專利名稱：新型高摻量工業(yè)廢料建筑保溫隔熱材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑材料，尤其涉及一種主要以粉煤灰和普通硅酸鹽水泥熟料為材料制備而成的保溫隔熱建筑材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
建筑中使用的保溫隔熱材料品種繁多，其中使用的最為普遍的保溫隔熱材料，無機材料有膨脹珍珠巖，加氣混凝土，巖綿，玻璃綿等，有機材料有聚苯乙烯泡沫塑料，聚氨酯泡沫塑料等。上述常用保溫隔熱材料中，膨脹珍珠巖，巖綿，玻璃綿，聚苯乙烯的烯泡沫塑料，聚氨酯泡沫塑料等材料的導(dǎo)熱系數(shù)都比較小，雖高低也有差別，但相差不算很大，均屬于高效絕熱材料，但無承重功能。而且，聚苯乙烯泡沫塑料類在施工中，用作外墻保溫時，有的用鋼筋龍骨固定，外罩鋼絲網(wǎng)，然后再抹灰，容易導(dǎo)致熱橋產(chǎn)生?；蛘呤怯锰厥庹辰Y(jié)劑和偶合劑將板材粘結(jié)在外墻上，再經(jīng)過若干道工序處理后，才能達到技術(shù)要求，施工十分復(fù)雜。有機材料與磚墻結(jié)合是很困難的，施工中稍有疏忽就會造成空鼓、脫落而帶來事故隱患。而且，泡沫塑料制品抗老化能力差，使用壽命在20年左右，廢棄材料不能降解而造成“白色污染”。有機類保溫隔熱材料的耐熱性能也不好。在火災(zāi)發(fā)生時容易融化，存在二次安全隱患。
膨脹珍珠巖及制品吸濕率小吸水性大，表觀密度80-300kg/m3時，吸濕率0.006％-0.080％，而且表觀密度越小吸濕率越小吸水高。在實踐工程中。保溫材料層常因吸水性大而導(dǎo)致保溫層的導(dǎo)性能增加而失去保溫隔熱能。巖棉、礦棉、玻璃棉因其中不同程度含有瀝青、膠或其它的有機物，容易產(chǎn)生有害物質(zhì)而污染環(huán)境，同時，因其強度低，作為圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱層時易塌陷和生產(chǎn)加工工藝復(fù)雜，逐漸被其他材料所代替。
加氣混凝土板材作為無機板材具有很好的墻體粘接性能，施工工藝簡單。目前普通的加氣混凝土中粉煤灰的摻量主要在20％-30％，摻量還不是很高。而且在低容重下抗壓強度較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有優(yōu)異保溫隔熱性能同時達到工業(yè)廢料高摻量的新型高摻量工業(yè)廢料建筑保溫隔熱材料；本發(fā)明的另一目的是提供制備所述新型高摻量工業(yè)廢料建筑保溫隔熱材料的方法為實現(xiàn)本發(fā)明的第一目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，即一種新型高摻量工業(yè)廢料建筑保溫隔熱材料，由膠凝材料和泡沫材料混合構(gòu)成，其中發(fā)泡材料每立方米(m3)含水5.4～5.5升、十二烷基苯磺酸鈉0.9～0.95公斤、三乙醇胺0.9～0.95公斤；每立方米發(fā)泡材料與(150～450)公斤的膠凝材料及0.3～0.45倍膠凝材料的水混合；膠凝材料包括水泥熟料、粉煤灰、硫酸鹽及熟石灰，他們之間的重量百分比為普通硅酸鹽水泥熟料20～40％、粉煤灰50～70％、硫酸鹽4～8％及熟石灰2～6％；或膠凝材料包括水泥熟料、粉煤灰、硫酸鹽，他們之間的重量百分比為普通硅酸鹽水泥熟料25～45％、粉煤灰50～70％、硫酸鹽4～8％。
上述粉煤灰主要為二級粉煤灰，亦可用一級粉煤灰。
上述硫酸鹽選自硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鎂、硫酸鋁中的一種。
上述水泥熟料選自普通硅酸鹽水泥熟料、硅酸鹽水泥熟料、硫鋁酸鹽水泥熟料中的一種。
