CN117466665A - 一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆及其制备方法 - Google Patents
一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117466665A CN117466665A CN202311169685.8A CN202311169685A CN117466665A CN 117466665 A CN117466665 A CN 117466665A CN 202311169685 A CN202311169685 A CN 202311169685A CN 117466665 A CN117466665 A CN 117466665A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aerogel
- mortar
- sio
- parts
- decoration garbage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 238000005034 decoration Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 238000004321 preservation Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 17
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 48
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 14
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 13
- YLGXILFCIXHCMC-JHGZEJCSSA-N methyl cellulose Chemical compound COC1C(OC)C(OC)C(COC)O[C@H]1O[C@H]1C(OC)C(OC)C(OC)OC1COC YLGXILFCIXHCMC-JHGZEJCSSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 11
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 8
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 5
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical group [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 2
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000002715 modification method Methods 0.000 claims description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 25
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 20
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 15
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 239000006063 cullet Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/40—Porous or lightweight materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆及其制备方法，所述气凝胶砂浆原料组分包括，所述气凝胶砂浆原料组分包括矿渣104～106份、NaOH 4.5～4.7份、Na2SiO337.4～37.6份、装修垃圾再生细骨料17.08～51.25份、蒸馏水34～35.7份、SiO2气凝胶10.5～13.5份、甲基纤维醚1.2～1.3份、乳胶粉1.2～1.3份、聚丙烯纤维0.3～0.4份、引气剂0.1～0.15份以及硅烷偶联剂0.21～0.27份。本发明采用矿渣作为胶凝材料，有效减少了CO2排放，通过使用气凝胶作为轻骨料，使砂浆具备良好的保温和防火性能，用装修垃圾替代气凝胶作为轻骨料，既满足了砂浆的工作要求，又降低了生产成本。这一创新实现了固体废弃物装修垃圾的资源化利用，缓解了装修垃圾随意堆放所带来的环境污染问题，此举不仅具备良好的社会和经济效益，也符合可持续发展理念。
Description
技术领域
