CN115490474A - 一种纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆及其制备方法，该砂浆按照重量份数计算，其由60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263‑701份玻化微珠、2份乳胶粉、0‑3份纳米材料、1.24‑4.2份外加剂和50‑179.7份水制成；其中，所述纳米材料包括纳米二氧化硅和/或纳米碳酸钙。本发明在常规的配比优化基础之上，通过掺入十二烷基硫酸钠引气剂的保温改性措施和掺入纳米SiO2和纳米CaCO3的纳米改性措施进一步提升多种强度等级的玻化微珠保温砂浆性能，并结合微观分析其性能提升机理。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆。
背景技术
随着全球能源危机和建筑耗能的迅速增长，低碳节能、建筑绿色化的需求不断提升。能源效率措施是减少建筑运行耗能最具成本效益的措施，建筑保温改造对于建筑节能减排具有重要意义。由于建筑部门的能源使用占我国总能源使用和温室气体排放的很大一部分，满足建筑节能的需求，可以从两个方面入手：一是大力开发清洁能源，如光伏发电、风力发电等；二是提高建筑的能源效率，通过能源高效利用，如研发隔热性能更优秀的建筑外围护结构，减少能源在使用过程中的损耗。能源效率措施是最具成本效益的措施，而太阳能光伏和风能等措施的成本效益远不如建筑保温改造，且外墙外保温的研究和发展也相比于其它的方式方法要更突出。在满足提高能效的要求方面，建筑的保温起着重要的作用。然而，考虑到经济性、建筑面积、运输能力、建筑限制、材料使用和现有的建筑技术等方面的问题，非常厚的建筑围护结构是不可取的，此时就需要隔热性能、工作性能更加优异的保温隔热材料。为了达到尽可能高的保温性能，除了在不断增加的建筑围护结构中使用目前传统的保温材料外，新的保温材料和优秀的隔热方案被不断开发出来，并投入使用中。
目前建筑工程市场所用的保温材料主要为EPS板、XPS板、聚氨酯泡沫、酚醛泡沫等有机材料和泡沫混凝土等无机材料。而玻化微珠是一种表面封闭玻化、内部为多孔空腔结构的珍珠岩制品，玻化微珠保温砂浆是以玻化微珠为轻质骨料的无机保温隔热材料，它相比于有机保温材料，具有不燃﹑防火性能优异，并且更耐老化的优势；相比于泡沫混凝土，它又具有干缩小、不易塌陷、力学性能强、施工和易性好的优势。
玻化微珠保温建筑材料在2006年左右开始被广泛研究，李珠等、张泽平等、张欣等、曾亮等对玻化微珠保温砂浆进行大量研究，初探玻化微珠保温砂浆的各项性能以及工程应用。砂浆中加入玻化微珠后，抗压强度、抗折强度降低，但同时砂浆的干密度显著降低，自重减轻，导热系数降低，提升砂浆的保温隔热性能。玻化微珠砂浆作为建筑围护构件或是顶层隔热构件在建筑保温隔热节能方面具有显著作用。
为了更具体地验证玻化微珠保温砂浆的优良性能，并与其他类型的保温隔热材料作比较，有必要深入地探究不同因素对玻化微珠保温砂浆的力学、热工等性能的影响，并着力制备更低密度、更低导热系数、更高强度、更好工作性能的玻化微珠保温砂浆。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明人团队经过多年的探索研究，提出一种纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，对玻化微珠保温砂浆性能进行优化，不仅满足规范要求，且有更高强度、更低导热系数、更优秀的施工和易性的玻化微珠保温砂浆。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由：60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263-701份玻化微珠、2份乳胶粉、0-3份纳米材料、1.24-4.2份外加剂和50-179.7份水制备而成；
其中，所述纳米材料包括纳米二氧化硅和/或纳米碳酸钙。
优选地，所述纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，包括：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、2.5份纳米二氧化硅、1.24-1.56份外加剂和50份水。
优选地，所述纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，包括：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、2份纳米碳酸钙、1.24-1.56份外加剂和50份水。
优选地，所述水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，按照质量百分比计算，包括：20.94％SiO2，3.44％Fe2O3，4.85％Al2O3，63.02％CaO，3.22％MgO，2.32％SO3和0.50％R2O。