為實現(xiàn)本發(fā)明第二目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，即一種制備上述新型高摻量工業(yè)廢料建筑保溫隔熱材料的方法，其特征是方法包括如下的步驟1).原材料配制和攪拌按照配合比把所需的膠凝材料稱量好，放在攪拌筒中攪拌2～4兩分鐘使干粉混合均勻，防止水泥熟料水化速度過快。然后往筒里面加水，用葉片攪拌頭攪拌均勻，得流動膠態(tài)的膠凝材料；將十二烷基苯磺酸鈉、三乙醇胺按比例量好，放在帶刻度的發(fā)泡筒中，然后加入相應(yīng)量的水后用雙葉片攪拌頭攪拌，攪拌3～5分鐘直到完全發(fā)泡；2).混泡和注模把膠凝材料和發(fā)泡材料加入定量泡沫筒里繼續(xù)攪拌，攪拌時間為4～5分鐘，然后直接倒模，用平刀刮平表面，在濕度80％～90％條件下，常溫靜置24小時后脫模；3).蒸壓養(yǎng)護將步驟2脫模后的脫模件先置入蒸壓釜中，在1.2～1.5標準大氣壓強下蒸壓養(yǎng)護1～4個小時，然后熄火繼續(xù)蒸氣悶養(yǎng)1個小時；控制蒸壓釜中的蒸汽緩慢排出，待蒸汽壓力降到天然大氣壓力、溫度降到常溫后，即得產(chǎn)品。
本發(fā)明利用粉煤灰為主要成分制成的無機保溫材料，其容重比一般在250-600Kg/m3，其重量是實心磚的1/5，普通混凝土的1/7。熱阻系數(shù)在0.060-0.135之間，隔熱性能達到國家標準。具有很好的吸聲能力，其養(yǎng)護十四天的抗壓強度大于1Mpa，抗折強度為0.35-0.6之間，吸水率在8-22％之間。該材料具有很好的可加工性能，可以加工成砌塊、墻板、屋面板、地暖板、保溫隔熱塊等制品，而廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑，作為非承重墻的保溫隔熱材料，成為新型建材。
本發(fā)明由于利用了二級粉煤灰，且其摻量達到50-70％，不僅變廢為寶，而且所需的水泥類膠凝材料明顯減少。利用普通硅酸鹽水泥代替硫鋁酸鹽水泥(高強水泥)，使降低該類無機保溫材料受特種水泥地域性的影響，使高摻工業(yè)廢料保溫材料在全國得到更好的推廣。本發(fā)明為粉煤灰的綜合利用提出了新的方法，沒有有機類保溫材料的二次白色污染問題。


圖1為孔徑對比圖；上面為通過實施例1制備的材料，下面是四川綿陽及時雨公司生產(chǎn)的保溫材料。通過對比可以看到，本發(fā)明產(chǎn)品的孔徑比對比材料孔徑?。粓D2為本發(fā)明的制備流程圖；利用該流程圖就可以實現(xiàn)本發(fā)明在工程中的應(yīng)用；圖3為后期養(yǎng)護方式對強度的影響對比圖；通過對三種不同后期養(yǎng)護方式的對比可得，使用常溫濕養(yǎng)對強度的發(fā)展效果最好。
圖4為強度隨養(yǎng)護時間的發(fā)展圖；通過測試本發(fā)明材料的3天、7天、14天、28天強度，可以看出材料在14天時即可使用，但是隨著養(yǎng)護時間的增加本發(fā)明材料的強度發(fā)展較快。
圖5為蒸汽養(yǎng)護的時間對強度的影響對比圖；把本發(fā)明材料放在1.2～1.5標準大氣壓強下蒸壓養(yǎng)護1～4個小時，然后熄火繼續(xù)蒸氣悶養(yǎng)1個小時；測試其七天強度。綜合考慮強度和經(jīng)濟性，又圖可以看出在1.2～1.5標準大氣壓強下蒸壓養(yǎng)護1個小時，然后熄火繼續(xù)蒸氣悶養(yǎng)1個小時的蒸汽養(yǎng)護方式是最優(yōu)的；圖6為隔熱系數(shù)對比圖；利用自制裝置測試本發(fā)明材料和對比材料的傳導(dǎo)溫度變化情況，從本圖可以本發(fā)明材料的隔熱性能要好。
具體實施例方式
以下通過實施例來進一步描述本發(fā)明，應(yīng)該理解的是，這些實施例僅用于例證的目的，決不限制本發(fā)明的范圍。
