CN102452832B - 一种秸秆水泥基微孔建筑材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种秸秆水泥基微孔建筑材料及其制备方法。该建筑材料包括以下重量份数比的组分：秸秆碎粉2～5份、水泥40～60份、粉煤灰15～25份、砂子10～25份、促凝材料2-15份、聚合物和水，聚固比0.2％～0.5％，水固比35％～45％。其制备方法包括以下步骤：1)将水泥、粉煤灰、砂子、促凝材料和90～100％的水，搅拌混合均匀；2)边搅拌边加入秸秆碎粉，使其均匀分散于上述混合料中；3)连续搅拌，逐渐加入固含量为5％或10％的聚合物溶液和剩余水，形成含有均匀微小气泡的混合料；4)将上述混合料浇注到模型之中，覆盖养护；5)脱模后，置于大气环境中自然养护，得到秸秆水泥基微孔建材产品。本发明将在建筑领域发挥巨大作用，应用前景广阔。

Description

一种秸秆水泥基微孔建筑材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种含有农作物秸秆的水泥基微孔建筑材料及其制备方法。

背景技术

农作物秸秆是取之不尽的自然资源，农作物秸秆的资源化利用符合可持续发展的社会需求。已有关于秸秆与水泥混合(或复合)的报道，在发明专利ZL200510114895.2“麦秸秆水泥复合材料墙板及其制造方法”中介绍了麦秸秆水泥复合材料是由水泥、砂子、粉煤灰、碎麦秸组成固体料再与聚合物及水混合形成可浇注的混合料，然后成型制造板材。在发明专利200710054841.0“秸秆水泥混合人造板制造方法”中介绍了用碎秸杆、改性丙烯纤维、石英砂、粉煤灰、水泥混合搅拌，然后铺装压制成板。

上述两项发明专利中，涉及到“秸秆”和“水泥”，但是未涉及“微孔建筑材料”，导致成型板材体积密度较大，导热系数较高，不适用于制造体积密度较小、导热系数较低的具有适当力学强度和较好热工性能的建材制品。

发明内容

本发明的目的是提供一种生态、轻质而且制备技术简便的秸秆水泥基微孔建筑材料。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种秸秆水泥基微孔建筑材料，由包括以下重量份数比的组分制备而成：秸秆碎粉2～5份、水泥40～60份、粉煤灰15～25份、砂子10～25份、促凝材料2-15份、聚合物和水，聚固比0.2％～0.5，水固比35％～45％。

