隔热材料及其制备方法.pdf

本发明提供一种隔热材料及其制备方法。本发明隔热材料包括胶凝材料、粗骨料、砂子、水、玻化微珠、聚丙烯纤维、早强剂、速凝剂、减水剂，其中，胶凝材料、粗骨料、砂子、水、玻化微珠、聚丙烯纤维的质量份数分别为：320-430、560-790、560-790、144-193、60-140、0.5-0.9，早强剂、速凝剂、减水剂分别占胶凝材料的质量百分比为3％-6％、2.5％-4％、0.5％-1.2％。本实施例提供的隔热材料不仅具有普通矿井支护混凝土的物理力学性能，同时具有良好的隔热作用，同时还能达到节能、绿色、环保、利废的目的，符合节能环保的要求，具有较高的经济效益。

1.  一种隔热材料，其特征在于，包括胶凝材料、粗骨料、砂子、水、玻化微珠、聚丙烯纤维、早强剂、速凝剂、减水剂，其中，所述胶凝材料、所述粗骨料、所述砂子、所述水、所述玻化微珠、所述聚丙烯纤维的质量份数分别为：320-430、560-790、560-790、144-193、60-140、0.5-0.9，所述早强剂、所述速凝剂、所述减水剂分别占所述胶凝材料的质量百分比为3％-6％、2.5％-4％、0.5％-1.2％。

2.  根据权利要求1所述的隔热材料，其特征在于，所述胶凝材料由水泥组成，或者，所述胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，且所述水泥占所述胶凝材料的质量百分比为大于等于70％且小于100％，所述粉煤灰占所述胶凝材料的质量百分比为大于0且小于等于30％。

3.  根据权利要求1或2所述的隔热材料，其特征在于，所述粗骨料由瓜子片组成，或者，所述粗骨料由瓜子片和陶粒组成，且所述瓜子片占所述粗骨料的质量百分比为大于等于50％且小于100％，所述陶粒占所述粗骨料的质量百分比为大于0且小于等于50％。

4.  根据权利要求3所述的隔热材料，其特征在于，所述瓜子片为连续级配卵石或碎石，所述瓜子片的粒径为5-15mm。

5.  根据权利要求3所述的隔热材料，其特征在于，所述陶粒为黏土陶粒、粉煤灰陶粒、页岩陶粒中的至少一种，所述陶粒的粒径为10-15mm。

6.  根据权利要求1或2所述的隔热材料，其特征在于，所述聚丙烯纤维的长度为9-12mm，所述聚丙烯纤维的直径或等效直径为3-60μm。

7.  根据权利要求1或2所述的隔热材料，其特征在于，所述玻化微珠为憎水玻化微珠。

8.  权利要求1-7任一项所述的隔热材料的制备方法，其特征在于，包括以下过程：
将砂子和粗骨料加入搅拌机中，并根据第一预设时长对所述砂子和粗骨料进行第一次搅拌；
将玻化微珠和聚丙烯纤维加入所述搅拌机中，并根据第二预设时长进行第二次搅拌；
将胶凝材料、早强剂、速凝剂和减水剂加入所述搅拌机中，并根据第三 预设时长进行第三次搅拌；
将水加入所述搅拌机中，并根据第四预设时长进行第四次搅拌制成所述隔热材料；
其中，所述胶凝材料、所述粗骨料、所述砂子、所述水、所述玻化微珠、所述聚丙烯纤维的质量份数分别为320-430、560-790、560-790、144-193、60-140、0.5-0.9，所述早强剂、所述速凝剂、所述减水剂分别占所述胶凝材料的质量百分比为3％-6％、2.5％-4％、0.5％-1.2％。

9.  根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述胶凝材料由水泥组成，或者，所述胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，且所述水泥占所述胶凝材料的质量百分比为大于等于70％且小于100％，所述粉煤灰占所述胶凝材料的质量百分比为大于0且小于等于30％。

10.  根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述粗骨料由瓜子片组成，或者，所述粗骨料由瓜子片和陶粒组成，且所述瓜子片占所述粗骨料的质量百分比为大于等于50％且小于100％，所述陶粒占所述粗骨料的质量百分比为大于0且小于等于50％。

