一种高延性保温砂浆制造技术

本发明专利技术公开了一种高延性保温砂浆，由以下组分组成：水泥20～100份，矿物掺合料0～80份，高强微珠5～40份，集料0～35份，丙烯酸酯共聚乳液10～50份，水5～30份，减水剂1～1.5份，纤维0.75～6份。本发明专利技术无需额外添加引气材料或预制泡沫，通过调节搅拌机转速与搅拌时间调节保温砂浆的气泡含量和干密度。制备的高延性保温砂浆干密度波动幅度小，高强微珠分布均匀、无漂浮，拌合物实测含气量与设计含气量偏差小，纤维分散系数高；砂浆高延性变形能力强、导热系数低、抗压强度高、与基体粘结强度高；制备工艺简单、方便，原材料来源广泛。本发明专利技术公开的高延性保温砂浆可应用于墙体与屋面的隔热保温、严寒地区混凝土大坝表面保温等。

【技术实现步骤摘要】
一种高延性保温砂浆
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种高延性保温砂浆及其制备工艺。
技术介绍
建筑外墙保温隔热措施是为了减少建筑物室内热量向室外散发或建筑物室外热量向室内散发，对创造宜居的室内环境和节约能源有重要作用。墙体保温材料性能提升是建筑节能技术发展的一个重要环节。在水利水电工程建设中，为了减少电站大坝的大体积混凝土内外温差和温度梯度，降低大体积混凝土的开裂风险，寒冷地区和严寒地区通常对施工期或运行期的大坝坝体混凝土进行表面保温。因此，保温材料对节能减排、提高基础设施建设质量与运行安全具有重要意义。建筑外墙保温和严酷条件下大坝坝体保温所用的保温材料大同小异。保温材料大致分为有机类材料与无机类材料。有机类泡沫塑料保温材料有模塑聚苯乙烯泡沫板EPS、挤塑板XPS、发泡聚氨酯板材等，或喷涂发泡聚氨酯、酚醛发泡材料、胶粉聚苯颗粒砂浆等；无机类的有岩棉板、陶瓷保温板、发泡水泥、泡沫混凝土、轻质混凝土、泡沫砂浆、膨胀多孔砂浆、珍珠岩砂浆、蛭石砂浆、浮石砂浆等。单纯从保温性能来看，这些材料都有着较低的导温系数和较小的密度，保温性能优良，但是，从综合性能来看，这些材料都有着各自明显的缺陷。有机类保温材料耐候性差、燃点低、阻燃性能较差，着火后火势蔓延迅速，释放大量有毒有害气体。无机类保温材料是拒燃材料，但强度低、易碎，易开裂，易脱粘，服役时间较短。因此，开发具有低导热系数、高延性、高抗压强度、高粘结力等综合性能的拒燃型绿色环保材料，是建筑保温材料的发展方向。
技术实现思路
针对目前传统保温材料保温性能与变形性能、力学性能相互矛盾的问题，本专利技术提供一种既具有低导热系数、低干密度，又具有高延性性能、高抗压强度和高粘结能力的高延性保温砂浆。同时，与传统保温砂浆制备需要添加专用引气组分，或需要预制气泡掺入砂浆拌合物的技术路线不同，本专利技术既无需额外添加引气材料，也不必预制泡沫，制备工艺简单、方便。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高延性保温砂浆，所述材料按照质量份数由以下组分组成：水泥20～100份，矿物掺合料0～80份，高强微珠5～40份，集料0～35份，丙烯酸酯共聚乳液10～50份，水5～30份，减水剂1～1.5份，纤维0.75～6份。所述水泥为通用硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥中的一种，强度等级≥42.5。所述矿物掺合料为I级或II级F类粉煤灰、S75级及以上矿渣、SiO2含量≥95％的硅粉。所述高强微珠主要成分为碱石灰硼硅酸盐，表观密度350～650kg/m3，堆积密度200～375kg/m3，体积平均径D(4,3)≤200μm，抗压强度25～150MPa，导热系数≤0.06W/(m·K)。所述集料为磨细石英砂、河砂、机制砂或尾矿砂中的一种，公称最大粒径5mm，细度模数1.6～3.0，满足GB/T14684-2011《建设用砂》中砂和细砂的技术要求。所述丙烯酸酯共聚乳液凝聚浓度≥50g/L、固含量≥35％。所述减水剂为高性能减水剂，减水率≥25％。所述纤维为聚丙烯纤维或聚乙烯醇纤维，纤维长度6～12mm，当量直径20～40μm。高延性保温砂浆设计抗压强度≤15MPa时，采用弹性模量为≥3.0GPa的聚丙烯纤维；高延性保温砂浆设计抗压强度＞15MPa时，采用弹性模量为≥30GPa的聚乙烯醇纤维。所述的一种高延性保温砂浆，导热系数0.04～0.15W/(m·K)，极限拉伸值0.5～5.0％，抗压强度5.0～40.0MPa，与基底混凝土粘结力1.0～3.5MPa，干密度500～1500kg/m3。所述的一种高延性保温砂浆，在搅拌机料斗中不同部位取样所得试件的干密度波动幅度≤2.0％，拌合物实测含气量与设计含气量偏差≤10％，纤维分散系数≥0.90。所述的一种高延性保温砂浆，制备工艺如下：(1)将水泥、矿物掺合料、高强微珠、集料、减水剂和水等原料加入双卧轴强制式搅拌机，以100～150rpm的低转速搅拌1～3min，使各组分混合均匀；(2)将丙烯酸酯共聚乳液加入混合物，以100～150rpm的低转速搅拌1～3min，制得均匀流动的浆体；(3)在100～150rpm的低转速搅拌状态下，向浆体中均匀撒入纤维，1～2min完成纤维添加；(4)以不低于600rpm的高转速快速搅拌3～10min，使纤维分散均匀，并引入微气泡，制得高延性保温砂浆；根据高延性保温砂浆的设计干密度确定搅拌时间，搅拌时间越长，高延性保温砂浆的干密度越小。高强微珠是一种白色中空圆球状超轻质无机非金属材料，主要成分为碱石灰硼硅酸盐，具有导热系数低、抗压强度高、密度小、吸水率低、流动性好、耐腐蚀等物理特性。导热系数≤0.06W/(m·K)，表观密度在350～650kg/m3，堆积密度200～375kg/m3，体积平均径D(4,3)≤200μm，抗压强度25～150MPa。充分利用高强微珠导热系数低、抗压强度高和密度小的特性，将其作为高延性保温砂浆的集料，显著降低高延性保温砂浆的导热系数和干密度，同时提高砂浆的抗压强度。本专利技术在进行保温砂浆的原材料选择时，要求高强微珠的抗压强度是保温砂浆设计强度的3倍以上，确保高强微珠不成为降低保温砂浆抗压强度的薄弱环节，从而确保了保温砂浆低导温系数与高抗压强度等两种性能能够同时实现。丙烯酸酯共聚乳液在高速搅拌时，会产生大量的微小封闭气泡，利用该特性，可以通过控制搅拌时间，提高高延性保温砂浆的气泡含量，达到降低导热系数、减小容重的目的。因此，使用丙烯酸酯共聚乳液制备高延性保温砂浆时，无需额外添加引气材料，也无需事先生产泡沫，不但降低了成本，而且简化并减少了生产工序。另外，利用丙烯酸酯共聚乳液的高粘聚性，将高强微珠轻细颗粒均匀裹在砂浆内部，避免高强微珠因密度小而产生漂浮的现象。作为聚合物，丙烯酸酯共聚乳液还增加了高延性保温砂浆的韧性，提高了砂浆的抗变形能力，降低了保温砂浆的吸水率，将吸水率降到了2.0％以下。纤维是保证砂浆延性性能的核心原料。聚丙烯纤维的弹性模量一般为3.0～10GPa，高强高模聚乙烯醇纤维的弹性模量一般30～45GPa。为了让纤维的弹性模量与砂浆的弹性模量相匹配，充分发挥纤维的桥接效应和能力吸收能力，提高保温砂浆的延性性能，根据保温砂浆基体的抗压强度大小，分阶段选用纤维材料。高延性保温砂浆设计抗压强度≤15MPa时，采用弹性模量为≥3.0GPa的聚丙烯纤维；高延性保温砂浆设计抗压强度＞15MPa时，采用弹性模量为≥30GPa的聚乙烯醇纤维。考虑到保温砂浆弹性模量性能测试难度较大，因此，采用砂浆抗压强度作为纤维品种选择的评判指标。高延性保温砂浆的制备工艺的制定，考虑了以下几个因素：1)高强微珠分布均匀、无漂浮，2)气泡数量适中，3)纤维分布均匀。要获得良好的保温性能，首先必须保证轻质中空的高强微珠颗粒分布均匀。高强微珠作为轻质颗粒，表观密度在350～650kg/m3，远远小于水的密度，在拌合物中极易产生漂浮。为了解决这个问题，第一步是进行预分散，将高强微珠与水泥、矿物掺合料、集料、减水剂和水等原料加入搅拌机低速搅拌，混合均匀，第二步利用丙烯酸酯共聚乳液聚合物的高粘聚性能，将高强微珠颗粒包裹在浆体内部。分步搅拌工艺，既保证了高强微珠充分分散和均匀分散，又避免了漂浮现象的产生。延性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高延性保温砂浆，其特征在于，所述材料按照质量份数由以下组分组成：水泥20～100份，矿物掺合料0～80份，高强微珠5～40份，集料0～35份，丙烯酸酯共聚乳液10～50份，水5～30份，减水剂1～1.5份，纤维0.75～6份。