其中：

所述秸秆为麦秸秆或稻秸秆中的一种或两种的复合；秸秆的最大长度为3mm，且其中含有按重量最少为20％的长度小于1mm的碎秸秆或秸秆粉。

所述水泥为强度等级42.5的硫铝酸盐水泥或强度等级42.5R的硅酸盐水泥中的一种或两种的复合。

所述粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰。

所述砂子的粒径不超过3mm。

所述促凝材料为石膏、快硬硫铝酸盐水泥或硫酸钠中的一种或两种的复合。

所述聚合物为聚乙烯醇树脂、丙烯酸树脂或乙烯-乙酸乙烯酯共聚树脂。

本发明的第二个目的是提供一种上述秸秆水泥基微孔建筑材料的制备方法。

本发明所提供的制备方法，可包括以下步骤：

1)配制固含量为5％或10％的的聚合物水溶液，并按配比量取余量水；

2)将水泥、粉煤灰、砂子、促凝材料和余量水的90～100％混合并搅拌均匀；

3)边搅拌边加入秸秆，使其均匀分散于上述混合料中；

4)连续搅拌，加入聚合物溶液和剩余水，形成含有均匀微小气泡的混合料；得到所述秸秆水泥基微孔建筑材料。

本发明还一目的是提供一种利用所述秸秆水泥基微孔建筑材料制造建材制品的方法，包括以下步骤：

步骤一：将所述含有均匀微小气泡的混合料浇注到模型之中，覆盖养护；

步骤二：脱模后，置于大气环境中自然养护，得到秸秆水泥基微孔建材制品。

其中，所述步骤一中的覆盖养护时为5～20小时，优选为10～12小时；所述步骤二中的自然养护时间至少为7天；所述建材制品为用于房屋非承重墙体的板材或砌块。

采用以上方案，本发明秸秆水泥基微孔建筑材料依靠秸秆、水泥、聚合物溶液之间的物理化学作用与搅拌过程中施加的机械外力作用，形成的含有均匀微小气泡的秸秆水泥基混合物料。用这种微孔建筑材料可通过不同模具制造板材、砌块或其它建材制品。本发明具有以下特点：1)以农作物秸秆作为制造水泥基微孔建筑材料的原料，生态环保，符合可持续发展要求；2)秸秆水泥基微孔建筑材料中的气孔微小均匀，是制造轻质高强建筑制品的优良材料；3)该秸秆水泥基微孔材料经浇注成型、养护，可制造密度范围1000kg/m³～1400kg/m³、抗压强度范围6MPa～14MPa的微孔建材制品。本发明将在建筑领域发挥巨大作用，应用前景广阔。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

具体实施方式

本发明提供的秸秆水泥基微孔建筑材料，是采用通用混凝土构成、可再生农作物秸秆和少量聚合物溶液为原料，经特定工艺过程制备而成。

所用原料及其在本发明中所发挥的作用为：

秸秆：最大长度3mm，需含有最少20％重量份的长度小于1mm的碎秸秆或秸秆粉。与水泥和本发明所选用的聚合物产生化学作用，形成微小气泡。可选用的秸秆有麦秸秆或稻秸秆中的一种或两种的复合。

水泥：提供胶凝性能和强度的主要组分。可选用强度等级42.5的硫铝酸盐水泥或强度等级42.5R的硅酸盐水泥中的一种或两种的复合。

聚合物：与秸秆碎粉和水泥产生化学作用，形成微小气泡；并可提高混合料的胶粘性能，防止气泡逸出。可选用的聚合物有聚乙烯醇树脂、丙烯酸树脂或乙烯-乙酸乙烯酯共聚树脂，使用前将聚合物预先溶化为固含量为5％或10％的聚合物溶液(聚合物本身浓度不做限制，实施例选择5％或10％只是便于计算材料配合比中的实际用水量)。

促凝材料：加快秸秆水泥基混合料的凝结速度，减缓秸秆和聚合物对水泥水化过程的不利影响。可选用的促凝材料有石膏、快硬硫铝酸盐水泥或硫酸钠中的一种或两种的复合。

粉煤灰：调整混合料工艺性能，采用Ⅱ级粉煤灰或Ⅰ级粉煤灰。

砂：提高混合料的浇注性能，减小微孔建筑制品的收缩值。砂子的最大粒径不超过3mm。

本发明中，微孔建筑材料中各固体原料的重量份数比为：秸秆2～5份、水泥40～60份、粉煤灰15～25份、砂子10～25份、促凝材料2-15份；聚固比0.2％～0.5％，水固比35％～45％。

本发明所提供的秸秆水泥基微孔建筑材料的制备方法，可包括以下步骤：

1)配制聚合物水溶液，并按配比量取余量水；

2)将水泥、粉煤灰、砂子、促凝材料和余量水的90～100％混合并搅拌均匀；

3)边搅拌边加入秸秆，使其均匀分散于上述混合料中；

4)连续搅拌，逐渐加入聚合物水溶液，再加入剩余水，形成含有均匀微小气泡的混合料即为秸秆水泥基微孔建筑材料。

利用上述秸秆水泥基微孔建筑材料可直接制造建材制品，包括以下步骤：

步骤一：将上述混合料浇注到模型之中，覆盖养护；覆盖养护时间可为5～20小时，优选为10～12小时；

步骤二：脱模后，置于大气环境中自然养护至少7天，得到秸秆水泥基微孔建材制品；该建材制品可为用于房屋非承重墙体的板材或砌块。

以下实施例给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

实施例1、

秸秆水泥基微孔建筑材料的固体物料配合比(按重量，“份”的单位可为“克”或“千克”)：麦秸秆碎粉2.3份、水泥44.5份、粉煤灰21.6份、砂子21.6份、促凝材料10份(石膏、快硬硫铝酸盐水泥各占50％)；聚固比0.2％，水固比36％。

