一种高强度保温砂浆及其制备方法与流程

本发明属于建筑材料，具体涉及一种高强度保温砂浆及其制备方法。

背景技术：

1、保温砂浆作为一种重要的建筑材料，在提高建筑能效、节能降耗方面发挥着关键作用。这种砂浆的制备采用轻质材料作为骨料，水泥作为胶凝料，并加入一定的添加剂通过搅拌混合而成。由于采用轻质骨料，保温砂浆在施工中不仅使用方便，而且减轻了建筑结构的负荷，实现了建筑整体的轻量化设计。保温砂浆通过水泥、轻质骨料及添加剂等原料的科学配比，确保了砂浆具有良好的保温隔热性和耐久性。常见的保温砂浆有玻化微珠型、膨胀蛭石型及膨胀珍珠岩保温砂浆，其中玻化微珠型保温砂浆的综合性能较为优异。保温砂浆的应用领域广泛，包括外墙外保温、外墙内保温、外墙内外同时保温，以及屋顶的保温和地热的隔热层等。这为建筑节能体系的设计提供了多样化的选择，可以根据建筑结构和需求灵活配置，为建筑提供有效的保温和隔热效果。

2、中国专利cn201310676389.7公开了一种新型保温砂浆，由下述原料制得：碳酸钙、滑石粉、粉煤灰、水泥、石膏、维生素、氧化淀粉、十二烷基硫酸钠、丁香油、α-烯基磺酸钠、松香、硅灰、烧碱、双乙酸钠、磷酸二氢钠、聚苯乙烯泡沫颗粒及复合填料，该保温砂浆分散均匀，具有良好的保温效果。中国专利cn201711450097.6公开了一种保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：将硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰石粉、聚苯乙烯颗粒、膨润土、增稠剂、双飞粉、增粘剂、羧乙基甲基纤维素、十二烷基硫酸钠、氟化钙、苯乙烯马来酸酐共聚物或有机硅-聚氨酯共聚物、碳酸钠经过混合、搅拌等步骤制成，该保温砂浆能够降低干表观密度和导热系数，提高保温隔热性能。中国专利cn201410332864.3公开了一种新型保温砂浆的制备方法，包括以下步骤：将冰晶石粉、直闪石粉和硫酸钡混合煅烧、冷却后研磨均匀得组分a，将油茶籽饼粕和棉籽饼粕粉碎后研磨均匀得组分b，将组分a、组分b与其余原料水泥、魔芋葡甘聚糖、酒石酸钾钠、十二烷基硫酸钠、膨胀玻化微珠、明胶、复合助剂混合搅拌均匀即得，该保温砂浆原料来源广泛、成本低廉，保温效果良好。但是上述保温砂浆易发生开裂、空鼓的问题，强度和耐久性也一般，且施工效率低。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种高强度保温砂浆，采用特定方法制备的功能化相变材料与玻化微珠、矿质填料及纳米蒙脱土组合使用，其中功能化相变材料通过复合骨料在聚乙烯醇与硬脂醇的熔化液中真空浸渍后得到，所述复合骨料包括纳米二氧化钛与前处理硅酸铝纤维气凝胶，进一步提高了砂浆在建筑物施工应用中的保温隔热性能、强度及耐久性，避免出现开裂、空鼓、脱落的问题。本发明还提供了上述高强度保温砂浆的制备方法。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种高强度保温砂浆，包括以下原料：

4、硅酸盐水泥、玻化微珠、矿质填料、功能化相变材料、纳米蒙脱土、可分散乳胶粉、引气剂、保水剂、缓凝剂和水。

5、优选的，所述矿质填料由滑石粉、微硅粉与粉煤灰中至少两种组成。

6、优选的，所述矿质填料由滑石粉、微硅粉与粉煤灰按重量比1:1-3:1-3组成。

7、本发明的保温砂浆通过硅酸盐水泥、玻化微珠、矿质填料、功能化相变材料、纳米蒙脱土与可分散乳胶粉这种特有的原料组合，在保证砂浆强度和粘结性能的同时，提高了砂浆的保温隔热性能。其中，纳米蒙脱土的掺入可以增加砂浆的结构稳定性，提高其静态屈服应力，抵抗变形；可分散乳胶粉的掺入可以有效改善砂浆的施工和易性，并辅助提高砂浆的粘结性能；矿质填料中的滑石粉、微硅粉与粉煤灰协同发挥微集料效应，包裹玻化微珠表面，填充砂浆浆料空隙，增加其密实性及匀质性，提高砂浆的强度和粘结性能。此外，上述矿质填料还增强了砂浆的保塑性能，使其不易出现空鼓、脱落、开裂的问题，保证施工质量。

8、优选的，所述功能化相变材料的制备方法为：

9、d1将硅酸铝纤维气凝胶与n-[(3-三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙烯二胺三乙酸混合进行球磨处理，然后加入到水中进行超声处理，结束后离心，冷冻干燥，得到前处理硅酸铝纤维气凝胶；

10、d2将四氯化钛与乙醇水溶液混合，然后滴加氨水加热搅拌，结束后冷却至室温，再加入前处理硅酸铝纤维气凝胶进行超声处理，结束后静置，减压浓缩回收乙醇，冷冻干燥，得到复合骨料；

11、d3将聚乙烯醇与硬脂醇混合进行真空熔化，然后加入复合骨料进行真空浸渍，结束后冷却至室温，得到所述功能化相变材料。

12、进一步，本发明以聚乙烯醇与硬脂醇的组合为相变材料，采用纳米二氧化钛杂化硅酸铝纤维气凝胶作为复合骨料进行封装，得到的功能化相变材料相容性及热稳定性好，将其掺入保温砂浆中不仅可以提高砂浆的保温性能，还能改善砂浆的强度和防火性能。具体为：

