一种轻质防火保温砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及保温砂浆技术领域，尤其涉及一种轻质防火保温砂浆及其制备方法。

背景技术

随着社会的飞速发展和人们生活水平的不断提高，能源消耗日益严峻，如何高效的节能和降低能耗成为了当前解决能源问题的关键。而提高建筑的保温隔热性能是降低建筑能耗的关键，因此研究开发建筑墙体保温材料具有重要的意义。

建筑保温砂浆通过提高建筑的保温隔热性能而降低建筑能耗，是实现建筑节能的最基本途径。建筑保温砂浆分为有机保温砂浆和无机保温砂浆，其中，有机保温砂浆由于易燃性而存在火灾隐患逐渐被无机保温砂浆所取代。

空心玻璃微珠是一种外壁中空球形材料，具有密度小、导热系数低、耐腐蚀、强度高、流动性好等特点，是一种节能、无公害的轻质填料，被广泛运用于无机保温砂浆中。由于空心玻璃微珠本身外壁光滑，且质地轻，混合过程中，空心玻璃微珠有时不能够均匀的分布在保温砂浆中，在空心玻璃微珠分布密度低的区域，空心玻璃微珠之间的水泥等组分会形成“热桥”，导致墙体的保温性能大幅度下降，造成能源的浪费。

因此，我们提出了一种轻质防火保温砂浆及其制备方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种轻质防火保温砂浆及其制备方法。

一种轻质防火保温砂浆，包含以下重量份的组分：水泥80-100份、改性空心玻璃微珠60-80份、粉煤灰12-30份、重钙粉15-30份、弹性纤维15-20份和助剂2-3份。

优选的，所述改性空心玻璃微珠的制备方法包括以下步骤：对空心玻璃微珠进行表面预处理，在空心玻璃微珠表面磨出划痕，然后在空心玻璃微珠的外壁上负载四氧化三铁，得到四氧化三铁/空心玻璃微珠，最后进行喷涂处理，在四氧化三铁/空心玻璃微珠的外侧喷涂聚氯乙烯与氯化石蜡的混合物，得到改性空心玻璃微珠。

优选的，所述改性空心玻璃微珠的制备方法包括以下步骤：先对空心玻璃微珠进行表面预处理，将空心玻璃微珠与细沙进行充分搅拌混合，混合时间为 30-60min，通过细沙在空心玻璃微珠表面磨出划痕，完毕后，向空心玻璃微珠与细沙的混合物中加水，静置，使得空心玻璃微珠漂浮在水面上，捞取漂浮在水面上的空心微珠，清洗干净，得到表面预处理的空心玻璃微珠；然后将预处理后的空心玻璃微珠加入到硫酸亚铁和氯化铁的混合溶液中，进行高速搅拌，通入氮气，在20-30℃的条件下，缓慢滴加氢氧化钠溶液，至溶液的pH达到 10-11，升温至80-90℃，继续1-2h，滤料干燥后得到四氧化三铁/空心玻璃微珠；最后将四氧化三铁/空心玻璃微珠在220-300℃条件下喷淋聚氯乙烯与氯化石蜡的混合物，冷却后得到改性空心玻璃微珠；

其中：空心玻璃微珠与硫酸亚铁的质量比为1：(0.01-0.03)，氯化铁与硫酸亚铁物质的量比为2：1，硫酸亚铁和氯化铁的混合溶液中，铁盐的总浓度为0.3-0.6mol/L，空心玻璃微珠与氯化石蜡的质量比为1：(0.05-0.08)，聚氯乙烯与氯化石蜡的质量比为(3-4)：1。

优选的，所述空心玻璃微珠的粒径为：0.5-2mm，细沙的粒径为：0.05-0.15mm，细沙用量为空心玻璃微珠质量的0.3-0.5倍。

优选的，所述的重钙粉选至建筑行业中325目干粉砂浆用重质碳酸钙，所述粉煤灰的细度为200目-300目。

优选的，所述弹性纤维为硅酸铝盐纤维，硅酸铝盐纤维的直径为 0.05-0.1mm，硅酸铝盐纤维的长度为4-8mm。

优选的，所述助剂包括增粘剂和保水剂，所述增粘剂和保水剂的质量为3： 1。

优选的，所述增粘剂为建筑熟料，所述保水剂为甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羧甲基纤维素中的一种。

优选的，一种轻质防火保温砂浆的制备方法，将水泥、改性空心玻璃微珠、粉煤灰、重钙粉、弹性纤维和助剂混合，搅拌均匀即得。

本发明的有益效果是：

1、通过本发明制备的保温砂浆，其以无机材料为主，防火性能好，且质地轻，强度高，具有优异的保温性能，适合推广使用。

2、本发明中，通过在空心玻璃微珠的外侧负载四氧化三铁，使得空心玻璃微珠具有一定的磁性，在保温砂浆混合成浆料过程中，浆料中的空心玻璃微珠在磁力作用下能够相互接近，减小空心玻璃微珠之间的距离，最终施工完成的含保温砂浆的墙体中，空心玻璃微珠相互靠近，能够形成一层致密的保温板，有效的减少了墙体中“热桥”，提高了墙体的保温性能。

