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CN105050981A - 保温砂浆组合物 - Google Patents

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CN105050981A
CN105050981A CN201480019697.5A CN201480019697A CN105050981A CN 105050981 A CN105050981 A CN 105050981A CN 201480019697 A CN201480019697 A CN 201480019697A CN 105050981 A CN105050981 A CN 105050981A
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CN
China
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mortar
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cement
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aforementioned
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CN201480019697.5A
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C.米拉珀曼耶尔
D.冈萨洛桑斯
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Saint Gobain Weber SA
Original Assignee
Saint Gobain Weber SA
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Publication date
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Abstract

本发明公开了一种在干燥状态下具有小于300kg/m3的密度的轻质保温砂浆，其包含：选自水泥和石灰的至少一种无机粘接剂，其量相对于该砂浆总组合物占50至95重量%，相对于该砂浆总组合物的至少1重量%的聚合混合物，相对于该砂浆总组合物的至少0.2重量%的流变混合物，和任选的骨料，其特征在于其包含至少70体积%的具有小于55mW/m.K的热导率的轻量化填料，其选自发泡聚苯乙烯、气凝胶、中空玻璃微球、膨胀玻璃珠、空心微珠、蛭石和珍珠岩，并且其特征在于至少10重量%的所述无机粘接剂用火山灰剂代替。

Description

保温砂浆组合物
本发明涉及轻量化保温砂浆（mortierisolantallégé）以及其在建筑领域用于涂覆和/或处理建筑的表面或墙壁，特别是外立面的用途，用于新的结构和用于翻修现有结构。其特别涉及可以通过标准施用装置，例如通过使用砂浆泵的气动喷涂容易地施加到表面上的砂浆。
外保温（ETICS）的主要优点在于能够节约能量、减少二氧化碳的排放和改善住宅的舒适。ETI体系通常包含绝热体，向其施加一个或多个精整抹灰层。这些通常是非常厚的复合体系。
这些体系的绝热能力特别依赖于绝热材料的选择及其厚度。常常使用厚度为20至500毫米不等的发泡聚苯乙烯板。该板的厚度越大，绝热越好。但是，绝热体厚度过大导致支承面损失，也会导致许多附加成本。因此需要找到在具有最佳绝热特性的材料与最小厚度之间的折衷。