优选地，所述粉煤灰为I级粉煤灰，按照质量百分比计算，包括：52.97％SiO2，4.16％Fe2O3，33.15％Al2O3，4.012％CaO，1.01％MgO，1.5％SO3和2.035％R2O。
优选地，所述矿渣为S95级磨细矿渣，按照质量百分比计算，包括：42％SiO2，0.62％Fe2O3，16％Al2O3，40％CaO，0.46％MgO，0.55％SO3和0.28％R2O。
优选地，所述外加剂包括减水剂、消泡剂、增稠剂、引气剂中的至少一种。
优选地，所述减水剂为聚羧酸超塑化剂540P，所述增稠剂为400粘度羟丙基甲基纤维素，所述消泡剂为WH-XP2型消泡剂，所述引气剂为十二烷基硫酸钠。
优选地，所述纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，包括：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、701份玻化微珠、2份乳胶粉、2.5份纳米二氧化硅、0.1份引气剂、0.5份减水剂、1.5份增稠剂和179.7份水。
优选地，所述纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，包括：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、701份玻化微珠、2份乳胶粉、2份纳米碳酸钙、0.1份引气剂、2.6份减水剂、1.5份增稠剂和179.7份水。
所述纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆的制备方法，其包括如下步骤：
称取试验所需纳米SiO2、减水剂和水，将纳米SiO2加入水中，将水溶液置于悬臂式电动搅拌机中以800rpm的转速开始搅拌，将减水剂缓慢倒入水中，避免减水剂融入水中成块，再搅拌3min。量取试验所需干料(水泥、粉煤灰、矿渣、乳胶粉、增稠剂、消泡剂)，置于砂浆搅拌机搅拌锅内搅拌1min，保证干料均匀。砂浆搅拌机再次开始搅拌，将已溶入减水剂的水缓慢倒入搅拌锅中，边加水边搅拌2min，暂停1min清理搅拌机的叶片和内壁，加入称取好的玻化微珠，再搅拌4min，出锅。
本发明的有益效果为：
本发明在常规的配比优化基础之上，通过掺入十二烷基硫酸钠引气剂的保温改性措施和掺入纳米SiO2和纳米CaCO3的纳米改性措施进一步提升多种强度等级的玻化微珠保温砂浆性能，并结合微观分析其性能提升机理。本发明的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆材料具有如下优点：
1.该玻化微珠保温砂浆采用工业废料粉煤灰(FA)和矿渣(SL)以合适的掺量部分取代水泥，充分利用了废弃资源，降低了生产能耗和碳排放，减少了环境破坏和污染，是一种绿色环保的材料。
2.纳米SiO2(NanoSiO2，NS)是提高水泥基复合材料强度的首选纳米填料之一。与其他纳米材料相比，NS具有很高的火山灰活性，在促进水泥水化方面具有独特的优势。
3.NS的掺入能够明显提升水泥基材料的力学性能，NS的应用使水泥基复合材料的抗压强度提高了30％-50％，NS的加入可以降低混凝土的坍落度和扩展度，提高混凝土的早期强度，增大混凝土早期自收缩，提高抗渗性和抗冻耐久性。
4.纳米CaCO3(NanoCaCO3，NC)是一种惰性颗粒、活性低。加入NC后，NC可为水泥水化提供成核位点，促进水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的快速生成，显著缩短水泥水化诱导时间。NC改善了水泥基体界面氢氧化钙(CH)的富集和定向排列，从而优化了水泥基体材料内部的界面过渡区(ITZ)，提高了水泥基材料的强度和韧性。
5.NC颗粒的微集料填充效应改善了胶凝体系间的颗粒级配、界面区域的水泥颗粒分布，优化孔隙尺寸分布，改善了水泥基材料的密实度和力学性能。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明中所使用的玻化微珠的外观图；
图2是本发明中凝胶材料与玻化微珠的粒径级配图；
图3是本发明中纳米SiO2的外观展示图；
图4是本发明中纳米碳酸钙的外观展示图；
图5是本发明实施例1-7中纳米SiO2掺量对保温砂浆流动度、干湿密度的影响图；
图6是本发明实施例1-7中纳米SiO2掺量对保温砂浆抗压强度和抗折强度的影响图；
图7是本发明实施例1-7中纳米SiO2掺量对保温砂浆吸水率和软化系数的影响图；
图8是本发明实施例1-7中纳米SiO2掺量对保温砂浆导热系数的影响图；
图9是本发明实施例1-7中纳米CaCO3掺量对对流动度、干湿密度的影响图；
图10是本发明实施例1-7中纳米CaCO3掺量对保温砂浆抗压强度和抗折强度的影响图；
图11是本发明实施例1-7中纳米CaCO3掺量对保温砂浆吸水率和软化系数的影响图；
图12是本发明实施例1-7中纳米CaCO3掺量对保温砂浆导热系数的影响图；
图13是本发明纳米改性玻化微珠保温砂浆微观分析图。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明，对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
