CN1012585B - 坯体、特别是建筑构件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的主题是一种制造坯体，特别是隔热建筑构件的工艺方法，其中制备一种含有纤维质植物性物料(主要为稻壳)、粘合材料(例如水泥或灰泥)及水的混合料，然后进行模制，在第一步中，植物性物料与一种液体混合(预先润湿)，该液体中含有一部分混合用水和被溶解的粘合改良剂。先将干燥的粘合材料、然后将剩余的那部分水与预先润湿过的原料混合。最后，将混合料进行模制并使之固化。

Description

本发明涉及坯体，特别是建筑构件的制造方法，其中将纤维植物物料，主要是含硅的植物废料与硅酸盐粘合材料及水相混合，然后将该混合物模制成型。按本发明工艺方法所制得的建筑构件主要适于解决隔热和隔音的问题，也适于解决空间间隔的问题。

鉴于载能体价格突飞猛涨，对大多数不同风格的建筑物进行有效的隔热就越来越有意义。同时，通常所用的隔热材料和技术一般来说比较昂贵，这使它们的推广应用受到限制。除此以外，它们还常常不能满足越来越高的质量要求。

通常所用的隔热材料包括各种砖瓦业产品，例如多孔石板，这些产品由于重量大且在制造时需要大量劳动力，即使不计较其低劣的隔热能力也只能在越来越小的范围内使用。

隔热材料和隔音材料也可以用膨化或纤维化矿物（珍珠岩、玻璃纤维、岩棉等）来制造，但是其生产技术，包括从原料开采到最终产品制造的所有工艺步骤，均甚为复杂，而且需要供给极为大量的能量。另外的缺点是，这些隔热材料的强度极低，在建筑过程中被压实，致使隔热性能下降。

在制造人造泡沫材料时，所需的能量同样也是极为大量的，这种材料不但昂贵而且通常还易燃，因此不能大量使用。

由于通常用的隔热材料具有上述缺点，全世界的专家们都在致力于以廉价原料研制优良的隔热材料及构件。因此，近年来人们把注意力转向探索利用工业废物和农业废物制造隔热材料的可能性，因为随着工业的发展，生产集中化，工业上和农业上均产生大量废物蜡它们的广泛利用问题尚未解决，而且要消毁这些废物也相当费钱。

在农业上，例如某些废物难于燃烧，而要消毁高纤维植物物料（例如，芸苔、稻草、稻壳）也有问题。而且，虽然已开发出一些在建筑工业中的利用方法，但是至今还不能成功地大量使用。

匈牙利专利说明书No.159762中叙述了一种制造隔热贴面和隔热坯体的工艺方法，其中将稻草、稻壳或玉米叶的碎料用作基本原料，而将以硫酸铜溶液稀释过的水玻璃或双组分合成树脂用作粘合材料。将基本原料（谷壳）撒在整个表面上，同时则将粘合材料雾化成喷射流束。在达到一定层厚时，在第一层上面敷覆一层50～100毫米长的稻草，然后进行第一步，即重复喷覆粘合剂。必要时，通过再重复第二步，制得一个松散层或松散坯体，然后加压使之产生中等程度的变形。该工艺方法的缺点在于喷雾技术复杂，需要手工操作，而且强度无法控制，质量不一致。除此之外，这种隔热贴面或隔热坯体根本不能在步行面上使用，因为它们的承重性能相当差。

匈牙利专利说明书No.181185中所述的另一种制造建筑构件的工艺方法中，将切断的纤维植物物料及纤维材料与后硬化剂相混合，并将该混合料加压模制。该工艺方法的缺点在于，用作原料的废物必须在加工之前磨碎、分级，并在加入粘合剂之前先用阻止吸潮的材料进行浸渍。这些步骤使得该工艺方法一方面复杂化并提高了成本，而且另一方面由于浸渍剂的存在而阻止了粘合材料与植物基本物料之间的完全接触，这反过来影响到产品的质量，因此其质量不稳定。

