明的有益效果为：
本发明的建筑骨料中添加气凝胶的方法，通过加热将建筑骨料表面均匀涂覆硬脂酸锌和硬脂酸熔液，然后将气凝通过熔融态的硬脂酸锌和硬脂酸熔粘结在建筑骨料表面。与建筑骨料粘结在一起的气凝胶在制浆过程中不会因漂浮而与建筑骨料分离，从而可以在建筑浆料中均匀分散，由此可像普通砂浆一样在建筑领域广泛使用，并且具有较低的密度，较好的隔热、隔声效果。用本发明的方法制成的防水砂浆具有较好的防水效果，且密度小，隔热、隔声、防火；由本发明的防水砂浆制成的防水砂浆毯使用方便，密度小，隔热、隔声、防火。使用本发明的方法还可以制作防水粉，用于制作防水层或填缝，防水效果好，质量轻。由本发明的方法所制成的发泡保温板，保温效果好且防火。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明。
实施例1
制备一种防水砂浆，方法如下：
步骤一，将硅系气凝胶2公斤、砂子600公斤、硬脂酸锌3公斤和硬脂酸3公斤加入搅拌机中边搅拌边加热；至加热到120℃后，保持120℃-140℃条件下搅拌10-15分钟。
步骤二，自然冷却至60℃后，加入水泥350公斤、乙酸乙烯酯胶粉15公斤、聚乙烯醇胶粉10公斤、甲基纤维素3公斤，继续搅拌15-20分钟即可。
将本实施例所制成的防水砂浆与水混合即制成浆料，所制成的浆料中气凝胶均匀分布，在制浆和放置过程中，气凝胶与砂子没有出现漂浮和分离的现象。
性能检测：
本实施例所制成的防水砂浆按照GB23440《无机防水堵漏材料》测试粘结强度，测得本实施例所制备的防水砂浆的7d粘结强度为0.9MPa, 28d粘结强度为1.2Mpa。
本实施例所制成的防水砂浆按照GB/T 17671《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》测得本实施例所制备的防水砂浆的抗压强度为24.3 Mpa。
本实施例所制成的防水砂浆按照DL/T 5126《聚合物改性水泥砂浆试验规程》测得抗渗压力为0.80 Mpa。
可见，本实施例所制备的防水砂浆具有优良的粘结强度、抗压强度和抗渗性能，且保温和隔声效果也比较好；并且本实施例所制得的防水砂浆由于添加了密度较小的气凝胶同体积的重量较轻，其密度为1.76吨/m3,而现有技术中不加气凝胶的砂浆密度为1.80吨/m3。
对比例1
制备一种砂浆，方法如下：
将硅系气凝胶2公斤、砂子600公斤、水泥350公斤、乙酸乙烯酯胶粉15公斤、聚乙烯醇胶粉10公斤、甲基纤维素3公斤加入搅拌机中搅拌15-20分钟，得混合料。
向所制成的混合料中加水制浆料，边加边搅拌，可以观察到在加水和搅拌的过程中，气凝胶逐渐上浮，在制成的浆料中气凝胶漂浮在浆料的表面，无法与砂子和水泥均匀混合。
实施例2
制备一种防水砂浆，方法如下：
步骤一，将硅系气凝胶5公斤、砂子600公斤、硬脂酸锌5公斤和硬脂酸5公斤加入搅拌机中边搅拌边加热；至加热到120℃后，保持120℃-140℃条件下搅拌10-15分钟。
步骤二，自然冷却至60℃以下后，加入水泥350公斤、乙酸乙烯酯胶粉10公斤、聚乙烯醇胶粉8公斤、甲基纤维素3公斤，继续搅拌15-20分钟即可。
将本实施例所制成的防水砂浆与水混合即制成浆料，所制成的浆料中气凝胶均匀分布；在制浆和放置过程中，气凝胶与砂子没有出现漂浮和分离的现象。
对本实施例所制备的防水砂浆进行性能测试，测试方法与实施例1相同，测得本实施例所制备的防水砂浆的7d粘结强度为1.0MPa, 28d粘结强度为1.3MPa；抗压强度为25.30Mpa；抗渗压力为0.81 Mpa。可见，本实施例所制备的防水砂浆具有优良的粘结强度、抗压强度和抗渗性能，并且本实施例所制得的防水砂浆由于添加了密度较小的气凝胶，质量较轻，其密度为1.76吨/m3；且保温和隔声效果较好。
实施例3
制作一种防水毯：
将实施例1所制备的防水砂浆装入约1cm厚的砂浆专用毯中，制成防水毯。使用时将防水毯铺平后，向防水毯上喷水至饱和，待防水毯固化即可。
本实施例所制作的防水毯按照JG/193-2006《钠基膨润土防水毯》的方法进行检测，测得渗透系数为0.85×10-12m/s。
本实施例所制作的防水毯重量轻，防水效果也好。
实施例4
制备一种防水粉：
步骤一，将气凝胶2公斤、轻质碳酸钙500公斤、硬脂酸锌3公斤和硬脂酸3公斤加入搅拌机中边搅拌边加热；至加热到120-140℃，保持温度并保持搅拌10-15分钟。
步骤二，自然冷却至60℃以下，继续搅拌15-20分钟即可。