本发明属于砂浆制备技术领域，具体涉及到一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展，建筑拆除和民用建筑装修导致装修垃圾数量激增。每年产生的装修垃圾已达到15.5～24.0亿吨，处理费用高达218亿元。处理装修垃圾面临挑战，因为其成分复杂、波动性大且分布随机。目前，我国采用堆放、填埋或焚烧等方法处理装修垃圾，但对环境和健康造成严重的负面影响。为了可持续发展，需要采取有效措施实现装修垃圾的资源化利用。
与此同时，全球经济增长导致能源需求激增，建筑行业是能耗和温室气体排放的主要来源。据统计，2020年全国建筑全过程能耗总量为22.7亿tce，占全国能源消费总量比重为45.5％，全过程碳排放总量为50.8亿吨CO2，占全国碳排放的比重为50.9％。高能耗导致能源浪费、环境污染和资源匮乏，加剧气候变化并影响人类健康。地聚物复合材料是一种环保、可持续的替代材料，制造过程排放CO2较少且能源需求低。它具有优异的力学性能、耐火性能和耐久性能，可用于制备保温防火材料。开发新型建筑保温隔热材料是实现建筑节能的重要措施之一，制备环境友好型低碳节能隔热防火材料也成为热门话题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：所述气凝胶砂浆原料组分包括，
所述气凝胶砂浆原料组分包括矿渣104～106份、NaOH 4.5～4.7份、Na2SiO337.4～37.6份、装修垃圾再生细骨料17.08～51.25份、蒸馏水34～35.7份、SiO2气凝胶10.5～13.5份、甲基纤维醚1.2～1.3份、乳胶粉1.2～1.3份、聚丙烯纤维0.3～0.4份、引气剂0.1～0.15份以及硅烷偶联剂0.21～0.27份。
作为本发明所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆一种优选方案，其中：所述矿渣包括CaO、SiO2、Al2O3、MgO、SO3，烧失量为0.8～0.85％，含碱量为0.51～0.6％。
作为本发明所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆一种优选方案，其中：所述NaOH与Na2SiO3的质量比为1:8～8.3。
作为本发明所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆一种优选方案，其中：所述Na2SiO3溶液中的Na2O·nSiO2含量为41.5～42.6％，其中模数n＝2.3。
作为本发明所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆一种优选方案，其中：所述装修垃圾再生细骨料包括，SiO2、CaO、Al2O3、SO3、Fe2O3、MgO。
作为本发明所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆一种优选方案，其中：所述SiO2气凝胶的导热系数为0.015～0.017W/(m·K)，体积密度为40～150kg/m3，比表面积500～650m2/g，孔隙率>90％，粒径范围为1～5mm。
作为本发明所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆一种优选方案，其中：所述引气剂为十二烷基硫酸钠。
本发明的另一目的是，克服现有技术中的不足，提供一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
装修垃圾再生细骨料预处理、SiO2气凝胶表面改性处理；
NaOH和Na2SiO3加入蒸馏水制成碱激发剂，加入引气剂、甲基纤维醚、乳胶粉，搅拌制成悬液；
矿渣、装修垃圾再生细骨料、改性后的SiO2气凝胶和聚丙烯纤维加入悬液中混合搅拌得到气凝胶砂浆。
作为本发明所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆的制备方法一种优选方案，其中：所述SiO2气凝胶改性方法为：硅烷偶联剂按质量浓度1％的比例配制成溶液，与SiO2气凝胶颗粒混合，高速搅拌分散对SiO2气凝胶颗粒进行表面改性。
作为本发明所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆的制备方法一种优选方案，其中：所述碱激发剂中加入引气剂、甲基纤维醚、乳胶粉搅拌时间为2～3min，所述矿渣加入悬液搅拌时间为2～3min。
本发明有益效果：
本发明采用矿渣替代水泥作为胶凝材料，有效减少了CO2排放，通过使用气凝胶作为轻骨料，使砂浆具备良好的保温和防火性能，用装修垃圾等体积替代气凝胶作为轻骨料，既满足了砂浆的工作要求，又降低了生产成本。这一创新实现了固体废弃物装修垃圾的资源化利用，缓解了装修垃圾随意堆放所带来的环境污染问题，此举不仅具备良好的社会和经济效益，也符合可持续发展理念。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为耐火试验前砂浆试块外貌图。
图2为耐火试验后砂浆试块外貌图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
制备装修垃圾再生细骨料：
