本发明涉及保温隔热砂浆技术领域，特别涉及一种十水硫酸钠相变隔热砂浆及其制备方法。
背景技术：
降低建筑能耗是节能工作中最重要的任务之一。目前我国在建筑上大量采用节能新型材料，主要有硅酸盐复合绝热砂浆、水泥聚苯板、聚苯乙烯泡沫塑料和聚合物保温砂浆等。其中，水泥膨胀聚苯板和聚苯乙烯泡沫塑料存在严重的环保问题、消防问题和老化失效问题，岩棉类、矿渣面、泡沫玻璃等无机质材料是建筑节能产品发展的方向。
聚合物隔热砂浆是采用水泥作为凝胶材料与膨胀珍珠岩等轻质多孔无机材料为骨料，运用各种聚合物作为改性剂进行改性，其具有热工性能较好、质量轻、施工方便、工程造价低、不存在环保问题和安全隐患的优点，然而，现有聚合物隔热砂浆尚存在抗压强度低、保温隔热效果不理想的问题。
技术实现要素：
本发明的主要目的是提出一种十水硫酸钠相变隔热砂浆及其制备方法，旨在提高隔热砂浆的抗压强度，改善隔热砂浆的保温隔热效果。
为实现上述目的，本发明提出一种十水硫酸钠相变隔热砂浆，包括以下质量份数的组分：水泥100～200份、粉煤灰10～20份、砂子50～70份、30#石蜡20～25份、十水硫酸钠25～40份、膨胀玻化微珠25～40份、分散剂30～40份、高分子聚合物乳液15～25份、锂基固化剂10～20份、减水剂3～5份以及水200～300份。
优选地，包括以下质量份数的组分：水泥140～180份、粉煤灰15～20份、砂子50～60份、30#石蜡20～25份、十水硫酸钠30～40份、膨胀玻化微珠30～40份、分散剂32～36份、高分子聚合物乳液20～25份、锂基固化剂10～15份、减水剂3～4份以及水220～260份。
优选地，包括以下质量份数的组分：水泥160份、粉煤灰18份、砂子58份、30#石蜡23份、十水硫酸钠35份、膨胀玻化微珠35份、分散剂34份、高分子聚合物乳液22份、锂基固化剂12份、减水剂3.5份以及水250份。
优选地，所述分散剂为硫酸钠、明矾、氯化钾和氯化钠中的至少一种。
优选地，所述高分子聚合物乳液为聚丙烯酸酯乳液、丙烯酸酯共聚乳液、丙烯酸酯乳液、环氧乳液和聚乙烯醇乳液中的任意一种。
优选地，所述减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂、木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物或聚羧酸减水剂。
优选地，所述水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥。
为实现上述目的，本发明还提出一种如上所述的十水硫酸钠相变隔热砂浆的制备方法，包括以下步骤：
将30#石蜡、十水硫酸钠、膨胀玻化微珠混合搅拌，形成预混物；
向所述预混物中加入分散剂，再将高分子聚合物乳液雾化后加入所述预混物中，混合搅拌形成混合料；
将水泥、粉煤灰、砂子、锂基固化剂、减水剂和水混合搅拌，形成水泥浆料；
向所述水泥浆料中加入所述混合料，混合搅拌，制得十水硫酸钠相变隔热砂浆。
本发明提供的技术方案中，向隔热砂浆中加入十水硫酸钠，其既容易受热失去结晶水，暴露在空气中又极易吸水生成十水硫酸钠，通过十水硫酸钠的相变储能，实现改善隔热砂浆的隔热保温效果的目的；同时，向隔热砂浆中加入导热系数低的膨胀玻化微珠，不仅能进一步降低隔热砂浆的导热系数，从而改善其隔热保温性能，还能起到改善隔热砂浆的流动性、和易性的作用，使隔热砂浆能在短时间内搅拌均匀，减少搅拌过程中骨料的破碎，提高隔热砂浆的抗压强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的十水硫酸钠相变隔热砂浆的制备方法的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提出一种十水硫酸钠相变隔热砂浆，包括以下质量份数的组分：水泥100～200份、粉煤灰10～20份、砂子50～70份、30#石蜡20～25份、十水硫酸钠25～40份、膨胀玻化微珠25～40份、分散剂30～40份、高分子聚合物乳液15～25份、锂基固化剂10～20份、减水剂3～5份以及水200～300份。