现有的绝热抹灰或砂浆混入绝热材料如发泡聚苯乙烯珠粒或膨胀蛭石。它们通常以多个层施加。即使它们能够改善在其上施加它们的表面的绝热性，它们不能实现等效于其它技术与ETICS体系的技术性能，并且不能废除绝热板。常规ETICS体系中使用的发泡聚苯乙烯板具有大约37mW/m·K的热导率。对于保温砂浆而言，为了能够实现类似的热性能，其必须仅含有珍珠岩或蛭石类型的轻量化绝热骨料，其热导率值分别为50mW/m·K和70mW/m·K。但是，此类砂浆因过于低的机械强度而不能用作外立面抹灰。此外，设想安装绝热板的绝热解决方案具有在该板之间和在特异点（开口、落地窗……）周围的接点处存在不可避免的热桥的缺点。
本发明已经试图开发一种可以用做外立面涂料的轻量化保温砂浆，其能够避免上述缺点。本发明的保温砂浆的优点在于结合了可与发泡聚苯乙烯板相比的良好的绝热性质，以及可与设想的应用相容的良好的机械强度性质。其优点还在于具有非常良好的耐火性，大于单独的EPS板。
由此，本发明提供一种在干燥（durci）状态下具有小于300kg/m3的密度的轻质保温砂浆，其包含：
选自水泥和石灰的至少一种无机粘接剂，其量相对于该砂浆总组合物占50至95重量%，
相对于该砂浆总组合物的至少1重量%的聚合掺合料（adjuvantpolymérique），
相对于该砂浆总组合物的至少0.2重量%的流变佐剂，和
任选的骨料，
基于砂浆组合物，所述砂浆包含至少70体积%的具有小于55mW/m·K的热导率的轻量化填料，其选自发泡聚苯乙烯、气凝胶、中空玻璃微球、膨胀玻璃珠、空心微珠、蛭石和珍珠岩，并且其中至少10重量%的所述无机粘接剂用火山灰剂代替。
该粘合剂、聚合物掺合料或流变掺合料（adjuvantrhéologiques）、轻量化填料或其它填料和/或添加剂的百分比相对于该砂浆总组合物按重量或按体积给出。仅有火山灰剂的百分比相对于该无机粘接剂的量来表示，因为其一部分由该火山灰剂代替。
该砂浆是轻量化的，并在硬化状态下具有小于300kg/m3的密度。通常，在固化、硬化和干燥该砂浆后进行密度测量。术语“轻量化砂浆”理解为是指其为低密度砂浆，包含大量空气。该轻量化可以通过各种手段获得。有可能向该组合物中引入轻量化填料，由此该堆积密度，也就是说在给定体积（包括间隙空气的体积）内所含材料的质量，通常小于300kg/m3。轻量化该砂浆的另一种方法是通过以下方法以其泡沫形式使用砂浆：向其组合物中引入预成型泡沫，如在专利申请WO2011/095718中所描述的那样，或向其组合物中引入在其分解过程中产生孔隙的造孔剂，如在申请EP0485814中所描述的那样。轻量化该砂浆的各种手段可以结合在一起。
本发明的砂浆相对于该砂浆的组合物包含至少70体积%的具有小于55mW/m·K的热导率的轻量化填料。所述轻量化填料选自发泡聚苯乙烯、气凝胶、中空玻璃微球、膨胀玻璃珠、空心微珠、蛭石和珍珠岩。就本发明而言，术语“轻质化填料”理解为是指其是一种能够轻量化该砂浆但不充当粘接剂的成分。
更优选地，本发明的砂浆相对于总组合物包含75体积%的发泡聚苯乙烯珠粒。
该砂浆组合物的优点在于能够手动施加和喷涂到要用常规喷涂机涂饰的表面上。其具有良好的可加工性，并能够获得具有良好机械强度，特别是良好的抗裂性的抹灰。该砂浆是轻质化和绝热的。由本发明提供的解决方案呈现了用于实施的巨大便利性，并特别可用于已经存在的建筑物，特别是在翻修领域。
这种砂浆组合物由此能够具有低热导率，而不会导致机械性能的降低。以上述大比例存在火山灰剂尤其能够获得这种折衷。
流变掺合料的存在有利地能够赋予该砂浆良好的可加工性和使其能够垂直应用的触变稠度。
聚合掺合料的存在有利地能够赋予该砂浆所需机械强度，以及良好的内聚力。该添加剂特别能够改善抗裂性。
能够确保该砂浆的各成分的内聚力以及其硬化的粘接剂是包含水泥和/或石灰，以及火山灰剂的混合物。为了能够获得就热和机械而言所需的性质，至关重要的是该火山灰剂的量是充足的。至少10%的选自水泥和石灰的无机粘接剂被火山灰剂代替。以传统方式，存在于该砂浆的组合物中的粘接剂总量占该砂浆组合物重量的50至95%。
该砂浆可以包含能够在砂浆形成过程中释放空气并由此提高该砂浆的孔隙率的造孔剂。该造孔剂的分解通常在该试剂与分解催化剂接触时发生。该造孔剂可以基于过氧化物、基于铝粉或基于因其分解能力而言已知的任何其它组分。这种造孔剂可以充当该砂浆的轻量化手段。还有可能具有既包含轻量化填料又包含造孔剂的砂浆。
