CN102219463B - 免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料及其制备方法是利用江湖河塘坝淤泥、工业废渣、农田秸杆、石灰和水，拌合后在蒸气养护作用下通过碱激发技术制备的一种新型轻质建筑自保温材料。各组分及其质量百分比为：淤泥8.2~57.1%，工业废渣0.5~61.5%，农田秸杆0.1~4.1%，石灰4.1~22.4%，水17.7~36.0%。本发明制备的免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料所使用的主要原材料淤泥、工业废渣和农田秸杆均为废弃物，来源广泛、制备勿需高温、成本低廉、制备加工方便，同时保温隔热性能优良、力学强度高。具有利废、环保、再生、节能等突出特性，应用开发前景十分广阔。
Description
技术领域
本发明涉及的是利用淤泥、工业废渣、农田秸杆等废弃物制备的一种免烧型建筑自保温材料。具体的讲，用农村江湖河塘坝清淤所得淤泥废弃物，秸杆纤维、粉煤灰和矿渣等工业废渣通过石灰的碱性激发作用所制备的一种新型免烧自保温材料，涉及用于建筑围护结构。主要用于建筑节能领域。
背景技术
我国广大农村地区，拥有江湖河塘坝面积约9000km2。近年来，随着我国城乡水环境治理程度不断加大，每年江湖河塘坝清淤量十分巨大，淤泥的处理和资源化是水环境治理的关键环节。与此同时，我国农村地区也堆积了几十亿吨的尾砂、粉煤灰、矿渣等固体废弃物，占据了大量的土地资源，严重污染了周边的环境。另外，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，严重污染了空气环境，也浪费了大量可再生资源。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。
建筑业是我国的支柱产业，建筑业消耗全球大约40%的能源。目前，我国建筑物的保温隔热性能普遍较差，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，我国建筑取暖一般以煤为主，每年采暖消耗燃煤约1.0亿t，排放二氧化碳约1.9亿t，排放二氧化硫约300 万t，严重污染环境。据住建部统计，当前中国有420多亿平方米既有建筑，而且每年我国城乡新增建筑面积约20亿平方米。如果不采用节能改造或节能措施，这些高耗能建筑将消耗大量我国宝贵而稀缺的能源，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。
我国作为农业大国、建筑大国、资源和能源消耗大国，开发利用来源广泛的江湖河塘坝淤泥、工业废渣、农田秸杆等废弃物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、改善城乡水环境都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免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料及其制备方法，本发明的泥渣自保温材料的原材料来源广泛、制备加工方便、价格低廉、可就地取材、合成勿需高温，蒸气养护即可固结，因此施工方面、操作简单，方便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，在蒸养条件下用石灰激发泥渣中具有潜在活性的SiO2和Al2O3，产生具有较高力性能和优异耐久性能的胶凝材料。在此基础上，在泥渣基体中通过掺加大量的秸杆纤维提高强度和韧性，降低导热系数，提高保温隔热性能；最终得到具有保温隔热性能优良的轻质高强的免烧型建筑自保温材料与制品。
本发明的免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料本运用碱激发原理，将少量石灰掺入到淤泥和废渣中，通过模压成型和蒸养工艺，同时掺加大量的秸杆纤维，将承受载荷的基体材料与起增强增韧保温作用的秸杆纤维有机结合起来，研发出轻质、高强、低成本的免烧型建筑自保温材料与制品，可为我国的淤泥、废渣、农田秸杆废弃物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。
该材料各组分的质量百分比为：
淤泥 8.2 ~57.1%
工业废渣 0.5~61.5%
农田秸杆 0.1 ~4.1 %
石灰 4.1 ~22.4 %
水 17.7 ~36.0 % 。
所述淤泥是江湖河塘坝清淤所得废弃物。
所述工业废渣是是粉煤灰、矿渣粉、炉渣、磨细煤矸石粉、矿山尾砂或硅灰。
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。
所述石灰是经过充分熟化的熟石灰。
本发明免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料的制备方法为：首先按配方比例称取所需的淤泥、工业废渣、秸杆、石灰干搅至均匀混合；然后按配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的潮湿散粒状态；将潮湿散状物填满模具，进行模压成型；将成型好的试块静置24h后，放到温度为85-110℃蒸气养护箱中养护48小时。
有益效果：与国内外同类技术相比，该项成果具有以下特色：采用来源丰富的淤泥、废渣和农田秸杆等废弃物，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，在110℃以下蒸气养护条件下合成，与高温烧结砖(>1000℃)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、淤泥和废渣的化学反应活性二者有机结合。综合运用上述技术制备的免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料，国内外尚无此类产品。
具体实施方式
该免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料由五大组分组成，其比例为：
淤泥 8.2 ~57.1%
工业废渣 0.5~61.5%
农田秸杆 0.1 ~4.1 %
石灰 4.1 ~22.4 %
水 17.7 ~36.0 %
所述淤泥是江湖河塘坝清淤所得废弃物，其含水量控制≤18%。
