一种高性能气凝胶保温砂浆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能气凝胶保温砂浆，所述的保温砂浆包括如下组分：胶凝材料、水、减水剂、引气剂、沙子、气凝胶、聚乙烯醇和短纤维，其中：胶凝材料：水：减水剂：引气剂：沙子：气凝胶：聚乙烯醇：短纤维＝(100‑120)：(40‑50)：(1‑3)：(1‑2)：(200‑300)：(2‑6)：(1‑5)：(1‑4)。具有导热系数小，抗压强度高，耐水性好，气凝胶原料损失度低，砂浆可操作性好的特点。

A high performance aerogel thermal insulation mortar and its preparation method

The invention discloses a high-performance aerogel thermal insulation mortar, which comprises the following components: cementitious material, water, water reducing agent, air entraining agent, sand, aerogel, polyvinyl alcohol and short fiber, wherein: cementing material: water: water reducing agent: air entraining agent: Sand: aerogel: polyvinyl alcohol: short fiber = (100: 120): (40 40 50): (1 3 3): (1 2): (200 30) (2 6):(1 5):(1 4). The utility model has the advantages of small thermal conductivity, high compressive strength, good water resistance, low loss of aerogel raw materials, and good operability of mortar.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能气凝胶保温砂浆及其制备方法
本专利技术涉及气凝胶砂浆
，特别是涉及一种高性能气凝胶保温砂浆及其制备方法。
技术介绍
气凝胶是一种新型轻质纳米多孔非晶固态材料，通常在孔隙内充满气态分散介质，孔隙率可达98％，因此具有极低的密度和十分优越的保温性能。随着研究的深入，气凝胶的制作成本在不断降低，开始从航天、军工等尖端领域进入民用领域，在建筑保温隔热材料方面已经有部分应用。砂浆在建筑工程中是一种非常重要的建筑材料，由无机胶凝材料与细集料和一些外加剂按比例拌和而成，用量十分巨大，但现今存在的砂浆大多存在密度大，耐水性差，保温性能低的特点，随着国家节能减排政策的进一步推进，对于水泥和水泥基材料的要求越来越高。针对以上问题，本专利技术将气凝胶以一种新方式加入到水泥基中，解决了疏水性气凝胶在砂浆中无法良好分散，易挥飞，降低砂浆流动性的问题，同时改进了砂浆的保温隔热能力与耐水性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种高性能气凝胶保温砂浆及其制备方法，本专利技术的砂浆可以显著降低砂浆的密度，在保证良好力学强度的同时，减少开裂并大幅度提升保温隔热性能。针对气凝胶在砂浆中无法良好分散和施工过程中的挥飞损失问题，本专利技术可显著提高气凝胶砂浆的可操作性、可用于大面积抹灰工程砂浆喷射施工，减少砌筑和抹灰施工时的气凝胶损耗，也避免了气凝胶粉末加入砂浆后的流动性下降导致的需水量增加的问题，虽然聚乙烯醇溶液中也含部分水，但砂浆整体无泌水现象。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种高性能气凝胶保温砂浆，所述的保温砂浆包括如下组分：胶凝材料、水、减水剂、引气剂、沙子、气凝胶、聚乙烯醇和短纤维，所述组份的质量比如下，胶凝材料：水：减水剂：引气剂：沙子：气凝胶：聚乙烯醇：短纤维＝(100-120)：(40-50)：(1-3)：(1-2)：(200-300)：(2-6)：(1-5)：(1-4)。