用于本发明的砂浆的水泥选自单独或混合的波特兰水泥，任选包含飞灰、高炉矿渣、硅灰和/或天然、煅烧或合成火山灰的火山灰混合物水泥，高铝水泥，硫铝酸盐水泥，研磨的工业废渣，贝利特水泥。
为了获得预期的性能，火山灰剂的存在对用于该砂浆的任意类型无机粘接剂是必须的。即使该无机粘接剂包含火山灰混合物水泥，该粘合剂的至少10%也由该火山灰剂代替。
该火山灰剂选自偏高岭土、高炉矿渣、飞灰和硅灰。优选地，该火山灰剂选自偏高岭土和高炉矿渣。这些火山灰剂的优点在于能够与水泥水化反应过程中生成的游离石灰反应以形成稳定的水化产物，由此改善机械性质。能够实现所需机械和热性能的火山灰剂的最小量随该火山灰剂的类型而变。根据一个实施方案，该无机粘接剂的至少25重量%被偏高岭土代替。根据另一实施方案，该无机粘接剂的至少15重量%被高炉矿渣代替。
该石灰可以是水硬性石灰或潮解石灰。
有利地，该粘接剂由以下比例的水泥、石灰和火山灰剂的混合物组成：20重量%至70重量%的水泥，0至50重量%的石灰和3重量%至50重量%的火山灰剂的混合物，相对于该砂浆的总组合物。更优选地，该粘接剂由相对于该砂浆的总组合物的30重量%至60重量%的水泥、20重量%至40重量%的石灰和5重量%至25重量%的火山灰剂的混合物组成。
该聚合掺合料是可再分散的聚合物粉末和/或胶乳。术语“可再分散的聚合物粉末”理解为是指一旦与含水介质混合将分为小尺寸粒子，在水中形成稳定分散体的聚合物粉末。在进入此类粉末的组成的聚合物中，可以提及乙烯基和/或丙烯酸聚合物。术语“胶乳”特别是指通常用于建筑材料的胶乳聚合物。术语“胶乳”理解为是指一种或多种天然或合成聚合物质的含水乳液或分散液。例如可以提及弹性体胶乳、热塑性胶乳和热固性胶乳。作为实例，可以提及聚乙烯、聚异戊二烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丁二烯、碱金属聚丙烯酸盐、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚月桂酸乙烯酯、聚乙烯基酸如聚叔碳酸乙烯酯，有机三聚物如乙酸乙烯酯/乙烯共聚物、苯乙烯/丙烯酸共聚物衍生物、苯乙烯/丁二烯共聚物、乙酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯共聚物、丙烯腈/丙烯酸酯共聚物、硅烷化苯乙烯/丙烯酸共聚物或硅烷化苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。该聚合掺合料占该砂浆的总组合物的至少2重量%，优选至少7重量%。
本发明的砂浆中存在的流变掺合料选自纤维素醚、淀粉醚及其混合物，如乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素。其优选占该砂浆的总组合物的0.4重量%至1.5重量%。
该砂浆可以包含骨料（granulats）、聚集料（agrégats）或砂，其尤其作用于该砂浆的流变性、稠度、硬度、最终外观和渗透性。它们通常由硅质、钙质和/或硅-钙质砂构成，通常具有100微米至5毫米的粒度。此类骨料的量可以占该砂浆的总组合物的0至10重量%。
该砂浆可以包含通常为粉末形式的钙质和/或硅质惰性填料，其粒度小于120微米。该砂浆组合物中的填料含量相对于该砂浆的总组合物占0至20重量%。
本发明的砂浆还可以包含赋予特定性质的添加剂或掺合料。它们选自流变剂如增塑剂或超增塑剂、保水剂、增稠剂、杀菌保护剂、分散剂、颜料、促进剂和/或阻滞剂，疏水剂，并选自能够改善施加后该砂浆或混凝土的凝固、硬化和/或稳定性的其它试剂，以调节颜色、可加工性、实施或不透水性。添加剂的总含量通常为0.1重量%至5重量%。
本发明的砂浆为干混合物形式，优选为备用混合物（ready-mix）形式。一旦与水混合，该砂浆由此能够施加到待涂覆的表面上。该施加可以手工进行或通过喷涂进行。本发明的砂浆的优点在于能够喷涂到该表面上。