3、本发明中，制备改性空心玻璃微珠时，先对空心玻璃微珠进行表面预处理，在空心玻璃微珠表面磨出划痕，划痕相对粗糙，使得反应生成的四氧化三铁容易沉积在划痕处，且在高温的碱性条件下，空心玻璃微珠会与氢氧化钠发生反应，又由于划痕处与氢氧化钠接触面积大，最终会在划痕处生成少量的粘性较高的硅酸钠，进一步使得四氧化三铁不容易脱落，最后通过聚氯乙烯与氯化石蜡对空心玻璃微珠进行包覆，提高空心玻璃微珠的疏水性能，且进一步的提高四氧化三铁与空心玻璃微珠的粘结强度，保证改性填料的性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例1中，一种轻质防火保温砂浆，包含以下重量份的组分：水泥80份、改性空心玻璃微珠60份、粉煤灰12份、重钙粉15份、弹性纤维15份和助剂2 份。

所述改性空心玻璃微珠的制备方法包括以下步骤：先对空心玻璃微珠进行表面预处理，将空心玻璃微珠与细沙进行充分搅拌混合，混合时间为30min，通过细沙在空心玻璃微珠表面磨出划痕，完毕后，向空心玻璃微珠与细沙的混合物中加水，静置，使得空心玻璃微珠漂浮在水面上，捞取漂浮在水面上的空心微珠，清洗干净，得到表面预处理的空心玻璃微珠；然后将预处理后的空心玻璃微珠加入到硫酸亚铁和氯化铁的混合溶液中，进行高速搅拌，通入氮气，在 20℃的条件下，缓慢滴加氢氧化钠溶液，至溶液的pH达到10，升温至80℃，继续1h，滤料干燥后得到四氧化三铁/空心玻璃微珠；最后将四氧化三铁/空心玻璃微珠在220℃条件下喷淋聚氯乙烯与氯化石蜡的混合物，冷却后得到改性空心玻璃微珠；

其中：空心玻璃微珠与硫酸亚铁的质量比为1：0.01，氯化铁与硫酸亚铁物质的量比为2：1，硫酸亚铁和氯化铁的混合溶液中，铁盐的总浓度为0.3mol/L，空心玻璃微珠与氯化石蜡的质量比为1：0.05，聚氯乙烯与氯化石蜡的质量比为 3：1。

所述空心玻璃微珠的粒径为：0.5-2mm，细沙的粒径为：0.05-0.15mm，细沙用量为空心玻璃微珠质量的0.3倍。

所述的重钙粉选至建筑行业中325目干粉砂浆用重质碳酸钙，所述粉煤灰的细度为200目。

所述弹性纤维为硅酸铝盐纤维，硅酸铝盐纤维的直径为0.05-0.1mm，硅酸铝盐纤维的长度为4-8mm。

所述助剂包括增粘剂和保水剂，所述增粘剂和保水剂的质量为3：1。

所述增粘剂为建筑熟料，所述保水剂为甲基纤维素。

一种轻质防火保温砂浆的制备方法，将水泥、改性空心玻璃微珠、粉煤灰、重钙粉、弹性纤维和助剂混合，搅拌均匀即得。

实施例2中，一种轻质防火保温砂浆，包含以下重量份的组分：水泥100 份、改性空心玻璃微珠80份、粉煤灰30份、重钙粉30份、弹性纤维20份和助剂3份。

所述改性空心玻璃微珠的制备方法包括以下步骤：先对空心玻璃微珠进行表面预处理，将空心玻璃微珠与细沙进行充分搅拌混合，混合时间为60min，通过细沙在空心玻璃微珠表面磨出划痕，完毕后，向空心玻璃微珠与细沙的混合物中加水，静置，使得空心玻璃微珠漂浮在水面上，捞取漂浮在水面上的空心微珠，清洗干净，得到表面预处理的空心玻璃微珠；然后将预处理后的空心玻璃微珠加入到硫酸亚铁和氯化铁的混合溶液中，进行高速搅拌，通入氮气，在 30℃的条件下，缓慢滴加氢氧化钠溶液，至溶液的pH达到11，升温至90℃，继续2h，滤料干燥后得到四氧化三铁/空心玻璃微珠；最后将四氧化三铁/空心玻璃微珠在300℃条件下喷淋聚氯乙烯与氯化石蜡的混合物，冷却后得到改性空心玻璃微珠；