胶凝材料：水：减水剂：引气剂：沙子：气凝胶：聚乙烯醇：短纤维＝(100-120)：(40-50)：(1-3)：(1-2)：(200-300)：(2-6)：(1-5)：(1-4)。优选的，所述高性能气凝胶保温砂浆的28d抗压强度为8-16Mpa，28d抗折强度为1-5Mpa，导热系数为0.04-0.07W/(m·K)，28d收缩率为18.0％-18.8％，吸水率为5.0％-7.0％。优选的，所述胶凝材料中包括硅酸盐水泥、粉煤灰和微硅粉，其质量比为(60-40)：(40-30)：(5-10)。优选的，所述硅酸盐水泥采用强度等级为42.5的水泥，所述粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO和TiO2；所述微硅粉中SiO2含量为80-92％。优选的，所述减水剂采用萘磺酸盐系减水剂、密胺系减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂、脂肪酸系高效减水剂、木质素磺酸盐或聚羧酸系高性能减水剂。优选的，所述引气剂采用松香树脂类、烷基和烷基芳烃磺酸类、脂肪醇磺酸盐类、皂苷类以及蛋白质盐或石油磺盐酸。优选的，所述短纤维为聚丙烯纤维，密度为0.90-0.92g/cm3，长度为1.5-12mm。优选的，所述气凝胶为气凝胶粉体，孔隙率90-98％，密度为0.003-0.500g/cm3，导热系数为0.013-0.03W/m.K，疏水角为120°-150°。本专利技术的另一方面，所述高性能气凝胶保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：步骤1，制备二氧化硅气凝胶粉体在聚乙烯醇水溶液中的分散液：配置质量分数为5-10％的聚乙烯醇的水溶液，将二氧化硅气凝胶粉体与所述聚乙烯醇的水溶液按照(1～3)：(1-5)的比例混合搅拌均匀，得到气凝胶均匀分散的、无明显挥飞现象的气凝胶膏体；步骤2，配置混合粉料：所述高性能二氧化硅起凝胶保温砂浆，取胶凝材料100-120份，沙子200-300份，短纤维1-4份用分散器搅拌均匀得到混合粉料；在40-50份的总需水量中加入1-3份的减水剂、1-2份引气剂拌合均匀，再加入到所述的混合粉料中，在净浆搅拌机中混合均匀；步骤3，制备高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆：将步骤1、2中制得的原料搅拌混合均匀即得一种高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术中制得的二氧化硅气凝胶保温砂浆相比于传统的气凝胶保温砂浆，具有导热系数小，抗压强度高，耐水性好，气凝胶原料损失度低，砂浆可操作性好的特点。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下实施例的所用原料及其来源如下：SiO2气凝胶来自天津郎华科技有限公司；水泥，唐山冀东水泥股份有限公司生产的普通硅酸盐水泥，P.O42.5级；粉煤灰，河北灵寿县燕国矿产品公司一级粉煤灰；硅粉，河北灵寿县远江矿产品有限公司；砂子，厦门艾思欧标准砂有限公司生产的ISO标准沙；聚乙烯醇，天津三江赛瑞达商贸有限公司，纯度为实验级；减水剂，天津飞龙砼添加剂股份有限公司生产的JM-2标准型聚羧酸减水剂，减水量为18％-28％；引气剂，采用天津飞龙砼添加剂股份有限公司生产的JFL-7引气剂；12mm聚丙烯纤维，由河北廊坊旭博保温材料厂生产。实施例1：高性能二氧化硅气凝胶砂浆包括60g水泥，35g粉煤灰，5g微硅粉，200g沙子，2g二氧化硅气凝胶粉，2g聚乙烯醇，1g短纤维，40g水，2g减水剂，1g引气剂。