专利名称：一种脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆的制作方法
技术领域：
本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆。
背景技术：
随着工业技术水平的不断发展，工业废气中S02的排放量巨增，对大气环境造成了 严重污染。为此，各地府相继出台了有力措施，以促进烟气脱硫工艺的推广应用。这样虽然 有效解决了 S02直接排入大气环境中造成的污染问题，但是也因此产生了大量需要合理利 用的工业废弃物——脱硫石膏。脱硫石膏的综合利用研究始于二十世纪七八十年代，截至 到目前，部分发达国家已经形成了较为完善的研究、开发、应用体系，在美国、德国和日本， 应用湿式石灰石-石膏法脱硫工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的80%以上。欧、 美、日等国家非常重视工业副产石膏的综合利用，其中日本、德国的脱硫石膏利用率更是达 到了 80% -90%。 我国的主要能源是煤，每年因燃煤产生大量的S(^，那么随之也有大量的脱硫石膏 产生。据统计，在21世纪的前十年中，我国脱硫石膏年产量由2000年的200万吨激增至 2009年的1200万吨，并且随着经济建设步伐的不断加快，这个数字仍将继续增加。为此，用 什么方法来合理利用这些堆存的脱硫石膏，已经成为许多地方政府不得不面对和解决的难 题。目前已有的一些处理方法，包括用作水泥缓凝剂、用作土壤改性剂以及建筑材料能够有 效解决一部分脱硫石膏的利用问题，但是由于使用效果上的一些局限以及某些部门和企业 的不够重视，我们国家绝大部分的脱硫石膏依然没有得到合理利用，并大量堆积存放而占 据了宝贵的土地资源。我们国家对于脱硫石膏的利用率偏低，其距离欧美国家和日本80% 以上的高利用率，尚有很大的差距。 总的来说，脱硫石膏作为石膏的一种，其主要成分和天然石膏一样，都是二水硫酸 牵丐(CaS04 2H20)。其物理、化学特征和天然石膏具有共同的规律，经过转化后同样可以得 到五种形态和七种变体。因此，采用脱硫石膏替代天然石膏生产各种石膏制品，在理论上是 完全可行的，并且由于脱硫石膏的纯度一般较天然石膏更高，故而脱硫石膏具有比天然石 膏更大的利用潜力。 目前市场上存在的保温砂浆主要有两种，一种是以膨胀聚苯板或聚苯颗粒为保温
组分的有机保温砂浆，一种是以无机轻质集料如膨胀珍珠岩、玻化微珠为保温组分的无机
保温砂浆。众所周知，衡量材料保温性能的最主要参数是材料的导热系数，而导热系数又很
大程度上取决于材料的表观密度。有机材料聚苯板或聚苯颗粒相对无机轻集料而言，具有
更低的密度，以这类有机材料作为保温砂浆的保温组分，往往能够得到更好的保温效果。同
时，聚苯颗粒等有机保温组分还可以增强材料的韧性、提高材料的耐水性。 本发明选用脱硫石膏作为主要的胶凝材料，选用聚苯颗粒作为集料，辅以少量其
他种类的掺合料和外加剂，制备出一种保温性能、力学性能和耐久性能等多方面性能均显
著优于传统有机或无机保温砂浆的脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆。本发明在制备过程中能
够资源化利用大量工业固体废弃物，并充分发挥聚苯颗粒质轻、导热系数小、吸水率低的优点。可见，本发明具备良好的社会效益和环境效益以及广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保温隔热效果好、强度发展快、耐久性能优良、不开 裂、不起壳，施工方便且性能稳定的脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆。 本发明提出的脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂桨，由脱硫石膏、聚苯颗粒、偏高岭土、 钢渣、P-半水石膏、石灰、煅烧明矾、乳胶粉、纤维素醚、引气剂、减水剂和水组成，各组份的
重量比为脱硫石膏100聚苯颗粒7-14偏高岭土2-10钢渣2. 5-10P _半水石;,2. 5-10石灰1_5煅烧明矾1-4乳胶粉1-6纤维素醚0-0. 8引气剂0-0. 05减水剂0-0. 8水的加入量:为脱硫石膏
半水石膏、石灰、煅烧明
、聚苯颗粒、偏高岭土、钢渣、e
矾、乳胶粉、纤维素醚、引气剂、减水剂总质量的75% -125%。
各组份较佳的重量比为
脱硫石膏 100
聚苯颗粒 8. 5-12
偏高岭土 5-10
钢渣 3-10
P -半水石膏 5-10
石灰 3-5
煅烧明砜 1-3
乳胶粉 2-5
纤维素醚 0. 3-0. 6 引气剂 0.02-0.03
