专利名称：大掺量粉煤灰防水隔热材料及其施工方法
技术领域：
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种粉煤灰防水隔热材料。
新型屋面防水和保温材料的不断涌现的确提高了屋面防水年限和降低了能源损耗，但其致命的弱点也逐渐开始被人们认识到①材料互补性差，防水材料的失控常会导致保温材料的失效；②工序多，这就不可避免地增加了渗漏的机率；③防水级别高的工程造价昂贵，而级别不高的防水工程质量又无法得到保证。因此，寻求一种结构自防水的隔热保温材料来代替现在的防水和保温材料，这不仅有利于改善室内居住环境，起到节约能源，降低建筑物的使用成本，而且同时会有利改善建筑屋面的防水性能。
一种大掺量粉煤灰防水隔热材料，其特征在于该材料粉煤灰和废旧泡沫塑料为主要原料，各原料加入量依次为(质量％比)粉煤灰60％～70％；泡沫塑料2％～5％，其中粗骨料(1mm～2mm)占65％～75％，细骨料(0.5mm～1mm)占15％～30％；AN微膨胀剂加入量约为0.5％～1％；减水剂0.5％～1％；憎水剂0.5％～1％；水泥加入量为15～30％。
粉煤灰应选用II级以上的品级，即0.045mm方孔筛余小于20％，烧失量小于8％。粉煤灰化学成分SiO239％～52％；Al2O317％～35％；Fe2O38％～19％。
所用废旧泡沫塑料主要是指聚苯乙烯泡沫塑料，但也可是聚乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚丙烯泡沫塑料等，不同的是较硬的泡沫塑料需用软化重新造粒。为了达到合理的颗粒级配，泡沫颗粒骨料分为两类粗骨料(1mm～2mm)和细骨料(0.5mm～1mm)。
外加剂及水泥AN微膨胀剂为自行研制钙钒石类膨胀剂，主要原料为铝酸盐水泥和天然石膏；减水剂和憎水剂均为市场现售的商品外加剂；水泥为市售普通硅酸盐水泥425#。核心思想废旧泡沫塑料在目前常见固体材料中导热系数是最低的，其中挤压法生产的泡沫塑料的导热系数一般都小于0.035W/m·k。回收过程中所获得的废旧泡沫塑料，95％以上是用于包装的挤压法泡沫塑料，且以聚苯乙烯泡沫塑料为主。挤压法泡沫塑料由于气孔均为闭孔结构，尺寸多为微米级和亚微米级，因此基本不吸水，水浸泡后体积基本不变，因而无论在潮湿还是在干燥的环境中均具有良好的隔热性。
大掺量粉煤灰隔热防水材料的隔热防水主层使用70％以上的粉煤灰作为胶凝材料。一般混凝土及水泥构件中，若掺加如此大量的粉煤灰后会使强度大大降低，凝结硬化速度大大下降。本材料的特点恰恰是不需要有太高的早期强度，但需要有较高的后期强度(如90d强度、1年期强度等)，以使材料具有较强的抵御基层和上覆砂浆层变形应力的能力，同时使屋面可以长期承受较剧烈的人员活动。
胶凝材料部分由于用水量低，强力振捣成型，同时又含有大量粉煤灰中的玻璃微珠，因而成型后的基质部分具有很高的密实度和低的气孔率。此外，在胶凝材料中配有能够缓慢发生反应的膨胀密实剂，在其作用下，材料中的自由水被转变为结晶水，新生成的水化晶体及凝胶体不断地充填在材料的微孔隙中，使材料基质部分的密实度不断提高并产生微量膨胀。同时，材料中的大量粉煤灰，能够很快地消耗掉由水泥水化产生的大部分Ca(OH)2，避免Ca(OH)2晶体的生成，也避免了Ca(OH)2晶体再与水接触时溶解后留下的孔隙。