本发明中所使用的原料包括：
①.水泥
采用由山东潍坊硕顺建材有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥，具体化学成分及性能参数见表3-1和表3-2。
表1水泥化学成分
表2水泥性能参数
②.粉煤灰
采用由河南省巩义市龙泽净水材料有限公司生产的I级粉煤灰，具体化学成分及性能参数见表3-3和表3-4。
表3粉煤灰化学成分
表4粉煤灰性能参数
③.矿渣
采用由河北石家庄市灵寿县博恒矿产品公司生产的S95级磨细矿渣，具体化学成分及性能参数见表3-5和表3-6。
表5矿渣化学成分
表6矿渣性能参数
④.玻化微珠
采用由河南信阳中森珍珠岩应用有限公司生产的玻化微珠，具体参数见表3-7，外观见图1，玻化微珠与胶凝材料的粒径级配见图2。
表7玻化微珠性能参数
⑤.乳胶粉
采用由晴俊化工有限公司生产的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液(vinyl acetate-ethylene，VAE)制备而成的可再分散性乳胶粉(redispersible polymer powder，RDP)，外观为白色粉末。
⑥.纳米SiO2
采用浙江宇达化工有限公司生产的纳米SiO2，SiO2固含量为30％，其性能参数如表3-8所示，外观如图3所示。
表8纳米SiO2性能参数
⑦.纳米碳酸钙
采用浙江宇达化工有限公司生产的纳米碳酸钙，其性能参数如表3-9所示。外观如图4所示。
表9纳米碳酸钙性能参数
⑧.外加剂
减水剂采用西卡中国有限公司生产的聚羧酸超塑化剂540P；增稠剂采用泰安瑞泰公司生产的400粘度羟丙基甲基纤维素；消泡剂采用天津伟合科技发展有限公司生产的WH-XP2型消泡剂；引气剂采用国药试剂生产的化学纯十二烷基硫酸钠。
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由：60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、0份纳米SiO2、0.86份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水制备而成。
该保温砂浆制备过程如下：
称取试验所需纳米SiO2、减水剂和水，将纳米SiO2加入水中，将水溶液置于悬臂式电动搅拌机中以800rpm的转速开始搅拌，将减水剂缓慢倒入水中，避免减水剂融入水中成块，再搅拌3min。量取试验所需干料(水泥、粉煤灰、矿渣、乳胶粉、增稠剂、消泡剂)，置于砂浆搅拌机搅拌锅内搅拌1min，保证干料均匀。砂浆搅拌机再次开始搅拌，将已溶入减水剂的水缓慢倒入搅拌锅中，边加水边搅拌2min，暂停1min清理搅拌机的叶片和内壁，加入称取好的玻化微珠，再搅拌4min，出锅。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、0.5份纳米SiO2、0.96份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
制备过程同实施例1。
实施例3
在实施例1、2的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、1份纳米SiO2、1份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
制备过程同实施例1。
实施例4
在实施例1-3的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、1.5份纳米SiO2、1.07份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
制备过程同实施例1。
实施例5
在实施例1-4的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、2份纳米SiO2、1.14份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
制备过程同实施例1。
实施例6
在实施例1-5的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、2.5份纳米SiO2、1.18份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
制备过程同实施例1。
实施例7
在实施例1-6的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、3份纳米SiO2、1.18份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
制备过程同实施例1。
实施例8
在实施例1＝7的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、0份纳米碳酸钙、0.86份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
