新型環(huán)保砂漿的研究

陳順良

【摘要】本文回收廢棄的聚苯乙烯泡沫塑料，經(jīng)過破碎機(jī)粉碎獲得了塑料泡沫顆粒并以此為骨料，制備出新型環(huán)保砂漿材料，研究了塑料泡沫含量對(duì)砂漿導(dǎo)熱系數(shù)的影響，最終確定了砂漿組分的最佳含量。結(jié)果表明，以聚苯乙烯泡沫塑料顆粒代替膨脹珍珠巖作為砂漿的骨料，可以使砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)降低（小于0.1w/（m，K）），減輕砂漿的容重，同時(shí)緩解了塑料廢棄后不能降解引起的環(huán)境污染性能，是一種環(huán)境友好型的新型砂漿材料。

【關(guān)鍵詞】砂漿；泡沫塑料顆粒；導(dǎo)熱系數(shù)

【中圖分類號(hào)】TU578.1

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

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(shí)由于膨脹珍珠巖自身的特性，其抗裂性能較差。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(duì)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(shí)具有不吸水，韌性、耐候性優(yōu)良的特點(diǎn)，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(shí)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(shí)驗(yàn)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(duì)其進(jìn)行表面改性增加親水性。將環(huán)保砂漿制成長(zhǎng)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(jì)導(dǎo)熱儀對(duì)試塊的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行測(cè)試。

3、新型保溫砂漿的組分優(yōu)化

首先對(duì)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(hào)分別為1#和2#，測(cè)試結(jié)果如表1所示：

從表1可以看出用塑料泡沫顆粒對(duì)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(duì)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(shí)考慮對(duì)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(duì)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(shí)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(shí)由于加入了粉煤灰，砂漿的自重得到了減輕。

對(duì)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?shí)際應(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(shí)具有保溫功效，當(dāng)外界溫度較高時(shí)又可以起到隔熱作用：采用的塑料泡沫顆粒和粉煤灰造價(jià)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。