所制得的防水粉可用于屋面、楼面等的防水层，也可作裂缝的补漏，质量轻，防水效果好。
实施例5
制备一种发泡保温板：
步骤一，将气凝胶2公斤、矿渣粉80公斤、硬脂酸锌3公斤和硬脂酸3公斤加入搅拌机中边搅拌边加热；至加热到120℃后，保持120℃-140℃条件下搅拌10-15分钟。
步骤二，自然冷却至60℃后，继续搅拌15-20分钟。
步骤三，加入水泥80公斤、聚丙烯纤维1公斤、三乙醇胺0.5公斤、硫酸钠5公斤、乙二醇2公斤，搅拌均匀，加入90℃以上的热水80公斤和双氧水8公斤，快速搅拌40S,立即倒入模具中，40秒左右发泡成形，切割，固化、养护。
性能检测：
采用GB/T 10294-2008 《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 防护热板法》的方法对本实施例所制成的发泡保温板进行测定，测得本实施例所制发泡保温板的导热系数为0.032 W/(m·k)，密度为120kg/cm3。
对比例2
制备一种发泡板：
步骤一，矿渣粉80公斤、水泥80公斤、聚丙烯纤维1公斤，搅拌均匀，加入90℃以上的热水80公斤和双氧水10公斤，快速搅拌40S,立即倒入模具中，40秒左右发泡成形，切割，固化、养护。
采用GB/T 10294-2008 《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 防护热板法》的方法对本对比例所制成的发泡板进行测定，测得本对比例所制发泡保温板的导热系数为0.051W/(m·k)，密度为200kg/cm3。
由此可见，本发明所制备的发泡保温板不仅保温效果好，而且质量轻。
在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，以上所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。另外以上仅为本发明的部分实施例，而不是全部实施例，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的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。
Claims (10)
1.一种建筑骨料中添加气凝胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将气凝胶、建筑骨料、硬脂酸锌和硬脂酸加入搅拌机中边搅拌边加热；至加热到120-140℃，保持温度并保持搅拌10-15分钟；
步骤二，自然冷却至60℃以下，继续搅拌15-20分钟即可。
2.如权利要求1所述的建筑骨料中添加气凝胶的方法，其特征在于，所述气凝胶为硅系气凝胶、碳系气凝胶、硫系气凝胶、金属氧化物系气凝胶或金属系气凝胶。
3.如权利要求1所述的建筑骨料中添加气凝胶的方法，其特征在于，所述步骤二中，自然冷却至60℃以下后加入水泥，然后再加入乙酸乙烯酯胶粉、聚乙烯醇胶粉和甲基纤维素。
4.如权利要求1或2所述的建筑骨料中添加气凝胶的方法，其特征在于，所述建筑骨料为砂子、轻质碳酸钙或矿渣粉。
5.一种防水砂浆，包含砂子和水泥，其特征在于，所述砂子中添加有气凝胶，其中所述砂子的表面涂覆有硬酯酸锌和硬脂酸，所述气凝胶粘结在所述砂子表面的硬脂酸锌或硬脂酸上；所述砂子中添加气凝胶的方法采用权利要求1或2所述的方法。
6.如权利要求5所述的防水砂浆，其特征在于，所述防水砂浆中混合有乙酸乙烯酯胶粉、聚乙烯醇胶粉和甲基纤维素。
7.如权利要求6所述的防水砂浆，其特征在于，所述防水砂浆中各物质的质量份数为：气凝胶2-5份，砂子600份，水泥350份，硬脂酸锌3-5份，硬脂酸3-5份，乙酸乙烯酯胶粉10-15份，聚乙烯醇胶粉8-10份，甲基纤维素3份。
8.一种防水砂浆毯，其特征在于，所述防水砂浆毯所用的砂浆为权利要求5至7之一所述的砂浆。
9.一种防水粉，其特征在于，包含有均匀混合的气凝胶和轻质碳酸钙，所述轻质碳酸钙的表面涂覆有硬脂酸锌和硬脂酸，所述气凝胶粘结在所述轻质碳酸钙表面的硬脂酸锌或硬脂酸上；所述防水粉由权利要求1或2所述的方法制成。
10.一种发泡保温板，其特征在于，所述发泡保温板所用的建筑骨料为矿渣粉，所述矿渣粉中添加有气凝胶；所述矿渣粉中添加气凝胶采用于权利要求1至3之一所述的方法。
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