本發(fā)明屬于建筑節(jié)能及新材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種建筑保溫材料及其制備方法；具體涉及一種基于憎水性氣凝膠的無機(jī)保溫砂漿以及這種無機(jī)保溫砂漿的制備方法。
背景技術(shù)：
我國現(xiàn)有建筑面積約為400億m2，其中的絕大部分為高能耗建筑；另一方面，每年又有新建建筑近20億m2，新建建筑中95％以上仍是高能耗建筑。建筑能耗約占社會(huì)總能耗的1/3，龐大的建筑能耗已成為國民經(jīng)濟(jì)的重大負(fù)擔(dān)?！笆濉逼陂g，建筑節(jié)能被列入國家節(jié)能減排和減少大氣環(huán)境污染的重要工作，65％的第三階段建筑節(jié)能強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)將在全國范圍內(nèi)全面推行。
保溫材料作為建筑節(jié)能的一個(gè)重要影響因素，其開發(fā)與應(yīng)用越來越受到世界各國的重視，并逐漸向高效節(jié)能、耐候性好、高強(qiáng)、防火等多功能化方向發(fā)展。目前我國建筑市場(chǎng)上保溫材料主要分為有機(jī)和無機(jī)兩類。有機(jī)保溫材料中較為常用的xps板、聚氨酯板等，保溫性能好、導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.04w/(m·k)以下，但其致命缺點(diǎn)就是易燃，近年來中國很多起特大火災(zāi)事故都是由于有機(jī)保溫材料造成的。而常見的無機(jī)保溫材料(如無機(jī)保溫砂漿)導(dǎo)熱系數(shù)較高，無法滿足較高的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求；巖棉、礦棉等材料盡管導(dǎo)熱系數(shù)較低，但是吸水率大，吸水后嚴(yán)重影響保溫效果。此外，雖然真空隔熱板的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.008w/(m·k)，具有超優(yōu)異的保溫和防火性能，但其生產(chǎn)中真空度難以保持，同時(shí)施工中無法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裁剪，否則將造成板材損壞，嚴(yán)重影響其保溫性能。
氣凝膠作為世界上最輕的固體，其導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到0.013w/(m·k)以下，為目前世界上高溫隔熱領(lǐng)域?qū)嵯禂?shù)最低的材料之一；且氣凝膠自身不可燃，防火性能優(yōu)異。但因普通氣凝膠易吸濕，氣凝膠用作保溫隔熱材料一般均需經(jīng)憎水處理。若將憎水性氣凝膠用于無機(jī)保溫砂漿，既可改善傳統(tǒng)無機(jī)保溫砂漿保溫性能較差的缺點(diǎn)，又可提高無機(jī)保溫砂漿的憎水性，使無機(jī)保溫砂漿更好地滿足建筑節(jié)能需求。但是摻加氣凝膠的無機(jī)保溫砂漿的制備與一般砂漿不同，這是因?yàn)?，氣凝膠重量超輕，攪拌過程容易飛到空中；而憎水性氣凝膠在加水?dāng)嚢柽^程中，與其他材料不相容，其漂浮在水面上甚至?xí)蛊渌牧弦苍魉Ｒ虼?，現(xiàn)有的基于憎水性氣凝膠的保溫材料及其制備方法還有許多不足，而如何制備摻憎水性氣凝膠的無機(jī)保溫砂漿也成為了研究的關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種相比于傳統(tǒng)的無機(jī)保溫砂漿具有滿足低導(dǎo)熱系數(shù)的同時(shí)，干密度和強(qiáng)度無影響或反而有所提高，且具有良好的憎水性、防火性能和耐久性，能更好地滿足建筑節(jié)能及建筑功能化需求的基于憎水性氣凝膠的無機(jī)保溫砂漿。
其所要解決的技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)施。