该保温砂浆制备过程如下：
称取试验所需减水剂和水，将水置于悬臂式电动搅拌机中以800rpm的转速开始搅拌，将减水剂缓慢倒入水中，避免减水剂融入水中成块，再搅拌3min。量取试验所需干料(水泥、粉煤灰、矿渣、乳胶粉、增稠剂、消泡剂和纳米碳酸钙)，置于砂浆搅拌机搅拌锅内搅拌1min，保证干料均匀。砂浆搅拌机再次开始搅拌，将已溶入减水剂的水缓慢倒入搅拌锅中，边加水边搅拌2min，暂停1min清理搅拌机的叶片和内壁，加入称取好的玻化微珠，再搅拌4min，出锅。
实施例9
在实施例1的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、0.5份纳米碳酸钙、0.86份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
制备过程同实施例8。
实施例10
在实施例9的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、1份纳米碳酸钙、0.86份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
制备过程同实施例8。
实施例11
在实施例10的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、1.5份纳米碳酸钙、0.86份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
制备过程同实施例8。
实施例12
在实施例8的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、2份纳米碳酸钙、0.86份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
制备过程同实施例8。
实施例13
在实施例8的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、2.5份纳米碳酸钙、0.86份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
制备过程同实施例8。
实施例14
在实施例8的基础上，本实施例提供的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，其是由如下组分制备而成：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、3份纳米碳酸钙、0.86份减水剂、0.2份消泡剂、0.18份增稠剂和50份水。
制备过程同实施例8。
实验例1纳米SiO2改性试验设计方案：
本发明通过阅读大量文献，发现NS的最优掺量大多在胶凝材料的0wt％～3wt％之间，过高的NS掺量会导致试件性能的降低。因此，将NS掺量设置为胶凝材料的0％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％。
表10 NS掺量影响试验配合比
实验例2纳米SiO2对玻化微珠保温砂浆流动度、干湿密度的影响
由图5可以看出，通过增加减水剂掺量的方法，NS掺量为0％、0.5％、1％、1.5％、2％的试件流动度控制在了121mm±2mm的范围内，但对于NS掺量为2.5％和3％的试件，即便减水剂过量掺入，依旧不能将它们的流动度控制在上述范围中，且随着NS掺量上升，流动度下降明显。由图5可以看出，随着NS掺量的变化，玻化微珠保温砂浆的湿密度变化较小且无规律，28干密度随着NS掺量的上升呈现先上升后下降的趋势，最大的28d干密度在NS掺量为2％时取得，此时试件的28d干密度为1240kg/m3，相比于NS掺量为0％时的最小28d干密度1179kg/m3，提升了5.2％。
实验例3纳米SiO2对玻化微珠保温砂浆力学性能的影响
由图6可以看出，所有龄期的抗压强度和28d抗折强度均随着NS掺量的上升，呈现先上升再下降的趋势，所有龄期的抗压强度和28d抗折强度在NS掺量为2.5％时均达到最大值，此掺量下28d和56d抗压强度分别为31.3MPa和32MPa，28d抗折强度为5.63MPa。对比未掺NS的试件，28d和56d抗压强度分别提高了34.9％和26.5％，28d抗折强度提高了16.6％。
实验例4纳米SiO2对玻化微珠保温砂浆吸水率和软化系数的影响
由图7可以看出，随着NS掺量的上升，玻化微珠保温砂浆的吸水率呈现先下降再上升的趋势，当NS掺量为2.5％时，吸水率最小，为14％，相比于未掺NS的试件降低了4.4％。随着NS掺量的上升，软化系数呈现不断上升的趋势，当NS掺量为3％时，软化系数最大，为0.92，相比于未掺NS的试件升高了0.107。
实验例5纳米SiO2对玻化微珠保温砂浆导热系数的影响
观察图3-8，随着NS掺量的上升，玻化微珠保温砂浆的导热系数呈现不规则变化。当NS掺量为2％时，导热系数最高为0.648W/(m·K)，相比于未掺NS的试件，导热系数提高了1.1％。
实验例6纳米CaCO3改性试验设计方案
表11 NC掺量影响试验配合比