所述装修垃圾来自江苏省常州市武进区北环新村拆迁所产生的废弃物，经江苏绿和环境科技有限公司采用两级破碎法生产所得，装修垃圾主要包含:砖、石、混凝土、砂浆、陶瓷、加气混凝土砌块、石灰、塑料、金属、石膏等的混合体。其主要化学成分为：SiO2，CaO，Al2O3，SO3，Fe2O3，MgO。
具体制备流程为：
首先对装修垃圾进行预处理，去除钢筋、玻璃等、装修垃圾最大直径≤300mm，接着采用鄂式破碎机进行一级破碎处理，将一级破碎的装修垃圾，利用烘干装置进行300℃高温烘干2h，目的是为了弱化粘结，优化外形，接着将烘干后的装修垃圾采用碾磨破碎机进行二级破碎处理，将二级破碎的装修垃圾放入筛分装置中，筛分得到粒径为0～2.36mm的装修垃圾再生细骨料。
本发明对比例使用的再生红砖骨料来自江苏省常州市武进区北环新村拆迁所产生的废弃物，经江苏绿和环境科技有限公司分拣所得，利用试验室鄂式破碎机进行破碎处理，将再生红砖骨料放入振筛机中，筛分得到粒径为0～2.36mm的再生红砖骨料。
本发明对比例使用的废旧碎玻璃骨料来自江苏省常州市武进区北环新村拆迁废旧窗户所产生的，经江苏绿和环境科技有限公司分拣所得，经人工破碎处理，将废旧碎玻璃骨料放入振筛机中，筛分得到粒径为0～2.36mm的废旧碎玻璃骨料。
本发明参照规范ASTM C109-21测试装修垃圾气凝胶砂浆的力学性能；
参照GB/T 8624-2012测试装修垃圾气凝胶砂浆的防火性能，防火试验温度为850℃，持续时间2.5h；
参照规范GB/T 10294-2008测试装修垃圾气凝胶砂浆的保温性能。
本发明所用装修垃圾再生细骨料粒径为0～2.36mm，细度模数为2.7～2.85。
本发明所用装修垃圾再生细骨料的成分为：37.52％SiO2，34.88％CaO，10.17％Al2O3，8.01％SO3，4.15％Fe2O3，2.09％MgO。
本发明所用矿渣的成分为：37.71％CaO，25.32％SiO2，13.01％Al2O3，6.78％MgO，2.27％SO3。
本发明所用再生红砖骨料的成分为：64.37％SiO2，17.21％Al2O3，6.48％Fe2O3，4.78％CaO，1.78％SO3，1.63％MgO，2.41％K2O。
本发明所用废旧碎玻璃的成分为：69.25％SiO2，12.47％Na2O，9.68％CaO，2.98％MgO，3.25％Al2O3，0.64％K2O，0.28％SO3，0.43％Fe2O3。
本发明所用原料无特殊说明均为本领域普通市售。
实施例1
本实施例提供了一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆的制备方法，具体为：
按以下配方称取原料：
矿渣105.2份、NaOH 4.62份、Na2SiO337.57份、装修垃圾再生细骨料34.17份、蒸馏水35.16份、SiO2气凝胶12份、甲基纤维醚1.25份、乳胶粉1.25份、聚丙烯纤维0.38份、引气剂0.13份和硅烷偶联剂0.24份。
其中，Na2SiO3溶液中的Na2O·nSiO2含量为42％，其中模数n＝2.3，硅烷偶联剂为KH550。
1)装修垃圾再生细骨料放入水中持续搅拌5分钟后，将装修垃圾表面的水分擦干；
2)硅烷偶联剂与水配制成质量浓度为1％的溶液，加入SiO2气凝胶，高速搅拌分散对SiO2气凝胶颗粒进行表面改性；
3)将蒸馏水和NaOH倒入电动搅拌器的容器中，并将搅拌器转速调整至1000rmp，搅拌约5min，待无明显NaOH颗粒时缓慢加入Na2SiO3，并调整转速至1500rmp，继续搅拌约5min至溶液均匀透明无明显团聚沉淀，得到碱激发溶液，再将甲基纤维素醚、乳胶粉和引气剂加入碱激发溶液中，继续搅拌形成悬液；
4)将矿渣和悬液加入立式砂浆搅拌机中调整为高速挡位搅拌2min，得到矿渣浆体；
5)装修垃圾再生细骨料、表面改性后的SiO2疏水气凝胶和聚丙烯纤维加入矿渣浆体中搅拌3min，得到气凝胶砂浆；
6)将气凝胶砂浆分三层装入模具中，在振动台上振动15s成型；高温烘箱中80℃高温处理12h；拆模后放入，温度20±2℃，相对湿度大于95％标准养护室，养护28d，得到本实施例的砂浆试块。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于，调整气凝胶砂浆的原料配方，具体为：
矿渣105.2份、NaOH 4.62份、Na2SiO337.57份、装修垃圾再生细骨料17.08份、蒸馏水35.16份、SiO2气凝胶13.5份、甲基纤维醚1.25份、乳胶粉1.25份、聚丙烯纤维0.38份、引气剂0.13份、硅烷偶联剂0.24份。
其余制备方法均与实施例1相同，得到本实施例的砂浆试块。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于，调整气凝胶砂浆的原料配方，具体为：
矿渣105.2份、NaOH 4.62份、Na2SiO337.57份、装修垃圾再生细骨料51.25份、蒸馏水35.16份、SiO2气凝胶10.5份、甲基纤维醚1.25份、乳胶粉1.25份、聚丙烯纤维0.38份、引气剂0.13份、硅烷偶联剂0.21份。
其余制备方法均与实施例1相同，得到本实施例的砂浆试块。