一種基于憎水性氣凝膠的無機(jī)保溫砂漿，按重量份計(jì)，該無機(jī)保溫砂漿為以下原料的混合物：
水泥110～170份，輕骨料30～96份，憎水性氣凝膠5～25份，纖維素醚0.2～2.0份，引氣劑0.2～2.0份，淀粉醚0～0.3份，木纖維0.3～0.6份，pva1～2份，水300～580份。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例：按重量份計(jì)，該無機(jī)保溫砂漿為以下原料的混合物：
水泥125～140份，輕骨料30～60份，憎水性氣凝膠15～25份，纖維素醚1.5～2.0份，引氣劑1.5～2.0份，淀粉醚0.15～0.2份，木纖維0.3～0.4份，pva1～2份，水300～470份。
作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述輕骨料為以下原料的一種或幾種的混合物：
容重為60～150g/l、吸水率64～90％的玻化微珠細(xì)粉料；
容重為120～150g/l、吸水率60～72％的級(jí)配較優(yōu)的?；⒅椋?/p>
容重為100～120g/l、吸水率約85％的膨脹珍珠巖。
也作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的憎水性氣凝膠為經(jīng)憎水處理、孔徑為納米級(jí)的無定型粉末，具有較強(qiáng)的憎水性；密度30～60kg/m3，孔隙率95％～99％，導(dǎo)熱系數(shù)0.011～0.015w/m·k，具有良好的保溫性能。
進(jìn)一步，氣凝膠的材料化學(xué)組成為二氧化硅等無機(jī)物，屬于a級(jí)不燃材料，防火性能優(yōu)。
此外，所述纖維素醚為羥乙基甲基纖維素醚(mhec)或羥丙基甲基纖維素醚(mhpc)，粘度范圍為100000～200000cps。為降低無機(jī)保溫砂漿的容重及其導(dǎo)熱系數(shù)，加入引氣劑引入氣泡，但需高粘度的纖維素醚來保持引入的氣泡的穩(wěn)定性。
上述基于憎水性氣凝膠的無機(jī)保溫砂漿中，所述的水泥、引氣劑、淀粉醚、木纖維、pva等都是常用的建筑原材料或化工原料。
所述的淀粉醚、木纖維主要提高砂漿的抗流掛性、可塑性等，并可與纖維素醚協(xié)同工作，進(jìn)一步提高砂漿的保水性，摻量不宜過大，否則易粘刀、影響施工性；摻量也不宜過小，否則對(duì)砂漿的抗流掛性等沒有改善。
本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種上述基于憎水性氣凝膠的無機(jī)保溫砂漿的制備方法，以解決氣凝膠在攪拌過程中易飛出及加水?dāng)嚢柽^程中憎水性氣凝膠使其他材料憎水影響攪拌的技術(shù)難題。
為了解決上述技術(shù)問題，本制備方法采用如下步驟：
(1)、按上述重量份準(zhǔn)確稱取各原材料；
(2)、預(yù)先將輕骨料和憎水性氣凝膠混合均勻；
(3)、將輕骨料、憎水性氣凝膠和水除外的其它原材料混合均勻后，再與稱量好的水?dāng)嚢杈鶆?，攪?～3min，形成漿液；
(4)、將步驟(2)中混合均勻的輕骨料和憎水性氣凝膠緩慢加入步驟(3)所得的漿液中，再緩慢攪拌1～2min，靜置1～2min，得到產(chǎn)品。
所述的步驟(2)中將輕骨料和憎水性氣凝膠混合均勻的主要作用是在混合過程中使憎水性氣凝膠完全吸附進(jìn)輕骨料的孔洞腔中，避免氣凝膠攪拌過程飄到空氣中及在加水?dāng)嚢柽^程中氣凝膠使其他材料憎水無法攪拌；同時(shí)氣凝膠吸附進(jìn)輕骨料孔洞腔中可以使憎水性氣凝膠隨輕骨料均勻分布在砂漿中，有助于大幅降低保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)，提高無機(jī)保溫砂漿的防水效果。
所述的步驟(3)中將原材料(水和輕骨料、憎水性氣凝膠除外)混合均勻再與水?dāng)嚢璧闹饕饔檬鞘估w維素醚、引氣劑等均勻分布，提高漿體引入氣泡的數(shù)量和質(zhì)量，更好地降低砂漿容重、增加保溫性能。