本发明提供的技术方案中，向隔热砂浆中加入十水硫酸钠，其既容易受热失去结晶水，暴露在空气中又极易吸水生成十水硫酸钠，通过十水硫酸钠的相变储能，实现改善隔热砂浆的隔热保温效果的目的；同时，向隔热砂浆中加入导热系数低的膨胀玻化微珠，不仅能降低隔热砂浆的导热系数，进而改善其隔热保温性能，还能起到改善隔热砂浆的流动性、和易性的作用，使隔热砂浆能在短时间内搅拌均匀，减少搅拌过程中骨料的破碎，提高隔热砂浆的抗压强度并降低其吸水率。另外，通过30#石蜡、分散剂和高分子聚合物乳液的添加，促进了所述隔热砂浆在搅拌过程中无机材料的均匀分散，还起到了增强隔热砂浆抗压强度的辅助作用。
作为一种优选的实施例，所述十水硫酸钠相变隔热砂浆包括以下质量份数的组分：水泥140～180份、粉煤灰15～20份、砂子50～60份、30#石蜡20～25份、十水硫酸钠30～40份、膨胀玻化微珠30～40份、分散剂32～36份、高分子聚合物乳液20～25份、锂基固化剂10～15份、减水剂3～4份以及水220～260份；其中，所述砂子优选为粒径为0.3～4mm。
更优选地，所述十水硫酸钠相变隔热砂浆包括以下质量份数的组分：水泥160份、粉煤灰18份、砂子58份、30#石蜡23份、十水硫酸钠35份、膨胀玻化微珠35份、分散剂34份、高分子聚合物乳液22份、锂基固化剂12份、减水剂3.5份以及水250份。
其中，所述分散剂为硫酸钠、明矾(十二水硫酸铝钾)、氯化钾和氯化钠中的至少一种，通过所述分散剂的添加，使得所述隔热砂浆在混合时，其中的无机材料更容易分散均匀，优选为硫酸钠。
所述高分子聚合物乳液为聚丙烯酸酯乳液、丙烯酸酯共聚乳液、丙烯酸酯乳液、环氧乳液和聚乙烯醇乳液中的任意一种。由于聚丙烯酸乳液、丙烯酸酯共聚乳液、丙烯酸酯乳液、环氧乳液和聚乙烯醇乳液在固化时具有良好的成膜和粘结性能，有利于使所述隔热砂浆在固化成型时能够获得更为密实的结构，从而具备良好的隔热保温性能，优选为聚乙烯醇乳液。
减水剂是指在混凝土和易性及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度；或在和易性及强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂，在本发明的一实施例中，所述减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂、木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物或聚羧酸减水剂，优选为聚羧酸减水剂。聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，其是以聚羧酸盐为主体的多种高分子有机化合物，经接枝共聚生成的，具有极强的减水性能，属当今世界上技术领先的环保型混凝土外加剂，已广泛应用于水利、电力、港口、铁路、桥梁、公路、机场、军事工程以及各种工民建主体结构的混凝土施工。
所述水泥为硅酸盐水泥，硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料(由主要含cao、sio2、al2o3、fe2o3的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质，其中硅酸钙矿物不小于66％，氧化钙和氧化硅质量比不小于2.0)和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料，其强度等级分为42.5、42.5r、52.5、52.5r、62.5、62.5r六个等级。在本发明的一实施例中，所述水泥优选为强度等级为52.5的硅酸盐水泥，所制备的发泡水泥板的抗压强度更高。
本发明还提出一种如上所述的十水硫酸钠相变隔热砂浆的制备方法，图1为本发明提供的十水硫酸钠相变隔热砂浆的制备方法的一实施例。请参阅图1，在本实施例中，所述十水硫酸钠相变隔热砂浆的制备方法包括以下步骤：
