新型環(huán)保砂漿的研究

文/陳順良 湖南省第二工程有限公司 湖南長沙 410015

1、引言

目前常用的砂漿中凝膠材料主要以水泥為主，此類砂漿的骨料多采用膨脹珍珠巖，膨脹珍珠巖的表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)雖然很小，但其吸水率較大，同時由于膨脹珍珠巖自身的特性，其抗裂性能較差[1]。此外，雖然以膨脹珍珠巖的導(dǎo)熱系數(shù)較小，絕熱能力依然有限(導(dǎo)熱系數(shù)大于0.1w/(m, K))，因此其熱學(xué)性能有待進(jìn)一步提高。以聚苯乙烯為主要成分的泡沫塑料每年的廢棄率很高，這種塑料在自然環(huán)境中難以降解，對環(huán)境的污染程度較大，但以聚苯乙烯為主要成分的塑料容重和導(dǎo)熱系數(shù)均小于膨脹珍珠巖，同時具有不吸水，韌性、耐候性優(yōu)良的特點(diǎn)[2,3]，因此如果能夠充分利用這種廢棄塑料作為砂漿的骨料，必定能夠大幅提高砂漿的保溫隔熱性能，同時緩解泡沫塑料廢棄后造成的白色污染。本文通過回收廢棄的聚苯乙烯泡沫塑料，經(jīng)處理后得到泡沫塑料顆粒并作為砂漿的骨料，研究并優(yōu)化了砂漿的組分含量，制備出新型的環(huán)保砂漿材料。

2、實驗方法

本文研究的新型環(huán)保砂漿主要原料為525#水泥，用粉煤灰和膨脹珍珠巖作為填料，并加入纖維和其他添加劑，將回收的泡沫塑料用破碎機(jī)進(jìn)行粉碎，制備成顆粒尺寸均小于5mm，形狀為多面體的成分為聚苯乙烯的泡沫塑料顆粒，不同粒徑的顆粒以一定比例進(jìn)行混合。泡沫塑料顆粒本書與水的親和性較差，因此需要對其進(jìn)行表面改性增加親水性。將環(huán)保砂漿制成長300mm，寬300mm，厚30mm的試塊，試塊表面經(jīng)過處理以保證平整度，并在上下表面均勻涂抹黃油，以保證與冷板和熱板的充分接觸。采用湘潭湘儀儀器有限公司生產(chǎn)的DRPL-Ⅱ型熱流計導(dǎo)熱儀對試塊的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行測試。

3、新型保溫砂漿的組分優(yōu)化

首先對比骨料為膨脹珍珠巖和以塑料泡沫顆粒部分代替膨脹珍珠巖的砂漿(塑料泡沫顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%)的導(dǎo)熱系數(shù)λ，樣品的標(biāo)號分別為1#和2#，測試結(jié)果如表1所示：

從表1可以看出用塑料泡沫顆粒對膨脹珍珠巖進(jìn)行部分取代的砂漿，其導(dǎo)熱系數(shù)λ減小，說明加入塑料泡沫顆粒對導(dǎo)熱系數(shù)的影響較為明顯。雖然塑料泡沫顆粒的加入可以減小砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)，但依然偏高，因此需要增大塑料泡沫顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同時考慮對工業(yè)廢渣的回收利用以及砂漿的成本，除塑料泡沫顆粒外還可以加入粉煤灰作為骨料。

為了進(jìn)一步降低導(dǎo)熱系數(shù)λ，對砂漿的組分進(jìn)行了優(yōu)化，提高塑料泡沫顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同時加入粉煤灰。如表2所示，3#和4#樣品中塑料泡沫顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40%和50%，粉煤灰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為20%。在確保砂漿抗壓強(qiáng)度的前提下，繼續(xù)減小其導(dǎo)熱系數(shù)。從表2所示的數(shù)據(jù)中可以看出，增加塑料泡沫顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，導(dǎo)熱系數(shù)得到了進(jìn)一步的減小。同時由于加入了粉煤灰，砂漿的自重得到了減輕。

表2 增加塑料泡沫顆粒后砂漿的測試數(shù)據(jù)

表3 進(jìn)一步優(yōu)化組分后砂漿的測試數(shù)據(jù)

表4 新型環(huán)保砂漿的熱學(xué)性能

對各組分含量進(jìn)行微調(diào)，旨在保證砂漿滿足施工和運(yùn)輸?shù)葘嶋H應(yīng)用要求，結(jié)果如表3所示，5#和6#樣品的導(dǎo)熱系數(shù)λ已經(jīng)小于0.1。最終得到的環(huán)保砂漿，是采用干拌粉料制備的，組分主要含有水泥(主要成分為硅酸鹽)，填料及塑料泡沫顆粒(聚苯顆粒)，其主要性能如表4所示，表觀密度不大于390kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.074w/(m,K)，蓄熱系數(shù)不小于1.14。

結(jié)論：

綜上所述，本文制備的新型環(huán)保砂漿當(dāng)外界溫度較低時具有保溫功效，當(dāng)外界溫度較高時又可以起到隔熱作用；采用的塑料泡沫顆粒和粉煤灰造價低廉，充分利用了廢棄工業(yè)原料，具有良好的環(huán)保性能；由于加入了纖維材料，砂漿具有良好的抗裂性能。