一種粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿，包括重量比為5:1～2的干粉混合物和水，所述干粉混合物按質量份數計包括：稻殼粉20～40份、粉煤灰36～48份、硅灰15～20份、固體硅酸鈉6～8份、工業純氫氧化鈉3～4份和三聚磷酸鈉0.24～0.32份。使用時將干粉混合物加水拌制成施工要求的稠度即可進行抹面施工。本保溫砂漿容重輕，保溫性能好，導熱系數為0.08～0.18W/m·K，抗壓強度較高。本保溫砂漿充分利用大米加工產生的廢料稻殼粉、火力發電站固體廢棄物粉煤灰，不僅變廢為寶，實現了廢物利用，并且充分發揮了稻殼粉本身特點，做到物盡其用，極大程度提升了墻體保溫性能。生產成本低，且對人體無害，不污染環境，具有節能環保的特點。
【專利說明】一種粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿
【技術領域】
[0001]本發明涉及建筑材料領域，具體是一種粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿。
【背景技術】
[0002]近年來我國保溫材料在建筑節能領域的應用取得了長足進展，之前大部分地區主要以膨脹聚苯板、擠塑聚苯板和發泡聚氨酯用于內外墻外保溫。然而，由于有機保溫材料達不到耐火要求而逐漸被淘汰。因此，研發新型的，采用輕質保溫材料為集料，水泥為膠凝材料配制而成無機保溫砂漿，受到了廣泛的重視，但是由于傳統硅酸鹽水泥的生產是一個高能耗、高資源消耗、高環境負荷的產業，例如，生產It水熟料大約消耗It石灰石，排放ItCO2，消耗電力約90kW/h，煤約130kg。水泥工業使我國能源、資源和環境不堪重負，給水泥工業的可持續發展帶來嚴峻的挑戰。因此尋求新的低能耗低污染膠凝材料替代水泥制備無機保溫砂漿具有重要的社會意義。
[0003]地質聚合物材料(Geopolymer)是近年來新發展起來的一類堿激發膠凝材料。它是以天然鋁硅酸鹽礦物或工業固體廢棄物(粉煤灰、煤矸石以及礦渣)為主要原料，與含鋁質粘土(主要為偏高嶺土或高嶺石)和適量堿硅酸鹽溶液充分混合后，在20-120°C的低溫條件下成型硬化生成的一類鋁硅酸鹽類沸石材料，具有高強度、高耐腐蝕性、耐高溫、導熱率低等特點。地質聚合材料具有高聚物、陶瓷和水泥等材料的性質，可作為膠凝材料來制備混凝土，砂漿等工程材料，是當今公認最具潛力的水泥膠凝材料替代或補充產品的綠色膠凝材料之一。
[0004]目前，中國粉煤灰的排放量每年已超過3.0億噸。由于煤炭在中國一次性能源消費中約占70%，未來很長一段時期內國內仍將以燃煤發電為主，因而仍將產生大量的粉煤灰。國內目前對粉煤灰的綜合利用率只有30%左右，大量的粉煤灰得不到有效利用，采用堆放處理不僅占用了大量的土地，而且還污染環境，可以說，固體廢物的資源化利用任務艱巨。
[0005]稻殼作為農業廢棄物，約稻谷總產量的20%，自2005年以來，我國稻谷的年產量已達1.8億噸以上，照此計算，年產稻殼3600多萬噸。雖然我國稻殼資源十分豐富，但我國稻殼利用率較低，在農村作燃料時造成了極大的資源浪費，而且還對環境造成極大的污染。從稻殼本身的材料性質而言，其質量輕，表面具有許多孔洞，與水泥混合能在砂漿內部形成封閉孔洞，從而提高熱阻。而且稻殼本身為植物纖維，對與提高砂漿力學性能大有裨益。
[0006]因此，本發明提出的利用稻殼粉為輕骨料，粉煤灰基地質聚合物為膠凝材料制備保溫砂漿具有一定的前瞻性和實用性，目標明確，手段得當，實施容易。同時，本發明能夠大量高效地利用工業廢料粉煤灰，對節約資源、節省能源和保護環境意義重大，符合建筑業的可持續發展戰略。本發明所述的保溫砂漿采用干粉加水的工藝，與水泥基干粉砂漿使用方法相同，有利于該粉煤灰基 地質聚合物保溫砂漿的推廣使用。
【發明內容】
[0007]本發明涉及的技術問題是提供一種粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿；該粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿以稻殼粉為骨料，粉煤灰和硅灰為膠凝材料、固體硅酸鈉及工業純氫氧化鈉為激發劑，并且能達到內外墻保溫系統的理想強度標準。
[0008]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:
[0009]一種粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿，其特征在于，包括重量比為5:1~2的干粉混合物和水，所述干粉混合物按質量份數計包括:稻殼粉20~40份、粉煤灰36~48份、硅灰15~20份、固體硅酸鈉6~8份、工業純氫氧化鈉3~4份和三聚磷酸鈉0.24~0.32 份。
[0010]本發明的進一步設置在于，所述稻殼粉為大米加工所產生的稻殼經破碎而成，其粒徑小于1mm，自然堆積密度在200~400kg/m3。
[0011]本發明的進一步設置在于，所述的粉煤灰為火力發電廠粉煤灰爐煙道氣體中收集的粉末，其CaO質量含量≤10% (屬于F類粉煤灰)，強度活性指數≥70%，45微米方孔篩篩余≤45.0% (部分技術性能指標達到GB/T1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的III級及以上要求)。
[0012]本發明的進一步設置在于，所述硅灰為在冶煉硅鐵合金或工業硅時通過煙道排出的粉塵，經收集得到的以無定形二氧化硅為主要成分的粉體材料；Si02質量含量≥85%，比表面積> 15m2/g，活性指數> 105% (部分技術要求符合砂漿和混凝土用硅灰(GB/T27690~2011)要求)。
[0013]本發明的進一步設置在于，所述固體硅酸鈉中可溶物質質量分數≥95.0, Na2O的質量含量≥7.2%，SiO2的質量含量≥25%，模數在3.0~3.6之間。
[0014]本發明的進一步設置在于，所述工業純氫氧化鈉的部分技術指標滿足GB209~2006《工業用氫氧化鈉》中I類要求，即氫氧化鈉(以NaOH計)的質量分數≥94.0。
[0015]本發明的進一步設置在于，所述的三聚磷酸鈉為市售的粉體狀陶瓷減水劑，其純度≥90.0%。
[0016]將上述組分配比的干粉混合物加水攪拌至施工所需的稠度要求后，即可使用，形成的保溫砂漿所產生的有益效果在于:
[0017](1)容重輕，保溫性能好，導熱系數為0.08~0.18ff/m.k ；
[0018](2)力學性能好，抗壓強度較高；
[0019](3)本發明充分利用大米加工過程的廢棄物稻殼、火力發電站燃煤廢棄物粉煤灰制備保溫砂漿，不僅變廢為寶，實現了廢物利用。并且充分發揮了稻殼粉本身質量輕、堅韌耐腐、抗蟲蝕、導熱性低、彈性強、耐壓磨，且稻殼表面粗糙有毛刺，混合后具有良好的粘結性能等特點，做到物盡其用，極大程度提升了墻體保溫性能。
[0020](4)生產成本低，且對人體無害，不污染環境，具有節能環保的特點。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例對本發明作進一步的描述，但需要說明的是，實施例并不構成對本發明要求保護范圍的限制。
[0022]實施例1:
[0023]原料配比:[0024]干粉混合物中各原材料所占質量份數:
[0025]稻殼粉20份；
[0026]粉煤灰48份；
[0027]硅灰20份；
[0028]固體硅酸鈉8份；
[0029]工業純氫氧化鈉4份；
[0030]三聚磷酸鈉0.24份。
[0031]具體的制備工藝如下:
[0032](I)干粉混合物:稻殼粉20份，粉煤灰48份，硅灰20份，固體硅酸鈉8份，工業純氫氧化鈉4份，三聚磷酸鈉0.24份混合，攪拌5分鐘使之均勻，得到干粉混合物；
[0033](2)將干粉混合物與水按重量比5:1混合，攪拌10分鐘，得到稠度為70mm漿料；
[0034](3)將漿料分另丨」注入 70.7mm X 70.7mm X 70.7mm 和 300mm X 300mm X 30mm 試模中，置于室內常溫條件下養護I天后脫模，脫模后繼續養護至28天齡期；其中70.7謹X 70.7謹X 70.7謹立方試樣用于砂漿抗壓強度測試，30CtamX 30CtamX 3Ctam板狀試樣用于砂漿導熱系數測試；
[0035](4)將所得粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿進行力學性能與熱工性能測試，其基本指標如下:
[0036]平均抗壓強度為8.3MPa，導熱系數0.18ff/m.K。
[0037]實施例2:
[0038]原料配比:
[0039]干粉混合物中各原材料所占質量份數:
[0040]稻殼粉30份；
[0041]粉煤灰42份；
[0042]硅灰17.5 份；
[0043]固體硅酸鈉7份；
[0044]工業純氫氧化鈉3.5份；
[0045]三聚磷酸鈉0.30份.[0046]具體的制備工藝如下:
[0047](I)干粉混合物:稻殼粉30份，粉煤灰42份，娃灰17.5份，固體娃酸鈉7份，工業純氫氧化鈉3.5份，三聚磷酸鈉0.30份混合，攪拌5分鐘使之均勻，得到干粉混合物；