本发明的目的在于实现这样一种适于制造隔热隔音建筑构件的工艺方法，其中用植物废物作基本原料，不需要采用复杂的方法和投资大的技术和（或）用其它方法来进行物理预处理。按本发明的工艺方 法必定生产出适于隔热和隔音的建筑构件。这可用费用较原先低的工业技术或者用小规模的生产方法来实现。

本发明的基础在于判明了利用纤维质，特别是含硅的植物物料在未经物理预处理，例如纤维化的最终产品中会呈现出良好的性能。（切断纤维原料以获得最佳长度，这不能视为预处理，因为原料未遭受例如象在纤维化、梳理、粉碎等过程中那样的破坏，这仅仅是切断，而不影响物料的结构）。另外，含硅的高纤维植物废物，其主要组分，即硅，最好与硅酸盐粘合材料以这样的方式相粘合，即用粘合改良剂来处理覆盖在纤维植物物料表面上的蜡层。这样，纤维植物物料与粘合材料之间获得高度的有效接触，使最终产品具有比用于相同目的的已知建筑构件好得多的物理性能-包括强度。

根据上述所判明的事实，本发明所要解决的问题是用这样一种工艺方法来解决的，即在该工艺方法中，将纤维植物物料，特别是含硅的植物废物与硅酸盐粘合材料及水相混合，然后将该混合物模制成型。本发明的实质为：

a.将纤维植物物料与一定份数含有被溶解的粘合改良剂、为粘合材料所需并分配给整个混合料的水相混合;

b.将硅酸盐粘合材料与已获得的、经预先润湿过的纤维植物物料相混合;

c.将剩余份数的水在与硅酸盐粘合材料混入的同时或之后掺到原料中;

d.最后，将混合料用常规的方法模制成型并使之固化。

根据本发明的另一个特征，将含有混合用水及被溶解的粘合改良剂之液体及（或）第二份水不加压而用喷洒的方法加到混合料中，经 进一步混合后进行模制。

最好在第一步中将1/10～1/2份含约0.01～0.1份重量粘合改良剂的混合用水加到1份重量的纤维植物物料中，同时在第二步中将9/10～1/2份不含粘合改良剂的水加到混合料中。一般，用1～5份重量的水泥作为粘合材料来制备混合料。该水泥在干燥状态下加入并和预先润湿过的纤维植物物料混合。当然，也可以用其它的硅酸盐粘合材料，例如灰泥。

根据本发明的另一个特征，总计约用0.2～3.0份重量的混合用水来制备混合料。合成树脂材料，例如聚乙酸乙烯酯可以用作粘合改良剂。

必要时，可以在混合料中加入0.01～0.1份重量的粘合促进剂（以粘合材料为基准计算）。

为了改进最终产品的强度及（或）弹性）可添加0.01～0.1份重量的合成树脂，最好用糠醛树脂。

主要用稻壳或稻草作为基本原料，但是其它的纤维植物物料，例如甘蔗或芸苔也可以用作基本原料。

现用下列实施例来详细说明本发明。

实施例1

以本发明的工艺方法制造60×60×50厘米的隔板。为制造0.5立方米的后硬化混合料，将65公斤的稻壳装入一台已知的强力系统操作的混料机中（用于混凝土技术），然后开动机器。将含有45.0公斤水和9.5公斤被溶解的聚乙酸乙烯酯的液体不加压而用喷洒的方法加到运动着的稻壳中。继续搅拌直到混合料均匀为止。这样，稻壳一方面被预先润湿，另一方面在其表面上形成“粘合桥”， 使稻壳和粘合材料之间接触良好。

然后，将200公斤350号普特兰水泥作为粘合材料在不断搅拌稻壳的同时加到预先润湿过、表面包覆了粘合改良剂的稻壳中。一旦粘合材料（水泥）和其它组分充分混合，在继续搅拌混合料的同时，将剩余的55公斤用于水泥凝结的水喷洒到混合料中，然后积约5公斤的糠醛树脂喷洒到混合料中，以改善最终产品的弹性。

