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CN110981349A - 一种轻质高强渣土基保温材料及其制备方法 - Google Patents

一种轻质高强渣土基保温材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轻质高强渣土基保温材料及制备方法，其组分按质量份数计包括渣土45～55份、粉煤灰0～10份、水泥25～35份、聚苯颗粒10～20份、发泡剂5～10份、减水剂0.5～1.5份、气凝胶5～15份，制备方法包括：将原料按照配比混合均匀，然后加入发泡剂、减水剂和适量水搅拌成浆体，之后加入气凝胶搅拌成浆体后成型，最后放到20℃～50℃下进行养护。本发明的有益效果是采用聚苯颗粒作为轻质骨料，采用双氧水作为发泡剂增加基体微细孔数量，在双重减重方案基础上搭配气凝胶改性技术，可以有效提升保温材料的隔热性能，同时保持较好的力学性能；该保温材料具有轻质、高强、保温、节能的特点。

Description

一种轻质高强渣土基保温材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种轻质高强渣土基保温材料及其制备方法。
背景技术
近几年，我国每年产生的建筑垃圾总量约为15.5-24亿吨，占城市垃圾总量的30-40％。而在上述大量建筑垃圾中，工程渣土占70％以上，是整个建筑垃圾的主要成分。目前，我国城市建设工程渣土的堆积量已达到100亿吨，并且以每年3亿吨的速度在增长。大量的建筑渣土仍采用传统露天堆放或填埋等方式处理，不仅占用土地资源、污染环境，而且还存在严重的安全隐患。据统计，建筑行业保温材料的传热量占建筑能耗总量的七成以上，因此开发新型轻质高强保温材料对于建筑节能具有重要意义。无机保温材料由于其成本低、施工方便、燃烧等级高等特点而受到广泛研究。但无机保温材料隔热性能与有机保温材料相比仍存在较大差距。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种轻质高强渣土基保温材料及其制备方法，采用聚苯颗粒作为轻质骨料，另外采用双氧水作为发泡剂增加基体微细孔数量，双重减重方案搭配气凝胶改性技术，可以有效提升保温材料的隔热性能，根据本发明方案制备的保温材料具有轻质、高强、保温、节能的特点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种轻质高强渣土基保温材料，其特点是按质量份数计其组分包括：渣土45～55份，粉煤灰0～10份，水泥25～35份，聚苯颗粒10～20份，发泡剂5～10份、减水剂0.5～1.5份、气凝胶5～15份，水适量。
在本发明一个具体的实施例中，所述渣土为建筑施工过程中产生的废弃土，渣土的基本组成包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O。
在本发明一个具体的实施例中，所述粉煤灰为热电厂锅炉底部收集得到的废弃物；粉煤灰的基本组成包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O。
在本发明一个具体的实施例中，所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。
在本发明一个具体的实施例中，所述聚苯颗粒的粒径为1～3mm，堆积密度15～20kg/m3，导热系数≤0.042W/(mK)。
在本发明一个具体的实施例中，所述气凝胶为二氧化硅(SiO2)气凝胶。
在本发明一个具体的实施例中，所述发泡剂为浓度35％的双氧水。
在本发明一个具体的实施例中，所述减水剂为聚羧酸类减水剂中的一种。
另外，本发明还提供了上述轻质高强渣土基保温材料的制备方法，其特点是包括如下步骤：
步骤一：混料，取渣土，用球磨机磨细成粉末状；将原料按照配比进行混合：渣土45～55份、粉煤灰0～10份，水泥25～35份，聚苯颗粒10～20份；
步骤二：发泡，向步骤一混合料添加5～10份发泡剂、0.5～1.5份减水剂和适量水，置于搅拌机中进行搅拌；搅拌时先以100～200r/min的转速慢搅一分钟，再以250～350r/min的转速快搅一分钟；
步骤三：改性，向步骤二浆体中添加5～15份气凝胶，置于搅拌机中进行搅拌；搅拌时先以100～200r/min的转速慢搅一分钟，再以250～350r/min的转速快搅一分钟，最后将拌合物放入模具中；
步骤四：养护，将步骤三的试模放到20～50℃下养护24h，脱模后即可得到轻质保温材料。
研究表明，孔结构分布和填充料的性质是影响墙体保温材料抗压强度和导热系数的主要因素。通过发泡技术可以改善基体的孔结构分布，添加有机填充材料可以降低基体的导热系数，将两个方法合理搭配使用可以有效提升保温材料的综合性能。因此，本发明以工程渣土、粉煤灰等工业固废资源化利用为出发点，添加水泥作为胶凝材料，双氧水作为发泡剂，聚苯颗粒作为骨料，二氧化硅气凝胶作为改性剂，得到了本发明轻质高强渣土基保温材料。本发明采用聚苯颗粒作为轻质骨料，此为第一种减重方案；另外采用双氧水作为发泡剂增加基体微细孔数量，此为第二种减重方案。双重减重方案搭配气凝胶改性技术，可以有效提升保温材料的隔热性能。根据本发明制备的保温材料具有轻质、高强、保温、节能的特点。