隔热材料及其制备方法
技术领域
本发明实施例涉及矿井支护工程技术领域，尤其涉及一种隔热材料及其制备方法。
背景技术
目前，随着矿井采掘深度的增加，地温逐渐升高，矿井的高温热害问题也越开越严重。根据国内外最新研究成果，以目前的气候标准为基础，井下温度每增加1℃，煤矿生产效率就会降低6～8％，而且高温热害严重危及职工身心健康和安全生产，甚至会导致采掘面被迫停产。当前，矿井降温工程已成为高温矿井正常安全生产、企业发展的关键。
矿井支护工程采用普通喷射混凝土，普通喷射混凝土一般用水泥作胶凝材料，砂、石作为粗骨料，与水按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，普通喷射混凝土造价相对较高，并且在高温高湿的深井环境中，隔热性能差，因此，如何选择更加经济合理的材料，并且该种材料能够起到较好的隔热性能成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种隔热材料及其制备方法，以解决现有技术中应用的普通喷射混凝土造价相对较高，并且在高温高湿的深井环境中，隔热性能差的问题。
本发明的第一个方面提供一种隔热材料，包括胶凝材料、粗骨料、砂子、水、玻化微珠、聚丙烯纤维、早强剂、速凝剂、减水剂，其中，所述胶凝材料、所述粗骨料、所述砂子、所述水、所述玻化微珠、所述聚丙烯纤维的质量份数分别为：320-430、560-790、560-790、144-193、60-140、0.5-0.9，所述早强剂、所述速凝剂、所述减水剂分别占所述胶凝材料的质量百分比为3％-6％、2.5％-4％、0.5％-1.2％。
在上述隔热材料的一个实施例中，可选地，所述胶凝材料由水泥组成，或者，所述胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，且所述水泥占所述胶凝材料的质量百分比为大于等于70％且小于100％，所述粉煤灰占所述胶凝材料的质量百分比为大于0且小于等于30％。
在上述隔热材料的一个实施例中，可选地，所述粗骨料由瓜子片组成，或者，所述粗骨料由瓜子片和陶粒组成，且所述瓜子片占所述粗骨料的质量百分比为大于等于50％且小于100％，所述陶粒占所述粗骨料的质量百分比为大于0且小于等于50％。
在上述隔热材料的一个实施例中，可选地，所述瓜子片为连续级配卵石或碎石，所述瓜子片的粒径为5-15mm。
在上述隔热材料的一个实施例中，可选地，所述陶粒为黏土陶粒、粉煤灰陶粒、页岩陶粒中的至少一种，所述陶粒的粒径为10-15mm。
在上述隔热材料的一个实施例中，可选地，所述聚丙烯纤维的长度为9-12mm，所述聚丙烯纤维的直径或等效直径为3-60μm。
在上述隔热材料的一个实施例中，可选地，所述玻化微珠为憎水玻化微珠。
本发明的第二个方面提供一种上述任一项隔热材料的制备方法，包括以下过程：
将砂子和粗骨料加入搅拌机中，并根据第一预设时长对所述砂子和粗骨料进行第一次搅拌；
将玻化微珠和聚丙烯纤维加入所述搅拌机中，并根据第二预设时长进行第二次搅拌；
将胶凝材料、早强剂、速凝剂和减水剂加入所述搅拌机中，并根据第三预设时长进行第三次搅拌；
将水加入所述搅拌机中，并根据第四预设时长进行第四次搅拌制成所述隔热材料；
其中，所述胶凝材料、所述粗骨料、所述砂子、所述水、所述玻化微珠、所述聚丙烯纤维的质量份数分别为320-430、560-790、560-790、144-193、60-140、0.5-0.9，所述早强剂、所述速凝剂、所述减水剂分别占所述胶凝材料的质量百分比为3％-6％、2.5％-4％、0.5％-1.2％。
在上述制备方法的一个实施例中，可选地，所述胶凝材料由水泥组成，或者，所述胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，且所述水泥占所述胶凝材料的质量百分比为大于等于70％且小于100％，所述粉煤灰占所述胶凝材料的质量百分比为大于0且小于等于30％。
在上述制备方法的一个实施例中，可选地，所述粗骨料由瓜子片组成，或者，所述粗骨料由瓜子片和陶粒组成，且所述瓜子片占所述粗骨料的质量百分比为大于等于50％且小于100％，所述陶粒占所述粗骨料的质量百分比为大于0且小于等于50％。