步骤s10、将30#石蜡、十水硫酸钠、膨胀玻化微珠混合搅拌，形成预混物；
在步骤s10中，所述30#石蜡、十水硫酸钠和膨胀玻化微珠的质量份数分别为20～25份、25～40份和25～40份，将三者混合后搅拌3～5min，至物料混合均匀即形成所述预混物。
步骤s20、向所述预混物中加入分散剂，再将高分子聚合物乳液雾化后加入所述预混物中，混合搅拌形成混合料；
在步骤s20中，所述分散剂和高分子聚合物乳液的质量份数分别为30～40份和15～25份；先向所述预混物中加入所述分散剂，然后再将所述高分子聚合物乳液雾化后加入到所述预混物中，混合搅拌4～8min，至物料混合均匀即形成所述混合料。其中，所述分散剂为硫酸钠、明矾、氯化钾和氯化钠中的至少一种，优选为硫酸钠；所述高分子聚合物乳液为聚丙烯酸酯乳液、丙烯酸酯共聚乳液、丙烯酸酯乳液、环氧乳液和聚乙烯醇乳液中的任意一种，优选为聚乙烯醇乳液。
步骤s30、将水泥、粉煤灰、砂子、锂基固化剂、减水剂和水混合搅拌，形成水泥浆料；
在步骤s30中，所述水泥、粉煤灰、砂子、锂基固化剂、减水剂和水的质量份数分别为100～200份、10～20份、50～70份、10～20份、3～5份和200～300份；将上述物料混合后搅拌5～10min，至物料混合均匀制得水泥浆料。其中，所述减水剂为为磺化三聚氰胺甲醛树脂、木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物或聚羧酸减水剂，优选为聚羧酸减水剂。
步骤s40、向所述水泥浆料中加入所述混合料，混合搅拌，制得十水硫酸钠相变隔热砂浆。
分别完成所述混合料和所述水泥砂浆的制备后，将两者混合搅拌均匀，即制得所述十水硫酸钠相变隔热砂浆。所制备的十水硫酸钠相变隔热砂浆具有抗压强度较高、隔热保温性能良好的优点，而且制备工艺简单，砂浆的流动性、和易性好，吸水率低。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)原料称取：525#硅酸盐水泥16kg、粉煤灰1.8kg、砂子(粒径0.5mm)5.8kg、30#石蜡2.3kg、十水硫酸钠3.5kg、膨胀玻化微珠3.5kg、硫酸钠3.4kg、聚乙烯醇乳液2.2kg、锂基固化剂1.2kg、聚羧酸减水剂0.35kg以及水25kg，备用；
(2)将30#石蜡、十水硫酸钠、膨胀玻化微珠混合后搅拌5min，至物料混合均匀后形成预混物；
(3)向所述预混物中加入硫酸钠，再将聚乙烯醇乳液雾化后加入所述预混物中，混合搅拌8min，至物料混合均匀而形成混合料，备用；
(4)将水泥、粉煤灰、砂子、锂基固化剂、聚羧酸减水剂和水混合搅拌10min，至物料混合均匀而形成水泥浆料，备用；
(5)将上述制备的混合料和水泥浆料混合，搅拌至混合料充分分散在水泥浆料中，制得十水硫酸钠相变隔热砂浆。
实施例2
(1)原料称取：525#硅酸盐水泥14kg、粉煤灰2kg、砂子(粒径1mm)6kg、30#石蜡2kg、十水硫酸钠3kg、膨胀玻化微珠4kg、明矾3.2kg、聚丙烯酸酯乳液2kg、锂基固化剂1.5kg、聚羧酸减水剂0.4kg以及水26kg，备用；
(2)将30#石蜡、十水硫酸钠、膨胀玻化微珠混合后搅拌5min，至物料混合均匀后形成预混物；
(3)向所述预混物中加入明矾，再将聚丙烯酸酯乳液雾化后加入所述预混物中，混合搅拌8min，至物料混合均匀而形成混合料，备用；
(4)将水泥、粉煤灰、砂子、锂基固化剂、聚羧酸减水剂和水混合搅拌10min，至物料混合均匀而形成水泥浆料，备用；
(5)将上述制备的混合料和水泥浆料混合，搅拌至混合料充分分散在水泥浆料中，制得十水硫酸钠相变隔热砂浆。
实施例3
(1)原料称取：525#硅酸盐水泥18kg、粉煤灰1.5kg、砂子(粒径2mm)5kg、30#石蜡2.5kg、十水硫酸钠4kg、膨胀玻化微珠3kg、硫酸钠3.6kg、丙烯酸酯共聚乳液2.5kg、锂基固化剂1kg、磺化三聚氰胺甲醛树脂0.3kg以及水22kg，备用；
