本发明属于保温砂浆的技术领域，提供了一种用于外墙外保温的柔性抗裂抹面砂浆及制备方法。
背景技术：
建筑的热量传递主要有三个过程：表面感热、构件传热、表面散热。表面感热是指材料表面从温度较高的一侧吸收热量的过程；构件传热是指当材料的内表面和外表面存在温差时，将热量从较高温度面传递至较低温度面的过程；表面散热是指材料表面对温度较低的一侧释放热量的过程。在实际中，材料表面与环境的温差是难以避免的，因此，降低构件传热是建筑节能降耗的关键。
外墙在建筑围护结构中所占面积比重大，加强外墙保温是建筑节能的重要环节。外墙保温通常有两种方式，一是直接选用保温隔热的墙体结构，二是在墙体结构的外层涂刷一层保温砂浆。相比而言，涂刷保温砂浆施工简单、不受墙体外形的限制，而且防火阻燃、安全性高。
保温砂浆是以轻质材料为骨料，以水泥为凝胶材料，添加改性剂而制成的预拌砂浆，具有保温隔热、耐老化、价格低廉、施工方便等特点。常用的有膨胀珍珠岩保温砂浆、玻化微珠保温砂浆等。其中，玻化微珠粒径小，比表面积大，级配范围窄，其表面玻化，具有表面封闭但内部孔隙丰富的特点，因而导热系数低且吸水率小，适合用作轻质环保性保温材料。
但是，玻化微珠属于刚性较大的粒子，添加玻化微珠的砂浆柔性差，在外力作用下，应力传递至玻化微珠与水泥界面时，易在界面处产生应力集中而诱发微裂纹，微裂纹进一步扩大可造成砂浆保温层开裂。现有技术中，为提高砂浆的抗裂能力，在配方中添加抗裂纤维，如聚丙烯纤维、木质纤维等，但是纤维的加入常常会增加砂浆的搅拌难度，纤维难以分散且砂浆加工困难。
中国发明专利申请号201910443424公开了一种用于外墙保温的气凝胶-玻化微珠复合砂浆的制备方法，该方法采用二次分散混合法，先称取可再分散乳胶粉和50%重量份的水泥和50%重量份的水，混合均匀形成浆料后，将硅气凝胶和玻化微珠通过第一次搅拌使其均匀分散在所述浆料中得到母料；再将母料陈化24h，加入粉煤灰、抗裂纤维、甲基纤维素醚和剩余的水泥、水，形成水泥浆，加入聚羧酸减水剂使流动性达到要求，通过第二次搅拌后使所述母料和水泥浆混合均匀，得到一种用于外墙保温的气凝胶-玻化微珠复合砂浆。该方法中加入了抗裂纤维，通过混合方法的改进促进抗裂纤维的均匀分散，具有一定的效果。但是，该方法中，刚性的玻化微珠仍然与砂浆中的水泥等组分直接接触，容易出现应力集中，难以避免微裂纹的产生，因此所得砂浆的抗裂能力仍需进一步提高。
技术实现要素：
可见，添加玻化微珠的保温砂浆柔性差、易开裂，而抗裂纤维的添加具有纤维难以分散均匀且砂浆搅拌困难的缺陷。针对这种情况，本发明提出一种用于外墙外保温的柔性抗裂抹面砂浆及制备方法，通过制备柔性的二氧化硅气凝胶将玻化微珠包覆，防止在玻化微珠与水泥界面产生应力集中，在不添加抗裂纤维的情况下，制得的保温砂浆具有良好的抗裂能力。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
本发明提供了一种用于外墙外保温的柔性抗裂抹面砂浆的制备方法，所述砂浆制备的具体步骤如下：
（1）将甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷加入乙醇中，搅拌溶解，然后滴加乙酸溶液，调节体系的ph值为6左右，加热至50~55℃，水解7~8h，形成溶胶；
（2）向步骤（1）制得的溶胶中加入玻化微珠，在降温过程中不断搅拌，使溶胶充分包裹玻化微珠，待温度降至25~28℃时，一边搅拌一边滴加氨水，调节体系的ph值为8左右，然后密封，恒温陈化48~60h，再转移至高压釜中进行超临界干燥，出料后研磨为3~5mm，得到包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶；
（3）将包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶与水泥、粉煤灰、水、减水剂、增稠剂、可再分散乳胶粉混合均匀，得到用于外墙外保温的柔性抗裂抹面砂浆。
优选的，步骤（1）中，所述甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙醇的质量比为5：2：30~50。
优选的，步骤（2）中，所述玻化微珠的粒径为1~2mm。
优选的，步骤（2）中，所述玻化微珠、溶胶的质量比为3~5：2。
优选的，步骤（2）中，所述搅拌的速度为100~200rpm。
优选的，步骤（3）中，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
优选的，步骤（3）中，所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素中的一种。
优选的，步骤（3）中，所述包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶、水泥、粉煤灰、水、减水剂、增稠剂、可再分散乳胶粉的质量比为40~60：30~50：18~25：20~30：2~3：0.3~0.5：1~2。
本发明采用甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷水解制备二氧化硅气凝胶，由于甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷含有不发生水解的有机基团，赋予制得的二氧化硅气凝胶良好的柔性。采用两步催化溶胶-凝胶法制备气凝胶，先酸催化形成溶胶，再碱催化形成凝胶，最后将凝胶进行超临界干燥。在形成溶胶后加入玻化微珠，通过降温过程的不断搅拌，促进溶胶在玻化微珠表面的均匀包覆，通过进一步的恒温陈化，最终形成凝胶并将玻化微珠包裹在凝胶的网络结构内部。上述制得的玻化微珠/柔性二氧化硅气凝胶与水泥、粉煤灰、水、减水剂、增稠剂、可再分散乳胶粉混合制成的保温砂浆中，刚性的玻化微珠并不直接与砂浆中的其他组分接触，而是通过柔性的二氧化硅气凝胶进行接触，可防止外力作用下界面处出现应力集中，防止微裂纹的产生，从而增强保温砂浆的抗裂能力。
本发明还提供了上述制备方法制备得到的一种用于外墙外保温的柔性抗裂抹面砂浆。在该保温砂浆中，柔性的二氧化硅气凝胶将玻化微珠包覆，可防止在玻化微珠与水泥界面产生应力集中，在不添加抗裂纤维的情况下，该保温砂浆具有良好的抗裂能力。
本发明提供了一种用于外墙外保温的柔性抗裂抹面砂浆及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明制备的抹面砂浆，通过添加导热系数低的玻化微珠，并以高孔隙率的气凝胶进行包覆，得到的砂浆具有良好的保温性能，导热系数为0.045~0.060w/m·k。
2.本发明制备的抹面砂浆，通过制备柔性的二氧化硅气凝胶，并将玻化微珠包裹在气凝胶的网络结构内部，防止在玻化微珠与水泥界面产生应力集中，在不添加抗裂纤维的情况下，得到的砂浆具有良好的柔性，抗折强度达到0.55~0.65mpa。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷加入乙醇中，搅拌溶解，然后滴加乙酸溶液，调节体系的ph值为6左右，加热至50℃，水解8h，形成溶胶；甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙醇的质量比为5：2：50；（2）向步骤（1）制得的溶胶中加入粒径为1~2mm的玻化微珠，在降温过程中以100rpm的速度不断搅拌，使溶胶充分包裹玻化微珠，待温度降至28℃时，一边搅拌一边滴加氨水，调节体系的ph值为8左右，然后密封，恒温陈化48h，再转移至高压釜中进行超临界干燥，出料后研磨为3~5mm，得到包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶；玻化微珠、溶胶的质量比为5：2；（3）将包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶与水泥、粉煤灰、水、聚羧酸高效减水剂、羟丙基甲基纤维素、可再分散乳胶粉混合均匀，得到用于外墙外保温的柔性抗裂抹面砂浆；包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶、水泥、粉煤灰、水、聚羧酸高效减水剂、羟丙基甲基纤维素、可再分散乳胶粉的质量比为40：50：18：30：2：0.5：1。
实施例2
（1）将甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷加入乙醇中，搅拌溶解，然后滴加乙酸溶液，调节体系的ph值为6左右，加热至55℃，水解7h，形成溶胶；甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙醇的质量比为5：2：30；（2）向步骤（1）制得的溶胶中加入粒径为1~2mm的玻化微珠，在降温过程中以200rpm的速度不断搅拌，使溶胶充分包裹玻化微珠，待温度降至25℃时，一边搅拌一边滴加氨水，调节体系的ph值为8左右，然后密封，恒温陈化60h，再转移至高压釜中进行超临界干燥，出料后研磨为3~5mm，得到包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶；玻化微珠、溶胶的质量比为3：2；（3）将包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶与水泥、粉煤灰、水、聚羧酸高效减水剂、羧甲基纤维素、可再分散乳胶粉混合均匀，得到用于外墙外保温的柔性抗裂抹面砂浆；包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶、水泥、粉煤灰、水、聚羧酸高效减水剂、羧甲基纤维素、可再分散乳胶粉的质量比为60：30：25：20：3：0.3：2。
实施例3
（1）将甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷加入乙醇中，搅拌溶解，然后滴加乙酸溶液，调节体系的ph值为6左右，加热至52℃，水解7.5h，形成溶胶；甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙醇的质量比为5：2：40；（2）向步骤（1）制得的溶胶中加入粒径为1~2mm的玻化微珠，在降温过程中以150rpm的速度不断搅拌，使溶胶充分包裹玻化微珠，待温度降至26℃时，一边搅拌一边滴加氨水，调节体系的ph值为8左右，然后密封，恒温陈化50h，再转移至高压釜中进行超临界干燥，出料后研磨为3~5mm，得到包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶；玻化微珠、溶胶的质量比为4：2；（3）将包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶与水泥、粉煤灰、水、聚羧酸高效减水剂、羟丙基甲基纤维素、可再分散乳胶粉混合均匀，得到用于外墙外保温的柔性抗裂抹面砂浆；包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶、水泥、粉煤灰、水、聚羧酸高效减水剂、羟丙基甲基纤维素、可再分散乳胶粉的质量比为50：40：20：25：3：0.4：1.5。
实施例4
（1）将甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷加入乙醇中，搅拌溶解，然后滴加乙酸溶液，调节体系的ph值为6左右，加热至53℃，水解8h，形成溶胶；甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙醇的质量比为5：2：35；（2）向步骤（1）制得的溶胶中加入粒径为1~2mm的玻化微珠，在降温过程中以180rpm的速度不断搅拌，使溶胶充分包裹玻化微珠，待温度降至25℃时，一边搅拌一边滴加氨水，调节体系的ph值为8左右，然后密封，恒温陈化55h，再转移至高压釜中进行超临界干燥，出料后研磨为3~5mm，得到包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶；玻化微珠、溶胶的质量比为5：2；（3）将包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶与水泥、粉煤灰、水、聚羧酸高效减水剂、羧甲基纤维素、可再分散乳胶粉混合均匀，得到用于外墙外保温的柔性抗裂抹面砂浆；包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶、水泥、粉煤灰、水、聚羧酸高效减水剂、羧甲基纤维素、可再分散乳胶粉的质量比为45：45：20：22：3：0.3：1。
实施例5
（1）将甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷加入乙醇中，搅拌溶解，然后滴加乙酸溶液，调节体系的ph值为6左右，加热至50℃，水解8h，形成溶胶；甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙醇的质量比为5：2：45；（2）向步骤（1）制得的溶胶中加入粒径为1~2mm的玻化微珠，在降温过程中以120rpm的速度不断搅拌，使溶胶充分包裹玻化微珠，待温度降至28℃时，一边搅拌一边滴加氨水，调节体系的ph值为8左右，然后密封，恒温陈化60h，再转移至高压釜中进行超临界干燥，出料后研磨为3~5mm，得到包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶；玻化微珠、溶胶的质量比为3：2；（3）将包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶与水泥、粉煤灰、水、聚羧酸高效减水剂、羟丙基甲基纤维素、可再分散乳胶粉混合均匀，得到用于外墙外保温的柔性抗裂抹面砂浆；包裹玻化微珠的柔性二氧化硅气凝胶、水泥、粉煤灰、水、聚羧酸高效减水剂、羟丙基甲基纤维素、可再分散乳胶粉的质量比为55：35：18：28：2：0.5：1。
对比例1
将玻化微珠、市售二氧化硅气凝胶、水泥、粉煤灰、水、聚羧酸高效减水剂、羟丙基甲基纤维素、可再分散乳胶粉混合均匀，得到用于外墙外保温的抹面砂浆；玻化微珠、二氧化硅气凝胶、水泥、粉煤灰、水、聚羧酸高效减水剂、羟丙基甲基纤维素、可再分散乳胶粉的质量比为33：22：35：18：28：2：0.5：1。
性能测试：
（1）按gb/t10294-2008的方法，采用瞬态热线法测试导热系数，以表征砂浆的保温性能；
（2）按gb/t5486.2-2001的方法，采用多功能试验机测试抗折强度，以表征砂浆的抗裂能力；
所得数据如表1所示。
表1：