專利名稱：一種脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，工業(yè)廢氣中S02的排放量巨增，對大氣環(huán)境造成了 嚴(yán)重污染。為此，各地府相繼出臺了有力措施，以促進(jìn)煙氣脫硫工藝的推廣應(yīng)用。這樣雖然 有效解決了 S02直接排入大氣環(huán)境中造成的污染問題，但是也因此產(chǎn)生了大量需要合理利 用的工業(yè)廢棄物——脫硫石膏。脫硫石膏的綜合利用研究始于二十世紀(jì)七八十年代，截至 到目前，部分發(fā)達(dá)國家已經(jīng)形成了較為完善的研究、開發(fā)、應(yīng)用體系，在美國、德國和日本， 應(yīng)用濕式石灰石-石膏法脫硫工藝的機(jī)組容量約占電站脫硫裝機(jī)總?cè)萘康?0%以上。歐、 美、日等國家非常重視工業(yè)副產(chǎn)石膏的綜合利用，其中日本、德國的脫硫石膏利用率更是達(dá) 到了 80% -90%。 我國的主要能源是煤，每年因燃煤產(chǎn)生大量的S(^，那么隨之也有大量的脫硫石膏 產(chǎn)生。據(jù)統(tǒng)計，在21世紀(jì)的前十年中，我國脫硫石膏年產(chǎn)量由2000年的200萬噸激增至 2009年的1200萬噸，并且隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的不斷加快，這個數(shù)字仍將繼續(xù)增加。為此，用 什么方法來合理利用這些堆存的脫硫石膏，已經(jīng)成為許多地方政府不得不面對和解決的難 題。目前已有的一些處理方法，包括用作水泥緩凝劑、用作土壤改性劑以及建筑材料能夠有 效解決一部分脫硫石膏的利用問題，但是由于使用效果上的一些局限以及某些部門和企業(yè) 的不夠重視，我們國家絕大部分的脫硫石膏依然沒有得到合理利用，并大量堆積存放而占 據(jù)了寶貴的土地資源。我們國家對于脫硫石膏的利用率偏低，其距離歐美國家和日本80% 以上的高利用率，尚有很大的差距。 總的來說，脫硫石膏作為石膏的一種，其主要成分和天然石膏一樣，都是二水硫酸 牽丐(CaS04 2H20)。其物理、化學(xué)特征和天然石膏具有共同的規(guī)律，經(jīng)過轉(zhuǎn)化后同樣可以得 到五種形態(tài)和七種變體。因此，采用脫硫石膏替代天然石膏生產(chǎn)各種石膏制品，在理論上是 完全可行的，并且由于脫硫石膏的純度一般較天然石膏更高，故而脫硫石膏具有比天然石 膏更大的利用潛力。 目前市場上存在的保溫砂漿主要有兩種，一種是以膨脹聚苯板或聚苯顆粒為保溫
組分的有機(jī)保溫砂漿，一種是以無機(jī)輕質(zhì)集料如膨脹珍珠巖、?；⒅闉楸亟M分的無機(jī)
保溫砂漿。眾所周知，衡量材料保溫性能的最主要參數(shù)是材料的導(dǎo)熱系數(shù)，而導(dǎo)熱系數(shù)又很
大程度上取決于材料的表觀密度。有機(jī)材料聚苯板或聚苯顆粒相對無機(jī)輕集料而言，具有
更低的密度，以這類有機(jī)材料作為保溫砂漿的保溫組分，往往能夠得到更好的保溫效果。同
時，聚苯顆粒等有機(jī)保溫組分還可以增強材料的韌性、提高材料的耐水性。 本發(fā)明選用脫硫石膏作為主要的膠凝材料，選用聚苯顆粒作為集料，輔以少量其
他種類的摻合料和外加劑，制備出一種保溫性能、力學(xué)性能和耐久性能等多方面性能均顯
著優(yōu)于傳統(tǒng)有機(jī)或無機(jī)保溫砂漿的脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿。本發(fā)明在制備過程中能
夠資源化利用大量工業(yè)固體廢棄物，并充分發(fā)揮聚苯顆粒質(zhì)輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、吸水率低的優(yōu)點?？梢姡景l(fā)明具備良好的社會效益和環(huán)境效益以及廣闊的市場前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種保溫隔熱效果好、強度發(fā)展快、耐久性能優(yōu)良、不開 裂、不起殼，施工方便且性能穩(wěn)定的脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿。 本發(fā)明提出的脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂槳，由脫硫石膏、聚苯顆粒、偏高嶺土、 鋼渣、P-半水石膏、石灰、煅燒明礬、乳膠粉、纖維素醚、引氣劑、減水劑和水組成，各組份的
