CN116102296A - 一种低碳隔音楼板砂浆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低碳隔音楼板砂浆，涉及水泥砂浆技术领域，所述砂浆包括如下重量份的原料：水泥0～100份、硬石膏35～40份、矿粉250～350份、乳胶粉12～16份、河砂80～120份、减水剂2～4份、甲酸钙5～7份、废旧轮胎颗粒120～150份、高强度纤维20～50份，所述废旧轮胎颗粒的形状包括颗粒状、条状，所述废旧轮胎颗粒中颗粒状的重量比为20％～40％，其中高强度纤维为钢纤维或玻璃纤维，优选为空心管状的玻璃纤维。本发明通过加入废旧轮胎颗粒以及空心管状的高强度纤维，产生了良好的隔音降噪效果，且成本远低于现有的楼板隔音砂浆，且砂浆中水泥含量显著低于现有产品，能够大幅降低施工过程中的碳排放量。
Description
技术领域
本发明涉及水泥砂浆技术领域，具体为一种低碳隔音楼板砂浆。
背景技术
建筑物的隔音效果对人们的生活、睡眠、工作质量有着重要的影响，根据GB50118-2010《民用建筑隔声设计规范》的规定，住宅建筑的分户墙、分户楼板隔声标准应大于53dB，但是，该标准中对于室内噪声的测量点位于房间中央，且距离地面高度在1.2m及以上，根据该标准建造的建筑对于空气声源有良好的隔声效果，即声源不与建筑墙体、地面接触时，大部门噪声会被墙体、楼板阻隔、反射或吸收。但是，对于一些撞击、挪移物体、奔跑导致的噪声，由于声源位于墙体或地面表面，且混凝土、钢筋对声波的传递能力比空气强，很容易穿透墙体和楼板，对邻居产生干扰，由此导致的邻里矛盾近几年频见报端。
CN102249614A公开了一种轻质保温隔音阻尼地坪砂浆，以无机硅酸盐为胶凝材料，因此与水泥砂浆及混凝土基层相容性都良好，粘结牢固，避免空鼓现象，适应各种基层状况，在平整度很差的情况下，还可兼具找平功能，施工非常简便，加水搅拌均匀即可进行批刮使用，整个隔声层为一个整体，大大减少了声桥的存在，抗压强度适中，不易产生变形，并且不会大幅度增加建筑物的荷载，具有很低的导热系数，使楼板隔声的同时具有保温隔热效果。但是，该方案中需要加入较高比例的橡胶微粉，而橡胶价格昂贵，无论是天然胶还是合成胶，价格都是普通水泥的数十倍，从而大幅增加砂浆的生产成本。
此外，现有的水泥砂浆中水泥占比较大，水泥在凝固过程中，由于碳酸钙发生分解，会产生较多的CO2气体，因此建筑施工过程中会产生大量的碳排放，基础设施建设在我国经济活动中占据重要组成部分，降低建筑施工过程的碳排放，是实现减碳目标的重要途径。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种低碳隔音楼板砂浆，具有低碳环保、隔音效果好、成本低廉的优点，以解决现有的隔音砂浆成本高、碳排放量大的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种低碳隔音楼板砂浆，包括如下重量份的原料：水泥0～100份、硬石膏35～40份、矿粉250～350份、乳胶粉12～16份、河砂80～120份、减水剂2～4份、甲酸钙5～7份、废旧轮胎颗粒120～150份、高强度纤维20～50份，所述废旧轮胎颗粒的形状包括颗粒状、条状，所述废旧轮胎颗粒中颗粒状的重量比为20％～40％。
优选的，所述水泥用量不超过矿粉用量的25％。
优选的，所述废旧轮胎颗粒经过酸浸处理。
优选的，所述废旧轮胎颗粒呈条，所述废旧轮胎颗粒中，条状颗粒的截面形状为H形、O形或带有V形槽的方形。
优选的，所述高强度纤维为钢纤维或玻璃纤维。
优选的，所述废旧轮胎颗粒的酸浸处理过程为，使用浓度为10％～30％的羧酸常温浸泡10h或更长时间，然后用水洗涤并晾干。
优选的，所述高强度纤维为玻璃纤维，所述玻璃纤维呈两端封闭的空心管状，所述玻璃纤维表面经过硅烷偶联润湿剂处理。
优选的，所述羧酸为醋酸、草酸、柠檬酸或其混合物。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)采用矿粉代替水泥，降低了砂浆中的碳酸钙含量，在砂浆凝固过程中可有效减少CO2排放，并采用废旧轮胎代替市售的橡胶块，有效降低了砂浆成本；