其中：空心玻璃微珠与硫酸亚铁的质量比为1：0.03，氯化铁与硫酸亚铁物质的量比为2：1，硫酸亚铁和氯化铁的混合溶液中，铁盐的总浓度为0.6mol/L，空心玻璃微珠与氯化石蜡的质量比为1：0.08，聚氯乙烯与氯化石蜡的质量比为 4：1。

所述空心玻璃微珠的粒径为：0.5-2mm，细沙的粒径为：0.05-0.15mm，细沙用量为空心玻璃微珠质量的0.5倍。

所述的重钙粉选至建筑行业中325目干粉砂浆用重质碳酸钙，所述粉煤灰的细度为300目。

所述弹性纤维为硅酸铝盐纤维，硅酸铝盐纤维的直径为0.05-0.1mm，硅酸铝盐纤维的长度为4-8mm。

所述助剂包括增粘剂和保水剂，所述增粘剂和保水剂的质量为3：1。

所述增粘剂为建筑熟料，所述保水剂为甲基羟乙基纤维素。

一种轻质防火保温砂浆的制备方法，将水泥、改性空心玻璃微珠、粉煤灰、重钙粉、弹性纤维和助剂混合，搅拌均匀即得。

实施例3中，一种轻质防火保温砂浆，包含以下重量份的组分：水泥90份、改性空心玻璃微珠70份、粉煤灰22份、重钙粉20份、弹性纤维18份和助剂 2.5份。

所述改性空心玻璃微珠的制备方法包括以下步骤：先对空心玻璃微珠进行表面预处理，将空心玻璃微珠与细沙进行充分搅拌混合，混合时间为45min，通过细沙在空心玻璃微珠表面磨出划痕，完毕后，向空心玻璃微珠与细沙的混合物中加水，静置，使得空心玻璃微珠漂浮在水面上，捞取漂浮在水面上的空心微珠，清洗干净，得到表面预处理的空心玻璃微珠；然后将预处理后的空心玻璃微珠加入到硫酸亚铁和氯化铁的混合溶液中，进行高速搅拌，通入氮气，在 25℃的条件下，缓慢滴加氢氧化钠溶液，至溶液的pH达到10，升温至85℃，继续1.5h，滤料干燥后得到四氧化三铁/空心玻璃微珠；最后将四氧化三铁/空心玻璃微珠在240℃条件下喷淋聚氯乙烯与氯化石蜡的混合物，冷却后得到改性空心玻璃微珠；

其中：空心玻璃微珠与硫酸亚铁的质量比为1：0.02，氯化铁与硫酸亚铁物质的量比为2：1，硫酸亚铁和氯化铁的混合溶液中，铁盐的总浓度为0.4mol/L，空心玻璃微珠与氯化石蜡的质量比为1：0.06，聚氯乙烯与氯化石蜡的质量比为 3.5：1。

所述空心玻璃微珠的粒径为：0.5-2mm，细沙的粒径为：0.05-0.15mm，细沙用量为空心玻璃微珠质量的0.4倍。

所述的重钙粉选至建筑行业中325目干粉砂浆用重质碳酸钙，所述粉煤灰的细度为250目。

所述弹性纤维为硅酸铝盐纤维，硅酸铝盐纤维的直径为0.05-0.1mm，硅酸铝盐纤维的长度为4-8mm。

所述助剂包括增粘剂和保水剂，所述增粘剂和保水剂的质量为3：1。

所述增粘剂为建筑熟料，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素。

一种轻质防火保温砂浆的制备方法，将水泥、改性空心玻璃微珠、粉煤灰、重钙粉、弹性纤维和助剂混合，搅拌均匀即得。

实施例4中，一种轻质防火保温砂浆，包含以下重量份的组分：水泥90份、改性空心玻璃微珠60份、粉煤灰22份、重钙粉20份、弹性纤维18份和助剂 2.5份。

所述改性空心玻璃微珠的制备方法包括以下步骤：先对空心玻璃微珠进行表面预处理，将空心玻璃微珠与细沙进行充分搅拌混合，混合时间为45min，通过细沙在空心玻璃微珠表面磨出划痕，完毕后，向空心玻璃微珠与细沙的混合物中加水，静置，使得空心玻璃微珠漂浮在水面上，捞取漂浮在水面上的空心微珠，清洗干净，得到表面预处理的空心玻璃微珠；然后将预处理后的空心玻璃微珠加入到硫酸亚铁和氯化铁的混合溶液中，进行高速搅拌，通入氮气，在 25℃的条件下，缓慢滴加氢氧化钠溶液，至溶液的pH达到10，升温至85℃，继续1.5h，滤料干燥后得到四氧化三铁/空心玻璃微珠；最后将四氧化三铁/空心玻璃微珠在240℃条件下喷淋聚氯乙烯与氯化石蜡的混合物，冷却后得到改性空心玻璃微珠；

