CN109694208B

CN109694208B - 一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂及其制备方法

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Publication number: CN109694208B
Application number: CN201710982052.7A
Authority: CN
Inventors: 谢思松
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2021-09-03
Anticipated expiration: 2037-10-20
Also published as: CN109694208A

Abstract

本发明公开了一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂及其制备方法，其技术方案要点是包括以下重量份数的原料：发电烟筒灰50~60份、工业硫酸铝3~8份、活性二氧化硅5~10份、水泥熟料粉25~35份、氟石粉8~12份与缓凝剂0.5~1份，将发电烟筒灰、工业硫酸铝、活性二氧化硅、水泥熟料粉、氟石粉与缓凝剂制成粉体固化剂，实现工矿废弃料的再利用，制成的粉体固化剂具有石膏的速凝性、水泥的高强性；而且是低碱性，显著减少了保温板出现返碱、剥落现象；还具有消除放射性物质的作用以及在成型过程中，能够灵活控制成型时间。

Description

一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料，特别涉及一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂及其制备方法。

背景技术

建筑节能是国家产业政策重点扶持的行业。目前，建筑节能材料主要分为无机保温轻骨料和有机保温轻骨材料，但是由于材料化学性质的特点，不论是无机体系还是有机体系，都无法同时兼顾保温节能性能和消防安全的要求。从保温性能而言，有机材料优于无机材料；从消防安全性能而言，无机保温材料又略胜一筹。近年来，无机保温材料中膨胀珍珠岩以其优良的防火性能，对环境无污染等优势正逐步成为无机外墙保温材料的首选。

目前，现有专利中申请公布号为CN105948638A的中国专利公开了一种憎水型改性膨胀珍珠岩保温板及其生产方法，包括水泥25~40份、粉煤灰5~8份、三乙氧基硅烷2~5份、聚丙烯酸酯乳液5~10份、改性膨胀珍珠岩50~70份、十二烷基苯磺酸钠0.7~2.9份、添加剂5~10份、生石灰1~3份、PP纤维0.1~0.5份、碳纤维0.5~2份、硅藻土5~10份、硅酸钠4~10份和水10~20份，本发明有效利用工矿废弃料制备膨胀珍珠岩保温板，具有良好的社会和经济效益。

但是，这种保温板在制备过程中，采用粉煤灰、生石灰、硅藻土、硅酸钠作为粉体固化剂添加至水泥、膨胀珍珠岩体系内，使得保温板的成型体系呈强碱性，在使用过程中经过风吹日晒和雨淋，在墙体表面呈现出白花花的物质，造成严重的返碱、剥落现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂，作为外墙保温材料的添加剂，解决了现有技术中粉体固化剂呈强碱性易于返碱的缺陷，具有优异的抗碱性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂，包括以下重量份数的原料：发电烟筒灰 50~60份、工业硫酸铝 3~8份、活性二氧化硅 5~10份、水泥熟料粉 25~35份、氟石粉 8~12份与缓凝剂 0.5~1份。

通过采用上述技术方案，烟筒灰是钢铁轻骨料经中频炉烧出来的，也叫硅硫酸钙漂珠，具有良好的活性，作为一种优质水泥生料大量地添加到水泥熟料中，能够提高水泥的早期强度，降低水泥的成本，并且达到变废为宝的目的；

工业硫酸铝为白色结晶体，在空气中长期存放易吸潮结块，易溶于水，水溶液成酸性，难溶于醇；主要用作造纸施胶剂和饮用水、工业用水及废水处理的絮凝剂，还是生产人造宝石和其他铝盐，如氨明矾、钾明矾、精制硫酸铝的原料；另外，硫酸铝还广泛用于优质澄清剂、石油除臭脱色剂、混凝土防水剂、高级纸张锻白，钛白粉后薄膜处理和催化剂载体的生产，在本发明有助于增强粉体固化剂的速凝作用；

活性二氧化硅是极其重要的超微细无机新材料之一，由于其粒径很小，因此表面积较大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用，并广泛应用在各行业作为添加剂、催化剂载体、石油化工、脱色剂、消光剂、橡胶补强剂、塑料充填剂、油墨增稠剂、金属软性磨光剂、绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域，在本发明中，活性二氧化硅使得粉体固化剂具有优异的高强性；

