專利名稱：墻體保溫材料制備方法
技術領域：
本發明涉及建筑節能領域用墻體保溫材料制備方法，特別是針對物 料比重相差懸殊的保溫材料，采用上下組合結構的混合機，可實現輕質 骨料(如聚苯顆粒、珍珠巖、玉米芯、陶砂)和膠結劑(水泥、粉煤灰、 膠粉)等材料進行充分混合的方法，達到建筑節能現場施工要求，有效 抑制輕質骨料在散裝保溫材料的偏析現象產生。
背景技術：
我國正處在城市住宅建設和新農村建設"雙高峰"時期，同時又是 我國建筑節能的關鍵時期，新型建筑保溫材料及其生產技術有著強烈而 廣泛的社會和市場需求。外墻保溫用新型水泥基保溫隔熱材料將受到了 越來越多的關注。而我國的散裝輕質建筑保溫材料主要以雙組分為主， 即輕質骨料為一個組分，膠結劑為一個組分，將兩者分別進行混合和包 裝。運輸到施工現場后，再將兩者按比例加到一起，并且加入適宜的水 進行人工或簡單機械混合，混合方法及使用的混合設備，不能保證輕質 骨料均勻混合在膠結劑中，出現輕質骨料偏析，在施工過程中，將保溫 材料涂抹到墻面上十分困難，嚴重影響施工效率，施工人員為了使保溫 材料涂抹在墻面上，就會采用減少輕質骨料的摻加量，提高膠結劑用量， 來解決施工中涂抹上墻困難問題，但是這樣會降低墻體保溫材料的保溫 性能。即使某些單位或個人按單組分(輕質骨料+膠結劑)體系進行混合， 由于僅是采用傳統的簡單混合機，傳統混合機主要包括圓筒混合機、單 軸攪拌機、錐形混料機，也同樣不能解決輕骨料(聚苯顆粒、珍珠巖、 玉米芯、陶砂)在灌裝或儲存時產生粉/粒分離的問題，尤其對物料比重 相差懸殊的物料系統，更不能滿足混合均勻的要求。建筑節能用散裝墻
體保溫材料，主要以70 95voiy。輕質骨料(聚苯顆粒、珍珠巖、玉米芯、 陶砂)和5 30 voie/。膠結劑(水泥、粉煤灰、膠粉)為主，它們的表觀 密度相差達100倍以上，在傳統混合設備中將會產生嚴重的偏析，輕質 骨料偏聚在一起，在施工現場，加水后依然會出現偏析現象，這樣施工 人員還是無法將其涂抹在墻面上，即使勉強涂抹在墻面上，但是其保溫 性能和力學強度分布不均， 一般散裝保溫材料在墻面施工后的導熱系數 要求小于0.068 W/m《，而偏析散裝保溫材料在墻面施工后的導熱系數要
求大于0.08 W/iirK，這樣嚴重影響了建筑墻體節能要求、保溫層的強度、 施工使用要求。因此，高混合均勻度的散裝單組分墻體保溫材料成為建 筑節能發展的關鍵，必須從制備方法上給予解決，這樣可以保證在施工 過程中，不再像雙組分體系那樣可以隨易地人為改變保溫材料配比，既 解決節能效果，又實現施工效率。
發明內容
本發明目的在于，提供一種適用于墻體保溫的散裝單組分保溫材料 的制備方法，可以實現物料表觀密度相差懸殊材料的均勻混合，滿足建 筑節能使用要求。
本發明進行了大量研究工作，結果發現普通的混合方法和混合設 備很難將物料表觀密度相差懸殊材料的均勻混合，常規的混合機基本以 一種混合機理為主，基本混合機理主要有擴散混合、對流混合、剪切混 合。本發明將對流混合與擴散混合進行有機結合，利用混合原理與裝置 的組合，來解決散裝保溫材料中輕質骨料的容易偏析現象，實現一種單 組分墻體保溫材料制備方法。
本發明采用二級混合方式，就可以解決輕質骨料(聚苯顆粒、珍珠 巖、玉米芯、陶砂)在雙軸無重力混合機強制混合下，增加輕質骨料顆 粒表面的附著力(掛灰度)，即膠結劑容易附著在輕質骨料表面，其結 合通過機械結合和靜電結合作用實現的，進而繼續進入到雙螺帶混合機 內進行混合，在高填充率及柔和的混合條件下，實現物料間小空間尺度 的擴散混合，有效避免偏析和分級的產生。
本發明提供墻體保溫材料制備方法是將輕質骨料和膠結劑按特定的 混合設備混合而成的，輕質骨料主要包括聚苯顆粒、珍珠巖、玉米芯、 陶砂的一種或兩種，其表觀密度10 200kg/m3，粒度1 5mm;膠結劑主 要包括水泥、粉煤灰、膠粉，粒度100 300目，其表觀密度900 2640kg/m3。輕質骨料與膠結劑體積比為10 15:1，墻體保溫材料的導熱 系數達到0.048 0.066W/nvK。
本發明所采用的特定的混合設備包括雙軸無重力混合設備和雙螺帶 混合設備組合而成的。