(2)将30#石蜡、十水硫酸钠、膨胀玻化微珠混合后搅拌5min，至物料混合均匀后形成预混物；
(3)向所述预混物中加入硫酸钠，再将丙烯酸酯共聚乳液雾化后加入所述预混物中，混合搅拌8min，至物料混合均匀而形成混合料，备用；
(4)将水泥、粉煤灰、砂子、锂基固化剂、磺化三聚氰胺甲醛树脂和水混合搅拌10min，至物料混合均匀而形成水泥浆料，备用；
(5)将上述制备的混合料和水泥浆料混合，搅拌至混合料充分分散在水泥浆料中，制得十水硫酸钠相变隔热砂浆。
实施例4
(1)原料称取：425#硅酸盐水泥10kg、粉煤灰1kg、砂子(粒径3mm)7kg、30#石蜡2.4kg、十水硫酸钠2.5kg、膨胀玻化微珠3.3kg、氯化钾3kg、丙烯酸酯乳液1.5kg、锂基固化剂2kg、木质素磺酸盐0.5kg以及水20kg，备用；
(2)将30#石蜡、十水硫酸钠、膨胀玻化微珠混合后搅拌5min，至物料混合均匀后形成预混物；
(3)向所述预混物中加入氯化钾，再将丙烯酸酯乳液雾化后加入所述预混物中，混合搅拌8min，至物料混合均匀而形成混合料，备用；
(4)将水泥、粉煤灰、砂子、锂基固化剂、木质素磺酸盐和水混合搅拌10min，至物料混合均匀而形成水泥浆料，备用；
(5)将上述制备的混合料和水泥浆料混合，搅拌至混合料充分分散在水泥浆料中，制得十水硫酸钠相变隔热砂浆。
实施例5
(1)原料称取：425#硅酸盐水泥20kg、粉煤灰2kg、砂子(粒径4mm)5.5kg、30#石蜡2.3kg、十水硫酸钠2.8kg、膨胀玻化微珠2.5kg、氯化钠4kg、环氧乳液1.8kg、锂基固化剂1.7kg、萘磺酸盐甲醛聚合物0.45kg以及水30kg，备用；
(2)将30#石蜡、十水硫酸钠、膨胀玻化微珠混合后搅拌5min，至物料混合均匀后形成预混物；
(3)向所述预混物中加入氯化钠，再将环氧乳液雾化后加入所述预混物中，混合搅拌8min，至物料混合均匀而形成混合料，备用；
(4)将水泥、粉煤灰、砂子、锂基固化剂、萘磺酸盐甲醛聚合物和水混合搅拌10min，至物料混合均匀而形成水泥浆料，备用；
(5)将上述制备的混合料和水泥浆料混合，搅拌至混合料充分分散在水泥浆料中，制得十水硫酸钠相变隔热砂浆。
对比例1
采用与实施例1相同的方法制备隔热砂浆，不同之处在于，所制备的隔热砂浆中不含有十水硫酸钠。
对比例2
采用与实施例1相同的方法制备隔热砂浆，不同之处在于，所制备的隔热砂浆中不含有膨胀玻化微珠。
对比例3
采用与实施例1相同的方法制备隔热砂浆，不同之处在于，所制备的隔热砂浆中不含有十水硫酸钠和膨胀玻化微珠。
将实施例所制备的十水硫酸钠相变隔热砂浆、以及对比例所制备的隔热砂浆制成成型试件，对成型试件进行养护，并测试相关性能指标，包括导热系数、抗压强度、抗折强度、拉伸粘结强度和防火等级。其中，导热系数采用瞬态平面热源法进行；抗压强度参照jgj70-90《建筑砂浆基本性能的试验方法》进行，试件规格为40mm×40mm；抗折强度参照gb/t17571-1999《水泥胶砂强度检验方法》进行，试件规格为40mm×40mm；拉伸粘结强度根据jg/t157-2004中6.12的规定进行，试件规格为40mm×40mm×5mm。相关指标测定结果如下表1所示。
表1实施例和对比例中隔热砂浆的性能指标
由表1中的测定结果可知，相对于对比例而言，由本发明实施例制备的十水硫酸钠相变隔热砂浆的隔热保温性能更好，且力学强度较高，其中，导热系数为0.0042～0.0076w/(m·k)，具有良好的保温隔热性能，且符合gb8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》的a1级防火等级；抗压强度为4.52～5.48mpa，抗折强度为1.86～2.41mpa，拉伸粘结强度为0.95～1.32mpa，有效地解决了现有隔热砂浆抗压强度低、保温隔热效果不理想的问题。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。