水泥熟料粉主要由氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁四种氧化物组成，同时还含有少量的氧化镁、三氧化硫、氧化钛、氧化磷以及碱等现代生产的硅酸盐水泥熟料，作为添加剂制成粉体固化剂，大大提高了粉体固化剂的高强性，同时还能减少成本，节约能耗；

氟石粉是石灰石中含有一定量的CaF₂，能加速石灰石的分解、固相反应过程和C₃S的生成，CaF₂在熟石灰煅烧过程中，能降低fCaO的含量，提高熟石灰强度与产量；氟石粉同样具有速凝作用；另外，氟石粉具有消除放射性材料的作用，有效吸收空气中的放射性物质，具有优异的安全、环保性能；

将发电烟筒灰、工业硫酸铝、活性二氧化硅、水泥熟料粉、氟石粉与缓凝剂制成粉体固化剂，实现工矿废弃料的再利用，制成的粉体固化剂具有石膏的速凝性、水泥的高强性；而且是低碱性，显著减少了保温板出现返碱、剥落现象；还具有消除放射性物质的作用以及在成型过程中，能够灵活控制成型时间。

本发明进一步设置为：所述发电烟筒灰的粒径为2000~3000目。

通过采用上述技术方案，将发电烟筒灰的粒径研磨至2000~3000目之间，若粒径小于2000目，则发电烟筒灰的颗粒较大，不利于与工业硫酸铝、活性二氧化硅、水泥熟料粉、氟石粉与缓凝剂进行均匀的掺混；若粒径大于3000目，则发电烟筒灰的颗粒较细，将较细的发电烟筒灰填充在粉体固化剂内，大大提高了粉体固化剂的成本。

本发明进一步设置为：所述活性二氧化硅的比表面积为120~130m²/g。

通过采用上述技术方案，限定活性二氧化硅的比表面积为120~130m²/g，增强了二氧化硅的活性，有助于紧密附着在其他填料的表面上，提高粉体固化剂的速凝性；同时，活性二氧化硅还有助于增强粉体固化剂的结构强度。

本发明进一步设置为：所述水泥熟料粉的粒径为800~1000目。

通过采用上述技术方案，由于水泥熟料粉与其他填料掺混后再压制形成膨胀珍珠岩保温板，添加的水泥熟料粉的粒径越细，有利于提高保温板的致密性与结构强度，将水泥熟料粉研磨至粒径为800~1000目，该范围内的水泥熟料粉粒径适中，有利于提高制备的粉体固化剂的均匀致密性。

本发明进一步设置为：所述氟石粉中CaF₂的含量为95份以上。

通过采用上述技术方案，氟石粉主要成分为CaF₂，现有技术中的氟石粉通常含杂质较多，本发明所使用的氟石粉中CaF₂的含量为95份以上，杂质含量较少，有利于提高氟石粉的速凝作用；同时对消除空气中的放射性物质具有显著作用。

本发明进一步设置为：所述缓凝剂包括二聚磷酸钠、三聚磷酸钠与六偏磷酸钠中至少一种。

通过采用上述技术方案，三聚磷酸钠为白色粉末，是链状缩合磷酸盐类，能溶于水，常见的三聚磷酸钠有无水物和六水物两种，三聚磷酸钠还具有对油脂类悬浮分散、胶溶及乳化作用，在pH值为4.3~14范围内，具有很强的缓冲作用；六偏磷酸钠是偏磷酸钠聚合体的一种，无色透明玻璃片状或白色粒状结晶，溶于水，不溶于有机溶剂，在水中的溶解度较大，但溶解速度缓慢，对钙、镁等金属离子有生成可溶性络合物的能力；二聚磷酸钠、三聚磷酸钠与六偏磷酸钠均属于无机盐类缓凝剂，将三种缓凝剂的任意一种与氢氧化钙反应生成不溶的磷酸钙，从而作为缓凝剂阻碍水化的进行。

本发明的另一目的在于公开了一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）配料：称量发电烟筒灰 50~60份、工业硫酸铝 3~8份、活性二氧化硅 5~10份、水泥熟料粉 25~35份、氟石粉 8~12份与缓凝剂 0.5~1份；