本發明的制備工藝首先進行在雙軸無重力混合機內進行對流混合, 保障物料大幅度快速混合，縮短混合時間，提高效率，但是其混合均勻
性尚不能達到理想狀況，混合均勻度基本能夠維持在60 85%，隨后進 行在雙螺帶混合機內進行擴散混合，顆粒之間進行小幅度運動，既保障 物料之間在流動性，又可以保障比重、顆粒差異較大的物料不產生分層 偏析現象，混合均勻度達到95%以上。
本發明采用的對流混合原理的設備為雙軸無重力混合設備，擴散混 合原理的設備為雙螺帶混合設備，其設備組合方式為上下組合方式，雙 軸無重力混合設備在上面，雙螺帶混合設備在下面，通過排泄口連接。
本發明主要特征在于雙軸無重力混合設備通過減速電機驅動，安裝 有異向旋轉槳形攪拌葉片，槳形攪拌葉片尺寸為120 240X 150 300mm，轉速35 58rpm，混合時間為5 10分鐘，容積為1 2m3。對 符合雙軸無重力混合設備基本結構原理的混合機，進行系統試驗發現， 其混合度主要與轉速和時間有密切關系，其混合度與轉速及混合時間關 系，見圖1所示，參照圖1選擇合理的混合時間和轉速。
本發明主要特征在于雙螺帶混合設備通過減速電機驅動，安裝一個 主軸，有兩條螺帶，螺帶寬度30 65mm，螺帶間隙為30 50mm，螺旋 角度38°，轉速40 65rpm,混合時間為2 4分鐘，容積為1 2m3。對符 合雙螺帶混合設備基本結構原理的混合機，進行系統試驗發現，其混合 度主要與轉速和時間有密切關系，其混合度與轉速及混合時間關系，見 圖2所示，參照圖1選擇合理的混合時間和轉速。
圖1:雙軸無重力混合機的混合時間和轉速對混合度影響 圖中l-35rpm;2-40rpm;3-45rpm; 4-50rpm;5-58rpm 圖2:雙螺帶混合機的混合時間和轉速對混合度影響 圖中l-40rpm;2-46rpm;3-54rpm; 4-60rpm;5-65rpm
圖3:組合式混合設備原理圖
1-加料口 ;2-雙軸無重力混合機;3-排泄口 ;4-雙螺帶混合機;5-出料口
具體實施方式
實施例1
基于實施例來說明本發明，表1為本發明的實施例和比較例的參數 及性能。
表1實施例及比較例的化學組成及性能
序號
體積
聚苯顆 粒
珍珠巖
玉米芯
陶砂
水泥
粉煤灰
膠粉 m3
雙軸無重力混合設 備轉速 (rpm)
雙軸無重力混合設備 膠結劑預混時間(分 鐘)
雙軸無重力混合設
備加入輕質骨料后，
繼續混合時間
(分鐘) 雙軸無重力混合設 備混合度 (％)
雙螺帶混合設備轉 速 (rpm)
雙螺帶混合設備 混合時間(分鐘)
雙螺帶混合設備 混合度 (％)
(W/m K)
實施 例l實施 例2實施 例3實施 例4實施 例5實施 例6實施 例7比較 例l
12000108912
0800020000
0040002000
00020000500
150135145125145140145150
2220211821202122
4.53.54.0344.544.5
1.331.371.521.211.461.321.381.33
3538414550545835
566.5671080
232.543.536
6772688572607678
40455055606265
1.532.532.512
95.498.396.295.296.696.295.7
0.0480.0560.0610扁0.0530.0500.0590.054
墻體保溫材料組成kg
首先，按表1實施例1墻體保溫材料配比選取原料，分別進行稱量，
使其配料滿足表1的組成，水泥150公斤，粉煤灰22公斤，膠粉4.5公 斤，聚苯顆粒12公斤。首先將水泥、粉煤灰、膠粉通過加料口 l投入雙 軸無重力混合機2(生產廠家為正定縣京鑫機械廠，型號szjx-1000)中， 進行5分鐘預混合，然后投入聚苯顆粒，混合機轉速為35rpm，混合時間 為2分鐘，經測試混合度達到67%，然后通過排泄口 3將雙軸無重力混 合設備的已經初混合的保溫材料進入到雙螺帶混合設機4 (生產廠家為正 定縣京鑫機械廠，型號sljx-1000)中，混合機轉速為40rpm，混合時間 為2分鐘，經測試混合均勻度達到95.4%，然后通過出料口5出料，形成 單組分散裝墻體保溫材料，采用包裝袋包裝，供給建筑節能使用，經現 場墻體保溫材料導熱系數測試，其結果為0.048W/nrK。
