CN1305972A - 外保温砂浆及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种外保温砂浆及制备方法,涉及建筑物外墙外保温砂浆及制备工艺。该保温砂浆主要包括水泥、高分子粘结剂、聚苯乙烯泡沫颗粒、纤维和水;其制备工艺包括使聚苯乙烯泡沫满足规定粒度,用水稀释高分子粘接剂,将各原材料按比例称重,对聚苯乙烯泡沫颗粒表面改性处理,将各原材料搅拌均匀。该保温砂浆和易性与施工性好、粘结强度高、抗裂性和耐候性良好。主要作建筑物外墙外保温砂浆,也可作外墙内保温砂浆。
Description
本发明涉及建筑物外墙外保温砂浆及制备方法。
经检索国内外相关科技文献，有关保温砂浆研究与工程应用的报道较多。在国内，保温砂浆主要以膨胀珍珠岩为轻骨料，以水泥为胶凝材配制成保温砂浆。该砂浆吸水率大，抗裂性差，热工性能有待进一步提高，施工时需多次成活，施工效率较低，且为现场配制，其质量不易控制和保证，只能作墙体内保温砂浆，应用有其局限性。在1990年的《新型建筑材料》第1期上刊登了“聚苯乙烯保温砂浆的研制与应用”。该文着重讨论了聚苯乙烯泡沫作保温砂浆的轻骨料之可行性，并对其技术性能、砂浆配合比及施工方法作了介绍。其中的组分为直径约4-6mm左右的聚苯乙烯泡沫粒子、425#号普通硅酸盐水泥、珍珠岩散料、自行研制的专用混合粘结剂，并给出了前三种配料的体积比1∶5∶2，而专用混合粘结剂未给出体积比，只是在其中说明“按规定加入”。其配制方法是：按体积比，用定制的木斗量取聚苯乙烯泡沫粒子，将珍珠岩散料倒入砂浆拌和桶内或铁板上干拌0.5-1分钟，倒入部分混合粘结剂，继续拌和至轻骨料的颗粒润湿后，再一边搅拌一边倒入定量的水泥和混合粘结剂，搅拌时间控制在3分钟之内。在1999年的《建筑技术》第30卷第10期上刊登了“废聚苯乙烯水泥保温砂浆的性能与应用”。该文主要介绍了配制废聚苯乙烯水泥保温砂浆所选用的材料、性能及其施工技术。该砂浆所选用的材料为粒径小于6mm的废聚苯乙烯泡沫颗粒、425#普通硅酸盐水泥、砂、消石灰粉、外加剂，其中的外加剂为引气减水剂和复合外加剂，其制备方法是：在施工现场备好聚苯乙烯泡沫颗粒、外加剂和其他常用材料，按废聚苯乙烯泡沫颗粒∶水泥∶外加剂∶消石灰∶砂=1～2∶1∶水泥体积的17％∶1∶1～2的体积比，根据其用途不同，按体积法量取各利材料倒入砂浆搅拌机内，干拌0.5分钟，再加入总水量80％的水搅拌1-2分钟，最后加入剩余水量。该文还简要介绍了该砂浆性能，如强度、保温性、抗冻性、耐火性。前述两篇文献虽然涉及了聚苯乙烯泡沫保温砂浆的性能与应用，但对其基本物理力学性能、热工性能、干缩性、抗裂性、耐水性、耐候性未作全面深入系统的研究，聚苯乙烯泡沫与胶凝材料结合和该保温砂浆和易性的改善均主要靠掺较多聚合物粘结剂来实现，成本较高，且粘结剂的名称和用量未作介绍，未见该保温砂浆作外墙外保温的工程应用报道。
本发明的目的在于提供一种外保温砂浆及制备方法，不仅成功地解决了无机胶凝材料与聚苯乙烯泡沫颗粒的亲合性，外保温砂浆的和易性好，粘结强度高，热工性能与施工性好，保温隔热性更好的问题，而且抗裂性与耐候性优良。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
外保温砂浆包括以下组分和重量百分比：
水泥 36-75
高分子粘结剂 0.35-5.8
聚苯乙烯泡沫颗粒 1.6-5.1
纤维 0.07-0.12
水 21-54
其中：
水泥为下列水泥中的一种：
425#或525#矿渣硅酸盐水泥，
425#或525#普通硅酸盐水泥，
425#或525#火山灰质硅酸盐水泥，
425#或525#粉煤灰硅酸盐水泥；
高分子粘结剂： 乙烯-醋酸乙烯共聚乳液