本发明的另一主题是通过施加上述混合砂浆获得的墙面涂层或抹灰。该涂层以一个或多个层的形式沉积在全部或部分载体上，所述载体如建筑物墙壁或外立面。该涂层的总厚度为1至12厘米。
该涂层具有至少0.35MPa的压缩强度和小于或等于55mW/m·K的热导率。优选地，该涂层具有至少0.4MPa的压缩强度和小于或等于45mW/m·K的热导率，该压缩强度测量和热导率测量通常在28天后进行。
在其上施加该混合砂浆的载体可以由各种材料制成，如混凝土、砖块、板、水泥、聚苯乙烯板、木材、石棉水泥、玻璃棉或岩棉、墙（blocs）、贯石（perpendstones）等等。可以直接施加到该载体上，或者如果必要的话在施加粘合底漆后施加。
本发明的涂层可以集成到任何外保温法中，并满足这一领域的安全标准。其优点在于是连续涂层，其能够避免热桥。其尤其具有可以与其作为外立面砂浆的用途相容的耐久性和老化，在用于使用砂浆的外保温工艺的EOTA指南所述老化周期结束时和/或在按照标准NFT30-049、NFP84-402和/或EN1015-21的人工老化试验结束时既不表现出劣化也不表现出开裂。
下面的实施例阐述本发明而不限制其范围。
实施例
实施例1（本发明）
通过在Hobart型混合机中混合表1中列举的不同成分来制造本发明的砂浆的两种制剂。
组合物1包含由水泥、偏高岭土（火山灰剂）和潮解石灰的混合物组成的无机粘接剂。
组合物2包含由水泥、矿渣（火山灰剂）和水硬性石灰的混合物组成的无机粘接剂。
通过将各种成分与水混合来制备该砂浆。将新鲜的糊料倾倒入合适的模具中，接着固化28天（在22℃的温度和55%的相对湿度下），随后在烘箱中在70℃下经历最终干燥数天，直到该样品的质量变得稳定（对应于消除游离水）。
随后按照ENNF12664标准，使用来自TaurusInstrumentsGmbH的TCA300DT导热计，在尺寸为25×25×4厘米的样品上测定该热导率。
使用ZwickZ020测量机按照EN196.1标准在尺寸为4×4×16厘米的样品上在70℃下的最终干燥步骤前测定该压缩强度。
获得的结果在表2中给出：
表2
热导率(mW/m·K) 机械强度(MPa) 硬化状态下的密度(kg/m3)
组合物A1 44 0.43 157
组合物A2 42 0.4 153
这两种制剂能够在保温方面以及它们的机械强度方面获得良好的结果。
实施例2（对比）
通过与实施例1相同的方法制备并非按照本发明的砂浆制剂，并描述在下表3中。
组合物 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7
%白水泥42.5 (CEMEX) 41 38.92 47.24 37.23 36.81 46.71 39.51
%潮解石灰 (Llierca) 49.19 34 34 32.52 32.15 23.35 29.9
%偏高岭土 (Newchem) - - - - - - 7.83
%发泡聚苯乙烯珠粒 (Manofacturas Pals) 5.8 8 10 12 13 14.48 13.03
%碳酸钙填料 (Omya Clariana) - 10.32 - 9.86 9.76 -
黄色颜料 1.25 1.26 1.26 1.21 1.19 - 1.11
%乙酸乙烯酯/乙烯共聚物型树脂(Dow) 0.84 6 6 5.74 5.67 14.01 5.28
硬脂酸镁(疏水剂) (Union Derivan) 0.75 0.75 0.75 0.72 0.71 0.82 0.66
SiliponTM RN7002 (加气剂) (Ashland) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.04
% 流变掺合料 (Tylose MH10001P4) (Shinetsu) 1.12 0.7 0.7 0.67 0.66 0.58 0.62
体积%的粘接剂 62.83 24.3 22.12 17.35 19.66 13.38 22.49