其中：空心玻璃微珠与硫酸亚铁的质量比为1：0.02，氯化铁与硫酸亚铁物质的量比为2：1，硫酸亚铁和氯化铁的混合溶液中，铁盐的总浓度为0.4mol/L，空心玻璃微珠与氯化石蜡的质量比为1：0.06，聚氯乙烯与氯化石蜡的质量比为 3.5：1。

所述空心玻璃微珠的粒径为：0.5-2mm，细沙的粒径为：0.05-0.15mm，细沙用量为空心玻璃微珠质量的0.4倍。

所述的重钙粉选至建筑行业中325目干粉砂浆用重质碳酸钙，所述粉煤灰的细度为250目。

所述弹性纤维为硅酸铝盐纤维，硅酸铝盐纤维的直径为0.05-0.1mm，硅酸铝盐纤维的长度为4-8mm。

所述助剂包括增粘剂和保水剂，所述增粘剂和保水剂的质量为3：1。

所述增粘剂为建筑熟料，所述保水剂羧甲基纤维素。

一种轻质防火保温砂浆的制备方法，将水泥、改性空心玻璃微珠、粉煤灰、重钙粉、弹性纤维和助剂混合，搅拌均匀即得。

实施例5中，一种轻质防火保温砂浆，包含以下重量份的组分：水泥90份、改性空心玻璃微珠80份、粉煤灰22份、重钙粉20份、弹性纤维18份和助剂2.5份。

所述改性空心玻璃微珠的制备方法包括以下步骤：先对空心玻璃微珠进行表面预处理，将空心玻璃微珠与细沙进行充分搅拌混合，混合时间为45min，通过细沙在空心玻璃微珠表面磨出划痕，完毕后，向空心玻璃微珠与细沙的混合物中加水，静置，使得空心玻璃微珠漂浮在水面上，捞取漂浮在水面上的空心微珠，清洗干净，得到表面预处理的空心玻璃微珠；然后将预处理后的空心玻璃微珠加入到硫酸亚铁和氯化铁的混合溶液中，进行高速搅拌，通入氮气，在 25℃的条件下，缓慢滴加氢氧化钠溶液，至溶液的pH达到10，升温至85℃，继续1.5h，滤料干燥后得到四氧化三铁/空心玻璃微珠；最后将四氧化三铁/空心玻璃微珠在240℃条件下喷淋聚氯乙烯与氯化石蜡的混合物，冷却后得到改性空心玻璃微珠；

其中：空心玻璃微珠与硫酸亚铁的质量比为1：0.02，氯化铁与硫酸亚铁物质的量比为2：1，硫酸亚铁和氯化铁的混合溶液中，铁盐的总浓度为0.4mol/L，空心玻璃微珠与氯化石蜡的质量比为1：0.06，聚氯乙烯与氯化石蜡的质量比为 3.5：1。

所述空心玻璃微珠的粒径为：0.5-2mm，细沙的粒径为：0.05-0.15mm，细沙用量为空心玻璃微珠质量的0.4倍。

所述的重钙粉选至建筑行业中325目干粉砂浆用重质碳酸钙，所述粉煤灰的细度为250目。

所述弹性纤维为硅酸铝盐纤维，硅酸铝盐纤维的直径为0.05-0.1mm，硅酸铝盐纤维的长度为4-8mm。

所述助剂包括增粘剂和保水剂，所述增粘剂和保水剂的质量为3：1。

所述增粘剂为建筑熟料，所述保水剂为羧甲基纤维素。

一种轻质防火保温砂浆的制备方法，将水泥、改性空心玻璃微珠、粉煤灰、重钙粉、弹性纤维和助剂混合，搅拌均匀即得。

对比例1中，与实施例3相比，对比例1中未添加改性空心玻璃微珠，其余部分相同。

对比例2中，与实施例3相比，对比例2中的添加了等量的空心玻璃微珠代替改性空心玻璃微珠，其余部分相同。

对比例3中，与实施例3相比，对比例3中的改性空心玻璃微珠制备过程中未通过细沙在空心玻璃微珠表面磨出划痕，其余部分相同。

对比例4中，与实施例3相比，对比例4中的改性空心玻璃微珠制备过程中未在空心玻璃微珠的外壁上负载四氧化三铁，其余部分相同。

对比例5中，与实施例3相比，对比例5中的改性空心玻璃微珠制备过程中未在四氧化三铁/空心玻璃微珠的外侧喷涂聚氯乙烯与氯化石蜡的混合物，其余部分相同。

将实施例1-5以及对比例1-5制备得到的保温砂浆兑入等重量的水，然后按照GB/T20473-2006的测试方法测试抗压强度、导热系数和耐火度，测试结果见表1。

表1

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。