一种碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板及其制备方法

摘要

本发明属于新型绿色环保墙体建材技术领域，具体涉及一种碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板及其制备方法，用于建筑墙体保温系统。该碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板的原材料包括以下重量配比的各组分：普通硅酸盐水泥50～70份，低品位粉煤灰20～35份，聚丙烯纤维0.2～0.5份，纤维素醚0.014～0.016份，水30～50份，双氧水4～8份，碱激发防水稳泡剂4～8份。该碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板绿色环保、低收缩开裂、低吸水率、阻燃性能高，其表观密度为200～250kg/m3，抗压强度达1.1MPa以上，导热系数低至0.45～0.6W/(m·K)，抗燃烧性能等级达A1级。

说明书

技术领域

本发明属于新型绿色环保墙体建材技术领域，具体涉及一种碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板及其制备方法，用于建筑墙体保温系统。

背景技术

发泡水泥保温板采用化学发泡法，将双氧水加入到由水泥、粉煤灰、水、外加剂、聚丙烯纤维组成的浆料中，搅拌后迅速倒入模具中发泡成型，在自然条件下养护形成强度后切割制成多孔轻质保温板材。

较之于传统的有机保温板，水泥发泡保温板具有极大的优势：(1)耐火性能好，水泥发泡保温板的抗燃烧性能达A1级，远超传统的有机保温板；(2)使用寿命长、与墙体粘结性能好，由于水泥发泡保温板为水泥基材料，设计使用寿命可与墙体达到相同时间，无需在墙体使用寿命内二次施工更换保温层，由于与墙面为水泥基材料，其与墙面的粘结性能较之传统有机保温板也更好；(3)造价便宜，水泥是一种较为便宜的原材料，远低于其他有机保温材料，另外可以在水泥中添加合适的活性填料，回收再利用一部份固体废弃物，进一步降低成本，绿色环保。

粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物磨细后的产物，其主要成分是硅、铝、钙、铁等的氧化物，为一种具有活性的火山灰质材料，目前在水泥基材料中使用粉煤灰已经被广泛使用，粉煤灰的添加可以降低生产原材料的成本，减少水泥水化引起的干收缩而产生的裂纹，增加发泡水泥保温板的防水性能。但粉煤灰作为矿物掺合料的应用主要是Ⅰ级和Ⅱ级粉煤灰，且在部分地区有供不应求的情况。然而，热电厂排排出的粉煤灰中有一大部分是烧失量大、需水量比高的Ⅲ级或等级外粉煤灰。这部分粉煤灰对水泥材料的工作性能和力学性能有着很大的影响，难以大量应用。

在水泥发泡保温板的实际生产过程中，存在一些技术难题：主要是发泡浆料的塌模、沉降问题，待切割的水泥胚体的收缩开裂，水泥发泡保温板的吸水率较高等。掺加粉煤灰可以使得水泥发泡保板抗收缩开裂性能增强，并且使得其泡孔壁变得较为密实从而减少产品的吸水率。但是，粉煤灰，尤其是低品位粉煤灰掺量的提高，会导致水泥发泡保温板强度的孔壁强度的降低，而且由于粉煤灰在早期无强度形成，生产过程中会引起发泡胚体早期强度不足而产生的塌模与沉降。因此，使用粉煤灰作为填料，尤其是大掺量粉煤灰的使用，必须在对浆体的粘度进行调整，降低塌模风险；并且采用碱激发技术对粉煤灰的活性进行激发。

发明内容

本发明的目的是解决现有水泥发泡产品中存在的一些缺陷，提供一种碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板及其制备方法。该碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板为绿色环保、低收缩开裂、低吸水率、阻燃性能高的保温板产品，其表观密度为200～250kg/m3，抗压强度达1.1MPa以上，导热系数低至0.45～0.6W/(m·K)，抗燃烧性能等级达A1级。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

一种碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板，原材料包括以下重量配比的各组分：普通硅酸盐水泥50～70份，低品位粉煤灰20～35份，聚丙烯纤维0.2～0.5份，纤维素醚0.014～0.016份，水30～50份，双氧水4～8份，碱激发防水稳泡剂4～8份。

具体的，所述低品位粉煤灰为Ⅲ级粉煤灰或指标低于Ⅲ级粉煤灰的等级外粉煤灰。

具体的，所述碱激发防水稳泡剂为硬脂酸铵乳液与氢氧化钾的混合物，所述混合物中，硬脂酸铵的质量浓度为5～5.5wt％，氢氧化钾的质量浓度4.75～5.25wt％。

优选的，所述混合物中，硬脂酸铵的质量浓度为5.25wt％，氢氧化钾的质量浓度5wt％。

本发明使用的水泥为普通硅酸盐42.5水泥，双氧水为工业用双氧水，质量浓度27.5％。

本发明还提供了一种碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板的制备方法，包括以下步骤：将30～50份的水、4～8份的碱激发防水稳泡剂、0.2～0.5份的聚丙烯纤维、0.014～0.016份的纤维素醚先置于搅拌设备内搅拌，然后加入50～70份的普通硅酸盐水泥与20～35份的低品位粉煤灰搅拌为匀质浆料，然后加入4～8份的双氧水迅速短暂搅拌，随即将浆料倒入模具发泡成型，常温常湿条件下养护后拆模、切割，即可制得碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板。