通过阅读大量文献，发现NC的最优掺量大多在胶凝材料的0wt％～3wt％之间，过高的NC掺量同样也会导致试件性能的降低。因此，将NC掺量设置为0％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％。前期的尝试试验发现，NC对于玻化微珠保温砂浆的流动性影响相比于NS较小，固定的水胶比与减水剂掺量，也不至于产生很大的浆体状态差异，故维持水胶比与减水剂掺量固定，可通过直接观察流动度的差异探究NC掺量对流动度的影响，试验配合比见表11。
实验例7纳米CaCO3对玻化微珠保温砂浆流动度、干湿密度的影响
由图9可以看出，玻化微珠保温砂浆的流动度随着NC掺量的上升而先上升后下降，在NC掺量为0.5％时达到最大的127mm，此后随着NC掺量的上升，流动度不断下降，当NC掺量为3％时，达到最低的流动度101mm。NC掺量为0.5％时，相比于未掺NC的试件，流动度上升，这可能是因为小掺量的NC颗粒可以充当小分子润滑的作用，且粒径极小的NC颗粒能够部分置换出被胶凝材料所包裹的水，增加浆体中的自由水含量，增大了流动度。玻化微珠保温砂浆的湿密度变化较小且无规律。干密度大致呈现先上升再下降的趋势，28d干密度在NC掺量为0.5％时达到最大的1204kg/m3，这可能是拥有极小粒径的NC颗粒具有微集料填充效应，使得孔隙率降低，且NC具有晶核效应，提高了水化反应程度，导致试件更加致密。
实验例8纳米CaCO3对玻化微珠保温砂浆力学性能的影响
由图10能够看出，玻化微珠保温砂浆的抗压强度和28d抗折强度均随着NC掺量的上升而呈现先上升后下降的趋势。
实验例9纳米CaCO3对玻化微珠保温砂浆吸水率和软化系数的影响
由图11可以看出，随着NC掺量的上升，玻化微珠保温砂浆的吸水率呈现先下降再上升的趋势，当NC掺量为1％时，吸水率最低，为15.6％，相比于未掺NC的试件，吸水率降低2.8％。随着NC掺量的上升，软化系数大致呈现先上升在下降的趋势，NC掺量为1.5％时，软化系数最大，为0.833，相比于未掺NC的试件，软化系数提高0.02。当NC掺量为3％时，吸水率为18.9％，软化系数为0.749，相比于未掺NC的试件，吸水率反而提高了0.5％，软化系数降低的0.064，对试件的耐水性产生负面影响。
实施例10纳米CaCO3对玻化微珠保温砂浆导热系数的影响
由图12可以看出，随着NC掺量的上升，玻化微珠保温砂浆的导热系数呈现先上升再下降的趋势，当NC掺量为1％时，导热系数最高，为0.655W/(m·K)，相比于未掺NC的试件，导热系数提高了1.4％。而当NC掺量为3％时，导热系数最低，为0.605W/(m·K)，相比于未掺NC的试件，导热系数降低了6.3％。
实施例11纳米改性玻化微珠保温砂浆微观分析
最佳的FA和SL掺量优化结果(P.O42.5占胶凝材料的60.4％、FA占胶凝材料的19.4％、SL占胶凝材料的20.2％)为基础，并根据性能影响分析，分别掺加胶凝材料2.5％的NS和2.0％的NC，制备玻化微珠保温砂浆，其配比参考表10和表11中的NS2.5和NC2.0试验组，对28d龄期的试件进行断面SEM微观结构分析。试验分为三组：未掺纳米材料组(FA+SL)、掺入2.5％的NS组(FA+SL+NS)、掺入2.0％的NC组(FA+SL+NC)。
图13(a)、(c)和(e)为FA+SL、FA+SL+NS、FA+SL+NC试件的界面过渡区(ITZ)形貌，可见未掺纳米材料的试件界面过渡区结合较为松散，孔洞、裂缝较多，甚至部分区域出现水化产物与玻化微珠之间分离的情况，FA+SL+NS组和FA+SL+NC组的界面过渡区结合紧密，水化产物充分与玻化微珠表面相粘连，呈现包裹状，界面过渡区与其它水化产物区的边界不明显，未见界面过渡区的水化产物与其他水化产物区有明显的差异。
图13(b)、(d)和(f)为FA+SL、FA+SL+NS、FA+SL+NC试件的水化产物，可见未掺纳米材料的水化产物中有较多裂缝与孔洞，而掺入NS和NC的水化产物均匀致密，未见明显的裂缝，孔洞与未掺纳米材料的试件相比也明显减少。
实施例12配合比
以最低导热系数为优化目标，兼顾较大的抗压强度，配置最优配比的纳米改性玻化微珠保温砂浆，胶凝材料的配比为(水泥：60.4％；粉煤灰：19.4％；矿渣：20.2％)，玻化微珠进行预湿处理，其配合比见表3-12，该纳米改性玻化微珠保温砂浆的性能见表13，《建筑保温砂浆》(GB/T 20473-2006)对保温砂浆的要求也列于表13，进行对比。
表12最终优化配置的配合比
表13最终优化配置玻化微珠保温砂浆求性能
本发明上述实施例，是在常规的配比优化基础之上，通过掺入十二烷基硫酸钠引气剂的保温改性措施和掺入纳米SiO2和纳米CaCO3的纳米改性措施进一步提升多种强度等级的玻化微珠保温砂浆性能，并结合微观分析其性能提升机理。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，其特征在于，按照重量份数计算，其是由：60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263-701份玻化微珠、2份乳胶粉、0-3份纳米材料、1.24-4.2份外加剂和50-179.7份水制备而成；
