新型環保砂漿的研究

陳順良

【摘要】本文回收廢棄的聚苯乙烯泡沫塑料，經過破碎機粉碎獲得了塑料泡沫顆粒并以此為骨料，制備出新型環保砂漿材料，研究了塑料泡沫含量對砂漿導熱系數的影響，最終確定了砂漿組分的最佳含量。結果表明，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，可以使砂漿的導熱系數降低（小于0.1w/（m，K）），減輕砂漿的容重，同時緩解了塑料廢棄后不能降解引起的環境污染性能，是一種環境友好型的新型砂漿材料。

【關鍵詞】砂漿；泡沫塑料顆粒；導熱系數

【中圖分類號】TU578.1

【文獻標識碼】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熱系數雖然很小，但其吸水率較大，同時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熱系數較小，絕熱能力依然有限（導熱系數大于0.1w/（m，K）），因此其熱學性能有待進一步提高。以聚苯乙烯為主要成分的泡沫塑料每年的廢棄率很高，這種塑料在自然環境中難以降解，對環境的污染程度較大，但以聚苯乙烯為主要成分的塑料容重和導熱系數均小于膨脹珍珠巖，同時具有不吸水，韌性、耐候性優良的特點，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，經處理后得到泡沫塑料顆粒并作為砂漿的骨料，研究并優化了砂漿的組分含量，制備出新型的環保砂漿材料。

2、實驗方法

本文研究的新型環保砂漿主要原料為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進行粉碎，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行混合。泡沫塑料顆粒本書與水的親和性較差，因此需要對其進行表面改性增加親水性。將環保砂漿制成長300mm，寬300mm，厚30mm的試塊，試塊表面經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的DRPL-Ⅱ型熱流計導熱儀對試塊的導熱系數進行測試。

3、新型保溫砂漿的組分優化

首先對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（塑料泡沫顆粒的質量分數為30%）的導熱系數λ，樣品的標號分別為1#和2#，測試結果如表1所示：

從表1可以看出用塑料泡沫顆粒對膨脹珍珠巖進行部分取代的砂漿，其導熱系數λ減小，說明加入塑料泡沫顆粒對導熱系數的影響較為明顯。雖然塑料泡沫顆粒的加入可以減小砂漿的導熱系數，但依然偏高，因此需要增大塑料泡沫顆粒的質量分數，同時考慮對工業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。

為了進一步降低導熱系數λ，對砂漿的組分進行了優化，提高塑料泡沫顆粒的質量分數，同時加入粉煤灰。如表2所示，3#和4#樣品中塑料泡沫顆粒的質量分數分別為40%和50%，粉煤灰的質量分數均為20%。在確保砂漿抗壓強度的前提下，繼續減小其導熱系數。從表2所示的數據中可以看出，增加塑料泡沫顆粒的質量分數，導熱系數得到了進一步的減小。同時由于加入了粉煤灰，砂漿的自重得到了減輕。

對各組分含量進行微調，旨在保證砂漿滿足施工和運輸等實際應用要求，結果如表3所示，5#和6#樣品的導熱系數λ已經小于0.1。最終得到的環保砂漿，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，導熱系數為0.074w/（m，K），蓄熱系數不小于1.14。

結論：

綜上所述，本文制備的新型環保砂漿當外界溫度較低時具有保溫功效，當外界溫度較高時又可以起到隔熱作用：采用的塑料泡沫顆粒和粉煤灰造價低廉，充分利用了廢棄工業原料，具有良好的環保性能：由于加入了纖維材料，砂漿具有良好的抗裂性能。