大掺量粉煤灰防水隔热材料进行配料时，所需拌和水为普通自来水。各原料加入量依次为(质量比)粉煤灰60％～70％；泡沫塑料2％～5％，其中粗骨料(2mm)占65％～75％，细骨料占15％～30％；AN微膨胀剂加入量为0.5％～1％；减水剂0.5％～1％；憎水剂0.5％～1％；水泥加入量为15～30％。水∶水泥+粉煤灰＝2.5～3.5∶1。将粉煤灰、泡沫塑料、水泥和膨胀剂按规定称量完后，倒入搅拌器皿中充分混合，然后再将减水剂和憎水剂混入称量好的水中，并倒入混均匀的灰料中进行搅拌2～3分钟。
将配好的料倒入放置好的模具中进行制模。除应将泡沫塑料进行合理级配之外，对放入模具中的材料进行充分的强烈捣打震压，以获得到致密的大掺量粉煤灰防水隔热材料制成的保温砌块。
大掺量粉煤灰防水隔热材料制品的养护条件为双免(免蒸养、免烧结)常温养护工艺，养护温度18℃～27℃。制品性能按上述工艺制造的大掺量粉煤灰防水隔热材料各种物理性能如表1所示。
本产品质量指标及检测方法主要参照国家建筑材料测试中心采用的GB/T10699-1998和GB8001-87。
表1 大掺量粉煤灰防水隔热材料性能测试结果
施工方法a找平(坡)层在进行屋面找平层之前，应预先屋面基层进行清扫干净，使基层尽量平滑整洁，然后用适量的水润湿基层。用1∶4的水泥砂浆进行找平层处理，最大厚度为20mm，其目的是为了使防水材料更紧密接触，避免防水层受到硬性破坏，其中排水口、天沟处不做找平层。在做找平层的同时，利用弹线进行适当的找坡(1～2°)处理。
b防水层防水施工分为三部分一是排水口处理，在排水口周围基层上刷涂R20mm氯丁胶沥青防水涂料，稍干后进行无纺布点胶铺设ARPE材料，然后在其上刷涂1mm氯丁胶沥青防水涂料；二是面防水，作法是在找(坡)层上铺设无纺布点胶—铺设ARPE材料点胶—无纺布点胶—铺设ARPE材料；三是天沟和女儿墙防水，在要作天沟的基层处刷涂0.5mm氯丁胶沥青防水涂料二遍，然后进行无纺布点胶—铺设ARPE材料点胶—无纺布点胶—铺设ARPE材料，并将第一层塑料布用胶粘于女儿墙基高20mm处，在其上刷涂氯丁胶沥青防水涂料，稍干后将第二层ARPE材料用胶粘于女儿墙基高40mm处，再刷涂氯丁胶沥青防水涂料，微干后粘贴第三层ARPE材料(距基高60mm)，刷涂氯丁胶沥青防水涂料并撒上细砂粒，待其实干后用1∶3掺加AN微膨胀剂的水泥砂浆进行抹平。
c保温层在已作好的防水层上用1∶3用砂浆将底层压实，其上选用大掺量粉煤灰防水隔热材料制成的保温砌块进行一次铺砌完成。保温层应根据设计的坡度由高向低铺砌，待预留缝稍微干燥后用砂∶水泥(AN膨胀剂占10--15％)＝1∶3的微膨胀砂浆进行接触缝处理。保温层做到天沟处为止。
d天沟及女儿墙施工在稍微实干后的天沟内用微膨胀砂浆抹平，底层厚约20mm，然后依据排水口的位置进行沟内找坡，坡层应平滑光洁。在与保温块和女儿墙接触部分应特别注意搓实。ARPE与女儿墙接触部分也应用微膨胀砂浆完全压实处理。
本发明的有益效果大掺量粉煤灰防水隔热材料与ARPE柔性防水材料结合使用，形成一层刚性结构自防水和三层柔性防水的组合。由于特殊的微膨胀、憎水和斜面设计，使大掺量粉煤灰刚性防水层不但具有结构自防水功能，还能阻挡100％的紫外线对下面ARPE材料的照射，并防止天气急冷热的变化对其产生的破坏作用。其中中间一层ARPE材料甚至断绝了大气中组份的化学作用，理论上具有无限期使用寿命。而大掺量粉煤灰防水隔热材料层由于属于水泥类胶凝材料并经特殊处理，因此具有比一般混凝土更好的抗风化能力。此外，本发明的另一更大特色是能够大量利用了存储量较大的固体废弃物——粉煤灰，高达70％多的掺量对粉煤灰利用又开辟了一个新的途径，并使具有显著的高科技附加值。泡沫塑料的充分利用不仅可以完全消除对环境极为有害的“白色污染”，而且在利废节能方面，提升了固体废物的价值。