（2）烘干：将发电烟筒灰在550~650℃的高温下进行烘干，时间为1~1.5h；

（3）煅烧：将氟石粉在管式加热炉中进行低温煅烧，温度为150~180℃，时间为2~2.5h；

（4）混料：将烘干后的发电烟筒灰投至混合搅拌器内，并依次加入工业硫酸铝、活性二氧化硅、水泥熟料粉、氟石粉与缓凝剂，进行混合搅拌20~40min。

通过采用上述技术方案，首先进行配料；配料后将发电烟筒灰进行高温烘干，保证发电烟筒灰具有较高的干燥度；将氟石粉在低温下进行煅烧，保证氟石粉具有较高的活性；然后将各个填料添加至混合搅拌器内进行充分搅拌，从而制备混合均匀的粉体固化剂。

本发明进一步设置为：在混料过程中，在200~220r/min的转速下搅拌10~20min，提高转速至380~400r/min，继续搅拌10~20min。

通过采用上述技术方案，混料过程分成两个阶段，分别是低速旋转阶段与高速旋转阶段，经过两个阶段搅拌混料，显著提高了粉体固化剂的混料均匀性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的粉体固化剂采用发电烟筒灰作为主要原料，对工矿废弃料进行充分利用，有利于实现废物的再利用；

2、本发明制备的粉体固化剂具有石膏的速凝性，在使用过程中快速固化，减少施工过程的固化时间；

3、本发明制备的粉体固化剂具有水泥的高强性，添加至保温板中，有利于提高保温板的结构强度；

4、现有技术中大多数保温板在使用过程中会出现返碱现象，本发明的粉体固化剂呈低碱性，在使用过程中不会出现返碱现象；

5、本发明的粉体固化剂具有氢氧化钙的气硬性，有利于在空气中进行凝结、硬化，保持较高的强度；

6、本发明的粉体固化剂还具有消除放射性物质的作用，同时，能够在可操控的时间范围内成型。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）配料：称量发电烟筒灰 500g、工业硫酸铝 30g、活性二氧化硅 50g、水泥熟料粉 250g、氟石粉 80g与缓凝剂5g；

（2）烘干：将500g发电烟筒灰在600℃的高温下进行烘干，时间为1h；

（3）煅烧：将80g氟石粉在管式加热炉中进行低温煅烧，温度为150℃，时间为2h；

（4）混料：将烘干后的500g发电烟筒灰投至混合搅拌器内，并依次加入30g工业硫酸铝、50g活性二氧化硅、250g水泥熟料粉、80g氟石粉与5g缓凝剂，进行混合搅拌30min后出料。

选取申请公布号为CN105948638A的中国专利，将配方中作为粉体固化剂的粉煤灰、生石灰、硅藻土、硅酸钠去除，添加实施例一的粉体固化剂制成保温板。

实施例二：

（1）配料：称量发电烟筒灰 530g、工业硫酸铝 30g、活性二氧化硅 60g、水泥熟料粉 275g、氟石粉 90g与缓凝剂6g；

（2）烘干：将530g发电烟筒灰在600℃的高温下进行烘干，时间为1h；

（3）煅烧：将90g氟石粉在管式加热炉中进行低温煅烧，温度设定为150℃，时间为2h；

（4）混料：将烘干后的530g发电烟筒灰投至混合搅拌器内，并依次加入30g工业硫酸铝、60g活性二氧化硅、275g水泥熟料粉、90g氟石粉与6g缓凝剂，进行混合搅拌30min后出料。

选取申请公布号为CN105948638A的中国专利，将配方中作为粉体固化剂的粉煤灰、生石灰、硅藻土、硅酸钠去除，添加实施例二的粉体固化剂制成保温板。

实施例三：

（1）配料：称量发电烟筒灰 550g、工业硫酸铝 60g、活性二氧化硅 60g、水泥熟料粉 300g、氟石粉 100g与缓凝剂6g；

（2）烘干：将550g发电烟筒灰在600℃的高温下进行烘干，时间为1h；

（3）煅烧：将100g氟石粉在管式加热炉中进行低温煅烧，温度为150℃，时间为2h；

（4）混料：将烘干后的550g发电烟筒灰投至混合搅拌器内，并依次加入60g工业硫酸铝、60g活性二氧化硅、300g水泥熟料粉、100g氟石粉与6g缓凝剂，进行混合搅拌30min后出料。