[0048](2)將干粉混合物與水按重量比4:1混合，攪拌10分鐘，得到稠度為72mm漿料；
[0049](3)將漿料分別注入 70.7mm X 70.7mm X 70.7mm 和 300mm X 300mm X 30mm 試模中，置于室內常溫條件下養護I天后脫模，脫模后繼續養護至28天齡期；其中70.7謹X 70.7謹X 70.7謹立方試樣用于砂漿抗壓強度測試，30CtamX 30CtamX 3Ctam板狀試樣用于砂漿導熱系數測試；
[0050](4)將所得粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿進行力學性能與熱工性能測試，其基本指標如下:
[0051]平均抗壓強度為5.3MPa，導熱系數0.13ff/m.K。
[0052]實施例3:[0053]原料配比:
[0054]干粉混合物中各原材料所占質量份數:
[0055]稻殼粉40份；
[0056]粉煤灰36份；
[0057]硅灰15份；
[0058]固體硅酸鈉6份；
[0059]工業純氫氧化鈉3份；
[0060]三聚磷酸鈉0.32份.[0061]具體的制備工藝如下:
[0062](I)干粉混合物:稻殼粉40份,粉煤灰36份,娃灰15份，固體娃酸鈉6份,工業純氫氧化鈉3份，三聚磷酸鈉0.36份混合，攪拌5分鐘使之均勻，得到干粉混合物；
[0063](2)將干粉混合物與水按重量比2.5:1混合，攪拌10分鐘，得到稠度為68mm漿料；
[0064](3)將漿料分另丨」注入 70.7mm X 70.7mm X 70.7mm 和 300mm X 300mm X 30mm 試模中，置于室內常溫條件下養護I天后脫模，脫模后繼續養護至28天齡期；其中70.7謹X 70.7謹X 70.7謹立方試樣用于砂楽 抗壓強度測試，30CtamX 30CtamX 3Ctam板狀試樣用于砂漿導熱系數測試；
[0065](4)將所得粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿進行力學性能與熱工性能測試，其基本指標如下:
[0066]平均抗壓強度為1.8MPa，導熱系數0.08ff/m.K。
【權利要求】
1.一種粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿，其特征在于，包括重量比為5:1~2的干粉混合物和水；所述干粉混合物按質量份數計包括:稻殼粉20~40份、粉煤灰36~48份、硅灰15~20份、固體硅酸鈉6~8份、工業純氫氧化鈉3~4份和三聚磷酸鈉0.24~0.32份。
2.根據權利要求1所述的粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿，其特征在于，所述稻殼粉為大米加工所產生的稻殼經破碎而成，其粒徑小于1mm，自然堆積密度在200~400kg/m3。
3.根據權利要求1所述的粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿，其特征在于，所述粉煤灰為火力發電廠粉煤灰爐煙道氣體中收集的粉末，其CaO質量含量≤10%，45微米方孔篩余≤45.0%，等級在III級及以上。
4.根據權利要求1所述的粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿，其特征在于，所述硅灰為在冶煉硅鐵合金或工業硅時通過煙道排出的粉塵，經收集得到的以無定形二氧化硅為主要成分的粉體材料，其中SiO2質量含量≥85%，比表面積≥15m2/g，活性指數≥105%。
5.根據權利要求1所述的粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿，其特征在于，所述固體硅酸鈉中可溶物質質量分數≥95.07Na2O的質量含量≥7.2%, SiO2的質量含量≥25%，模數在3.0~3.6之間。
6.根據權利要求1所述的粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿，其特征在于，所述工業純氫氧化鈉中氫氧化鈉的質量含量≥94%。
7.根據權利要求1所述的粉煤灰基地質聚合物稻殼保溫砂漿，其特征在于，所述三聚磷酸鈉為粉體狀陶瓷減水劑，其純度≥90%ο
【文檔編號】C04B18/30GK103449794SQ201310374640
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月26日 優先權日:2013年8月26日
【發明者】謝子令, 陶鑫, 周華飛, 楊克家 申請人:溫州大學