制备秸秆水泥基微孔建筑材料及试块，具体方法包括以下步骤：

1)称取麦秸碎粉23克、强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥445克、粉煤灰216克、砂子216克、石膏50克、快硬硫铝酸盐水泥50克；

2)量取固含量为5％的聚乙烯醇树脂聚合物溶液40毫升(不计固体聚合物的体积，含水量按40毫升计算)，另取320毫升水；

3)将强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥450克、粉煤灰216克、砂子216克、石膏50克、快硬硫铝酸盐水泥50克、水290毫升，顺序放入搅拌机中搅拌均匀；

4)继续搅拌，逐渐加入麦秸碎粉23克，使麦秸碎粉均匀分布于混合料之中；

5)继续搅拌，加入固含量为5％的聚乙烯醇聚合物溶液40毫升和剩余的30毫升水，搅拌约1分钟，形成含有均匀气泡的混合料；

6)将上述混合料浇注到40mm*40mm*160mm的棱柱体模型中，稍微振动，用抹刀抹平上面；覆盖养护12小时；

7)脱模，置于大气环境中自然养护14天，得到秸秆水泥基微孔建筑材料试块。

对得到的试块进行性能测试，3个试块干燥状态的平均密度为1352kg/m³、抗压强度平均值为13.8MPa。

该实施例秸秆水泥基微孔建筑材料可制造用于制造房屋非承重墙体的板材，制造板材时，覆盖养护12小时，自然养护14天。

实施例2、

秸秆水泥基微孔建筑材料的固体物料配合比：麦秸秆碎粉4.3份、水泥55.2份、粉煤灰17.0份、砂子21.5份、促凝材料2.0份；聚固比0.4％，水固比38％。

制备秸秆水泥基微孔建筑材料和试块，具体方法包括以下步骤：

1)称取麦秸碎粉43克、强度等级为42.5的快硬硫铝酸盐水泥552克、粉煤灰170克、砂子215克、硫酸钠20克；

2)量取固含量为5％的丙烯酸树脂聚合物溶液80毫升(不计固体聚合物的体积，含水量按80毫升计算)，另取300毫升水；

3)将强度等级为42.5的快硬硫铝酸盐水泥552克、粉煤灰170克、砂子215克、硫酸钠20克、水300克，顺序放入搅拌机中搅拌均匀；

4)继续搅拌，逐渐加入麦秸碎粉43克，使麦秸碎粉均匀分布于混合料之中；

5)继续搅拌，加入固含量为5％的丙烯酸树脂聚合物溶液80毫升，搅拌约1分钟，形成含有均匀气泡的混合料；

6)将上述混合料浇注到40mm*40mm*160mm的棱柱体模型中，稍微振动，用抹刀抹平上面；覆盖养护6小时；

7)脱模，置于大气环境中自然养护7天，得到秸秆水泥基微孔建筑材料试块。

对得到的试块进行性能测试，3个试块干燥状态的平均密度为1185kg/m³、抗压强度平均值为9.8MPa。

该实施例秸秆水泥基微孔建筑材料可制造用于制造房屋非承重墙体的砌块，制造砌块时，覆盖养护6小时，自然养护7天。

实施例3、

秸秆水泥基微孔建筑材料的固体物料配合比：稻秸秆碎粉2.0份、水泥50.0份、粉煤灰20.0份、砂子15.0份、促凝材料13.0份；聚固比0.3％，水固比40％。

制备秸秆水泥基微孔建筑材料和试块，具体方法包括以下步骤：

1)称取稻秸碎粉20克、强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥500克、粉煤灰200克、砂子150克、硫酸钠10克，快硬硫铝酸盐水泥120克；

2)量取固含量为5％的乙烯-乙酸乙烯酯共聚树脂聚合物溶液60毫升(不计固体聚合物的体积，含水量按60毫升计算)，另取340毫升水；

3)强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥500克、粉煤灰200克、砂子150克、硫酸钠10克，快硬硫铝酸盐水泥120克、水320克，顺序放入搅拌机中搅拌均匀；