(2)通过对废旧轮胎颗粒进行酸浸处理，有效提高了轮胎颗粒与砂浆中其它组分的结合能力，避免凝固后的砂浆出现结构松散、强度下降等问题，并通过改进废旧轮胎颗粒的形状，提高了其隔音性能；
(3)还加入了高强度纤维提升强度，可改善矿粉带来的强度下降问题，由于采用了空心管状的玻璃纤维，使隔音性能得到了进一步提升，可减少橡胶颗粒的用量。
附图说明
图1为不同横截面形状的长条状废旧轮胎颗粒，其中a、b、c、d分别为H形、O形、方形带2个V型槽、方形带4个V形槽。
具体实施方式
本发明主要提供一种低碳隔音楼板砂浆，可用于住宅等建筑装修时的地面及墙面施工，并能够降低施工过程中的碳排放量，施工后的地面及墙体具有良好的隔音效果，能够显著降低物体撞击的噪音透过。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由于每年产生的废旧轮胎数量极为可观，废旧轮胎的价格远低于市售橡胶块，可采用废旧轮胎代替砂浆中的橡胶颗粒来降低成本，但是申请人经过试验，将废旧轮胎直接粉碎为10-80目的颗粒混入水泥砂浆中，并制成砌块，凝固后的砌块抗压、抗折性能显著低于加入橡胶块制成的颗粒，这是由于轮胎生产过程中会加入炭黑、硫磺、硫化促进剂、软化剂等成分，由橡胶、炭黑、硫化促进剂及软化剂等多种物料组成的胶粉是一种表面含交联结构的惰性硫化胶，与共混材料表面的性质不同，相容性较差，同时由于废旧轮胎在室外环境中使用了较长时间，经常处于日晒、高温状态，老化比较严重，直接掺用难以在界面形成较好的粘接界面，从而导致复合材料的力学性能大幅度下降，达不到预期效果。
为解决该问题，申请人采用了如下方式处理废旧轮胎：将废旧轮胎使用高压水枪清洗干净，以去除表面的附着物，再切割成不超过50mm见方的小块，然后倒入粉碎机中粉碎成10-80目的颗粒，将该颗粒倒入酸液中进行浸泡，以改善其表面的相容性，浸泡结束后用水洗涤，晾干或烘干，然后与其它原料按照相同比例制成砌块用于性能测试。
酸浸试验：
将不同类型的酸性物质分别制成5％、10％、20％、30％浓度(m/m)的水溶液，按废旧轮胎颗粒:酸溶液＝1:20～1:5的质量比，浸泡0.5h-72h，取出水洗至洗涤液呈中性，然后制成水泥砂浆砌块，该水泥砂浆砌块中含水泥350份、硬石膏38份、乳胶粉15份、河砂100份、减水剂4份、甲酸钙5份、废旧轮胎颗粒200份，经过养护后测试其抗压强度及拉伸粘接强度，并与同条件下除盐水浸泡处理的废旧轮胎颗粒及市售橡胶块颗粒进行对比，数据显示，所使用的酸性物质中，经过盐酸、硫酸、草酸、柠檬酸、醋酸处理后的废旧轮胎颗粒制成的砌块在抗压强度及拉伸粘接强度上相对于未酸浸处理的废旧轮胎颗粒有不同程度提升，具体数据见下表：
表1不同酸浸处理的效果
如上表所示，盐酸和柠檬酸进行酸浸处理后的废旧轮胎颗粒制成的砌块具有最高的抗压强度和拉伸粘接强度，但是，水泥砂浆中的氯离子如果渗透到混凝土层中，容易腐蚀混凝土中的钢筋，长此以往将影响建筑物的结构强度。
根据上述测试结果，优选草酸、柠檬酸、醋酸作为酸浸试剂。
按照《建筑隔声测量规范》以及GB/T19889.8-2022《声学建筑和建筑构件隔声测量》，测试频率范围100Hz、125Hz、160Hz、200Hz、250Hz、315Hz、400Hz、500Hz、630Hz、800Hz、1000Hz、1250Hz、1600Hz、2000Hz、2500Hz、3150Hz，使用草酸、柠檬酸、醋酸作为酸浸试剂时的撞击声单值评价量分别为63dB、67dB、59dB，加入市售橡胶块颗粒的砌块撞击声单值评价量为62dB。
目前的隔音楼板砂浆中加入的橡胶颗粒大多为10-50目左右的颗粒，其形状接近球形，而实心球形颗粒的比表面积在所有形状中是最小的，为考察橡胶颗粒形状对隔音能力的影响，分别将废旧轮胎使用粉碎机制成10目、30目、50目、80目、100目的类球形颗粒，以及使用异形刀具切割为H形、O形、方形的长条状，其中方形长条表面至少包含2个角度不超过40°的V形槽，长条的横截面面积不超过0.5mm2，长度不超过5mm。