所述的步驟(4)中，將(2)中混合均勻的輕骨料和憎水性氣凝膠緩慢加入(3)的漿液中，再緩慢攪拌的作用是降低快速攪拌對(duì)輕骨料的破壞，以免影響保溫效果；攪拌后靜置1～2min是使纖維素醚、引氣劑、淀粉醚、木纖維等更好地增稠、發(fā)揮作用。
其中，可以采用混合機(jī)將所述輕骨料和憎水性氣凝膠混合均勻。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的有益效果：
1、憎水性氣凝膠的加入，大幅度降低了無機(jī)保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)，而干密度和抗壓強(qiáng)度無影響或反而有所提高，解決了一般保溫材料干密度、導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度三者相互制約的矛盾。本發(fā)明制備的基于憎水性氣凝膠的無機(jī)保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)最低可達(dá)0.062w/(m·k)，低于《建筑保溫砂漿》(gb/t20473-2006)中i型保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)≤0.070w/(m·k)的要求，同時(shí)其干密度270kg/m3，抗壓強(qiáng)度可達(dá)0.40mpa以上，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)中抗壓強(qiáng)度≥0.20mpa的要求。
2、本發(fā)明通過預(yù)混將輕骨料和憎水性氣凝膠混合均勻，使憎水性氣凝膠完全吸附進(jìn)輕骨料的孔洞腔中，形成的復(fù)合材料既降低了輕骨料的導(dǎo)熱系數(shù)，又克服了氣凝膠直接攪拌的技術(shù)困難，同時(shí)氣凝膠又可隨輕骨料均勻分布于保溫砂漿中，有利于大幅降低無機(jī)保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)。
3、現(xiàn)有技術(shù)中有采用真空浸漬吸附使氣凝膠進(jìn)入膨脹珍珠巖的空腔結(jié)構(gòu)，然后再將膨脹珍珠巖和氣凝膠復(fù)合材料進(jìn)行使用的技術(shù)，此法設(shè)備投入大、操作復(fù)雜；也有利用溶劑處理使憎水性氣凝膠，可直接攪拌進(jìn)砂漿的技術(shù)，該方法所需溶劑種類多，且有一定的毒性。但本技術(shù)方案中僅通過預(yù)混就輕松解決輕骨料和憎水性氣凝膠的混合，從而使氣凝膠更好地?cái)嚾肷皾{中。無需溶劑，僅需一臺(tái)小型混合機(jī)，操作簡(jiǎn)單且效果良好，有利于憎水性氣凝膠在建筑節(jié)能中的推廣。
4、憎水性氣凝膠本身的材料具有防火、憎水、耐高低溫、抗老化等性能，可保證制備的無機(jī)保溫砂漿具有良好的防火性能、憎水性和耐久性，更好地滿足建筑節(jié)能及建筑功能化需求。
具體實(shí)施方式
下面通過具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明提供了一種基于憎水性氣凝膠的無機(jī)保溫砂漿及其制備方法，以下實(shí)施例1～4的制備方法為：
(1)、按相應(yīng)的重量份準(zhǔn)確稱取原材料；
(2)、預(yù)先將輕骨料和憎水性氣凝膠用混合機(jī)混合均勻；
(3)、將原材料(水和輕骨料、憎水性氣凝膠除外)混合均勻，再與稱量好的水?dāng)嚢杈鶆?，攪?～3min，形成漿液；
(4)、將(2)中混合均勻的輕骨料和憎水性氣凝膠緩慢加入(3)的漿液中，再緩慢攪拌1～2min，靜置1～2min，得到產(chǎn)品。
實(shí)施例1：
稱取以下重量份的物質(zhì)：
水泥170份，輕骨料(容重為60g/l的?；⒅榧?xì)粉料)54份，憎水性氣凝膠(密度為50kg/m3)5份，纖維素醚(粘度100000cps)2.0份，引氣劑2.0份，淀粉醚0.3份，木纖維0.5份，pva1份，水450份。