对实施例1～实施例3制得的砂浆试块性能进行测试，结果如表1～表4所示：
表1不同装修垃圾比例的气凝胶砂浆抗压强度测试结果：
根据表1可知：
随着时间的增加，装修垃圾气凝胶砂浆的抗压强度逐渐增加，在7天时，抗压强度可达到28天抗压强度的80％左右。然而，随着装修垃圾比例的增加，抗压强度呈现先增大后减小的趋势。这是由于少量的装修垃圾再生细骨料在砂浆中起到了骨架的作用，从而在一定程度上提高了砂浆的抗压强度。然而，实施例3抗压强度呈下降趋势，这是由于装修垃圾再生细骨料的性能较为脆弱，压碎值较大，过量添加装修垃圾会产生一定的副作用，削弱了砂浆的抗压强度。
表2不同装修垃圾比例的气凝胶砂浆抗折强度测试结果
表3不同装修垃圾比例的气凝胶砂浆干密度、粘结强度和软化系数测试结果
根据表2～表3可知：
抗折强度、粘结强度和软化系数的变化趋势与抗压强度的变化规律相似，但是由于添加了聚丙烯纤维，抗折强度的下降程度相对较小。砂浆的干密度随着装修垃圾掺入比例的增加而逐渐变大，这是因为气凝胶相比，装修垃圾的质量较大，当掺入较多装修垃圾时，砂浆的干密度也相应增加。
表4不同装修垃圾比例的气凝胶砂浆导热系数、耐火后质量损失率和残余抗压强度测试结果
根据表4可知：
随着装修垃圾掺量的增加，砂浆的导热系数呈上升趋势，这是由于与气凝胶相比，装修垃圾的保温性能较差，过量添加装修垃圾导致砂浆导热系数增大。高温条件下，砂浆中的自由水和结合水蒸发损失，导致质量下降的同时，也破坏了矿渣颗粒间的水化产物结构，减弱了结合力，使抗压强度降低。此外，高温作用下C-S-H凝胶脱水、收缩和微裂纹的产生，进一步削弱了矿渣颗粒间的结合力，也是强度降低的原因。但是，适量掺加装修垃圾可填充微裂缝，使得经耐火试验后的砂浆，其质量损失率和抗压强度相对较高。
实施例4
本实施例与实施例1不同之处在于，调整气凝胶砂浆的原料配方，并调整步骤2)，具体为：
按以下配方称取原料：
矿渣105.2份、NaOH 4.62份、Na2SiO337.57份、装修垃圾再生细骨料34.17份、蒸馏水35.16份、SiO2气凝胶12份、甲基纤维醚1.25份、乳胶粉1.25份、聚丙烯纤维0.38份、引气剂0.13份、硅烷偶联剂0.12份。
2)硅烷偶联剂与水配制成质量浓度为0.5％的溶液，加入SiO2气凝胶，高速搅拌分散对SiO2气凝胶颗粒进行表面改性；
其余制备方法均与实施例1相同，得到本实施例的砂浆试块。
实施例5
本实施例与实施例1不同之处在于，调整气凝胶砂浆的原料配方，并调整步骤2)，具体为：
按以下配方称取原料：
矿渣105.2份、NaOH 4.62份、Na2SiO337.57份、装修垃圾再生细骨料34.17份、蒸馏水35.16份、SiO2气凝胶12份、甲基纤维醚1.25份、乳胶粉1.25份、聚丙烯纤维0.38份、引气剂0.13份、硅烷偶联剂0.36份。
2)硅烷偶联剂与水配制成质量浓度为1.5％的溶液，加入SiO2气凝胶，高速搅拌分散对SiO2气凝胶颗粒进行表面改性；
其余制备方法均与实施例1相同，得到本实施例的砂浆试块。
对实施例4～实施例5制得的砂浆试块性能进行测试，与实施例1进行对比，结果如表5所示：
表5不同硅烷偶联剂浓度制备的装修垃圾气凝胶砂浆相关参数测试结果：
根据表5对比结果可以看出：在SiO2气凝胶表面改性过程中，配制1％的溶液浓度，可以使所得砂浆获得较优异的性能。这是因为，1％的溶液浓度形成的功能团较少，改性层较薄，从而避免了对SiO2气凝胶本质物化性质的过度改变。此外，有利于活性物质与SiO2表面形成均匀紧密的化学键结，显著增强了界面结合力。另外，1％的溶液浓度使改性组分的用量达到适宜水平，既能提高界面活性，又能避免因过度改性导致砂浆耐久性下降。因此，SiO2气凝胶改性过程中，配制1％的溶液浓度是较优选择，可获得性能良好的砂浆产品。
对比例1
对比例1以实施例1为基础，对比例1与实施例1的不同之处在于：调整了气凝胶砂浆的原料成分，将装修垃圾再生细骨料替换为再生红砖骨料。
其他操作步骤与实施例1相同，得到本对比例的砂浆试块。
对比例2
对比例2以实施例1为基础，对比例2与实施例1的不同之处在于：调整了气凝胶砂浆的原料成分，将装修垃圾再生细骨料替换为废旧碎玻璃。
其他操作步骤与实施例1相同，得到本对比例的砂浆试块。
对对比例1～对比例2制得的砂浆试块性能进行测试，与实施例1进行对比，结果如表6所示：
表6不同组分的装修垃圾气凝胶砂浆相关参数测试结果：
根据表6对比结果可知：
当采用再生红砖替代骨料时，所制备砂浆的力学性能较差，这是由于红砖本身强度相对较低所致。而用废旧碎玻璃取代骨料时，砂浆的保温性能也较差，这是因为碎玻璃孔隙率较低所导致。因此，综合比较而言，利用装修垃圾作为骨料可获得力学性能和保温性能较优异的砂浆。这主要是由于装修垃圾中混合材料种类繁多，组分复杂，其力学性能和孔隙率可达到平衡，并且胶凝活性较高，有利于与胶凝材料水化产生化学作用，提高砂浆的综合性能。
对比例3
对比例3以实施例1为基础，对比例3与实施例1的不同之处在于：调整了气凝胶砂浆的配方，具体为：
矿渣105.2份、NaOH 4.62份、Na2SiO337.57份、装修垃圾再生细骨料34.17份、蒸馏水35.16份、SiO2气凝胶8.5份、甲基纤维醚1.25份、乳胶粉1.25份、聚丙烯纤维0.38份、引气剂0.13份、硅烷偶联剂0.24份。