按水泥350份、硬石膏38份、乳胶粉15份、河砂100份、减水剂4份、甲酸钙5份、废旧轮胎颗粒200份，使用不同形状的废旧轮胎颗粒制成砌块，这些废旧轮胎颗粒均经过柠檬酸浸泡(浓度30％，质量比1:5，时长10h)，并水洗晾干，经过养护后测试砌块的隔音性能，如下表：
表2颗粒形状对降噪性能的影响
如上表所示，单独使用时，将废旧轮胎制成异形长条更有利于提升隔音性能，但是，申请人还发现，将类球形颗粒与异形长条颗粒按一定比例混用时，可以起到更加的隔音效果，部分数据如下：
表3不同形状颗粒混用对降噪性能的影响
如上表所示，H形、方形开槽长条与类球形颗粒按一定比例混用时，砌块的隔音效果优于单独使用，且与80目类球形颗粒混用时隔音效果最佳，而O形长条与不同目数的类球形颗粒混合使用时效果均不明显。
为了降低砂浆中水泥用量，减少砂浆凝固过程中的碳排放，按照水泥350份、硬石膏38份、乳胶粉15份、河砂100份、减水剂4份、甲酸钙5份、废旧轮胎颗粒200份(80目类球形颗粒+方形长条，比例7:13，方形长条横截面面积0.32mm2，对称设置4个V形槽，角度35°)的重量配比，在其它组成不变的条件下，采用矿粉代理砂浆中的水泥，并测试不同用量矿粉下的抗压强度是否合格，如下：
表4水泥含量对抗压强度的影响
| 水泥份数 | 矿粉份数 | 抗压强度/MPa |
| 300 | 50 | 6.42 |
| 200 | 150 | 6.27 |
| 100 | 250 | 6.15 |
| 0 | 350 | 5.78 |
加入矿粉的砌块抗压强度比未加入矿粉的砌块有不同程度的下降，这是由于矿粉的水化强度弱导致的，为改善这一问题，向砂浆中加入了一定比例的玻璃纤维或钢纤维等高强度纤维，具体组成为矿粉350份、硬石膏38份、乳胶粉15份、河砂100份、减水剂4份、甲酸钙5份、废旧轮胎颗粒200份(80目类球形颗粒+方形长条，比例7:13，方形长条横截面面积0.32mm2，对称设置4个V形槽，角度35°)、高强度纤维20-50份，其中，使用的玻璃纤维表面经过硅烷偶联润湿剂处理，最终获得的砌块强度数据如下：
表5高强度纤维种类及添加量对强度的影响
| 纤维种类 | 纤维份数 | 抗压强度/MPa |
| 钢纤维 | 20 | 6.13 |
| 钢纤维 | 30 | 6.51 |
| 钢纤维 | 50 | 6.89 |
| 玻璃纤维 | 20 | 6.09 |
| 玻璃纤维 | 30 | 6.35 |
| 玻璃纤维 | 50 | 6.78 |
如上表，当采用矿粉完全代替水泥时，加入钢纤维或玻璃纤维等高强度纤维均可改善砂浆砌块的抗压强度。
对加入高强度纤维的砌块进行隔音性能测试，数据如下：
表6高强度纤维种类及添加量对降噪性能的影响
| 纤维种类 | 纤维份数 | 撞击声单值评价量/dB |
| 钢纤维 | 20 | 56 |
| 钢纤维 | 30 | 59 |
| 钢纤维 | 50 | 64 |
| 玻璃纤维 | 20 | 52 |
| 玻璃纤维 | 30 | 53 |
| 玻璃纤维 | 50 | 52 |
申请人发现，若采用的玻璃纤维为空心管状，则可以良好地提高砌块的隔音性能，在保持同等的隔音性能下减少橡胶颗粒的用量，如下：
表7玻璃纤维形状及添加量对废旧轮胎颗粒用量及降噪性能的影响
| 玻璃纤维种类 | 纤维份数 | 废旧轮胎颗粒份数 | 撞击声单值评价量/dB |
| 空心管 | 20 | 150 | 52 |
| 空心管 | 30 | 120 | 51 |
| 空心管 | 50 | 80 | 52 |
| 实心 | 20 | 150 | 54 |
| 实心 | 30 | 120 | 55 |
| 实心 | 50 | 80 | 57 |
此外，将空心管状的玻璃纤维两端封闭后，能够防止施工过程中砂浆的其它成分进入玻璃纤维的内部空腔，并产生更佳的隔音效果：
表8玻璃纤维形状及添加量对废旧轮胎颗粒用量及降噪性能的影响
| 玻璃纤维种类 | 纤维份数 | 废旧轮胎颗粒份数 | 撞击声单值评价量/dB |
| 空心管 | 20 | 150 | 52 |
| 空心管 | 30 | 120 | 51 |
| 空心管 | 50 | 80 | 52 |