具体的，所述低品位粉煤灰为Ⅲ级粉煤灰或指标低于Ⅲ级粉煤灰的等级外粉煤灰。

具体的，所述碱激发防水稳泡剂为硬脂酸铵乳液与氢氧化钾的混合物，所述混合物中，硬脂酸铵的质量浓度为5～5.5wt％，氢氧化钾的质量浓度4.75～5.25wt％。

优选的，所述混合物中，硬脂酸铵的质量浓度为5.25wt％，氢氧化钾的质量浓度5wt％。

本发明与现有的水泥发泡保温板相比，有以下优势：1)使用普通硅酸盐水泥和粉煤灰作为原材料，方便取材，生产地点的选择适应性大，生产工艺易复制推广；2)有很高的粉煤灰掺量，并通过化学激发的方式使得其活性更好的发挥，这使得产品具有更好的早期强度、抗裂性能以及抗渗水的致密性。

粉煤灰的活性大小及掺量的多少对发泡水泥保温板的性能有着很大的影响，为了能够让粉煤灰发挥其活性，必须采取一定的手段对其进行激发，提高其早期的强度，粉煤灰激活方法有很多，但是只有能够很好的适配于水泥发泡保温板的生产的方式才能被使用。碱激发技术在水泥基材料，特别是混凝土中已经广泛应用，然而由于混凝土的碱度提高会使混凝土碱骨料反应发生的几率大大提高，造成混凝土的严重耐久性问题，因此一般都采用水玻璃与氢氧化钠复合调节并控制模数，以达到有限激发和控制碱度的双重作用。由于水泥发泡板本身不存在骨料，所以没有碱骨料反应的风险，本发明采用化学激发法，让粉煤灰的活性成分(具有活性的硅、铝氧化物)与碱反应生成具有强度的胶凝物质。本发明在稳泡组分中加入了碱激发组分氢氧化钾，使得稳泡剂具有碱激发功能，从而激发粉煤灰的活性，在早期即开始形成强度。硬脂酸铵乳液是一种高效的稳泡剂，在比普通稳泡剂更低的掺量下，使用它依然可以很大程度减少沉降及塌模的发生。由于氢氧化钾的加入，使得稳泡组分硬脂酸铵乳液的稳定性更好，而且双氧水在碱性环境下更容易分解。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板的制备包括以下步骤：

原料：普通硅酸盐水泥50kg，粉煤灰35kg，聚丙烯纤维0.3kg，纤维素醚15g，水36kg，双氧水5.9kg，碱激发防水稳泡剂5kg。

低品位粉煤灰指标

等级需水量烧失量细度(0.045μm筛余)Ⅲ114％14.5％43.7％

材料的制备:将水、碱激发防水稳泡剂、聚丙烯纤维、纤维素醚先置于搅拌设备内搅拌10s，然后加入普通硅酸盐水泥与粉煤灰搅3min，直至将其拌为匀质浆料，然后加入双氧水，迅速搅拌10s，立即将浆料倒入模具发泡成型，自然条件下养护1d至形成一定强度后拆模，切割，即可制得本发明一种碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板。

材料的性能指标：

实施例2

碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板的制备包括以下步骤：

原料：普通硅酸盐水泥60kg，粉煤灰35kg，聚丙烯纤维0.3kg，纤维素醚20g，水40kg，双氧水6.0kg，碱激发防水稳泡剂6kg。

低品位粉煤灰指标

等级需水量烧失量细度(0.045μm筛余)低于Ⅲ级119％16.5％46.9％

材料的制备：将水、碱激发防水稳泡剂、聚丙烯纤维、纤维素醚先置于搅拌设备内搅拌10s，然后加入普通硅酸盐水泥与粉煤灰搅3min，直至将其拌为匀质浆料，然后加入双氧水，迅速搅拌10s，立即将浆料倒入模具发泡成型，自然条件下养护1d至形成一定强度后拆模，切割，即可制得本发明一种碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板。

材料的性能指标：

实施例3

碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板的制备包括以下步骤：

原料：普通硅酸盐水泥65kg，粉煤灰32kg，聚丙烯纤维0.4kg，纤维素醚16g，水45kg，双氧水6.6kg，碱激发防水稳泡剂7kg。

低品位粉煤灰指标

等级需水量烧失量细度(0.045μm筛余)Ⅲ125％17.8％45.4％

材料的制备:将水、碱激发防水稳泡剂、聚丙烯纤维、纤维素醚先置于搅拌设备内搅拌10s，然后加入普通硅酸盐水泥与粉煤灰搅3min，直至将其拌为匀质浆料，然后加入双氧水，迅速搅拌10s，立即将浆料倒入模具发泡成型，自然条件下养护1d至形成一定强度后拆模，切割，即可制得本发明一种碱激发大掺量粉煤灰水泥发泡保温板。

材料的性能指标：

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。