减水剂 0. 4-0. 6 水的加入量为脱硫石膏、聚苯颗粒、偏高岭土、钢渣、13 矾、乳胶粉、纤维素醚、引气剂、减水剂总质量的75% -125%。 本发明中，所述偏高岭土是由高岭土经过急剧升温至85(TC，再快速冷却至室温制得。 本发明中，所述钢渣预先经过闷渣和超细粉活化处理，以较好地解决游离Ca0、Mg0 的膨胀问题，同时激发其反应活性。
半水石膏、石灰、煅烧明
本发明中，所述纤维素醚的粘度为45， OOOmPa. s_120， OOOmPa. s。
本发明中，所述引气剂采用松香衍生物为主要成分，为市场上常见的引气剂品种。
本发明中，所述减水剂采用萘系减水剂，以硫酸、工业萘、甲醛为主要原料，先在 130-165。C下经过2-3小时的磺化反应，然后在100-120。C下经过0. 5小时的水解反应，最后 在100-105 t:下经过3小时的縮合反应而成。 本发明的制备方法是按前述各重量比例称取各组份，将脱硫石膏、聚苯颗粒、 偏高岭土、钢渣、P-半水石膏、石灰、煅烧明矾、乳胶粉、纤维素醚、引气剂、减水剂预先干 拌至均匀状态，然后与水混合并进行机械搅拌，其中用水量为脱硫石膏、聚苯颗粒、偏高 岭土、钢渣、P-半水石膏、石灰、煅烧明矾、乳胶粉、纤维素醚、引气剂、减水剂总质量的 75% -125%。所得保温砂浆可手工涂抹或机械喷涂施工。 本发明中，脱硫石膏作为主要的胶凝组分，偏高岭土、钢渣以及P-半水石膏作为 掺合料，与脱硫石膏一起组成复合胶凝体系。偏高岭土是高岭土 (Al203 * 2Si02*2H20)在适 当温度(500-900°C )下脱水形成的无水硅酸钙(A1203 2Si02)色粉末，平均粒径1_2 y m， A1203和Si02含量在90%以上，特别是A1203含量较高。偏高岭土中原子排列是不规则的， 呈现热力学介稳状态，此时具有很强的火山灰活性。偏高岭土与氢氧化钙和水反应生成水 化硅酸钙凝胶，以及水化铝酸钙和水化硫铝酸钙等，能够促进体系的强度尤其是后期强度 的增长。钢渣是炼钢工业的废渣，同样属于固体工业废弃物且年排放量巨大。其矿物组成 包括硅酸二钙、硅酸三钙以及少量游离CaO、 MgO、玻璃体等成分，钢渣参与水化反应的主要 产物为水化硅酸钙凝胶，对整个体系的强度发展亦有很大的贡献。P -半水石膏的主要成分 为半水石膏，即我们通常所说的建筑石膏，它遇水快速水化，一般20分钟即可达终凝，因此 e-半水石膏的引入可以很大程度上促进体系早期强度的发展。同时考虑到P-半水石膏 和脱硫石膏的最终水化产物同为含两个结晶水的硫酸钙，故而P _半水石膏先期形成的水 化产物能够促进晶核的生长，对后期的水化反应有诱导作用。选择这几种材料作为胶凝材 料，可以兼顾到早期强度和后期强度的发展，同时也能促进体系保温性能和耐久性能的提 高。掺入石灰具有双重作用，其一是激发脱硫石膏的活性，提高其胶凝性，其二是提供辅助 胶凝材料进行火山灰反应所需要的Ca (0H)2。煅烧明矾是另一种活性激发剂，其利用了 K2S04 和A1203对脱硫石膏活性的共同激发作用。掺入乳胶粉是为了增强组分之间的粘结力，提升 体系的内聚力和柔韧性。纤维素醚的作用是保水增稠，改善体系的和易性。引气剂的作用 是引入均匀气泡，降低体系的干密度，进而降低导热系数。减水剂的作用降低体系用水量， 从而促进后期强度发展和耐水性提高。 本发明所述的脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂桨，具备优良的和易性和施工性，便于
提高生产和施工效率，并且大量采用工业废弃物为原材料，具有突出的环境效益和社会效 益。本发明产品具备十分优良的保温性能、强度性能以及耐久性能，十分适用于新建建筑物
的外墙保温系统和旧建筑的翻新施工。 本发明可供石膏建材生产厂或保温砂浆生产厂生产，可作为各种建筑物的外墙保 温层。
具体实施例方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1， 一种脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆，按脱硫石膏100、聚苯颗粒7、偏高 岭土 2、钢渣2. 5、 13 -半水石膏2. 5、石灰1、煅烧明矾1、乳胶粉1、纤维素醚0和引气剂0、 减水剂O的重量比配制而成，其中用水量为干粉材料总质量的125%。这种保温砂浆产品的 干表观密度为247kg/m3，抗压强度为217kPa，压剪粘结强度为62kPa，软化系数为0. 53，导 热系数为0. 058W/m. K。 实施例2， 一种脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂桨，按脱硫石膏100、聚苯颗粒14、偏高 岭土 10、钢渣10、 13 -半水石膏10、石灰5、煅烧明矾4、乳胶粉6、纤维素醚0. 8和引气剂 0. 05、减水剂0. 8的重量比配制而成，其中用水量为干粉材料总质量的75%。这种保温砂 浆产品的干表观密度为184kg/m 抗压强度为289kPa，压剪粘结强度为122kPa，软化系数为 0. 