其他操作步骤与实施例1相同，得到本对比例的砂浆试块。
对比例4
对比例4以实施例1为基础，对比例4与实施例1的不同之处在于：调整了气凝胶砂浆的配方，具体为：
矿渣105.2份、NaOH 4.62份、Na2SiO337.57份、装修垃圾再生细骨料34.17份、蒸馏水35.16份、SiO2气凝胶15.5份、甲基纤维醚1.25份、乳胶粉1.25份、聚丙烯纤维0.38份、引气剂0.13份、硅烷偶联剂0.24份。
其他操作步骤与实施例1相同，得到本对比例的砂浆试块。
对对比例3～对比例4制得的砂浆试块性能进行测试，与实施例1进行对比，结果如表7所示：
表7不同SiO2气凝胶比例的装修垃圾气凝胶砂浆相关参数测试结果：
根据表7对比结果可以看出：
当SiO2气凝胶添加量较少时，由于无法形成有效的孔隙结构，砂浆的保温性能较差，未达到规范要求。而SiO2气凝胶过量添加时，由于其自身强度较低，无法提供足够的支撑体系，导致砂浆机械性能降低。此外，SiO2气凝胶价格较高，大量添加会提高砂浆成本。因此，应选择适宜的SiO2气凝胶掺量，使砂浆各项性能如保温性、机械性能等达到最优，并兼顾成本效益。
本发明综合考虑了力学性能、保温性能和防火性能等多个因素，在满足实际工程应用条件的前提下，采用装修垃圾等体积替代气凝胶的方法，最大程度地利用装修垃圾，降低成本并实现装修垃圾的资源化利用。尤其是实例1为较佳实施例，其中装修垃圾等体积替代了20％的气凝胶，这一实施例在保持砂浆性能的同时，极大地节约了成本，并有效地利用了装修垃圾，实现了装修垃圾的增值和资源化利用，并为保温砂浆的制备方法提供了新的思路。
在实施例1的配比下，有效的实现了装修垃圾与气凝胶的协同作用，避免了由于气凝胶过量添加产生的技术缺陷，制备得到的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆力学性能优异、保温性能良好、满足防火等级A1级的防火要求，且砂浆成本较低，达到了装修垃圾的资源化利用和绿色新型保温防火材料研发的技术效果。
以上对本发明提供的一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆制备方法进行了详细介绍。本文应用的实施例只是为了帮助理解本发明的方法和思想，本发明包括但不限于实施例的内容。在不脱离本发明原理和精神的前提下，对本发明做出的各种更换或变更，均包括在本发明的范围内。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆，其特征在于：所述气凝胶砂浆原料组分包括，
所述气凝胶砂浆原料组分包括矿渣104～106份、NaOH 4.5～4.7份、Na2SiO337.4～37.6份、装修垃圾再生细骨料17.08～51.25份、蒸馏水34～35.7份、SiO2气凝胶10.5～13.5份、甲基纤维醚1.2～1.3份、乳胶粉1.2～1.3份、聚丙烯纤维0.3～0.4份、引气剂0.1～0.15份以及硅烷偶联剂0.21～0.27份。
2.如权利要求1所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆，其特征在于：所述矿渣包括CaO、SiO2、Al2O3、MgO、SO3，烧失量为0.8～0.85％，含碱量为0.51～0.6％。
3.如权利要求1所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆，其特征在于：所述NaOH与Na2SiO3的质量比为1:8～8.3。
4.如权利要求3所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆，其特征在于：所述Na2SiO3溶液中的Na2O·nSiO2含量为41.5～42.6％，其中模数n＝2.3。
5.如权利要求1所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆，其特征在于：所述装修垃圾再生细骨料包括，SiO2、CaO、Al2O3、SO3、Fe2O3、MgO。
6.如权利要求1所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆，其特征在于：所述SiO2气凝胶的导热系数为0.015～0.017W/(m·K)，体积密度为40～150kg/m3，比表面积500～650m2/g，孔隙率>90％，粒径范围为1～5mm。
7.如权利要求1所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆，其特征在于：所述引气剂为十二烷基硫酸钠。
8.如权利要求1～7任一所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆的制备方法，其特征在于：包括，
装修垃圾再生细骨料预处理、SiO2气凝胶表面改性处理；
NaOH和Na2SiO3加入蒸馏水制成碱激发剂，加入引气剂、甲基纤维醚、乳胶粉，搅拌制成悬液；
矿渣、装修垃圾再生细骨料、改性后的SiO2气凝胶和聚丙烯纤维加入悬液中混合搅拌得到气凝胶砂浆。