比較例1采用實施例1同樣原料與組成，其僅采用雙軸無重力混合 機(生產廠家為正定縣京鑫機械廠，型號szjx-1000)中進行混合，混合 機轉速為35rpm，混合時間6分鐘，測量其混合度為78%，供給建筑節能 使用后，發現施工效果不好，僅有實施例1的效率的70%，嚴重影響施 工效率，并且經現場墻體保溫材料導熱系數測試，其結果為0.054W/m-K。 結果發現其混合均勻度和保溫材料導熱系數均較實施例1有較大差距。
混合均勻性測量方法為采用國際上普遍使用的混合均勻度(簡稱混 合度)統計法，即混合均勻度=1-變異系數。混合均勻度越大，變異系數 越小說明混合質量越好。
混合均勻度(混合度)=1-變異系數
變異系數 <formula>formula see original document page 7</formula> 式中x—組分中平均值
<formula>formula see original document page 7</formula>
式中x1, x2, x3,...xn—本組分樣品中的含量:
標準偏差<formula>formula see original document page 7</formula>
材料的混合過程是一個隨機過程。由于不同物料性質上的差異，這 種混合只能達到一種被稱為不完全混合的狀態。這種混合狀態不是唯一 的，具有不確定性。這一特點決定了對固體物料混合均勻程度的評定不
能只用一個樣品的均勻度來判斷，而要用統計的方法，本發明采用的混
合度評價方法為甲基紫法，其是國家標準方法GB/T 5918-1997。
墻體保溫材料導熱系數測量方法是將混合的墻體保溫材料現場制備
樣品6塊，塊體尺寸300X300mm，厚度30 40mm，隨機選取兩兩組合，
在平板導熱系數測定儀進行測量，將三組數據平均，即為墻體保溫材料
導熱系數。
實施例2-7
同實施例l步驟，參數按表l執行，結果見表l。
權利要求
1、一種墻體保溫材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將膠結劑投入到雙軸無重力混合設備中進行預混合，混合時間5～10分鐘； 2)將輕質骨料投入上述雙軸無重力混合設備，輕質骨料與膠結劑體積比為10～15:1形成混合料，轉速為35～58rpm，混合時間為2～4分鐘；3)打開雙軸無重力混合設備的排泄口，混合料進入到雙螺帶混合設備中，轉速為40～65rpm，混合時間為1～3分鐘。
2、 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于 所述的膠結劑為水泥、粉煤灰和膠粉。
3、 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于 所述的輕質骨料為聚苯顆粒、珍珠巖、玉米芯、陶砂的之一或兩種。
全文摘要
墻體保溫材料制備方法屬于保溫材料制備領域。本發明提供了一種采用輕質骨料和膠結劑制備散裝墻體保溫材料，利用上下組合式混合設備來實現的，該方法能有效抑制輕質骨料的偏析現象。在上部安裝有雙軸異向旋轉槳形攪拌葉片的雙軸無重力混合機，該混合機首先將水泥、粉煤灰、膠粉加入混合機，混合5～10分鐘，使膠結劑迅速混合均勻；然后將粒徑1～5mm的輕質骨料加入到已經混合的膠結劑中，輕質骨料與膠結劑體積比為10～15∶1，繼續混合2～4分鐘，通過雙軸無重力混合機腹部的排泄口排至位于其下部的雙螺帶混合機內，體積填充率達到60～80％，混合時間1～3分鐘，混合均勻度大于95％，形成墻體保溫材料，用于建筑節能使用。
文檔編號B28C5/00GK101362361SQ20081011969
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月5日 優先權日2008年9月5日
發明者孫利輝, 孫詩兵, 張繼光, 田英良, 許東來 申請人:北京工業大學