61，导热系数为0. 045W/m. K。 实施例3， 一种脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆，按脱硫石膏100、聚苯颗粒8. 5、偏 高岭土 5、钢渣3、 13 -半水石膏5、石灰3、煅烧明矾1、乳胶粉2、纤维素醚0. 3和引气剂 0. 02、减水剂0. 4的重量比配制而成，其中用水量为干粉材料总质量的105%。这种保温砂 浆产品的干表观密度为229kg/m 抗压强度为277kPa，压剪粘结强度为145kPa，软化系数为 0. 65，导热系数为0. 051W/m. K。 实施例4， 一种脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆，按脱硫石膏100、聚苯颗粒12、偏 高岭土 10、钢渣5、 13 -半水石膏10、石灰5、煅烧明砜3、乳胶粉5、纤维素醚0. 6和引气剂 0. 03、减水剂0. 6的重量比配制而成，其中用水量为干粉材料总质量的80%。这种保温砂 浆产品的干表观密度为195kg/m 抗压强度为379kPa，压剪粘结强度为203kPa，软化系数为 0. 69，导热系数为0. 047W/m. K。 实施例5， 一种脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂桨，按脱硫石膏100、聚苯颗粒10、偏高 岭土 7. 5、钢渣3、 13 -半水石膏7. 5、石灰4、煅烧明矾2、乳胶粉4、纤维素醚0. 5和引气剂 0. 03、减水剂0. 5的重量比配制而成，其中用水量为干粉材料总质量的78%。这种保温砂 浆产品的干表观密度为190kg/m3，抗压强度为478kPa，压剪粘结强度为225kPa，软化系数为 0. 74，导热系数为0. 041W/m. K。
权利要求
一种脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆，其特征在于由脱硫石膏、聚苯颗粒、偏高岭土、钢渣、β-半水石膏、石灰、煅烧明矾、乳胶粉、纤维素醚、引气剂、减水剂和水组成，各组份的重量比为脱硫石膏 100聚苯颗粒 7-14偏高岭土 2-10钢渣 2.5-10β-半水石膏 2.5-10石灰 1-5煅烧明矾 1-4乳胶粉1-6纤维素醚 0-0.8引气剂0-0.05减水剂0-0.8水的加入量为脱硫石膏、聚苯颗粒、偏高岭土、钢渣、β-半水石膏、石灰、煅烧明矾、乳胶粉、纤维素醚、引气剂、减水剂总质量的75％-125％。
2.根据权利要求1所述的脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆，其特征在于各组份的重量比为脱硫石膏100聚苯颗粒8. 5-12偏高岭土5-10钢渣3-10e-半水石膏5-10石灰3-5煅烧明矾1_3乳胶粉2-5纤维素醚0. 3-0. 6引气剂0. 02-0. 03减水剂0. 4-0. 6水的加入量为脱硫石膏、聚苯颗粒、偏高岭土、钢渣、e -半水石膏、石灰、煅烧明矾、乳胶粉、纤维素醚、引气剂、减水剂总质量的75% -125%。
3. 根据权利要求1所述的脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆，其特点在于所述偏高岭土是 由高岭土经过急剧升温至85(TC，再快速冷却至室温制得。
4. 根据权利要求1所述的脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆，其特点在于所述钢渣预先经 过闷渣和超细粉活化处理。
5. 根据权利要求1所述的脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆，其特点在于所述纤维素醚的 粘度为45， OOOmPa. s_120， OOOmPa. s。
全文摘要
本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种脱硫石膏基聚苯颗粒保温砂浆。它由脱硫石膏、聚苯颗粒、偏高岭土、钢渣、β-半水石膏、石灰、煅烧明矾、乳胶粉、纤维素醚、引气剂、减水剂组成。本发明可以很好地利用脱硫石膏这种工业固体废弃物，并且使用本发明可有效避免脱硫石膏活性较低、水化较慢和传统胶粉聚苯颗粒保温砂浆生产能耗高、资源浪费多的问题。本发明适用于各类建筑物的墙体保温工程施工，亦可满足一定的强度要求。
文档编号C04B28/00GK101759422SQ20101002305
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月21日 优先权日2010年1月21日
发明者叶丹玫, 吴小琴, 孙振平, 杨洁, 郑琨鹏, 郑金飚, 黄晖皓 申请人:同济大学