| 空心管，两端封闭 | 20 | 150 | 50 |
| 空心管，两端封闭 | 30 | 120 | 48 |
| 空心管，两端封闭 | 50 | 80 | 47 |
以下为本发明的实施例：
实施例1
矿粉350份、硬石膏38份、乳胶粉15份、河砂100份、减水剂4份、甲酸钙5份、废旧轮胎颗粒150份(80目类球形颗粒+方形长条，比例7:13，方形长条横截面面积0.32mm2，对称设置4个V形槽，角度35°)、空心管状玻璃纤维20份，废旧轮胎颗粒经20％浓度草酸溶液浸泡10小时并洗涤晾干，玻璃纤维两端封闭且表面经过硅烷偶联润湿剂处理，制成水泥砂浆砌块。
实施例2
水泥50份、矿粉300份、硬石膏35份、乳胶粉12份、河砂80份、减水剂3份、甲酸钙6份、废旧轮胎颗粒150份(50目类球形颗粒+方形长条，比例2:3，方形长条横截面面积0.32mm2，对称设置4个V形槽，角度35°)、空心管状玻璃纤维20份，废旧轮胎颗粒经30％浓度柠檬酸溶液浸泡10小时并洗涤晾干，玻璃纤维两端封闭且表面经过硅烷偶联润湿剂处理，制成水泥砂浆砌块。
实施例3
水泥100份、矿粉250份、硬石膏40份、乳胶粉16份、河砂120份、减水剂2份、甲酸钙7份、废旧轮胎颗粒120份(50目类球形颗粒+方形长条，比例2:3，方形长条横截面面积0.32mm2，对称设置4个V形槽，角度35°)、空心管状玻璃纤维50份，废旧轮胎颗粒经30％浓度醋酸溶液浸泡10小时并洗涤晾干，玻璃纤维两端封闭且表面经过硅烷偶联润湿剂处理，制成水泥砂浆砌块。
实施例1-3的抗压强度、拉伸粘接强度、撞击声单值评价量如下所示：
表9实施例1-3的性能数据
| 实施例 | 抗压强度/MPa | 拉伸粘接强度/MPa | 撞击声单值评价量/dB |
| 1 | 6.07 | 0.67 | 53 |
| 2 | 6.34 | 0.65 | 50 |
| 3 | 6.67 | 0.69 | 48 |
综上所述，本发明提出的低碳隔音楼板砂浆具有良好的抗压强度、拉伸粘接强度以及隔音性能，能够有效解决撞击导致的噪声透过楼板及墙体传递的问题，减少住宅等建筑物的噪声污染，且利用了废旧轮胎资源，成本低廉，可减少废旧轮胎丢弃导致的污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种低碳隔音楼板砂浆，其特征在于，包括如下重量份的原料：水泥0～100份、硬石膏35～40份、矿粉250～350份、乳胶粉12～16份、河砂80～120份、减水剂2～4份、甲酸钙5～7份、废旧轮胎颗粒120～150份、高强度纤维20～50份，所述废旧轮胎颗粒的形状包括颗粒状、条状，所述废旧轮胎颗粒中颗粒状的重量比为20％～40％。
2.根据权利要求1所述的一种低碳隔音楼板砂浆，其特征在于，所述水泥用量不超过矿粉用量的25％。
3.根据权利要求1所述的一种低碳隔音楼板砂浆，其特征在于，所述废旧轮胎颗粒经过酸浸处理。
4.根据权利要求1或3所述的一种低碳隔音楼板砂浆，其特征在于，所述废旧轮胎颗粒呈条，所述废旧轮胎颗粒中，条状颗粒的截面形状为H形、O形或带有V形槽的方形。
5.根据权利要求1所述的一种低碳隔音楼板砂浆，其特征在于，所述高强度纤维为钢纤维或玻璃纤维。
6.根据权利要求3所述的一种低碳隔音楼板砂浆，其特征在于，所述废旧轮胎颗粒的酸浸处理过程为，使用浓度为10％～30％的羧酸常温浸泡10h或更长时间，然后用水洗涤并晾干。
7.根据权利要求5所述的一种低碳隔音楼板砂浆，其特征在于，所述高强度纤维为玻璃纤维，所述玻璃纤维呈两端封闭的空心管状，所述玻璃纤维表面经过硅烷偶联润湿剂处理。
8.根据权利要求6所述的一种低碳隔音楼板砂浆，其特征在于，所述羧酸为醋酸、草酸、柠檬酸或其混合物。
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- 2022-12-01 CN CN202211531533.3A patent/CN116102296A/zh active Pending
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