重量比為脫硫石膏100聚苯顆粒7-14偏高嶺土2-10鋼渣2. 5-10P _半水石;,2. 5-10石灰1_5煅燒明礬1-4乳膠粉1-6纖維素醚0-0. 8引氣劑0-0. 05減水劑0-0. 8水的加入量:為脫硫石膏
半水石膏、石灰、煅燒明
、聚苯顆粒、偏高嶺土、鋼渣、e
礬、乳膠粉、纖維素醚、引氣劑、減水劑總質(zhì)量的75% -125%。
各組份較佳的重量比為
脫硫石膏 100
聚苯顆粒 8. 5-12
偏高嶺土 5-10
鋼渣 3-10
P -半水石膏 5-10
石灰 3-5
煅燒明砜 1-3
乳膠粉 2-5
纖維素醚 0. 3-0. 6 引氣劑 0.02-0.03
減水劑 0. 4-0. 6 水的加入量為脫硫石膏、聚苯顆粒、偏高嶺土、鋼渣、13 礬、乳膠粉、纖維素醚、引氣劑、減水劑總質(zhì)量的75% -125%。 本發(fā)明中，所述偏高嶺土是由高嶺土經(jīng)過急劇升溫至85(TC，再快速冷卻至室溫制得。 本發(fā)明中，所述鋼渣預(yù)先經(jīng)過悶渣和超細(xì)粉活化處理，以較好地解決游離Ca0、Mg0 的膨脹問題，同時激發(fā)其反應(yīng)活性。
半水石膏、石灰、煅燒明
本發(fā)明中，所述纖維素醚的粘度為45， OOOmPa. s_120， OOOmPa. s。
本發(fā)明中，所述引氣劑采用松香衍生物為主要成分，為市場上常見的引氣劑品種。
本發(fā)明中，所述減水劑采用萘系減水劑，以硫酸、工業(yè)萘、甲醛為主要原料，先在 130-165。C下經(jīng)過2-3小時的磺化反應(yīng)，然后在100-120。C下經(jīng)過0. 5小時的水解反應(yīng)，最后 在100-105 t:下經(jīng)過3小時的縮合反應(yīng)而成。 本發(fā)明的制備方法是按前述各重量比例稱取各組份，將脫硫石膏、聚苯顆粒、 偏高嶺土、鋼渣、P-半水石膏、石灰、煅燒明礬、乳膠粉、纖維素醚、引氣劑、減水劑預(yù)先干 拌至均勻狀態(tài)，然后與水混合并進(jìn)行機(jī)械攪拌，其中用水量為脫硫石膏、聚苯顆粒、偏高 嶺土、鋼渣、P-半水石膏、石灰、煅燒明礬、乳膠粉、纖維素醚、引氣劑、減水劑總質(zhì)量的 75% -125%。所得保溫砂漿可手工涂抹或機(jī)械噴涂施工。 本發(fā)明中，脫硫石膏作為主要的膠凝組分，偏高嶺土、鋼渣以及P-半水石膏作為 摻合料，與脫硫石膏一起組成復(fù)合膠凝體系。偏高嶺土是高嶺土 (Al203 * 2Si02*2H20)在適 當(dāng)溫度(500-900°C )下脫水形成的無水硅酸鈣(A1203 2Si02)色粉末，平均粒徑1_2 y m， A1203和Si02含量在90%以上，特別是A1203含量較高。偏高嶺土中原子排列是不規(guī)則的， 呈現(xiàn)熱力學(xué)介穩(wěn)狀態(tài)，此時具有很強的火山灰活性。偏高嶺土與氫氧化鈣和水反應(yīng)生成水 化硅酸鈣凝膠，以及水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣等，能夠促進(jìn)體系的強度尤其是后期強度 的增長。鋼渣是煉鋼工業(yè)的廢渣，同樣屬于固體工業(yè)廢棄物且年排放量巨大。其礦物組成 包括硅酸二鈣、硅酸三鈣以及少量游離CaO、 MgO、玻璃體等成分，鋼渣參與水化反應(yīng)的主要 產(chǎn)物為水化硅酸鈣凝膠，對整個體系的強度發(fā)展亦有很大的貢獻(xiàn)。P -半水石膏的主要成分 為半水石膏，即我們通常所說的建筑石膏，它遇水快速水化，一般20分鐘即可達(dá)終凝，因此 e-半水石膏的引入可以很大程度上促進(jìn)體系早期強度的發(fā)展。