或苯丙乳液
或丙烯酸乳液
或乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉；
聚苯乙烯泡沫颗粒：可发泡聚苯乙烯发泡而成的聚苯乙烯泡沫颗粒，
或废弃聚苯乙烯泡沫经破碎而成的颗粒；
纤维： 聚丙烯纤维，
或尼龙-6纤维，
或抗碱玻璃纤维，
或维尼纶纤维；
加入上述纤维，以改善该保温砂浆的抗裂性。
在外保温砂浆的组合物中，还可加入以下组分，其重量百分比：
0＜偶联剂≤0.2
0＜膨胀珍珠岩≤2.8
0＜特细砂≤26
其中：
偶联剂： 异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯
或异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯
或三乙醇胺钛酸酯
或烷醇胺钛酸酯。
外保温砂浆的制备工艺：
使聚苯乙烯泡沫颗粒的粒度大于等于0.4mm，而小于等于5mm；
用高分子粘结剂重量的30-100％的水，将高分子粘结剂稀释；
按选定组分和重量百分比，称出各原材料的重量；
对聚苯乙烯泡沫颗粒表面进行改性处理；
将各原料搅拌混匀，搅拌时间为3-8分钟。
外保温砂浆和易性与施工性好，粘结强度高，抗裂性、耐候性优良。
试验表明，干容重为500kg/m3级的保温砂浆断裂能是同容重膨胀珍珠岩保温砂浆的4.6倍，是水泥砂浆的2.6倍，其极限变形量是膨胀珍珠岩保温砂浆的4倍，水泥砂浆的8倍。吸水率为14.1％，不到膨胀珍珠岩保温砂浆的30％，其冻融循环和干湿循环的强度损失也只有膨胀珍珠岩保温砂浆的一半。
与聚苯乙烯泡沫颗粒直接拌和的砂浆相比，聚苯乙烯泡沫颗粒经表面改性处理后，所配制的保温砂浆的物理力学性能得到很好的改善，尤其是抗折强度、抗拉强度分别提高了10.9％和9.4％，掺入偶联剂后，其抗折强度和抗拉强度分别提高了18.8％和15.1％。
为了提高硅酸盐胶凝材对聚苯乙烯泡沫颗粒的界面粘结力，改善保温砂浆粘聚性、和易性和施工性，需采用高分子粘结剂。通过不同结构、类型粘结剂对性能影响的对比试验，采用其中的一种粘结剂乙烯-醋酸乙烯乳液，与粘结剂掺量为0(即基准砂浆)的砂浆相比，当这种粘结剂的掺量为1.6％时，砂浆的抗折强度提高了16％，粘结强度提高了136％，当其掺量为5.0％左右时，砂浆的粘结强度提高了近2倍，抗折强度提高了40％，抗折强度与抗压强度之比为62.7％，其韧性大大提高。
大幅度提高保温砂浆的抗裂性，满足室外使用的要求是保温砂浆用于外保温的关键。材料的体积稳定性、韧性、孔结构以及吸水率等都与抗裂性有关。本发明采用纤维增韧、降低吸水率、改善孔结构、控制胶凝材用量、降低干缩率等，提高其抗裂性，以满足外保温的需要。本发明试验了掺量相同的聚丙烯纤维、尼龙-6和抗碱玻璃纤维对保温砂浆断裂能、最大变形量以及其它物理力学性能的影响。与未掺入纤维的聚苯乙烯泡沫保温砂浆相比，掺入纤维后砂浆的抗压强度略有降低，而抗折强度、抗折与抗压比以及断裂能都得到提高，纤维不同，提高的幅度有所不同，聚丙烯纤维的效果最好，尼龙-6次之，玻璃纤维稍差。掺入纤维后的保温砂浆的断裂能与破坏时的最大变形均得到提高。试验表明，掺聚丙烯纤维的保温砂浆的断裂能提高76.2％，极限变形量提高85.7％，掺尼龙-6的保温砂浆的断裂能提高68.3％，极限变形量提高57.1％，掺抗碱玻璃纤维的保温砂浆的断裂能提高53.5％，极限变形量提高42.8％，故聚丙烯纤维增韧最好。从各纤维的耐碱性与分散性来看，聚丙烯纤维最好。其良好的分散性与柔韧性，可保证砂浆和易性与施工性，良好的耐碱性又可保证砂浆的耐久性。