按上述步驟進(jìn)行混合。
實(shí)施例2：
取以下重量份的物質(zhì)：
水泥140份，輕骨料(容重為120g/l的級(jí)配較優(yōu)的玻化微珠)60份，憎水性氣凝膠(密度為40kg/m3)20份，纖維素醚(粘度200000cps)1.5份，引氣劑1.5份，淀粉醚0.15份，木纖維0.4份，pva1份，水400份。
按前述步驟進(jìn)行混合處理。
實(shí)施例3：
取以下重量份的物質(zhì)：
水泥110份，輕骨料(容重為60g/l的玻化微珠細(xì)粉料)42份，憎水性氣凝膠(密度為50kg/m3)15份，纖維素醚(粘度100000cps)1.7份，引氣劑1.7份，淀粉醚0份，木纖維0.3份，pva1份，水330份。
按前述步驟進(jìn)行混合處理。
實(shí)施例4：
取以下重量份的物質(zhì)：
水泥125份，輕骨料(容重為60g/l的?；⒅榧?xì)粉料)30份，憎水性氣凝膠(密度為50kg/m3)25份，纖維素醚(粘度100000cps)1.8份，引氣劑1.8份，淀粉醚0.2份，木纖維0.3份，pva2份，水300份。
按前述步驟進(jìn)行混合處理。
對(duì)比例1：
取以下重量份的物質(zhì)：
水泥140份，輕骨料(容重為120g/l的級(jí)配較優(yōu)的?；⒅?120份，纖維素醚(粘度200000cps)1.5份，引氣劑1.5份，淀粉醚0.15份，木纖維0.4份，pva1份，水460份。
(備注：由于兩個(gè)對(duì)比例中無憎水性氣凝膠，所以制備方法中沒有實(shí)施例中的第2步)
對(duì)比例2：
取以下重量份的物質(zhì)：
水泥125份，輕骨料(容重為60g/l的?；⒅榧?xì)粉料)60份，纖維素醚(粘度100000cps)1.8份，引氣劑1.8份，淀粉醚0.2份，木纖維0.3份，pva2份，水510份。
本發(fā)明實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4制得的基于憎水性氣凝膠的無機(jī)保溫砂漿與對(duì)比例1、對(duì)比例2制得的無機(jī)保溫砂漿的性能，如下表所示：
從上表可以看出，分別對(duì)比實(shí)施例2和對(duì)比例1、實(shí)施例4和對(duì)比例2，利用憎水性氣凝膠等體積替代輕骨料制備無機(jī)保溫砂漿，基于憎水性氣凝膠的無機(jī)保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)下降，而干密度和抗壓強(qiáng)度無影響或反而有所提高，且提高了無機(jī)保溫砂漿的憎水性，軟化系數(shù)、抗凍性等耐久性良好。
即本發(fā)明的實(shí)施例具有如下有益效果：
(1)、解決了傳統(tǒng)無機(jī)保溫砂漿強(qiáng)度、干密度、導(dǎo)熱系數(shù)三者相互制約的矛盾，在大幅降低導(dǎo)熱系數(shù)的同時(shí)，干密度和抗壓強(qiáng)度無影響或反而有所提高；
(2)、解決氣凝膠直接攪拌的技術(shù)難題，使憎水性氣凝膠攪入砂漿可行且操作簡(jiǎn)單、效果良好；同時(shí)氣凝膠又可隨輕骨料均勻分布于保溫砂漿中，有利于大幅降低無機(jī)保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)；
(3)、產(chǎn)品中含憎水性氣凝膠，吸水率小，防火性、耐久性能優(yōu)，解決傳統(tǒng)保溫砂漿吸水后性能下降，易開裂、空鼓的通病，更好地滿足建筑節(jié)能及建筑功能化需求。
上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選例，并不用來限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則之內(nèi)，所做的任何等同替代、修改和變化，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。