本发明隔热材料及其制备方法，通过包含胶凝材料、粗骨料、砂子、水、玻化微珠、聚丙烯纤维、早强剂、速凝剂、减水剂制成的隔热材料，不仅具有普通矿井支护混凝土的物理力学性能，同时具有良好的隔热作用，能够很好地解决深井高温热害问题，有效降低井下环境温度，保护职工身心健康，同时还能达到节能、绿色、环保、利废的目的，符合节能环保的要求，具有较高的经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例提供的隔热材料的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
本实施例中，隔热材料包括以下组分：胶凝材料、粗骨料、砂子、水、玻化微珠、聚丙烯纤维、早强剂、速凝剂、减水剂，其中，胶凝材料、粗骨料、砂子、水、玻化微珠、聚丙烯纤维的质量份数分别为：320-430、560-790、560-790、144-193、60-140、0.5-0.9，早强剂、速凝剂、减水剂分别占胶凝材料的质量百分比为3％-6％、2.5％-4％、0.5％-1.2％。
按照上述的份数，正确计量胶凝材料、粗骨料、砂子、水、玻化微珠、聚丙烯纤维、早强剂、速凝剂、减水剂的重量。将砂子和粗骨料通过强制式搅拌机充分搅拌2分钟。将玻化微珠连同聚丙烯纤维一起加入搅拌机搅拌3分钟左右，再加入胶凝材料、早强剂、速凝剂和减水剂搅拌3分钟左右，使聚丙烯纤维充分分散。搅拌完成后随机取样，如果玻化微珠分布均匀、聚丙烯纤维均匀分散成单丝，则拌合料可投入使用，即在拌合料中加入水可以制 成隔热材料，如果仍有聚丙烯纤维成束现象，则延长搅拌时间2-3分钟，即可加入水制成隔热材料，其中，粗骨料指粒径大于5mm的骨料。
本实施例通过包含上述质量份数的胶凝材料、粗骨料、砂子、水、玻化微珠、聚丙烯纤维、早强剂、速凝剂、减水剂制成的隔热材料，不仅具有普通矿井支护混凝土的物理力学性能，同时具有良好的隔热作用，能够很好地解决深井高温热害问题，有效降低井下环境温度，保护职工身心健康，同时还能达到节能、绿色、环保、利废的目的，符合节能环保的要求，具有较高的经济效益。
进一步的，胶凝材料由水泥组成，或者，胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，且水泥占胶凝材料的质量百分比为大于等于70％且小于100％，粉煤灰占胶凝材料的质量百分比为大于0且小于等于30％。
进一步的，粗骨料由瓜子片组成，或者，粗骨料由瓜子片和陶粒组成，且瓜子片占粗骨料的质量百分比为大于等于50％且小于100％，陶粒占粗骨料的质量百分比为大于0且小于等于50％。
进一步的，瓜子片为连续级配卵石或碎石，瓜子片的粒径为5-15mm。
进一步的，陶粒为黏土陶粒、粉煤灰陶粒、页岩陶粒中的至少一种，陶粒的粒径为10-15mm。
进一步的，聚丙烯纤维的长度为9-12mm，聚丙烯纤维的直径或等效直径为3-60μm。
进一步的，玻化微珠为憎水玻化微珠。憎水玻化微珠的吸水率小于10％，容重为50-100kg/m3，导热系数为0.028-0.042W/(m﹒K)
本实施例中，隔热材料的原料构成和各成分的重量如下：
胶凝材料：400kg；
砂子：600kg；
粗骨料：600kg；
水：160kg；
玻化微珠：100kg；
聚丙烯纤维：0.6kg；
早强剂：15kg；
速凝剂：12kg；
减水剂：4kg；
其中，胶凝材料含由水泥和粉煤灰组成，其中水泥占胶凝材料的质量百分比为70％-100％，粉煤灰占胶凝材料的质量百分比为0-30％，因此，可以取水泥：280kg，粉煤灰：120kg。粗骨料由瓜子片和陶粒组成，且瓜子片占粗骨料的质量百分比为50％-100％，陶粒占粗骨料的质量百分比为0-50％，因此可以取瓜子片300kg，陶粒300kg。
按照上述正确计量胶凝材料、粗骨料、砂子、水、玻化微珠、聚丙烯纤维、早强剂、速凝剂、减水剂的重量。将砂子和粗骨料通过强制式搅拌机充分搅拌2分钟。将玻化微珠连同聚丙烯纤维一起加入搅拌机搅拌3分钟左右，再加入胶凝材料、早强剂、速凝剂和减水剂搅拌3分钟左右，使聚丙烯纤维充分分散。搅拌完成后随机取样，如果玻化微珠分布均匀、聚丙烯纤维均匀分散成单丝，则拌合料可投入使用，即在拌合料中加入水可以制成隔热材料，如果仍有聚丙烯纤维成束现象，则延长搅拌时间2-3分钟，即可加入水制成隔热材料。
本实施例通过按照上述重量的胶凝材料、粗骨料、砂子、水、玻化微珠、聚丙烯纤维、早强剂、速凝剂、减水剂制成的隔热材料，不仅具有普通矿井支护混凝土的物理力学性能，同时具有良好的隔热作用，能够很好地解决深井高温热害问题，有效降低井下环境温度，保护职工身心健康，同时还能达到节能、绿色、环保、利废的目的，符合节能环保的要求，具有较高的经济效益。
