防火型轻质保温材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种防火型轻质保温材料及其制备方法与应用，所述防火型轻质保温材料包括以下重量份的组分：工程弃土30～60份；高炉矿渣28～49份；粉煤灰12～21份；无机轻集料20～60份；工业副产石膏1～8份；聚合物乳液1～10份；纤维0.1～0.8份，有机硅憎水剂0.2～0.5份；所述防火型轻质保温材料还包括碱性激发剂。本发明专利技术以高炉矿渣、粉煤灰、工业副产石膏协同改性工程弃土，通过掺加无机轻集料降低制品容重，得到免水泥、免烧结、免压制、免蒸压或蒸汽养护的轻质保温材料，实现了以废治废、变废为宝，具有明显的减污降碳协同效应。所述防火型轻质保温材料的原料主要为无机材料，具有良好的防火性能。的防火性能。的防火性能。

【技术实现步骤摘要】
防火型轻质保温材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及固废处理和建筑材料
，特别地，涉及一种防火型轻质保温材料。此外，本专利技术还涉及一种上述防火型轻质保温材料的制备方法与应用。

技术介绍

[0002]工程弃土是建筑垃圾的一个组成部分，主要来自房地产建设项目、地下管廊项目及地铁项目等，其主要物相成分为黏土矿物。随着城市化建设的快速发展，工程弃土不断产生、总量快速增加。工程弃土黏性大、颗粒细小，且含水率往往比较高，尤其是盾构机施工产生的盾构渣土，其含水率甚至高达80％，其资源化难度比较高，通常以堆填的方式进行处置，不但占用大量土地资源，污染周边环境，而且还存在滑坡等安全隐患。
[0003]高层建筑竖向荷载85％以上是建筑物自重，减轻建筑自重不但可使结构构件的截面减小，节约大量的水泥、砂石及钢材，从而减少庞大的交通运输量，而且由于墙身厚度减薄，房屋有效面积可增加5～10％，同时还有利于减少基础投资费用、建筑改造和抗震，具有良好的经济效益和社会效益。建筑轻型化是高层建筑的必由之路，而填充墙墙材是当前建筑中使用量最大的建筑材料，因此，开发新型轻质保温填充墙墙材具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种防火型轻质保温材料及其制备方法与应用，以解决现有工程弃土堆填占用土地、污染环境、存在安全隐患，以及现有土基建材制品容重大、难以在高层建筑填充墙墙体中应用的技术问题。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种防火型轻质保温材料，包括以下重量份的组分：<br/>[0006]工程弃土30～60份；高炉矿渣28～49份；粉煤灰12～21份；无机轻集料20～60份；工业副产石膏1～8份；聚合物乳液1～10份；纤维0.1～0.8份；有机硅憎水剂0.2～0.5份；其中，所述工程弃土的化学成分包括SiO2、Al2O3；所述工业副产石膏的化学成分包括CaSO4·
2H2O；所述聚合物乳液包括VAE乳液和/或聚乙烯醇乳液；
[0007]所述防火型轻质保温材料还包括M重量份的碱性激发剂，所述碱性激发剂由水玻璃和NaOH组成，其中，M由以下公式(1)～(3)计算得到：
[0008][0009][0010]M＝x+y
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(3)
[0011]其中，a为水玻璃中Na2O的质量分数，以百分数计；b为水玻璃中SiO2的质量分数，以百分数计；c为碱性激发剂的模数，即碱性激发剂中SiO2摩尔数与Na2O摩尔数的比值；d为碱性激发剂的碱当量，即碱性激发剂中Na2O质量与活性废渣(高炉矿渣与粉煤灰)质量的比值，以百分数计；x为水玻璃的质量，以重量份计；y为NaOH的质量，以重量份计；m为高炉矿渣
与粉煤灰的质量之和，以重量份计。
[0012]进一步地，防火型轻质保温材料，包括以下重量份的组分：工程弃土40～50份；高炉矿渣35～42份；粉煤灰15～18份；无机轻集料25～50份；工业副产石膏2～5份；聚合物乳液3～8份；纤维0.2～0.5份；有机硅憎水剂0.2～0.5份。
[0013]进一步地，所述高炉矿渣为粉状，比表面积大于400m2/kg；和/或，
[0014]所述粉煤灰中粒径小于45μm的颗粒占75％以上。
[0015]进一步地，所述无机轻集料包括膨胀珍珠岩和/或玻化微珠；和/或，所述无机轻集料的堆积密度不超过120kg/m3；和/或，所述无机轻集料的粒径不大于4.75mm。
[0016]进一步地，所述聚合物乳液的含固量大于等于50％。
[0017]进一步地，所述纤维包括农作物秸秆纤维、耐碱玻璃纤维和聚丙烯纤维中的一种或多种；和/或，所述纤维的长度不超过20mm。
[0018]进一步地，所述有机硅憎水剂包括甲基硅酸钠和/或甲基硅酸钾。
[0019]进一步地，所述碱性激发剂的碱当量为6％～10％，模数为0.8～1.6。
[0020]根据本专利技术的另一方面，还提供了一种上述防火型轻质保温材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021](1)将有机硅憎水剂先用水稀释，再喷洒在无机轻集料上，干燥后得到改性无机轻集料；