将已制成但尚未固化的混合料进行模制，将表面整平并按水泥达到部分凝结的需要将物料在模中保持48小时，然后脱模并对该建筑用板材喷洒5天水，进行后处理。

实施例2

用未经切断过的稻草作基本原料制造一些用于地板下的隔热板。为了制取0.5立方米的混合料，将55公斤未经切断过的稻草（约50厘米长的稻草杆）放入已知的强力搅拌机中。搅拌机使之运动的稻草杆物料与含有40公斤水和10公斤被溶解的聚乙酸乙烯酯之液体相混合。将该混合料搅拌到稻草湿透为止。然后将200公斤350号的普特兰水泥作为粘合材料加到不断搅拌着的混合料中。然后将剩余的、水泥凝结所必须的45公斤水喷洒到混合料中，同时将5公斤糠醛树脂喷洒到混合料中。

将均匀的混合料进行模制，厚度调整到5厘米。该物料在模中保持48小时。将这些60×60×5厘米的板材竖立放置并喷水5天进行后处理。

这些板材可以用在（例如单层建筑物的）地板下面以利隔热。在此情况下，这些板材可以起到混凝土防潮的作用。按本发明工艺方法所制得的这些板材也适于作地板的基板。

实施例3

按本发明的工艺方法制造适用于尺寸60×60×6厘米的板材，为制备0.5立方米的混合料，将45公斤稻壳放入搅拌机中并喷入53公斤含45公斤水及8公斤被溶解的聚乙酸乙烯酯的液体。经预先润湿后，将165公斤灰泥作为粘合材料装入搅拌机，使其均匀地与预先润湿过的稻壳混合。然后将75公斤水喷入混合料-混合料由搅拌机不断搅拌，这部分水中含有5公斤羧甲基纤维素（CMC）作为缓粘剂。与第二部分水的混合延续3分钟，然后将润湿而未固化的混合料送入模中，将其宽侧面中的一面及其表面整平。

也可以使用竖式模，该模的二个大侧面均匀为平面，物料从顶部送入;这样很容易使构件的表面平滑、均匀。

混合料在模中保持约10分钟，在此期间混合料凝结到不用模子就能储存并被干燥到气干状态的程度。加工完的构件举例来说可以用作隔墙。

下表包含了有关建筑构件的参考数据，这些建筑构件系按本发明的工艺方法用相同的基本原料制成的，但使用了二种粘合材料：

建筑构件Ⅰ    建筑构件Ⅱ

基本原料：稻壳    稻壳

粘合材料：水泥    灰泥

粘合改良剂：聚乙酸乙烯酯    聚乙酸乙烯酯

容重：约700公斤/立方米    约950公斤/立方米

导热性：-10℃时0.116    -10℃时0.196

+10℃时0.121    +10℃时0.221

+30℃时0.126    +30℃时0.245

体积稳定性    0.999    0.999

易烧性    不易燃    不易燃

本发明的主要优点是，可以利用农业上的废料，例如稻壳作为基本原料来极为合理地制造建筑构件，这些废料通常要消毁，既困难又费钱。换言之，本发明的工艺方法不需要对基本原料进行物理预处理或者化学预处理（例如纤维化、粉碎、浸渍等），这些处理都需要单独的工艺步骤，这不仅从经济效益的角度来看是有利的，而且对最终产品的质量也有好的影响，因为，如果其结构不受损伤，则所要求的纤维植物物料之优良性能就会最大程度地发挥出来。用合成树脂粘合改良剂充分保证了具有蜡质表面的基本原料与粘合材料之间有良好的接触并以很少的量同溶解有粘合材料的水一起加到工艺过程中去的，而不需要特殊的措施和设备、昂贵的工艺操作、热处理、压力等。

混合原料在模制成坯体时不需要特殊的压坯操作，构件可以用混凝土技术中所采用的方法和模具来制造。为适应各种目的，可以生产出适于作墙壁、隔板或天花板的板材构件抑成砌块构件。