同時考慮到P-半水石膏 和脫硫石膏的最終水化產(chǎn)物同為含兩個結(jié)晶水的硫酸鈣，故而P _半水石膏先期形成的水 化產(chǎn)物能夠促進(jìn)晶核的生長，對后期的水化反應(yīng)有誘導(dǎo)作用。選擇這幾種材料作為膠凝材 料，可以兼顧到早期強度和后期強度的發(fā)展，同時也能促進(jìn)體系保溫性能和耐久性能的提 高。摻入石灰具有雙重作用，其一是激發(fā)脫硫石膏的活性，提高其膠凝性，其二是提供輔助 膠凝材料進(jìn)行火山灰反應(yīng)所需要的Ca (0H)2。煅燒明礬是另一種活性激發(fā)劑，其利用了 K2S04 和A1203對脫硫石膏活性的共同激發(fā)作用。摻入乳膠粉是為了增強組分之間的粘結(jié)力，提升 體系的內(nèi)聚力和柔韌性。纖維素醚的作用是保水增稠，改善體系的和易性。引氣劑的作用 是引入均勻氣泡，降低體系的干密度，進(jìn)而降低導(dǎo)熱系數(shù)。減水劑的作用降低體系用水量， 從而促進(jìn)后期強度發(fā)展和耐水性提高。 本發(fā)明所述的脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂槳，具備優(yōu)良的和易性和施工性，便于
提高生產(chǎn)和施工效率，并且大量采用工業(yè)廢棄物為原材料，具有突出的環(huán)境效益和社會效 益。本發(fā)明產(chǎn)品具備十分優(yōu)良的保溫性能、強度性能以及耐久性能，十分適用于新建建筑物
的外墻保溫系統(tǒng)和舊建筑的翻新施工。 本發(fā)明可供石膏建材生產(chǎn)廠或保溫砂漿生產(chǎn)廠生產(chǎn)，可作為各種建筑物的外墻保 溫層。
具體實施例方式
下面通過實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實施例1， 一種脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿，按脫硫石膏100、聚苯顆粒7、偏高 嶺土 2、鋼渣2. 5、 13 -半水石膏2. 5、石灰1、煅燒明礬1、乳膠粉1、纖維素醚0和引氣劑0、 減水劑O的重量比配制而成，其中用水量為干粉材料總質(zhì)量的125%。這種保溫砂漿產(chǎn)品的 干表觀密度為247kg/m3，抗壓強度為217kPa，壓剪粘結(jié)強度為62kPa，軟化系數(shù)為0. 53，導(dǎo) 熱系數(shù)為0. 058W/m. K。 實施例2， 一種脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂槳，按脫硫石膏100、聚苯顆粒14、偏高 嶺土 10、鋼渣10、 13 -半水石膏10、石灰5、煅燒明礬4、乳膠粉6、纖維素醚0. 8和引氣劑 0. 05、減水劑0. 8的重量比配制而成，其中用水量為干粉材料總質(zhì)量的75%。這種保溫砂 漿產(chǎn)品的干表觀密度為184kg/m 抗壓強度為289kPa，壓剪粘結(jié)強度為122kPa，軟化系數(shù)為 0. 61，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 045W/m. K。 實施例3， 一種脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿，按脫硫石膏100、聚苯顆粒8. 5、偏 高嶺土 5、鋼渣3、 13 -半水石膏5、石灰3、煅燒明礬1、乳膠粉2、纖維素醚0. 3和引氣劑 0. 02、減水劑0. 4的重量比配制而成，其中用水量為干粉材料總質(zhì)量的105%。這種保溫砂 漿產(chǎn)品的干表觀密度為229kg/m 抗壓強度為277kPa，壓剪粘結(jié)強度為145kPa，軟化系數(shù)為 0. 65，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 051W/m. K。 實施例4， 一種脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿，按脫硫石膏100、聚苯顆粒12、偏 高嶺土 10、鋼渣5、 13 -半水石膏10、石灰5、煅燒明砜3、乳膠粉5、纖維素醚0. 