上述的高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆具体采用以下工艺制备得到:1)在75℃下，配置好10％质量分数的聚乙烯醇水溶液留存备用；2)取40g水，加入2g减水剂，1g引气剂，制备得到其水溶液；3)取步骤1)中得到的聚乙烯醇水溶液5g，加入2g气凝胶，搅拌后得到混合均匀的气凝胶膏体；气凝胶膏体应具备一定粘结性，无明显气凝胶挥飞与成团现象；4)将60g水泥，35g粉煤灰，5g微硅粉，1g短纤维，200g沙子加入到净浆搅拌机中，低速旋转120s混合均匀；5)取2)中制备的水溶液加入到4)制备的混合粉料中，低速搅拌120s，高速搅拌120s，然后加入3)中制得的气凝胶膏，高速搅拌120s混合均匀，得到最终的高性能气凝胶保温砂浆；经过测试所述气凝胶砂浆导热系数低于0.05W/m.K，并且保证了其良好的抗压强度性能和耐水性，由于聚乙烯醇硬化后具有一定粘结性，砂浆整体的开裂现象也明显减少。实施例2：高性能二氧化硅气凝胶砂浆包括60g水泥，35g粉煤灰，5g微硅粉，200g沙子，3g二氧化硅气凝胶粉，2g聚乙烯醇，1g短纤维，40g水，2g减水剂，1g引气剂。上述的高性能二氧化硅气凝胶保温砂浆具体采用以下工艺制备得到:1)在75℃下，配置好10％质量分数的聚乙烯醇水溶液留存备用；2)取40g水，加入2g减水剂，1g引气剂，制备得到其水溶液；3)取步骤1)中得到的聚乙烯醇水溶液5g，加入3g气凝胶，搅拌后得到混合均匀的气凝胶膏体；气凝胶膏体应具备一定粘结性，无明显气凝胶挥飞与成团现象；4)将60g水泥，35g粉煤灰，5g微硅粉，1g短纤维，200g沙子加入到净浆搅拌机中，低速旋转120s混合均匀；5)取2)中制备的水溶液加入到4)制备的混合粉料中，低速搅拌120s，高速搅拌120s，然后加入3)中制得的气凝胶膏，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能气凝胶保温砂浆，其特征在于，所述的保温砂浆包括如下组份：胶凝材料、水、减水剂、引气剂、沙子、气凝胶、聚乙烯醇和短纤维，所述组份的质量比如下，胶凝材料：水：减水剂：引气剂：沙子：气凝胶：聚乙烯醇：短纤维＝(100‑120)：(40‑50)：(1‑3)：(1‑2)：(200‑300)：(2‑6)：(1‑5)：(1‑4)。

【技术特征摘要】
1.一种高性能气凝胶保温砂浆，其特征在于，所述的保温砂浆包括如下组份：胶凝材料、水、减水剂、引气剂、沙子、气凝胶、聚乙烯醇和短纤维，所述组份的质量比如下，胶凝材料：水：减水剂：引气剂：沙子：气凝胶：聚乙烯醇：短纤维＝(100-120)：(40-50)：(1-3)：(1-2)：(200-300)：(2-6)：(1-5)：(1-4)。2.如权利要求1所述的一种高性能气凝胶保温砂浆，其特征在于，所述高性能气凝胶保温砂浆的28d抗压强度为8-16Mpa，28d抗折强度为1-5Mpa，导热系数为0.04-0.07W/(m·K)，28d收缩率为18.0％-18.8％，吸水率为5.0％-7.0％。3.如权利要求1所述的一种高性能气凝胶保温砂浆，其特征在于，所述胶凝材料中包括硅酸盐水泥、粉煤灰和微硅粉，其质量比为(60-40)：(40-30)：(5-10)。4.如权利要求3所述的一种高性能气凝胶保温砂浆，其特征在于，所述硅酸盐水泥采用强度等级为42.5的水泥，所述粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO和TiO2；所述微硅粉中SiO2含量为80-92％。5.如权利要求1所述的一种高性能气凝胶保温砂浆，其特征在于，所述减水剂采用萘磺酸盐系减水剂、密胺系减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂、脂肪酸系高效减水剂、木质素磺酸盐或聚羧酸系高性能减水剂。6.如权利要求1所述的一种高性能气凝胶保温砂浆，其特征在于，所述引气剂采用松香树脂类、烷基和烷基芳烃磺酸类、脂肪醇磺酸盐类、皂苷类以及蛋白质盐或石油磺盐酸。7.如权利要求1所述的一种高性能气凝胶保温砂浆，其特征在于，所述短纤维为聚丙烯纤维，密度为0.90-0.92g/cm3，长度为1.5-12mm。8.如权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪丽，宣玉杰，李洪彦，李婧，李亚静，何翔，魏宁，安国庆，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津,12