本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種水泥基保溫材料、其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、建筑業(yè)是我國支柱產(chǎn)業(yè)，建筑能耗約占社會總能耗的1/3。隨著人們對建筑舒適度要求的提高和城市化進(jìn)程的加快，我國建筑能耗呈現(xiàn)快速增長的趨勢且消耗了大量的自然資源。能耗的增大及資源的枯竭是人類面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，一系列建筑節(jié)能政策的實(shí)施，推動了建筑行業(yè)保溫材料的快速發(fā)展。水泥基材料是建筑行業(yè)使用最廣泛的建筑材料之一，基于水泥基開發(fā)的保溫材料，特別是基于對廢棄資源進(jìn)行循環(huán)利用開發(fā)的水泥基保溫墻體材料具有重要的意義。

2、我國大量鋼渣和煤矸石等資源得不到有效處理，不僅占據(jù)了大量的土地資源，還嚴(yán)重污染了周邊的環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全球范圍內(nèi)，每年大約產(chǎn)生40億噸的輪胎廢棄物，由于其不可生物降解對環(huán)境造成很大危害。因此，綜合利用廢舊鋼渣、煤矸石以及廢舊輪胎等資源，針對水泥基材料中普遍存在的抗折強(qiáng)度低、保溫效果不佳等不足，開發(fā)一種基于水泥基的新型建筑保溫材料與制品，符合建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排的建筑節(jié)能要求，對我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中水泥基材料中普遍存在的抗拉強(qiáng)度低、保溫效果不佳等不足，本發(fā)明綜合利用廢舊輪胎橡膠、鋼渣、煤矸石、甘蔗渣和椰殼等廢棄資源，提供一種水泥基保溫材料，在滿足特定力學(xué)性能等指標(biāo)要求的前提下，提高其抗折強(qiáng)度和保溫性能，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2、本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供上述水泥基保溫材料的制備方法，為該水泥基保溫材料的制備提供一種適于推廣的生產(chǎn)方案。

3、本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供上述水泥基保溫材料的應(yīng)用，為保溫建筑墻體的選擇提供更多的選擇。

4、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

5、第一方面，本發(fā)明提供了一種水泥基保溫材料，其包括以下重量份數(shù)的組分：保溫環(huán)保水泥70份~76份、聚苯乙烯泡沫顆粒19份~22份、硫酸改性橡膠3份~6份、植物纖維復(fù)合物1.5份~2.5份、石膏3份~5份和減水劑0.18份~0.23份；

6、其中，所述保溫環(huán)保水泥中包含改性醇胺化合物；

7、所述改性醇胺化合物由均苯四甲酸酐和醇胺類物質(zhì)反應(yīng)得到的中間體，與丙烯酸、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚聚合得到；

8、所述植物纖維復(fù)合物包括甘蔗渣纖維和改性椰殼纖維。

9、本發(fā)明提供了一種新型水泥基保溫材料，屬于橡膠-纖維-水泥復(fù)合材料，植物纖維復(fù)合物和硫酸改性橡膠的加入使得植物纖維和橡膠粉與水泥之間更有效地結(jié)合，顯著提高了植物纖維與水泥之間以及橡膠與水泥之間的附著力。不含硫酸改性橡膠的水泥基復(fù)合材料相比，本發(fā)明提供的水泥基保溫材料的吸水率和導(dǎo)熱系數(shù)顯著降低。與不含改性椰殼纖維的水泥基復(fù)合材料相比，本發(fā)明提供的水泥基保溫材料的吸水性顯著降低，對提高材料的機(jī)械性能和耐久性具有積極影響。

10、本發(fā)明中改性醇胺化合物作為一種助磨劑，由均苯四甲酸酐和醇胺類物質(zhì)反應(yīng)得到的中間體，與丙烯酸、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚在引發(fā)劑過氧化苯甲酰作用下聚合制得；該改性醇胺化合物具有極性很強(qiáng)的官能團(tuán)，可以吸附于水泥顆粒表面，形成一層吸附膜，進(jìn)而屏蔽顆粒之間的引力，阻止細(xì)顆粒重新團(tuán)聚，同時(shí)還可以促進(jìn)顆粒裂紋形成和擴(kuò)展，增加水泥生料顆粒的流動性，使得顆粒能被研磨的機(jī)會趨于平等，從而有助于提高粉磨效率，優(yōu)化顆粒的粒徑分布，改善顆粒的分散性。

11、據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全球范圍內(nèi)，每年約10億個(gè)輪胎達(dá)到其使用壽命的終點(diǎn)，產(chǎn)生約40億噸的輪胎廢棄物，由于其不可生物降解，多數(shù)通過填埋進(jìn)行處理，不僅造成環(huán)境污染還因其為害蟲和昆蟲提供滋生地而傳播疾病。雖然有報(bào)道可將廢舊輪胎用作水泥基復(fù)合材料中的骨料替代品，但是由于廢舊輪胎橡膠的疏水特性，導(dǎo)致其余水泥機(jī)體粘結(jié)性差，導(dǎo)致水泥基復(fù)合材料的強(qiáng)度大幅度降低。本發(fā)明通過將廢舊輪胎橡膠顆粒經(jīng)適宜濃度的硫酸改性后可令橡膠表面更粗糙，改善橡膠與水泥漿之間的界面結(jié)合，從而提高與水泥基體的粘結(jié)性能。經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn)表明，應(yīng)用于水泥基物料時(shí)，硫酸改性橡膠比高錳酸鉀改性橡膠的綜合性能更佳。