实施例130m2小规模工程整体浇注。经过多个连续1周以上的阴雨天考验无开裂、无渗漏。施工厚度隔热防水主层8cm，砂浆保护层2cm。晴天下午2点测量，室外气温为36℃，顶面温度为72℃，室内温度(空调)为26℃，屋面板底面温度为28℃。改造之前为T字水泥板隔热，两毡三油防水。改造后使用相同空调同样维持室内气温26℃，比未改造前每小时节电1.2kW·h。
实施例2砖块铺砌，旧房屋面修缮工程，具有屋面构造复杂、屋面附着抽风机、原设烟囱等。采用1∶4水泥沙浆找坡处理后，铺设了三层ARPE柔性预防水材料，对于ARPE材料的接缝及屋面特殊部位防水采用氯丁胶乳水溶性沥青防水涂料和高性能胶粘剂进行处理。防水层之上采用大掺量粉煤灰防水隔热材料砌块铺砌进行屋面工程施工，砌块之间采用自行研制的AN微膨胀剂配制的膨胀砂浆进行砌缝的填充，夏季高温时屋顶温度达65℃时，室内气温与室外阴凉处无明显差异(30℃～32℃)，因此可见本材料的防水隔热效果优良。
权利要求
1.一种大掺量粉煤灰防水隔热材料，其特征在于该材料以粉煤灰和废旧泡沫塑料为主要原料，各原料加入量依次为(质量％比)粉煤灰60％～70％；泡沫塑料2％～5％，其中粗骨料(1mm～2mm)占65％～75％，细骨料(0.5mm～1mm)占15％～30％；AN微膨胀剂加入量为0.5％～1％；减水剂0.5％～1％；憎水剂0.5％～1％；水泥加入量为15～30％。
2.如权利要求1所述大掺量粉煤灰防水隔热材料，其特征在于粉煤灰应选用II级以上的品级，即0.045mm方孔筛余小于20％，烧失量小于8％。粉煤灰化学成分SiO239％～52％；Al2O317％～35％；Fe2O38％～19％。
3.一种大掺量粉煤灰防水隔热材料的施工方法，其特征在于在大掺量粉煤灰防水隔热材料下方铺设三层优质抗老塑料薄膜(ARPE)作为柔性预防水层。
全文摘要
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种粉煤灰防水隔热材料。其特征在于该材料以粉煤灰和废旧泡沫塑料为主要原料，粉煤灰60％～70％；泡沫塑料2％～5％，其中粗骨料(1mm～2mm)占65％～75％，细骨料(0.5mm～1mm)占15％～30％；AN微膨胀剂加入量为0.5％～1％；减水剂0.5％～1％；憎水剂0.5％～1％；水泥加入量为15～30％。在大掺量粉煤灰防水隔热材料下方铺设三层优质抗老塑料薄膜(ARPE)作为柔性预防水层。大掺量粉煤灰刚性防水层不但具有结构自防水功能，还能阻挡100％的紫外线对下面ARPE材料的照射，并防止天气急冷热的变化对其产生的破坏作用。具有比一般混凝土更好的抗风化能力。本发明高达70％多的掺量对粉煤灰利用又开辟了一个新的途径，泡沫塑料的利用可以消除对环境极为有害的“白色污染”，利废节能。
文档编号C09K21/00GK1454959SQ0310520
公开日2003年11月12日 申请日期2003年2月24日 优先权日2003年2月24日
发明者牛福生, 万林海, 倪文 申请人:北京科技大学