试验表明：外保温砂浆的导热系数较低，热工性能较好，容重为500kg/m3的外保温砂浆的导热系数为0.103w/m2·k，小于相同容重的珍珠岩砂浆的导热系数。20mm厚该外保温砂浆与240mm厚多孔砖的复合墙体的传热系数为1.29w/m2·k，满足中国夏热冬冷地区建筑节能设计标准规定的传热系数不大于1.5w/m2·k的要求。
本发明经干缩性、抗裂性、耐水性、耐候性试验，特别是抗裂性与耐候性检验，完全满足外保温要求，而且已应用于实际工程中。
本发明的具体实施例，以下各实施例均用重量百分比表示。
实施例1：
525#矿渣硅酸盐水泥 47.48
聚苯乙烯泡沫颗粒 4.58
丙烯酸乳液 4.5
维尼纶纤维 0.08
水 43.36
用丙烯酸乳液重量的30％的水将丙烯酸乳液稀释。实施例2：
525#普通硅酸盐水泥 57
聚苯乙烯泡沫颗粒 2.57
苯丙乳液 2.14
抗碱玻璃纤维 0.10
水 38.19
用苯丙乳液重量的30％的水，将苯丙乳液稀释。
实施例3：
525#火山灰质硅酸盐水泥 53.66
聚苯乙烯泡沫颗粒 2.41
乙烯-醋酸乙烯共聚乳液 2.01
尼龙-6 0.07
特细砂 16.09
水 25.76
用乙烯-醋酸乙烯共聚乳液重量的50％的水将其稀释。
实施例4：
525#粉煤灰硅酸盐水泥 53.98
聚苯乙烯泡沫颗粒 3.24
乙烯-醋酸乙烯共聚乳液 2.78
膨胀珍珠岩 2.7
聚丙烯纤维 0.09
异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯 0.08
水 37.13
用乙烯-醋酸乙烯共聚乳液重量的50％的水将其稀释。
实施例5：
425#普通硅酸盐水泥 47.74
聚苯乙烯泡沫颗粒 2.15
乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉 0.4
聚丙烯纤维 0.06
三乙醇胺钛酸酯 0.05
特细砂 25
水 24.6
用乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉重量的100％的水，将其稀释。
实施例6：
425#矿渣硅酸盐水泥 5.05
聚苯乙烯泡沫颗粒 5.02
乙烯-醋酸乙烯共聚乳液 5.77
异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯 0.19
聚丙烯纤维 0.12
膨胀珍珠岩 2.52
水 35.88
用乙烯-醋酸乙烯共聚乳液重量的50％的水，将其稀释。
上述外保温砂浆可将所需原材料一次称足同时搅拌而成；也可先将聚苯乙烯泡沫颗粒用水稀释后的高分子粘结剂将其表面润湿或用水稀释后的高分子粘结剂和偶联剂润湿，然后加入水泥总重量的8-15％的水泥，搅拌3-8分钟，使聚苯乙烯泡沫颗粒完全被水泥包裹后，再将其余原材料全部加入，搅拌配制而成；还可将被水泥包裹后的聚苯乙烯泡沫颗粒在室温下密封存放3-6天后，再将其余的原材料加入，搅拌配制而成。
Claims (12)
1．一种外保温砂浆，其特征在于该砂浆包括以下组分及重量百分比：
水泥 36-75
高分子粘结剂 0.35-5.8
聚苯乙烯泡沫颗粒 1.6-5.1
纤维 0.07-0.12
水 21-54其中：水泥： 425#或525#矿渣硅酸盐水泥，425#或525#普通硅酸盐水泥，425#或525#火山灰质硅酸盐水泥，425#或525#粉煤灰硅酸盐水泥；砂浆所用水泥可为上述水泥中的任一种水泥；高分子粘结剂： 乙烯-醋酸乙烯共聚乳液或苯丙乳液或丙烯酸乳液或乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉；聚苯乙烯泡沫颗粒：可发泡聚苯乙烯发泡而成的聚苯乙烯泡沫颗粒或废弃聚苯乙烯泡沫经破碎而成的颗粒；纤维： 聚丙烯纤维或尼龙-6纤维或抗碱玻璃纤维或维尼纶纤维。