本实施例中，胶凝材料由水泥和粉煤灰构成，粗骨料由瓜子片和陶粒构成，隔热材料的原料构成和各成分的重量如下：
胶凝材料：430kg；
砂子：790kg；
粗骨料：790kg；
水：193kg；
玻化微珠：60kg；
聚丙烯纤维：0.9kg；
早强剂：12kg；
速凝剂：9kg；
减水剂3.5kg；
其中，水泥占凝胶材料总重量的90％，粉煤灰占凝胶材料总重量10％，瓜子片占粗骨料总重量的90％，陶粒占粗骨料总重量10％。本发明方案配置的隔热材料，其抗渗等级为P6，抗压强度为30.137Mpa～32.145Mpa，抗拉强度是1.87Mpa～2.18Mpa，抗弯强度为13.655Mpa～15.164Mpa，导热系数为0.30W/(m·k)～0.38W/(m·k)。
本实施例中，胶凝材料由水泥和粉煤灰构成，粗骨料由瓜子片和陶粒构成，隔热材料的原料构成和各成分的重量如下：
胶凝材料：320kg；
砂子：560；
粗骨料：560kg；
水：144kg；
玻化微珠：140kg；
聚丙烯纤维：0.9kg；
早强剂：12kg；
速凝剂：9kg；
减水剂：3.5kg；
其中，水泥占凝胶材料总重量的70％，粉煤灰占凝胶材料总重量30％，瓜子片占粗骨料总重量的70％，陶粒占粗骨料总重量30％。本发明方案配置的隔热材料，其抗渗等级为P6，抗压强度为26.528Mpa～28.325Mpa，抗拉强度时1.38Mpa～1.67Mpa,抗弯强度为10.335Mpa～12.143Mpa，导热系数为0.15W/(m·k)～0.24W/(m·k)。
上述实施例中介绍了隔热材料，在此实施例中介绍上述实施例提供的隔热材料的制备方法，隔热材料包括以下组分且各组分的质量份数分别为：320-430、560-790、560-790、144-193、60-140、0.5-0.9，早强剂、速凝剂、减水剂分别占胶凝材料的质量百分比为3％-6％、2.5％-4％、0.5％-1.2％。图1为本发明实施例提供的隔热材料的制备方法的流程示意图，按照上述组分的质量份数，制成隔热材料的过程如图1所示；
S110、将砂子和粗骨料加入搅拌机中，并根据第一预设时长对砂子和粗骨料进行第一次搅拌。
其中，粗骨料由瓜子片和陶粒组成，且瓜子片占粗骨料的质量百分比为50％-100％，陶粒占粗骨料的质量百分比为0-50％。第一预设时长可以根据实际需求设定，例如第一预设时长设定为2分钟，将砂子和粗骨料进行充分搅拌。
S120、将玻化微珠和聚丙烯纤维加入搅拌机中，并根据第二预设时长进行第二次搅拌。
第二预设时长可以根据实际需求设定，例如第二预设时长设定为3分钟，将砂子、粗骨料、玻化微珠和聚丙烯纤维进行充分搅拌。
S130、将胶凝材料、早强剂、速凝剂和减水剂加入搅拌机中，并根据第三预设时长进行第三次搅拌。
胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，且水泥占胶凝材料的质量百分比为70％-100％，粉煤灰占胶凝材料的质量百分比为0-30％。第三预设时长可以根据实际需求设定，例如第三预设时长设定为2-3分钟，将砂子、粗骨料、玻化微珠和聚丙烯纤维、胶凝材料、早强剂、速凝剂和减水剂进行充分搅拌，使聚丙烯纤维充分分散。需要说明的是，第三次搅拌完成后随机取样，如果玻化微珠分布均匀、聚丙烯纤维均匀分散成单丝，则拌合料即可投入使用，即进入S140制成隔热材料，如果仍有成束聚丙烯纤维，则延长搅拌时间2～3分钟，即可进入S140制成隔热材料。
S140、将水加入搅拌机中，并根据第四预设时长进行第四次搅拌制成隔热材料。
其中，第四预设时长可以根据实际需要设定。
本实施例提供的隔热材料的制备方法，通过将砂子和粗骨料加入搅拌机中进行第一次搅拌，经第一次搅拌后，再将玻化微珠和聚丙烯纤维加入搅拌机中进行第二次搅拌，经第二次搅拌后，将胶凝材料、早强剂、速凝剂和减水剂加入搅拌机中进行第三次搅拌，最后将水加入搅拌机中制成隔热材料，制备的该隔热材料不仅具有普通矿井支护混凝土的物理力学性能，同时具有良好的隔热作用，能够很好地解决深井高温热害问题，有效降低井下环境温度，保护职工身心健康，同时还能达到节能、绿色、环保、利废的目的，符合节能环保的要求，具有较高的经济效益。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。