其中，所述纳米材料包括纳米二氧化硅和/或纳米碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，其特征在于，所述纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，包括：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、2.5份纳米二氧化硅、1.24-1.56份外加剂和50份水。
3.根据权利要求1所述的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，其特征在于，所述纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，包括：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、263份玻化微珠、2份乳胶粉、2份纳米碳酸钙、1.24-1.56份外加剂和50份水。
4.根据权利要求1所述的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，其特征在于，所述水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，按照质量百分比计算，包括：20.94％SiO2，3.44％Fe2O3，4.85％Al2O3，63.02％CaO，3.22％MgO，2.32％SO3和0.50％R2O。
5.根据权利要求1所述的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，其特征在于，所述粉煤灰为I级粉煤灰，按照质量百分比计算，包括：52.97％SiO2，4.16％Fe2O3，33.15％Al2O3，4.012％CaO，1.01％MgO，1.5％SO3和2.035％R2O。
6.根据权利要求1所述的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，其特征在于，所述矿渣为S95级磨细矿渣，按照质量百分比计算，包括：42％SiO2，0.62％Fe2O3，16％Al2O3，40％CaO，0.46％MgO，0.55％SO3和0.28％R2O。
7.根据权利要求1所述的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，其特征在于，所述外加剂包括减水剂、消泡剂、增稠剂、引气剂中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸超塑化剂540P，所述增稠剂为400粘度羟丙基甲基纤维素，所述消泡剂为WH-XP2型消泡剂，所述引气剂为十二烷基硫酸钠。
9.根据权利要求1所述的纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆，按照重量份数计算，包括：
60.4份水泥、19.4份粉煤灰、20.2份矿渣、701份玻化微珠、2份乳胶粉、2.5份纳米二氧化硅、0.1份引气剂、0.5份减水剂、1.5份增稠剂和179.7份水。
10.根据权利要求1-9任一项所述纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
称取试验所需纳米SiO2、减水剂和水，将纳米SiO2加入水中，将水溶液置于悬臂式电动搅拌机中以800rpm的转速开始搅拌，将减水剂缓慢倒入水中，避免减水剂融入水中成块，再搅拌3min。量取试验所需干料(水泥、粉煤灰、矿渣、乳胶粉、增稠剂、消泡剂)，置于砂浆搅拌机搅拌锅内搅拌1min，保证干料均匀。砂浆搅拌机再次开始搅拌，将已溶入减水剂的水缓慢倒入搅拌锅中，边加水边搅拌2min，暂停1min清理搅拌机的叶片和内壁，加入称取好的玻化微珠，再搅拌4min，出锅。
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|---|---|---|---|---|
| CN117585976A (zh) * | 2023-12-06 | 2024-02-23 | 浙江阿斯克建材科技股份有限公司 | 一种复合纳米孔硅酸钙绝热材料的制备方法 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 潘宇航: "纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆性能研究" * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117585976A (zh) * | 2023-12-06 | 2024-02-23 | 浙江阿斯克建材科技股份有限公司 | 一种复合纳米孔硅酸钙绝热材料的制备方法 |
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