由于这些建筑构件具有良好的隔热性能，它们可以用作为后隔热层，以及用于墙壁、基板、天花板、假天花板的隔热层并用于消除热桥，等等。它们在特殊的建筑工程中作为永久性模板来使用是有利的。当将混凝土浇灌在永久性模板之间时，可以筑成具有足够强度和隔热性能的墙壁结构。（这些构件的容重可以在400公斤/立方米及1000公斤/立方米之间，导热性约为0.12w/m²k）。不需要用辅助固定元件将按本发明所制造的隔热板固定在混凝土坯体上， 上，因为材料的结构和表面使它们很好粘合在混凝土上。这样的板材可以用水泥凝胶简便地固定在已有的混凝土墙壁上。

由按本发明制造的砌块所砌成的墙壁-例如住宅建筑物的情况-甚至墙厚为20厘米时就能符合严格的动力学规范。

本发明板型产品的较佳应用方法之一是，将它们筑到建筑物的地面层中，在那里形成隔热层，同时-在隔水层上砌出一点-它们可以代替混凝土基础。这样，同时由于现场浇灌混凝土的工作量减少，地面的动力学性能会显著改善。

由于构件可以锯、雕刻、钉，所以加工简单。昆虫、霉菌不能破坏这种材料，而且不易燃烧。

使用按本发明所制造的建筑构件可以筑成完整的建筑物蜡例如农用建筑物的结构及隔热系统。

混合原料可以用机械混合法抑或人工混合法来制备。用小规模的家庭方法或者用工业方法同样可以制造本发明的建筑构件。

本发明在水稻种植区中具有特殊的经济力和广泛的应用潜在力，在水稻种植区，一般不易得到木材，而且木材也不耐久，而稻壳、稻草则是可以大量得到的，它们可以按照本发明的工艺用手工的方法抑或用工业方法件工成建筑构件。

所制得构件的容重、强度、坚固性以及其它性能可以用合成树脂、轻质辅助材料或者重质辅助材料、添加剂来加以改善。除了已知的化学品，例如“TRICOSAL”之外，热处理，最好是蒸汽也可以用作粘合促进剂。

当然，本发明并非只限于所提及的实施例，而是可以用权利要求书范围内的许多方法来实现的。

Claims (9)

1、制造坯体，特别是建筑构件的方法，其中使具有光滑表面的纤维植物物料，主要为稻壳，与硅酸盐粘合材料和足够的水混合，以形成凝结的建筑材料，其特征在于：

(A)将纤维植物物料与重量为1/10-1/2份水混合做成板，该板还含有用于粘结粘合材料的重量为0.01-0.2份溶解的合成树脂粘合改良剂；

(B)将预先润湿的纤维植物材料与硅酸盐粘合材料混合；

(C)将9/10-1/2份水与硅酸盐基粘合材料混合同时和/或在与硅酸盐基粘合材料混合之后渗入到原料中去；

(D)最后，将该混合物模制成型，然后使其成为固体。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将由水及被溶解的粘合改良剂所组成的液体，和/或第二部分水不加压喷洒到混合料中，然后进一步搅拌并模制。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用1～5份重量的水泥作为粘合材料来制备混合料，水泥以干燥状态加入预先润湿过的纤维植物物料中并与之混合。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用约0.2～3.0份重量的混合用水制备混合物。

5、根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，用合成树脂材料，最好是用聚乙酸乙烯酯作为粘合改良剂来制备混合料。

6、根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将以粘合材料量为基准计算的重量为0.01～0.1份粘合促进剂加入混合料中。

7、根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，为改善最终产品的强度和/或弹性，将0.01～0.1份重量的合成树脂，特别是糠醛树脂加入混合料中。

8、根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，用稻壳和/或稻草，和/或芸苔，和/或甘蔗作为纤维植物基本原料。

9、根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将用作粘合材料的灰泥和在所给定的情况下将粘合延迟剂加入混合物中。