与现有技术相比，本发明的有益效果是；本发明以工程渣土为主要原料，掺量大，不但可以解决工程渣土堆放问题，还可以使其得到合理资源化利用，环保意义重大；本发明制得的保温材料，经过双重减重方案及气凝胶改性技术，可以有效提升保温材料的隔热性能；本发明保温材料的制备方法操作简单，产量高，产品性能优异，具有明显的经济和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。实施例在以本发明技术方案为前提下实施，而并非是对本发明的实施方式的限定。以下实施例给出本发明的较佳实施例，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
实施例1
渣土来源于天津市地铁施工过程中产生的废弃土，红棕色，其基本化学组成如表1所示。
粉煤灰来源于山东寿光晨鸣集团有限公司热电厂，黑色，其基本化学组成如表1所示。
水泥来源于唐山冀东水泥有限公司,普通硅酸盐水泥P·O42.5级。
二氧化硅(SiO2)气凝胶来源于美国卡博特公司。
聚羧酸型减水剂来源于天津飞龙砼外加剂有限公司。
表1
Figure BDA0002325577020000031
取渣土，用球磨机磨细成粉末状；将原料按照如下配比进行混合：渣土50份、粉煤灰5份，水泥30份，聚苯颗粒15份。
向上述混合料添加发泡剂7份、减水剂1.2份和适量水，置于搅拌机中进行搅拌，搅拌时先以150r/min的转速慢搅一分钟，再以300r/min的转速快搅一分钟。
向上述浆体中添加10份气凝胶，置于搅拌机中进行搅拌；搅拌时先以150r/min的转速慢搅一分钟，再以300r/min的转速快搅一分钟。最后将拌合物放入模具中。
将上述试模放到25±2℃下养护24h，脱模后即可得到轻质保温材料。
实施例2
原料同实施例1。
取渣土，用球磨机磨细成粉末状；将原料按照如下配比进行混合：渣土45份、粉煤灰5份，水泥35份，聚苯颗粒10份。
向上述混合料添加5份发泡剂、1.1份减水剂和适量水，置于搅拌机中进行搅拌；搅拌时先以150r/min的转速慢搅一分钟，再以300r/min的转速快搅一分钟。
向上述浆体中添加15％气凝胶，置于搅拌机中进行搅拌；搅拌时先以150r/min的转速慢搅一分钟，再以300r/min的转速快搅一分钟。最后将拌合物放入模具中。
将上述试模放到20±2℃下养护24h，脱模后即可得到轻质保温材料。
实施例3
原料同实施例1。
取渣土，用球磨机磨细成粉末状；将原料按照如下配比进行混合：渣土50份、粉煤灰5份，水泥35份，聚苯颗粒10份。
向上述混合料添加8份发泡剂、1.3份减水剂和适量水，置于搅拌机中进行搅拌；搅拌时先以150r/min的转速慢搅一分钟，再以300r/min的转速快搅一分钟。
向上述浆体中添加15份气凝胶，置于搅拌机中进行搅拌；搅拌时先以150r/min的转速慢搅一分钟，再以300r/min的转速快搅一分钟。最后将拌合物放入模具中。
将上述试模放到20±2℃下养护24h，脱模后即可得到轻质保温材料。
实施例1～3制得的轻质高强渣土基保温材料的性能测试结果见表2。
表2
Figure BDA0002325577020000041
由上述测试结果可知，本发明的实施例1～3制得的轻质高强保温材料抗压强度平均在4.2MPa左右，干密度在353kg/m3左右，导热系数平均在0.0707W/(m·K)左右，具备轻质高强低导热的特性；隔热性能优异，且燃烧等级为A级，耐火阻燃性能优异。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，不必经过创造性的劳动所进行的多样化变化和修改，均应该在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种轻质高强渣土基保温材料，其特征在于按质量份数计其组分包括：渣土45～55份，粉煤灰0～10份，水泥25～35份，聚苯颗粒10～20份，发泡剂5～10份、减水剂0.5～1.5份、气凝胶5～15份，水适量。
2.根据权利要求1所述一种轻质高强渣土基保温材料，其特征在于：所述渣土为建筑施工过程中产生的废弃土。
3.根据权利要求1所述一种轻质高强渣土基保温材料，其特征在于：所述粉煤灰为热电厂锅炉底部收集得到的废弃物。
4.根据权利要求1所述一种轻质高强渣土基保温材料，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。
5.根据权利要求1所述一种轻质高强渣土基保温材料，其特征在于：所述聚苯颗粒的粒径为1～3mm，堆积密度15～20kg/m3，导热系数≤0.042W/(mK)。
6.根据权利要求1所述一种轻质高强渣土基保温材料，其特征在于：所述气凝胶为二氧化硅(SiO2)气凝胶。
7.根据权利要求1所述一种轻质高强渣土基保温材料，其特征在于：所述发泡剂为浓度35％的双氧水。
8.根据权利要求1所述一种轻质高强渣土基保温材料，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸类减水剂中的一种。
9.一种轻质高强渣土基保温材料的制备方法，其特点是包括如下步骤：
步骤一：混料，取渣土，用球磨机磨细成粉末状；将原料按照配比进行混合：渣土45～55份、粉煤灰0～10份，水泥25～35份，聚苯颗粒10～20份；
步骤二：发泡，向步骤一混合料添加5～10份发泡剂、0.5～1.5份减水剂和适量水，置于搅拌机中进行搅拌；搅拌时先以100～200r/min的转速慢搅一分钟，再以250～350r/min的转速快搅一分钟；
步骤三：改性，向步骤二浆体中添加5～15份气凝胶，置于搅拌机中进行搅拌；搅拌时先以100～200r/min的转速慢搅一分钟，再以250～350r/min的转速快搅一分钟，最后将拌合物放入模具中；
步骤四：养护，将步骤三的试模放到20～50℃下养护24h，脱模后即可得到轻质保温材料。
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