4)继续搅拌，逐渐加入稻秸碎粉20克，使稻秸碎粉均匀分布于混合料之中；

5)继续搅拌，加入固含量为5％的乙烯-乙酸乙烯酯共聚树脂聚合物溶液60毫升和剩余的20毫升水，搅拌约1分钟，形成含有均匀气泡的混合料；

6)将上述混合料浇注到40mm*40mm*160mm的棱柱体模型中，稍微振动，用抹刀抹平上面；覆盖养护10小时；

7)脱模，置于大气环境中自然养护14天，得到秸秆水泥基微孔建筑材料试块。

对得到的试块进行性能测试，3个试块干燥状态的平均密度为1030kg/m³、抗压强度平均值为6.8MPa。

该实施例秸秆水泥基微孔建筑材料可制造用于房屋非承重墙体的板材，制造板材时，覆盖养护10小时，自然养护14天。

实施例4～实施例6和比较例、

按实施例1的操作过程，按表1所列组配和参数制备水泥基微孔建筑材料和水泥基微孔建材制品，性能测试结果也列于表1。

实施例数据显示，本发明组配制备得到的秸秆水泥基微孔材料经浇注成型、养护，可制造密度范围1000kg/m³～1400kg/m³、抗压强度范围6MPa～14MPa的微孔建材制品，轻质且抗压强度能够满足非承重填充墙体所用制品的性能要求；而比较例制品密度较高，用于填充墙体时会增加墙体自重。

Claims (8)

1.一种秸秆水泥基微孔建筑材料，由包括以下重量份数比的组分制备而成：秸秆碎粉2～5份、水泥40～60份、粉煤灰15～25份、砂子10～25份、促凝材料2-15份、聚合物和水，聚固比0.2％～0.5％，水固比35％～45％； 

所述秸秆为麦秸秆或稻秸秆中的一种或两种的复合；秸秆的最大长度为3mm，且其中含有按重量最少为20％的长度小于1mm的碎秸秆或秸秆粉； 

所述聚合物为聚乙烯醇树脂、丙烯酸树脂或乙烯-乙酸乙烯酯共聚树脂； 

所述制备包括以下步骤： 

1)配制固含量为5％或10％的聚合物水溶液，并按配比量取余量水； 

2)将水泥、粉煤灰、砂子、促凝材料和余量水的90～100％混合并搅拌均匀； 

3)边搅拌边加入秸秆碎粉，使其均匀分散于上述混合料中； 

4)连续搅拌，加入聚合物溶液和剩余水，形成含有均匀微小气泡的混合料； 

得到所述秸秆水泥基微孔建筑材料。 

2.根据权利要求1所述的秸秆水泥基微孔建筑材料，其特征在于：所述水泥为强度等级42.5的硫铝酸盐水泥或强度等级42.5R的硅酸盐水泥中的一种或两种的复合。 

3.根据权利要求1所述的秸秆水泥基微孔建筑材料，其特征在于：所述粉煤灰为I级或II级粉煤灰。 

4.根据权利要求1所述的秸秆水泥基微孔建筑材料，其特征在于：所述砂子的粒径不超过3mm。 

5.根据权利要求1所述的秸秆水泥基微孔建筑材料，其特征在于：所述促凝材料为石膏、快硬硫铝酸盐水泥或硫酸钠中的一种或两种的复合。 

6.一种利用权利要求1至5任一所述秸秆水泥基微孔建筑材料制造建材制品的方法，包括以下步骤： 

步骤一：将所述含有均匀微小气泡的混合料浇注到模型之中，覆盖养护； 

步骤二：脱模后，置于大气环境中自然养护，得到秸秆水泥基微孔建材制品。 

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤一中的覆盖养护时间为5～20小时；所述步骤二中的自然养护时间至少为7天；所述建材制品为用于房屋非承重墙体的板材或砌块。 

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤一中的覆盖养护时间为10～12小时。