粘接剂体积/轻量化填料体积的比 60.41 70.61 75.27 79.02 80.5 82.98 79.89
表3。
按照与实施例1相同的程序进行热导率与机械强度的测量，结果整理在表4中。
表4
热导率(mW/m·K) 机械强度(MPa) 干燥状态下的密度(kg/m3)
组合物C1 (参比) 62 0.6 350
组合物C2 55 0.5 250
组合物C3 54 0.36 236
组合物C4 48.6 0.26 210
组合物C5 48.2 0.26 200
组合物C6 43.7 0.3 160
组合物C7 47.2 0.31 195
组合物C1视为参考。如果在该砂浆制剂中提高发泡聚苯乙烯珠粒的量，在其降低时观察到热导率的改善，代价是机械强度降低至低于0.3MPa。
组合物C6是包含大量发泡聚苯乙烯珠粒以及聚合掺合料的制剂：热导率得到改善，但是机械强度不超过0.3MPa。
在组合物C7中，偏高岭土的量占总组合物的7重量%：即使热导率相对于组合物C5得到了改善，该机械强度保持在大约0.3MPa。

Claims (16)

1.在干燥状态下具有小于300kg/m3的密度的轻质保温砂浆，包含：
选自水泥和石灰的至少一种无机粘接剂，其量相对于该砂浆总组合物占50至95重量%，
相对于该砂浆总组合物的至少1重量%的聚合掺合料，
相对于该砂浆总组合物的至少0.2重量%的流变掺合料，和
任选的骨料，
其特征在于，相对于该砂浆组合物，其包含至少70体积%的具有小于55mW/m·K的热导率的轻量化填料，其选自发泡聚苯乙烯、气凝胶、中空玻璃微球、膨胀玻璃珠、空心微珠、蛭石和珍珠岩，并且其特征在于至少10重量%的所述无机粘接剂用火山灰剂代替。
2.如权利要求1所述的砂浆，其特征在于其包含至少75体积%的发泡聚苯乙烯珠粒。
3.如权利要求1或2所述的砂浆，其特征在于其还包含造孔剂。
4.如前述权利要求之一所述的砂浆，其特征在于所述水泥选自单独或混合的波特兰水泥，任选包含飞灰、高炉矿渣、硅灰和/或天然、煅烧或合成火山灰的火山灰混合物水泥，研磨的工业废渣，高铝水泥，硫铝酸盐水泥，贝利特水泥。
5.如前述权利要求之一所述的砂浆，其特征在于所述石灰是水硬性石灰或潮解石灰。
6.如前述权利要求之一所述的砂浆，其特征在于所述火山灰粘接剂选自偏高岭土、高炉矿渣、飞灰和硅灰。
7.如前述权利要求之一所述的砂浆，其特征在于所述无机粘接剂的至少25重量%被偏高岭土代替。
8.如权利要求1至6之一所述的砂浆，其特征在于所述无机粘接剂的至少15重量%被高炉矿渣代替。
9.如前述权利要求之一所述的砂浆，其特征在于所述粘接剂由相对于所述砂浆的总组合物的20重量%至70重量%的水泥，0至50重量%的石灰和3重量%至50重量%的火山灰粘接剂的混合物组成。
10.如权利要求9所述的砂浆，其特征在于所述粘接剂由相对于所述砂浆的总组合物的30重量%至60重量%的水泥，20至40重量%的石灰和5重量%至25重量%的火山灰粘接剂的混合物组成。
11.如前述权利要求之一所述的砂浆，其特征在于所述聚合掺合料选自可再分散的聚合物粉末和胶乳。
12.如权利要求11所述的砂浆，其特征在于所述聚合掺合料占所述砂浆的总组合物的至少2重量%，优选至少7重量%。
13.如前述权利要求之一所述的砂浆，其特征在于所述流变掺合料选自纤维素醚、淀粉醚及其混合物，如乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素。
14.如前述权利要求之一所述的砂浆，其特征在于所述流变掺合料占所述砂浆的总组合物的0.3重量%至1.5重量%。
15.能够在如前述权利要求之一所述的砂浆与水混合后获得的保温涂层。
16.如前述权利要求所述的涂层，其特征在于其具有至少0.35MPa的压缩强度和小于或等于55mW/m·K的热导率，以及优选至少0.40MPa的压缩强度和小于或等于45mW/m·K的热导率。
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