實施例1本發(fā)明保溫材料的制備(含熟石灰)按下述重量稱取各原料(單位Kg)二級粉煤灰60、普通硅酸鹽水泥熟料(干法生產(chǎn))30、硫酸鈉6，石灰4。將上述個原材料混合在一起后加入0.4倍重量的水后，在200轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘后得到膠凝材料漿體。然后用取用上面的標準方法制備好的標準泡沫0.3m3，把前面制備好的膠凝材料漿體倒入標準泡沫中，在200轉(zhuǎn)速下攪拌4分鐘后注入模具成型。在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護24小時脫模。再在1.2～1.5標準大氣壓強下蒸壓養(yǎng)護1個小時，然后熄火繼續(xù)蒸氣悶養(yǎng)1個小時；在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護14天后即可得到本發(fā)明保溫材料。
本實施例所制備的保溫材料經(jīng)我們實驗室測試中心檢測，其各項檢測結(jié)果見表2。
表2本發(fā)明保溫材料的各項性能檢測指標

實施例2本發(fā)明保溫材料的制備(無熟石灰)按下述重量稱取各原料(單位Kg)二級粉煤灰62、普通硅酸鹽水泥熟料(干法生產(chǎn))32、硫酸鈉6。將上述個原材料混合在一起后加入0.4倍重量的水后，在200轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘后得到膠凝材料漿體。然后用取用上面的標準方法制備好的標準泡沫0.3m3，把前面制備好的膠凝材料漿體倒入標準泡沫中，在200轉(zhuǎn)速下攪拌4分鐘后注入模具成型。在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護24小時脫模。再在1.2～1.5標準大氣壓強下蒸壓養(yǎng)護1個小時，然后熄火繼續(xù)蒸氣悶養(yǎng)1個小時；在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護14天后即可得到本發(fā)明保溫材料。
本實施例所制備的保溫材料經(jīng)我們實驗室測試中心檢測，其各項檢測結(jié)果見表3。
表3本發(fā)明保溫材料的各項性能檢測指標

實施例3本發(fā)明保溫材料的制備(二級粉煤灰50％摻量)按下述重量稱取各原料(單位Kg)二級粉煤灰50、普通硅酸鹽水泥熟料(干法生產(chǎn))40、硫酸鈉4，石灰6。將上述個原材料混合在一起后加入0.4倍重量的水后，在200轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘后得到膠凝材料漿體。然后用取用上面的標準方法制備好的標準泡沫0.3m3，把前面制備好的膠凝材料漿體倒入標準泡沫中，在200轉(zhuǎn)速下攪拌4分鐘后注入模具成型。在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護24小時脫模。再在1.2～1.5標準大氣壓強下蒸壓養(yǎng)護1個小時，然后熄火繼續(xù)蒸氣悶養(yǎng)1個小時。在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護14天后即可得到本發(fā)明保溫材料。
本實施例所制備的保溫材料經(jīng)我們實驗室測試中心檢測，其各項檢測結(jié)果見表4。
表4本發(fā)明保溫材料的各項性能檢測指標

實施例4本發(fā)明保溫材料的制備(硫鋁酸鹽水泥熟料)按下述重量稱取各原料(單位Kg)二級粉煤灰60、硫鋁酸鹽水泥熟料(干法生產(chǎn))30、硫酸鈉6，石灰4。將上述個原材料混合在一起后加入0.4倍重量的水后，在200轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘后得到膠凝材料漿體。然后用取用上面的標準方法制備好的標準泡沫0.3m3，把前面制備好的膠凝材料漿體倒入標準泡沫中，在200轉(zhuǎn)速下攪拌4分鐘后注入模具成型。在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護24小時脫模。再在1.2～1.5標準大氣壓強下蒸壓養(yǎng)護1個小時，然后熄火繼續(xù)蒸氣悶養(yǎng)1個小時。在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護14天后即可得到本發(fā)明保溫材料。