【技术特征摘要】
1.一种高延性保温砂浆，其特征在于，所述材料按照质量份数由以下组分组成：水泥20～100份，矿物掺合料0～80份，高强微珠5～40份，集料0～35份，丙烯酸酯共聚乳液10～50份，水5～30份，减水剂1～1.5份，纤维0.75～6份。2.根据权利要求1所述的一种高延性保温砂浆，其特征在于，所述水泥为通用硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥中的一种，强度等级≥42.5。3.根据权利要求1所述的一种高延性保温砂浆，其特征在于，所述矿物掺合料为I级或II级F类粉煤灰、S75级及以上矿渣、SiO2含量≥95%的硅粉。4.根据权利要求1所述的一种高延性保温砂浆，其特征在于，所述高强微珠主要成分为碱石灰硼硅酸盐，导热系数≤0.06W/(m·K)，表观密度350~650kg/m3，堆积密度200~375kg/m3，体积平均径D(4,3)≤200μm，抗压强度25～150MPa。5.根据权利要求1所述的一种高延性保温砂浆，其特征在于，所述集料为磨细石英砂、河砂、机制砂或尾矿砂中的一种，公称最大粒径5mm，细度模数1.6～3.0。6.根据权利要求1所述的一种高延性保温砂浆，其特征在于，所述丙烯酸酯共聚乳液凝聚浓度≥50g/L、固含量≥35%；所述减水剂为高性能减水剂，减水率≥25%。7.根据权利要求1所述的一种高延性保温砂浆，其特征在于，所述纤维为聚丙烯纤维或...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，郭丽萍，白银，宁逢伟，张丰，吕乐乐，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32