[0022](2)首先根据所需碱性激发剂的碱当量和模数计算所需NaOH与水玻璃溶液的质量，然后将氢氧化钠完全溶于水，再与水玻璃混合均匀并冷却至室温，得到碱性激发剂；
[0023](3)将工程弃土破碎至粒径不超过4.75mm，再与高炉矿渣、粉煤灰、工业副产石膏进行轮碾、混合，得到混合物A；
[0024](4)将所述碱性激发剂、聚合物乳液、纤维与所述混合物A混合，得到混合物B；
[0025](5)将所述改性无机轻集料与所述混合物B混合，得到混合物C；
[0026](6)将所述混合物C进行成型与养护，得到所述防火型轻质保温材料。
[0027]进一步地，所述混合物D的稠度为10～30mm；和/或，所述成型为浇筑、振动成型；和/或，所述养护为自然养护。
[0028]根据本专利技术的另一方面，还提供了一种上述防火型轻质保温材料或由上述制备方法制得的防火型轻质保温材料在建材制品中的应用。
[0029]本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：
[0030](1)在本申请由工程弃土、高炉矿渣、粉煤灰、无机轻集料、工业副产石膏、聚合物乳液、纤维、有机硅憎水剂，以及碱性激发剂制备得到防火型轻质保温材料，其中工程弃土的占比可达50％，固废总量占比高达84％，可大量利用工程弃土等固废，提高固废资源化利用率，从而减少其占用土地、污染环境以及带来的安全隐患，具有良好的社会效应和环境效应。
[0031](2)烧结黏土砖块体干表观密度为1600～1800kg/m3，压制成型的免烧黏土砖块体干表观密度为1800～2100kg/m3，由于其容重比较大，只能用于承重墙体。本专利技术的防火型轻质保温材料的干表观密度低于1000kg/m3，具有良好的保温、隔热功能，可用于生产保温砌块、保温板等建材制品；同时，由于原料主要为无机材料，制品具有良好的防火性能，因此，可广泛应用于高层建筑的填充墙墙体。
[0032](3)采用高炉矿渣、粉煤灰、工业副产石膏协同改性工程弃土，在碱性激发剂的作用下，铝硅酸盐玻璃体网络结构先解聚后缩聚，形成稳定的三维大分子结构；工业副产石膏与C
‑
A
‑
H反应生成膨胀性水化产物，可填充硬化体结构的孔隙，并补偿基体因水分蒸发产生的收缩；各原料通过化学、物理作用紧密结合在一起，从而提高了防火型轻质保温材料的力学强度、耐久性。
[0033](4)本专利技术的防火型轻质保温材料以工程弃土、高炉矿渣、粉煤灰、工业副产石膏固废为主要原料，通过添加合适的碱性激发剂充分激发其活性，使制品获得比较高的力学强度和耐久性，从而不需要掺加水泥等胶凝材料，不需要采用烧结、压制、蒸压或蒸汽养护等工艺，这样大大降低了生产能耗，并减少CO2的排放量，具有明显的减污降碳协同效应。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防火型轻质保温材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：工程弃土30～60份；高炉矿渣28～49份；粉煤灰12～21份；无机轻集料20～60份；工业副产石膏1～8份；聚合物乳液1～10份；纤维0.1～0.8份；有机硅憎水剂0.2～0.5份；其中，所述工程弃土的化学成分包括SiO2、Al2O3；所述工业副产石膏的化学成分包括CaSO4·
2H2O；所述聚合物乳液包括VAE乳液和/或聚乙烯醇乳液；所述防火型轻质保温材料还包括M重量份的碱性激发剂，所述碱性激发剂由水玻璃和NaOH组成，其中，M由以下公式(1)～(3)计算得到：NaOH组成，其中，M由以下公式(1)～(3)计算得到：M＝x+y
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(3)其中，a为水玻璃中Na2O的质量分数，以百分数计；b为水玻璃中SiO2的质量分数，以百分数计；c为碱性激发剂的模数；d为碱性激发剂的碱当量，以百分数计；x为水玻璃的质量，以重量份计；y为NaOH的质量，以重量份计；m为高炉矿渣与粉煤灰的质量之和，以重量份计。2.根据权利要求1所述的防火型轻质保温材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：工程弃土40～50份；高炉矿渣35～42份；粉煤灰15～18份；无机轻集料25～50份；工业副产石膏2～5份；聚合物乳液3～8份；纤维0.2～0.5份；有机硅憎水剂0.2～0.5份。3.根据权利要求1所述的防火型轻质保温材料，其特征在于，所述高炉矿渣为粉状，比表面积大于400m2/kg；和/或，所述粉煤灰中粒径小于45μm的颗粒占75％以上。4.根据权利要求1所述的防火型轻质保温材料，其特征在于，所述无机轻集料包括膨胀珍珠岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张水，李水生，阳栋，李凯，侯亚康，
申请(专利权)人：湖南中建五局绿色市政工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：