本實施例所制備的保溫材料經(jīng)我們實驗室測試中心檢測，其各項檢測結(jié)果見表5。
表5本發(fā)明保溫材料的各項性能檢測指標

實施例5本發(fā)明保溫材料的制備(使用硫酸鉀激發(fā))按下述重量稱取各原料(單位Kg)二級粉煤灰60、普通硅酸鹽水泥熟料(干法生產(chǎn))30、硫酸鉀6，石灰4。將上述個原材料混合在一起后加入0.4倍重量的水后，在200轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘后得到膠凝材料漿體。然后用取用上面的標準方法制備好的標準泡沫0.3m3，把前面制備好的膠凝材料漿體倒入標準泡沫中，在200轉(zhuǎn)速下攪拌4分鐘后注入模具成型。在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護24小時脫模。再在1.2～1.5標準大氣壓強下蒸壓養(yǎng)護1個小時，然后熄火繼續(xù)蒸氣悶養(yǎng)1個小時。在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護14天后即可得到本發(fā)明保溫材料。
本實施例所制備的保溫材料經(jīng)我們實驗室測試中心檢測，其各項檢測結(jié)果見表6。
表6本發(fā)明保溫材料的各項性能檢測指標

實施例6本發(fā)明保溫材料的制備(使用一級粉煤灰)按下述重量稱取各原料(單位Kg)一級粉煤灰60、普通硅酸鹽水泥熟料(干法生產(chǎn))30、硫酸鉀6，石灰4。將上述個原材料混合在一起后加入0.4倍重量的水后，在200轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘后得到膠凝材料漿體。然后用取用上面的標準方法制備好的標準泡沫0.3m3，把前面制備好的膠凝材料漿體倒入標準泡沫中，在200轉(zhuǎn)速下攪拌4分鐘后注入模具成型。在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護24小時脫模。再在1.2～1.5標準大氣壓強下蒸壓養(yǎng)護1個小時，然后熄火繼續(xù)蒸氣悶養(yǎng)1個小時。在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護14天后即可得到本發(fā)明保溫材料。
本實施例所制備的保溫材料經(jīng)我們實驗室測試中心檢測，其各項檢測結(jié)果見表7。
表7本發(fā)明保溫材料的各項性能檢測指標

實施例7本發(fā)明保溫材料的制備(二級粉煤灰70％摻量)按下述重量稱取各原料(單位Kg)一級粉煤灰70、普通硅酸鹽水泥熟料(干法生產(chǎn))20、硫酸鈉6，石灰4。將上述個原材料混合在一起后加入0.4倍重量的水后，在200轉(zhuǎn)速下攪拌5分鐘后得到膠凝材料漿體。然后用取用上面的標準方法制備好的標準泡沫0.3m3，把前面制備好的膠凝材料漿體倒入標準泡沫中，在200轉(zhuǎn)速下攪拌4分鐘后注入模具成型。在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護24小時脫模。再用“1+1”蒸汽養(yǎng)護。在80％-90％濕度條件下養(yǎng)護14天后即可得到本發(fā)明保溫材料。
本實施例所制備的保溫材料經(jīng)我們實驗室測試中心檢測，其各項檢測結(jié)果見表8。
表8本發(fā)明保溫材料的各項性能檢測指標

實施例8 本發(fā)明保溫材料的應(yīng)用效果試驗一、試驗材料本發(fā)明實施例1所制備的保溫材料二、試驗地點重慶市重慶交通大學(xué)三、試驗方法及結(jié)果設(shè)置試驗屋和對照屋。試驗屋在建造過程中使用本發(fā)明保溫材料，對照屋在建造過程中除不使用任何保溫材料外，其他和任何施工及用材均與試驗屋相同。