2．根据权利要求1所述的外保温砂浆，其特征在于该保温砂浆中加入以下组分及重量百分比：
0＜偶联剂≤0.2
0＜膨胀珍珠岩≤2.8
0＜特细砂≤26
其中：
偶联剂：异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯
或异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯
或三乙醇胺钛酸酯
或烷醇胺钛酸酯；
特细砂：细度模数0.6。
3．根据权利要求1所述的外保温砂浆，其特征在于该保温砂浆的具体组分及重量百分比：
525#矿渣硅酸盐水泥 47.48
聚苯乙烯泡沫颗粒 4.58
丙烯酸乳液 4.5
维尼纶纤维 0.08
水 43.36。
4．根据权利要求1或2所述的外保温砂浆，其特征在于该保温砂浆的具体组分及重量百分比：
525#普通硅酸盐水泥 57
聚苯乙烯泡沫颗粒 2.57
苯丙乳液 2.14
抗碱玻璃纤维 0.10
水 38.19。
5．根据权利要求1或2所述的外保温砂浆，其特征在于该保温砂浆的具体组分及重量百分比：
525#火山灰质硅酸盐水泥 53.66
聚苯乙烯泡沫颗粒 2.41
乙烯-醋酸乙烯共聚乳液 2.01
尼龙-6纤维 0.07
特细砂 16.09
水 25.76。
6．根据权利要求1或2所述的外保温砂浆，其特征在于该保温砂浆的具体组分及重量百分比：
525#粉煤灰硅酸盐水泥 53.98
聚苯乙烯泡沫颗粒 3.24
乙烯-醋酸乙烯共聚乳液 2.78
膨胀珍珠岩 2.7
聚丙烯纤维 0.09
异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯 0.08
水 37.13。
7．根据权利要求1或2所述的外保温砂浆，其特征在于该保温砂浆的具体组分及重量百分比：
425#普通硅酸盐水泥 47.74
聚苯乙烯泡沫颗粒 2.15
乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉 0.4
聚丙烯纤维 0.06
三乙醇胺钛酸酯 0.05
特细砂 25
水 24.6。
8．根据权利要求1或2所述的外保温砂浆，其特征在于该保温砂浆的具体组分及重量百分比：
425#矿渣硅酸盐水泥 5.05
聚苯乙烯泡沫颗粒 5.02
乙烯一醋酸乙烯共聚乳液 5.77
异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯 0.19
聚丙烯纤维 0.12
膨胀珍珠岩 2.52
水 35.88。
9．一种外保温砂浆的制备方法，其特征在于该制备方法按以下顺序进行：
使聚苯乙烯泡沫颗粒的粒度大于等于0.4mm，而小于等于5mm；
用高分子粘结剂重量的30-100％的水，将高分子粘结剂稀释；
按选定组分和重量百分比，并称出各原材料的重量；
对聚苯乙烯泡沫颗粒表面进行改性处理；
将各原料搅拌3-8分钟，混匀。
10．根据权利要求9所述的外保温砂浆的制备工艺，其特征在于对聚苯乙烯泡沫颗粒表面进行改性处理的方法是：
用稀释后的高分子粘结剂将聚苯乙烯泡沫颗粒表面润湿，将水泥总重量的8-15％的水泥加入润湿后的聚苯乙烯泡沫颗粒，搅拌3-8分钟，使其被水泥包裹。
11．根据权利要求10所述的外保温砂浆的制备工艺，其特征在于用稀释后的高分子粘结剂与偶联剂将聚苯乙烯泡沫颗粒表面润湿。
12．根据权利要求10所述的外保温砂浆的制备工艺，其特征在于将被水泥包裹后的聚苯乙烯泡沫颗粒在室温下密闭存放3-6天。
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