CN101941849A

CN101941849A - 秸秆水泥基复合多孔自保温材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101941849A
Application number: CN2010102527073A
Authority: CN
Inventors: 张云升; 佘伟; 陈薇; 倪紫威; 秦鸿根; 石邢
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2030-08-11
Also published as: CN101941849B

Abstract

秸秆水泥基复合多孔自保温材料是利用农田秸秆、水泥、工业废渣、发泡剂、防水剂、促凝剂、减水剂、水通过先发泡再与胶凝材料浆体混合的方法制备的一种新型轻质、高强、多孔的建筑自保温材料。秸秆-水泥基复合多孔保温隔热自保温材料各组分及其质量百分比为：农田秸秆0.12～14.83％，水泥28.70～72.08％，工业废渣0.40～43.52％，发泡剂0.04～0.40％，防水剂0.06～0.89％，促凝剂0.11～1.45％，减水剂0.06～0.13％，水23.65～33.97％。本发明制备的秸秆水泥基复合多孔保温隔热自保温材料所使用的主要原材料农田秸秆和工业废渣等废弃物，来源广泛、成本低廉、制备加工方面、勿需高温养护，同时保温隔热性能优良、力学强度高。具有节能、环保、利废、再生等突出特性。

Description

秸秆水泥基复合多孔自保温材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是利用农田秸杆和工业废渣废弃物制备的一种新型轻质、高强、多孔的建筑自保温材料。具体的讲，用农田秸杆废弃物与粉煤灰、矿渣粉、炉渣、磨细煤矸石粉、矿山尾砂、硅灰等工业废渣在水泥基体中通过发泡技术而制备的一种新型多孔自保温材料。主要用于建筑节能领域。

背景技术

我国是一个农业大国，农作物秸秆资源十分丰富，年产秸秆约7亿吨，居世界首位。近几年，随着我国经济快速发展，农村能源结构已发生了明显变化，传统的将秸杆作为生活燃料的需求逐年减少，导致绝大部分秸杆剩余堆积，人们往往将之一烧了之，严重污染了环境，也浪费了大量可再生资源。与此同时，我国农村地区也堆积了几十亿吨的尾砂、粉煤灰、炉渣等固体废弃物，占据了大量的土地资源，严重污染了周边的环境。因此，对农村废弃物资源化利用对于解决农村劳动力、发展农村经济，构建和谐农村具有十分重要的现实意义。

建筑业是我国支柱产业，建筑业消耗全球大约1/3的能源。目前，在中国绝大部分建筑属于高能耗的，单位面积采暖能耗相当于国际上气候条件相近国家的2-3倍，这些高耗能建筑消耗了我国大量宝贵而稀缺的能源，同时严重污染环境。因此，开发新型建筑节能材料与制品，对于我国经济持续快速发展具有十分重要的意义。

我国作为农村人口大国、资源和能源消耗大国、建筑大国，开发利用来源的农田秸杆和尾砂、粉煤灰、炉渣等废弃物通过发泡技术制备建筑自保温材料与制品，具有利废、环保、再生、节能等突出特性，是变废为宝的有效处理途径，对于发展循环经济、环保节能、社会主义新农村建设，推进我国建筑节能工作具有十分重要的现实意义，应用开发前景十分广阔。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种秸杆水泥基复合多孔自保温材料(干密度150-1200kg/m³，导热系数在0.06-0.28W/(m.K))，本发明的秸杆-水泥基复合自保温材料的原材料来源广泛、可就地取材、制备简单、设备投资小、成本低廉、勿需高温、自然养护即可。因此，操作简单、便于在我国广大农村推广应用。

技术方案：本发明针对现有技术中存在的不足和缺陷，在水泥基体中通过掺加大量的秸杆纤维提高泡沫混凝土的强度和韧性，降低泡沫混凝土的导热系数，提高基体的保温隔热性能；在此基础上，通过选择合适类型和数量的泡沫剂、基体材料、工业废渣种类及掺量、组成配比和制备参数设计制备出具有轻质高强多孔的新型秸杆-水泥基自保温材料。根据传热理论，设计与加工不同孔洞类型与横竖布置、孔洞排数以及块型与尺寸，将保温材料与阻热结构有机结合起来，最终得到具有保温隔热性能优良的轻质高强的秸杆-水泥基自保温材料制品。可为我国大量的农田秸杆、工业废渣的资源化提供新材料和新技术，并可促进我国建筑节能技术的发展，具有重要的理论意义和显著的工程应用价值，市场前景十分广阔。

本发明的秸杆水泥基复合多孔自保温材料各组分的质量百分比为：

农田秸杆 0.12～14.83％

水泥 28.70～72.08％

工业废渣 0.400～43.52％

发泡剂 0.04～0.40％

防水剂 0.06～0.89％

促凝剂 0.11～1.45％

减水剂 0.06～0.13％

其余是水

所述农田秸杆是稻秆、麦杆、玉米杆、高梁杆、谷杆、棉杆、豆杆或各种秸杆经过切割而成的秸杆纤维。

所述秸杆纤维经过氯化钙、溶融的脱水氯化钙溶液矿化处理。

所述水泥是32.5级、42.5级、52.5级硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、硫铝酸盐水泥、高铝水泥或铁铝酸盐水泥。