試驗屋在建造過程中，使用本發(fā)明保溫材料的方法如下1)在毛坯墻上首先涂上一層找平層；2)用水膠比為0.4的水泥漿把厚度為30mm的本發(fā)明保溫材料粘貼到找平層表面；3)再在本發(fā)明保溫層上面涂防裂砂漿4)在防裂砂漿表面再安一層耐堿纖維網(wǎng)；5)在耐堿纖維網(wǎng)上面再涂水泥砂漿；6)最后在表面涂柔性膩子。
在炎熱時期經(jīng)檢測(試驗屋和對照屋都不開空調(diào)，均處于自然無人居住狀態(tài)，均門窗緊閉，連續(xù)10天檢測試驗屋和對照屋的室內(nèi)溫度)，檢測結(jié)果為，試驗屋的室內(nèi)溫度要比對照屋的室內(nèi)溫度平均要低5-8攝氏度。試驗結(jié)果表明，本發(fā)明保溫材料具有優(yōu)異的保溫性能。
權(quán)利要求
1.一種新型高摻量工業(yè)廢料建筑保溫隔熱材料，由膠凝材料和泡沫材料混合構(gòu)成，其中發(fā)泡材料每立方米(m3)含水5.4～5.5升、十二烷基苯磺酸鈉0.9～0.95公斤、三乙醇胺0.9～0.95公斤；每立方米發(fā)泡材料與(150～450)公斤的膠凝材料及0.3～0.45倍膠凝材料重量的水混合；膠凝材料包括水泥熟料、粉煤灰、硫酸鹽及熟石灰，他們之間的重量百分比為普通硅酸鹽水泥熟料20～40％、粉煤灰50～70％、硫酸鹽4～8％及熟石灰2～6％；或膠凝材料包括水泥熟料、粉煤灰、硫酸鹽，他們之間的重量百分比為普通硅酸鹽水泥熟料25～45％、粉煤灰50～70％、硫酸鹽4～8％。
2.如權(quán)利要求1所述的新型高摻量工業(yè)廢料建筑保溫隔熱材料，其特征是所述粉煤灰主要為二級粉煤灰，亦可用一級粉煤灰。
3.如權(quán)利要求1所述的新型高摻量工業(yè)廢料建筑保溫隔熱材料，其特征是硫酸鹽選自硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鎂、硫酸鋁中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的新型高摻量工業(yè)廢料建筑保溫隔熱材料，其特征是水泥熟料選自普通硅酸鹽水泥熟料、硅酸鹽水泥熟料、硫鋁酸鹽水泥熟料中的一種。
5.一種制備如權(quán)利要求1所述新型高摻量工業(yè)廢料建筑保溫隔熱材料的方法，其特征是方法包括一下的步驟1).原材料配制和攪拌按照配合比把所需的膠凝材料稱量好，放在攪拌筒中攪拌2～4兩分鐘使干粉混合均勻，防止水泥熟料水化速度過快。然后往筒里面加水，用葉片攪拌頭攪拌均勻，得流動膠態(tài)的膠凝材料；將十二烷基苯磺酸鈉、三乙醇胺按比例量好，放在帶刻度的發(fā)泡筒中，然后加入相應(yīng)量的水后用雙葉片攪拌頭攪拌，攪拌3～5分鐘直到完全發(fā)泡；2).混泡和注模把膠凝材料和發(fā)泡材料加入定量泡沫筒里繼續(xù)攪拌，攪拌時間為4～5分鐘，然后直接倒模，用平刀刮平表面，在濕度80％～90％條件下，常溫靜置24小時后脫模；3).蒸壓養(yǎng)護將步驟2脫模后的脫模件先置入蒸壓釜中，在1.2～1.5標準大氣壓強下蒸壓養(yǎng)護1～4個小時，然后熄火繼續(xù)蒸氣悶養(yǎng)1個小時；控制蒸壓釜中的蒸汽緩慢排出，待蒸汽壓力降到天然大氣壓力、溫度降到常溫后，即得產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及的新型高摻量工業(yè)廢料建筑保溫隔熱材料，由膠凝材料和泡沫材料混合構(gòu)成，其中發(fā)泡材料每立方米(m3)含水5.4～5.5升、十二烷基苯磺酸鈉0.9～0.95公斤、三乙醇胺0.9～0.95升；每立方米發(fā)泡材料與150～450公斤的膠凝材料及0.3～0.45倍膠凝材料重量的水混合。本發(fā)明還涉及制備所述保溫隔熱材料的方法。本發(fā)明為粉煤灰的綜合利用提出了新的方法，而且獲得的保溫隔熱材料的隔熱性能和強度均滿足和超過建筑使用要求，而且使用中沒有有機類保溫材料的二次白色污染問題。
文檔編號C04B28/00GK101045642SQ200710078449
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者程棋鋒, 周超, 丁永杰, 馬娟, 孟杰, 李志偉 申請人:重慶交通大學(xué)