12、作為對上述水泥基保溫材料的第一種限定，所述保溫環(huán)保水泥中還包括石灰石、鋼渣、硅藻土、蛭石、石膏和煤矸石。

13、作為對上述水泥基保溫材料的第一種限定的進(jìn)一步限定，所述保溫環(huán)保水泥包括以下重量份數(shù)的組分：石灰石70份~80份、鋼渣3份~6份、硅藻土1份~3份、蛭石2份~4份、石膏0.8份~1.6份、煤矸石6份~10份和改性醇胺化合物0.4份~0.6份。

14、鋼渣是煉鋼過程中所排放的工業(yè)廢渣，其數(shù)量約為鋼產(chǎn)量的8%～12%。由于大量鋼渣沒有得到及時(shí)處理，給人類的帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，如大量占用土地、污染空氣和水源等。因此，有必要對鋼渣進(jìn)行減量化、資源化和高價(jià)值綜合利用研究，使之變廢為寶，從而達(dá)到充分利用鋼渣，減少鋼鐵工業(yè)對環(huán)境的污染的目的。煤矸石是一種工業(yè)廢渣，其來源廣泛，價(jià)格相對較低，綜合利用化率有待進(jìn)一步提高。本發(fā)明經(jīng)合理復(fù)配，變廢為寶，提供了一種綜合利用鋼渣和煤矸石等工業(yè)廢渣的有效途徑，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會效益。

15、作為對上述水泥基保溫材料的第一種限定的另一種限定，所述保溫環(huán)保水泥的制備方法包括如下步驟：

16、s1.將石灰石和蛭石分別破碎，得相應(yīng)的粒徑不超過2cm的顆粒料；按配比混勻，得顆粒料混合物；

17、s2將所述顆粒料混合物粗磨后加入所述鋼渣、硅藻土和第一部分改性醇胺化合物，研磨，得水泥生料；

18、s3.將所述水泥生料烘干后燒制，燒制溫度為1300℃~1400℃，燒制時(shí)間為35min~45min，冷卻，輥壓、打散、加入剩余部分改性醇胺化合物進(jìn)行研磨處理后，得到水泥熟料；

19、s4.將所述水泥熟料與石膏和煤矸石混合，得保溫環(huán)保水泥。

20、優(yōu)選地，步驟s2中，所述研第一部分改性醇胺化合物的重量占改性醇胺化合物總量的60%~70%。

21、本發(fā)明提供的保溫環(huán)保水泥的制備方法在常規(guī)水泥制備方法中分兩步加入助磨劑改性醇胺化合物，利于提高水泥生料和水泥熟料出磨的穩(wěn)定性[z1]，且所用的原料價(jià)格低廉、易得，對鋼渣和煤矸石的綜合利用、資源化利用提供了一種可行性方案。

22、作為對上述水泥基保溫材料的第二種限定，所述硫酸改性橡膠的制備方法包括：將廢舊輪胎顆粒浸泡于8wt%~10wt%硫酸中2h~3h，即得；所用廢舊輪胎顆粒的直徑為2mm~4mm。

23、作為對上述水泥基保溫材料的第三種限定，所述改性椰殼纖維由椰殼纖維經(jīng)硬脂酸改性所得，具體制備方法包括:向長度為1mm~4mm的椰殼纖維100份中加入300份水、8份~12份硬脂酸，于60℃~65℃水浴中浸泡4h~6h，得改性椰殼纖維。

24、天然纖維會從體系中吸收水分，會影響水泥水化及其有效性能。本發(fā)明中使用硬脂酸這一飽和有機(jī)酸作為植物纖維的表面改性劑，可與椰殼纖維中的羥基相互作用，有利于其粘附并將疏水部分暴露，提高其疏水性能。椰殼纖維經(jīng)硬脂酸處理后具有更好的纖維-基質(zhì)界面附著力。添加改性椰殼纖維后，可使水泥基保溫材料具有更好的強(qiáng)度和韌性。

25、作為對上述水泥基保溫材料的第四種限定，所述甘蔗渣纖維和改性椰殼纖維的重量比為1:2~4。

26、第二方面，本發(fā)明還提供了上述水泥基保溫材料的制備方法，所述制備方法包括將所述保溫環(huán)保水泥、聚苯乙烯泡沫顆粒、硫酸改性橡膠、植物纖維復(fù)合物、石膏和減水劑混勻，即得水泥基保溫材料。

27、本發(fā)明提供的水泥基保溫材料的制備方法具有制備工藝簡單、原料易得、易于推廣應(yīng)用以及所得材料性能穩(wěn)定等優(yōu)勢。

28、第三方面，本發(fā)明還提供了上述水泥基保溫材料在保溫墻體中的應(yīng)用。

29、鑒于本發(fā)明提供的水泥基保溫材料具有優(yōu)越的保溫隔熱性能，可廣泛應(yīng)用于保溫建筑墻體領(lǐng)域。