所述工业废渣是是粉煤灰、矿渣粉、炉渣、磨细煤矸石粉、矿山尾砂或硅灰，比表面积≥250m2/kg。
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，长度控制在5-25mm、宽度控制0.2-1.0mm、长径比控制在10-50。
所述石灰是经过充分熟化的熟石灰，CaO+MgO含量≥75%。
结合本发明内容提供以下实施例：本发明的制备方法是：(1) 按配方比例称取所需的淤泥、工业废渣、农田秸杆、石灰等干状物质，干搅1分钟，使它们均匀地混合在一起；(2) 按配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的湿散粒状态；(3) 将潮湿散状物填满模具，进行模压成型；(4) 将成型好的试块静置后，放到温度为85-110℃蒸气养护箱中养护48小时。
实施例1：
淤泥 57.1%
工业废渣 0.5%
农田秸杆 0.1%
石灰 6.3%
水 36.0%
测得其性能如下：
密度为2012 kg/m3，抗压强度为0.9 MPa，吸水率21.2%
实施例2：
淤泥 51.0%
工业废渣 1.0%
农田秸杆 0.2%
石灰 12.8%
水 35.0%
测得其性能如下：
密度为2075 kg/m3，抗压强度为1.1 MPa，吸水率20.3%
实施例3：
淤泥 44.8%
工业废渣 2.0%
农田秸杆 0.1%
石灰 19.1%
水 34.0%
测得其性能如下：密度为2115 kg/m3，抗压强度为1.2 MPa，吸水率19.7%
实施例4：
淤泥 40.6%
工业废渣 1.5%
农田秸杆 0.3%
石灰 22.4%
水 35.2%
测得其性能如下：密度为2089 kg/m3，抗压强度为1.2 MPa，吸水率19.9%
实施例5：
淤泥 36.9%
工业废渣 41.0%
农田秸杆 0.1%
石灰 4.1%
水 17.9%
测得其性能如下：密度为2123 kg/m3，抗压强度为4.1 MPa，吸水率18.9%
实施例6：
淤泥 32.8%
工业废渣 41.0%
农田秸杆 0.2%
石灰 8.2%
水 17.8%
测得其性能如下：密度为2142 kg/m3，抗压强度为5.9 MPa，吸水率17.5%
实施例7：
淤泥 30.8%
工业废渣 41.0%
农田秸杆 0.3%
石灰 10.2%
水 17.7%
测得其性能如下：密度为2150 kg/m3，抗压强度为6.9 MPa，吸水率17.3%
实施例8：
淤泥 28.7%
工业废渣 41.0%
农田秸杆 0.2%
石灰 12.3%
水 17.8%
测得其性能如下：密度为2163 kg/m3，抗压强度为8.3 MPa，吸水率16.8%
实施例9：
淤泥 24.4%
工业废渣 45.1%
农田秸杆 0.2%
石灰 12.3%
水 18.0%
测得其性能如下：密度为2178 kg/m3，抗压强度为10.2 MPa，吸水率16.5%
实施例10：
淤泥 20.5%
工业废渣 49.2%
农田秸杆 0.1%
石灰 12.2%
水 18.0%
测得其性能如下：密度为2196 kg/m3，抗压强度为12.0 MPa，吸水率15.8%
实施例11：
淤泥 16.4%
工业废渣 53.3%
农田秸杆 0.2%
石灰 12.1%
水 18.0%
测得其性能如下：密度为2210 kg/m3，抗压强度为13.7 MPa，吸水率15.4%
实施例12：
淤泥 8.2%
工业废渣 61.5%
农田秸杆 0.3%
石灰 12.0%
水 18.0%
测得其性能如下：密度为2226 kg/m3，抗压强度为15.0 MPa，吸水率15.2%
实施例13：
淤泥 27.8%
工业废渣 41.0%
农田秸杆 1.3%
石灰 11.9%
水 18.0%
测得其性能如下：密度为1896 kg/m3，抗压强度为7.2 MPa，吸水率20.3%
实施例14：
淤泥 27.2%
工业废渣 41.0%
农田秸杆 2.1%
石灰 11.7%
水 18.0%
测得其性能如下：密度为1874 kg/m3，抗压强度为4.5 MPa，吸水率20.8%
实施例15：
淤泥 25.8%
工业废渣 41.0%
农田秸杆 4.1%
石灰 11.1%
水 18.0%
测得其性能如下：密度为1790 kg/m3，抗压强度为3.9 MPa，吸水率24.1% 。
Claims (6)
1.一种免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料，其特征在于该材料各组分的质量百分比为：
淤泥 8.2 ~57.1%
工业废渣 0.5~61.5%
农田秸杆 0.1 ~4.1 %
石灰 4.1 ~22.4 %
水 17.7 ~36.0 % 。
2.根据权利要求1所述的免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料，其特征在于，所述淤泥是江湖河塘坝清淤所得废弃物。
3.根据权利要求1所述的免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料，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。
4.根据权利要求1所述的免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料，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。
5.根据权利要求1所述的免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料，其特征在于，所述石灰是经过充分熟化的熟石灰。
6.一种如权利要求1所述的免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料的制备方法，其特征在于，首先按配方比例称取所需的淤泥、工业废渣、秸杆、石灰干搅至均匀混合；然后按配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的潮湿散粒状态；将潮湿散状物填满模具，进行模压成型；将成型好的试块静置24h后，放到温度为85-110℃蒸气养护箱中养护48小时。
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