所述工业废渣是粉煤灰、矿渣粉、炉渣、磨细煤矸石粉、矿山尾砂或硅灰。

所述发泡剂是蛋白类发泡剂。

所述的防水剂是硬脂酸类表面活性剂。

所述促凝剂是硅酸钠或硅酸钾溶液。

所述减水剂是萘系、三聚腈胺类、聚羧酸类或脂肪类的混凝土高效减水剂。

有益效果：与国内外同类技术相比，该项成果具有以下特色：采用来源丰富的稻秆、麦杆、玉米杆、高梁杆、谷杆、棉杆、豆杆等各种农田秸杆和粉煤灰、矿渣粉、炉渣、磨细煤矸石粉、矿山尾砂、硅灰等工业废渣，变废为宝，化污染源为可用资源，具有显著的节能环保效益；制备勿需高温，自然养护条件下合成，与烧结多孔砖相比，能耗低、设备投资小，操作简单方便；该自保温材料将秸杆的增强保温、工业废渣的活性和阻热构造设三者有机结合。综合运用上述技术制备的秸杆-水泥基复合多孔保温隔热自保温材料，国内外尚无此类产品。

具体实施方式

结合本发明内容提供以下实施例：

所述制备方法是按配方比例称取所需的秸杆纤维、水泥、工业废渣，干搅至均匀混合；然后按配方比例将水、防水剂、促凝剂、减水剂缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的浆体状物质；将发泡剂倒入发泡剂中发泡机中发泡，然后将泡沫注入到秸杆-水泥浆料中，再经混合搅拌，浇筑，在20℃、相对湿度90％以上养护7天而成。根据应用需要，通过调整发明配方，可以获得所需要的性能。