选取申请公布号为CN105948638A的中国专利，将配方中作为粉体固化剂的粉煤灰、生石灰、硅藻土、硅酸钠去除，添加实施例三的粉体固化剂制成保温板。

实施例四：

（1）配料：称量发电烟筒灰 580g、工业硫酸铝 60g、活性二氧化硅 80g、水泥熟料粉 300g、氟石粉 110g与缓凝剂8g；

（2）烘干：将580g发电烟筒灰在600℃的高温下进行烘干，时间为1h；

（3）煅烧：将110g氟石粉在管式加热炉中进行低温煅烧，温度为150℃，时间为2h；

（4）混料：将烘干后的580g发电烟筒灰投至混合搅拌器内，并依次加入60g工业硫酸铝、80g活性二氧化硅、300g水泥熟料粉、110g氟石粉与8g缓凝剂，进行混合搅拌30min后出料。

选取申请公布号为CN105948638A的中国专利，将配方中作为粉体固化剂的粉煤灰、生石灰、硅藻土、硅酸钠去除，添加实施例四的粉体固化剂制成保温板。

实施例五：

（1）配料：称量发电烟筒灰 600g、工业硫酸铝 80g、活性二氧化硅 90g、水泥熟料粉 300g、氟石粉 120g与缓凝剂10g；

（2）烘干：将600g发电烟筒灰在600℃的高温下进行烘干，时间为1h；

（3）煅烧：将120g氟石粉在管式加热炉中进行低温煅烧，温度为150℃，时间为2h；

（4）混料：将烘干后的600g发电烟筒灰投至混合搅拌器内，并依次加入80g工业硫酸铝、90g活性二氧化硅、300g水泥熟料粉、120g氟石粉与10g缓凝剂，进行混合搅拌30min后出料。

选取申请公布号为CN105948638A的中国专利，将配方中作为粉体固化剂的粉煤灰、生石灰、硅藻土、硅酸钠去除，添加本发明的粉体固化剂制成保温板，作为待检测的试样。

对比例：以申请公布号为CN105948638A的中国专利作为对比例。

检测手段：

采用各实施例与对比例制备的膨胀珍珠岩保温板送至江苏省建工建材质量检测中心进行检测；

1、外观质量的检测结果如下表所示：（针对裂纹以及缺棱掉角两项指标）

通过上表可知，实施例制备的保温板表面无缺棱、掉角现象，表面牢固性优异，而对比例的保温板表面出现缺棱、掉角，表面强度较低，在使用过程中容易出现返碱现象，产生破损、剥落。

2、干密度（kg/m³）的检测结果如下表所示：

通过上表可知，实施例与对比例的保温板经过干密度的检测后，均在标准要求的合格范围内，实施例的检测结果明显优于对比例的结果，且实施例四的干密度大于实施例一、实施例三的干密度，表明保温板内单位体积中所含的保温材料的重量较大，有利于促进保温板具有优异的保温性能。

3、导热系数的检测结果如下表所示：单位W/（m·K）

通过上表可知，实施例制备的保温板经过导热系数的检测后，均在标准要求的合格范围内，实施例的导热系数均在0.030 W/（m·K）左右，远远小于对比例的导热系数，导热系数越小，则不利于热量的传导，从而制得具有优异保温性能的保温板。

4、抗拉强度（MPa）的检测结果如下表所示：

通过上表可知，实施例制备的保温板的抗拉强度均在标准要求的范围内，实施例的抗拉强度明显优于对比例的抗拉强度，制得具有优良的抗拉强度的保温板。

5、体积含水率（%）的检测结果如下表所示：

通过上表可知，实施例制备的保温板的体积含水率均在标准范围之内，且实施例保温板的体积含水率明显小于对比例的体积含水率，表明实施例制备的保温板的防水性能更加优异。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂，其特征在于包括以下重量份数的原料：发电烟筒灰 50~60份、工业硫酸铝 3~8份、活性二氧化硅 5~10份、水泥熟料粉 25~35份、氟石粉 8~12份与缓凝剂 0.5~1份；所述缓凝剂包括二聚磷酸钠、三聚磷酸钠与六偏磷酸钠中至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂，其特征在于：所述发电烟筒灰的粒径为2000~3000目。

3.根据权利要求1所述的一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂，其特征在于：所述活性二氧化硅的比表面积为120~130m²/g。

4.根据权利要求1所述的一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂，其特征在于：所述水泥熟料粉的粒径为800~1000目。

5.根据权利要求1所述的一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂，其特征在于：所述氟石粉中CaF₂的含量为95%以上。

6.一种如权利要求1~5任意一项所述的一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种用于膨胀珍珠岩保温板的粉体固化剂的制备方法，其特征在于：在混料过程中，在200~220r/min的转速下搅拌10~20min，提高转速至380~400r/min，继续搅拌10~20min。