9.如权利要求8所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆的制备方法，其特征在于：所述SiO2气凝胶改性方法为：硅烷偶联剂按质量浓度1％的比例配制成溶液，与SiO2气凝胶颗粒混合，高速搅拌分散对SiO2气凝胶颗粒进行表面改性。
10.如权利要求8所述的具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆的制备方法，其特征在于：所述碱激发剂中加入引气剂、甲基纤维醚、乳胶粉搅拌时间为2～3min，所述矿渣加入悬液搅拌时间为2～3min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311169685.8A CN117466665A (zh) | 2023-09-12 | 2023-09-12 | 一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311169685.8A CN117466665A (zh) | 2023-09-12 | 2023-09-12 | 一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117466665A true CN117466665A (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=89624525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311169685.8A Pending CN117466665A (zh) | 2023-09-12 | 2023-09-12 | 一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117466665A (zh) |
-
2023
- 2023-09-12 CN CN202311169685.8A patent/CN117466665A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109053109B (zh) | 一种高强度轻骨料混凝土及其制备方法 | |
| WO2021012309A1 (zh) | 一种无机纤维增韧无机复合人造石材面板及其制备方法 | |
| CN112028564B (zh) | 一种利用co2强化再生粉体制备的再生混凝土砌块 | |
| CN110590290B (zh) | 一种全回收再生玻璃钢增强混凝土及其制备方法 | |
| WO2021012310A1 (zh) | 一种高韧性无机复合人造石材面板及其制备方法 | |
| WO2021012308A1 (zh) | 一种有机纤维增韧无机复合人造石材面板及其制备方法 | |
| CN113185169B (zh) | 一种基于偏高岭土浆体浸泡的再生骨料及其改性方法 | |
| CN112408875A (zh) | 一种再生地聚物砂浆及其制备方法和应用 | |
| CN111574143A (zh) | 一种低收缩人造无机石的配方及其制备方法 | |
| CN115448647B (zh) | 一种高延性再生粉体地聚合物基加固修补材料及其制备方法 | |
| CN115073090B (zh) | 抗收缩的建筑垃圾稳定道路基层材料及其应用 | |
| CN115124298B (zh) | 一种利用废弃石粉制备的高强再生骨料混凝土及其制备方法 | |
| CN116396027A (zh) | 一种非蒸养钛渣基免烧砖及其制备方法 | |
| CN113912370B (zh) | 一种钢渣砖的制备方法 | |
| CN117466665A (zh) | 一种具有保温和防火性能的装修垃圾气凝胶砂浆及其制备方法 | |
| CN112209641B (zh) | 一种利用废弃烧结页岩制备水泥的方法 | |
| CN112125620B (zh) | 一种以砂光粉为原料的加气混凝土砌块及其制备方法 | |
| CN115959865A (zh) | 一种橡胶粉、塑料粉、耐磨超大应变新型绿色工程水泥基复合材料及其制备方法 | |
| CN114149228A (zh) | 一种环保再生混凝土 | |
| CN113754357A (zh) | 一种高强地聚合物再生骨料混凝土承重结构材料 | |
| CN113233859A (zh) | 一种改性竹纤维增强加气混凝土及其制备方法 | |
| CN113185211A (zh) | 高韧高粘结性c120强度的高强纤维混凝土及制备方法 | |
| CN113024183B (zh) | 高韧高粘结性c110强度的高强纤维混凝土及制备方法 | |
| CN117700169A (zh) | 一种抗氯离子渗透再生细骨料混凝土及其制备方法 | |
| CN116730699A (zh) | 一种利用垃圾焚烧飞灰制备蒸压加气混凝土砌块的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |