[发明专利]一种防水保温材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种防水保温材料及其制备方法。

背景技术

泡沫混凝土是将发泡剂产生的泡沫引入砂浆、水泥净浆或水泥-粉煤灰净浆等水泥基材料中，经成型及养护形成的含大量封闭气孔的轻质混凝土。它具有流动性高、集料消耗少、质量轻，以及保温隔热、防火、隔声、抗震及耐久等优异性能，既可工厂化生产成各种形状的预制品，又可现场浇筑，是当今重点发展的节能环保型材料。泡沫混凝土本身的多气孔结构决定了其吸水率大、防水性差等缺点，特别是在有水压作用下，水更容易进入泡沫混凝土内部而影响其耐久性。若泡沫混凝土内部孔结构呈现连通性，则吸水率更高，防水抗渗性更差。现阶段，泡沫混凝土中的胶凝材料以水泥为主，但水泥在生产过程中的能耗极大，需要以石灰石为主要原料，还会产生大量对环境有害的气体。

近年来，人们开始致力于更为节能环保的建筑材料的研发应用。地聚合物（Geopolymer）最早于1978年由法国科学家J．Davidovits提出，在对古建筑的研究中发现了网状的硅铝化合物，而该化合物的结构与地壳中的沸石类结构非常类似，因此被称为地聚合物。地聚合物是利用活性硅铝材料为原料，经碱性激发剂的作用发生特定反应而形成的无机胶凝材料，通过硅氧四面体和铝氧四面体交替键合形成稳定结构。和普通硅酸盐水泥相比，地聚合物具有更为优良的性能，如耐高温性能和抗化学侵蚀性能。在制备地聚合物过程中未使用如生产硅酸盐水泥中的“两磨一烧”工艺，基本不排放CO2，从而节约大量资源和能源，对环境保护有重要意义。目前，国内外关于地聚合物的研究主要集中于其反应机理、制备、性能及固化重金属离子方面。很少有人将其作为主要胶凝成分来制备防水保温泡沫混凝土，基于其自身优异的性能，地聚合物在制备泡沫混凝土方面有着广阔的研究应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有节能环保性质的防水保温材料及其制备方法。

本发明提出的一种防水保温材料，不含水泥，由地聚合物、发泡剂和防水剂组成；其中，地聚合物由胶结粉料和水玻璃组成，胶结粉料与水玻璃的质量比为1:0.6，胶结粉料由矿粉和粉煤灰组成，其质量比为9:1，水玻璃的模数为1.5；发泡剂采用水稀释的茶皂素，茶皂素与水的质量比为1:150，其发泡剂掺量为1700ml/500g地聚合物；防水剂可选硬脂酸锌防水剂，硬脂酸锌防水剂掺量为地聚合物质量的4%。

本发明中，所述防水保温材料的干容重为371kg/m³。

本发明中，所述防水保温材料的28天抗压强度为3.60MPa。

本发明中，所述防水保温材料的导热系数为0.07w/(m.K)。

本发明中，所述防水保温材料的72小时吸水率为50.0%。

本发明提出的这种防水保温材料的制备方法，具体步骤为：量取按比例稀释的发泡剂溶液，控制发泡剂茶皂素与水质量比1:150，用手摇式发泡机将发泡剂溶液在塑料桶内发泡4分钟，静置，得到发泡剂；同时将胶结粉料、水玻璃和防水剂放入搅拌机中，搅拌1.0～1.5分钟，得到胶凝材料；量取静置后得到的发泡剂加入到预拌的胶凝材料中，再次搅拌40~50s至浆体均匀，成型即得所需防水保温材料。

本发明与现有类似技术相比，具有如下主要优点：

1.原材料选择的多样性。本发明产品所用的胶结粉料（矿粉和粉煤灰）是工业废弃物，而目前泡沫混凝土中的胶凝材料主要是高能耗高污染的水泥，所以，本发明产品可以减少生产能耗，节约资源，更具市场竞争力。

2.规模化。本发明制备方法简单，不需要特殊的工艺，适于大规模工业化生产，容易产生规模效益。

3.防水保温性能和力学性能。与传统泡沫混凝土相比，本发明产品不仅能满足泡沫混凝土的力学强度标准要求，还具有优异的防水和保温性能。

4.低成本。本发明产品制备工艺简单，并大量利用工业废弃物，成本低廉。 

所以，本发明提供的技术方法比传统的类似技术方法更具有实用价值。

本发明提供的防水保温材料中，各种原材料既具有不同作用，又相互作用，制备工艺设计也都各具特色。本发明产品的3种功能通过3种途径实现：首先，力学性能依靠胶结粉料和水玻璃的协同作用形成的致密结构；其次，保温性能依靠发泡剂产生的泡沫在体系中形成的大量孔隙；防水性能依靠体系内部独立不连通的孔以及防水剂对体系的改性。