13、本发明先将具有多羧基结构的硅氧烷n-[(3-三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙烯二胺三乙酸和具有立体网络状结构的硅酸铝纤维气凝胶混合依次进行球磨、超声处理，得到接枝多羧基硅氧烷的前处理硅酸铝纤维气凝胶；再利用其表面含有的羧基等活性基团与钛溶胶中羟基通过氢键作用相互交联，冷冻干燥后形成稳定的杂化气凝胶复合骨料，该复合骨料比表面积大，不仅具有硅酸铝纤维气凝胶热传导率低、热稳定性好的优点(复合骨料中三维气孔结构的硅酸铝纤维气凝胶可以在砂浆中形成屏障作用，减少热传递，辅助增强保温效果)，还能够起到骨架支撑作用，具有优异的力学性能；最后将复合骨料置于熔化的聚乙烯醇与硬脂醇中真空浸渍，使相变材料有效进入到复合骨料的孔隙内与杂化气凝胶发生键合，得到的功能化相变材料不仅热稳定性好，且具有优异的保温隔热性能和力学强度。

14、优选的，所述功能化相变材料的制备方法为：

15、d1将10-15重量份硅酸铝纤维气凝胶与3-6重量份n-[(3-三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙烯二胺三乙酸混合，在500-800rpm条件下球磨处理10-15h；然后加入到80-120重量份水中，超声处理1-2h，结束后离心，冷冻干燥，得到前处理硅酸铝纤维气凝胶；

16、d2将1-5重量份四氯化钛与100-300重量份乙醇水溶液混合，然后滴加2-6重量份氨水，在70-75℃条件下搅拌1-2h，结束后冷却至室温，再加入10-15重量份前处理硅酸铝纤维气凝胶，超声处理0.5-2h，结束后静置10-15h，减压浓缩回收乙醇，冷冻干燥，得到复合骨料；

17、d3将5-10重量份聚乙烯醇与2-5重量份硬脂醇混合，在真空条件下加热至熔化，然后加入2-8重量份复合骨料，真空浸渍1-5h，结束后冷却至室温，得到所述功能化相变材料。

18、优选的，步骤d1中球磨介质为1-5mm氧化锆球，球料比为10-15:1。

19、优选的，步骤d1中超声处理的条件为：300-600w、20-50khz。

20、优选的，步骤d2中超声处理的条件为：300-600w、20-50khz。

21、优选的，步骤d2中乙醇水溶液的质量百分浓度为85-95％。

22、优选的，步骤d2中氨水的质量百分浓度为23-27％。

23、优选的，步骤d3中真空浸渍的条件为：0.05-0.1mpa、50-65℃。

24、优选的，一种高强度保温砂浆，包括以下原料组成：

25、30-80重量份硅酸盐水泥、30-80重量份玻化微珠、20-50重量份矿质填料、1-10重量份功能化相变材料、0.5-5重量份纳米蒙脱土、0.1-1.5重量份可分散乳胶粉、0.05-0.5重量份引气剂、0.05-0.5重量份保水剂、0.05-0.3重量份缓凝剂和50-150重量份水。

26、优选的，一种高强度保温砂浆，包括以下原料组成：

27、40-60重量份硅酸盐水泥、50-70重量份玻化微珠、30-40重量份矿质填料、3-7重量份功能化相变材料、1-3重量份纳米蒙脱土、0.5-1重量份可分散乳胶粉、0.2-0.4重量份引气剂、0.1-0.3重量份保水剂、0.1-0.2重量份缓凝剂和90-100重量份水。

28、优选的，所述引气剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、松香酸钠、α-烯基磺酸钠中至少一种。

29、优选的，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚、麦芽糊精、淀粉醚、甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素醚中至少一种。

30、优选的，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、酒石酸、葡萄糖酸钙中至少一种。

31、本发明还公开了上述高强度保温砂浆的制备方法，具体包括如下步骤：

32、按原料配方将硅酸盐水泥、玻化微珠、矿质填料、功能化相变材料、纳米蒙脱土、可分散乳胶粉、引气剂、保水剂与缓凝剂混合均匀，然后加入水以50-100rpm的转速搅拌5-15min，得到所述高强度保温砂浆。

33、本发明的有益效果：

34、1.本发明的保温砂浆通过硅酸盐水泥、玻化微珠、矿质填料、功能化相变材料、纳米蒙脱土与可分散乳胶粉这种特有的原料组合，在保证砂浆强度和粘结性能的同时，提高了砂浆的保温隔热性能。其中，纳米蒙脱土的掺入可以增加砂浆的结构稳定性，提高其静态屈服应力，抵抗变形；可分散乳胶粉的掺入可以有效改善砂浆的施工和易性，并辅助提高砂浆的粘结性能；矿质填料中的滑石粉、微硅粉与粉煤灰协同发挥微集料效应，包裹玻化微珠表面，填充砂浆浆料空隙，增加其密实性及匀质性，提高砂浆的强度和粘结性能。此外，上述矿质填料还增强了砂浆的保塑性能，使其不易出现空鼓、脱落、开裂的问题，保证施工质量。

35、2.本发明的保温砂浆还掺入了采用特定方法制备的功能化相变材料，其中功能化相变材料通过复合骨料在聚乙烯醇与硬脂醇的熔化液中真空浸渍后得到，所述复合骨料包括纳米二氧化钛与前处理硅酸铝纤维气凝胶，进一步提高了砂浆在建筑物施工应用中的保温隔热性能、强度及耐久性。