6和引氣劑 0. 03、減水劑0. 6的重量比配制而成，其中用水量為干粉材料總質(zhì)量的80%。這種保溫砂 漿產(chǎn)品的干表觀密度為195kg/m 抗壓強度為379kPa，壓剪粘結(jié)強度為203kPa，軟化系數(shù)為 0. 69，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 047W/m. K。 實施例5， 一種脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂槳，按脫硫石膏100、聚苯顆粒10、偏高 嶺土 7. 5、鋼渣3、 13 -半水石膏7. 5、石灰4、煅燒明礬2、乳膠粉4、纖維素醚0. 5和引氣劑 0. 03、減水劑0. 5的重量比配制而成，其中用水量為干粉材料總質(zhì)量的78%。這種保溫砂 漿產(chǎn)品的干表觀密度為190kg/m3，抗壓強度為478kPa，壓剪粘結(jié)強度為225kPa，軟化系數(shù)為 0. 74，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 041W/m. K。
權(quán)利要求
一種脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿，其特征在于由脫硫石膏、聚苯顆粒、偏高嶺土、鋼渣、β-半水石膏、石灰、煅燒明礬、乳膠粉、纖維素醚、引氣劑、減水劑和水組成，各組份的重量比為脫硫石膏 100聚苯顆粒 7-14偏高嶺土 2-10鋼渣 2.5-10β-半水石膏 2.5-10石灰 1-5煅燒明礬 1-4乳膠粉1-6纖維素醚 0-0.8引氣劑0-0.05減水劑0-0.8水的加入量為脫硫石膏、聚苯顆粒、偏高嶺土、鋼渣、β-半水石膏、石灰、煅燒明礬、乳膠粉、纖維素醚、引氣劑、減水劑總質(zhì)量的75％-125％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿，其特征在于各組份的重量比為脫硫石膏100聚苯顆粒8. 5-12偏高嶺土5-10鋼渣3-10e-半水石膏5-10石灰3-5煅燒明礬1_3乳膠粉2-5纖維素醚0. 3-0. 6引氣劑0. 02-0. 03減水劑0. 4-0. 6水的加入量為脫硫石膏、聚苯顆粒、偏高嶺土、鋼渣、e -半水石膏、石灰、煅燒明礬、乳膠粉、纖維素醚、引氣劑、減水劑總質(zhì)量的75% -125%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿，其特點在于所述偏高嶺土是 由高嶺土經(jīng)過急劇升溫至85(TC，再快速冷卻至室溫制得。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿，其特點在于所述鋼渣預(yù)先經(jīng) 過悶渣和超細(xì)粉活化處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿，其特點在于所述纖維素醚的 粘度為45， OOOmPa. s_120， OOOmPa. s。
全文摘要
本發(fā)明屬建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脫硫石膏基聚苯顆粒保溫砂漿。它由脫硫石膏、聚苯顆粒、偏高嶺土、鋼渣、β-半水石膏、石灰、煅燒明礬、乳膠粉、纖維素醚、引氣劑、減水劑組成。本發(fā)明可以很好地利用脫硫石膏這種工業(yè)固體廢棄物，并且使用本發(fā)明可有效避免脫硫石膏活性較低、水化較慢和傳統(tǒng)膠粉聚苯顆粒保溫砂漿生產(chǎn)能耗高、資源浪費多的問題。本發(fā)明適用于各類建筑物的墻體保溫工程施工，亦可滿足一定的強度要求。
文檔編號C04B28/00GK101759422SQ20101002305
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者葉丹玫, 吳小琴, 孫振平, 楊潔, 鄭琨鵬, 鄭金飚, 黃暉皓 申請人:同濟(jì)大學(xué)