实施例1：

农田秸杆 1.0％

水泥 68.48％

工业废渣 4.75％

发泡剂 0.30％

防水剂 0.34％

促凝剂 0.68％

减水剂 0.13％

水 24.32％

测得其性能如下：

干密度为240kg/m³，抗压强度为1.0MPa，导热系数为0.06W/(m.K)，沉降率1.5％，扩展度264mm，吸水率0.5％。

实施例2：

农田秸杆 1.94％

水泥 64.77％

工业废渣 5.00％

发泡剂 0.30％

防水剂 0.67％

促凝剂 1.29％

减水剂 0.1％

水 25.93％

测得其性能如下：

干密度为272kg/m³，抗压强度为0.9MPa，导热系数为0.071W/(m.K)，沉降率1％，扩展度245mm，吸水率0.5％。

实施例3：

农田秸杆 1.02％

水泥 67.33％

工业废渣 6.00％

发泡剂 0.23％

防水剂 0.68％

促凝剂 1.02％

减水剂 0.07％

水 23.65％

测得其性能如下：

干密度为382kg/m³，抗压强度为1.2MPa，导热系数为0.123W/(m.K)，沉降率0.8％，扩展度250mm，吸水率0.3％。

实施例4：

农田秸杆 0.49％

水泥 28.70％

工业废渣 43.29％

发泡剂 0.24％

防水剂 0.85％

促凝剂 1.07％

减水剂 0.07％

水 25.29％

测得其性能如下：

干密度为367kg/m³，抗压强度为1.3MPa，导热系数为0.113W/(m.K)，沉降率1.9％，扩展度350mm，吸水率0.44％。

实施例5：

农田秸杆 0.49％

水泥 28.78％

工业废渣 43.01％

发泡剂 0.13％

防水剂 0.89％

促凝剂 1.42％

减水剂 0.06％

水 25.22％

测得其性能如下：

干密度为526kg/m³，抗压强度为1.6MPa，导热系数为0.17W/(m.K)，沉降率1.0％，扩展度360mm，吸水率0.28％。

实施例6：

农田秸杆 0.18％

水泥 28.87％

工业废渣 43.37％

发泡剂 0.11％

防水剂 0.73％

促凝剂 1.44％

减水剂 0.07％

水 25.22％

测得其性能如下：

干密度为720kg/m³，抗压强度为2.7MPa，导热系数为0.12W/(m.K)，沉降率0％，扩展度450mm，吸水率0.13％。

实施例7：

农田秸杆 0.12％

水泥 72.08％

工业废渣 0.40％

发泡剂 0.04％

防水剂 0.36％

促凝剂 1.45％

减水剂 0.07％

水 25.47％

测得其性能如下：

干密度为1111kg/m³，抗压强度为11.3MPa，导热系数为0.275W/(m.K)，沉降率0.1％，扩展度305mm，吸水率0.07％。

实施例8：

农田秸杆 0.26％

水泥 28.98％

工业废渣 43.52％

发泡剂 0.04％

防水剂 0.36％

促凝剂 1.29％

减水剂 0.07％

水 25.47％

测得其性能如下：

干密度为1147kg/m³，抗压强度为9.7MPa，导热系数为0.28W/(m.K)，沉降率0.2％，扩展度500mm，吸水率0.13％。

实施例9：

农田秸杆 8.01％

水泥 64.75％

工业废渣 0.5％

发泡剂 0.14％

防水剂 0.07％

促凝剂 0.13％

减水剂 0.07％

水 26.33％

测得其性能如下：

干密度为354kg/m³，抗压强度为0.9MPa，导热系数为0.14W/(m.K)，沉降率2.3％，扩展度190mm，吸水率0.59％。

实施例10：

农田秸杆 14.83％

水泥 56.00％

工业废渣 0.55％

发泡剂 0.21％

防水剂 0.06％

促凝剂 0.11％

减水剂 0.06％

水 28.17％

测得其性能如下：

干密度为267kg/m³，抗压强度为0.4MPa，导热系数为0.135W/(m.K)，沉降率2.4％，扩展度150mm，吸水率0.67％。

实施例11：

农田秸杆 0.77％

水泥 63.90％

工业废渣 7.21％

发泡剂 0.24％

防水剂 0.07％

促凝剂 0.13％

减水剂 0.06％

水 27.62％

测得其性能如下：

干密度为388kg/m³，抗压强度为1.8MPa，导热系数为0.112W/(m.K)，沉降率1％，扩展度300mm，吸水率0.23％。

实施例12：

农田秸杆 1.12％

水泥 64.55％

工业废渣 1.00％

发泡剂 0.39％

防水剂 0.14％

促凝剂 0.13％

减水剂 0.07％

水 32.60％

测得其性能如下：

干密度为202kg/m³，抗压强度为0.4MPa，导热系数为0.057W/(m.K)，沉降率2.8％，扩展度232mm，吸水率0.74％。

实施例13：

农田秸杆 2.37％

水泥 61.50％

工业废渣 0.90％

发泡剂 0.40％

防水剂 0.62％

促凝剂 0.12％

减水剂 0.06％

水 33.97％

测得其性能如下：

干密度为197kg/m³，抗压强度为0.3MPa，导热系数为0.063W/(m.K)，沉降率3.1％，扩展度219mm，吸水率0.86％。

Claims

1.一种秸杆水泥基复合多孔自保温材料，其特征在于该材料各组分的质量百分比为：

农田秸杆 0.12～14.83％

水泥 28.70～72.08％

工业废渣 0.400～43.52％

发泡剂 0.04～0.40％

防水剂 0.06～0.89％

促凝剂 0.11～1.45％

减水剂 0.06～0.13％

余量为水。

2.根据权利要求1所述的秸杆水泥基复合多孔自保温材料，其特征在于，所述农田秸杆是稻秆、麦杆、玉米杆、高梁杆、谷杆、棉杆、豆杆或各种秸杆经过切割而成的秸杆纤维。

3.根据权利要求2所述的秸杆水泥基复合多孔自保温材料，其特征在于，所述秸杆纤维经过氯化钙、溶融的脱水氯化钙溶液矿化处理。

4.根据权利要求1所述的秸杆水泥基复合多孔自保温材料，其特征在于，所述水泥是32.5级、42.5级、52.5级硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、硫铝酸盐水泥、高铝水泥或铁铝酸盐水泥。

5.根据权利要求1所述的秸杆水泥基复合多孔自保温材料，其特征在于，所述工业废渣是粉煤灰、矿渣粉、炉渣、磨细煤矸石粉、矿山尾砂或硅灰。

6.根据权利要求1所述的秸杆水泥基复合多孔自保温材料，其特征在于，所述发泡剂是蛋白类发泡剂。

7.根据权利要求1所述的秸杆水泥基复合多孔自保温材料，其特征在于，所述的防水剂是硬脂酸类表面活性剂。

8.根据权利要求1所述的秸杆水泥基复合多孔自保温材料，其特征在于，所述促凝剂是硅酸钠或硅酸钾溶液。

9.根据权利要求1所述的秸杆水泥基复合多孔自保温材料，其特征在于，所述减水剂是萘系、三聚腈胺类、聚羧酸类或脂肪类的混凝土高效减水剂。

10.根据权利要求1所述的秸杆水泥基复合多孔自保温材料，其特征在于，所述制备方法是按配方比例称取所需的农田秸杆、水泥、工业废渣，干搅至均匀混合；然后按配方比例将水、防水剂、促凝剂、减水剂缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的浆体状物质；将发泡剂倒入发泡剂中发泡机中发泡，然后将泡沫注入到秸杆-水泥浆料中，再经混合搅拌、浇筑、养护而成。