CN102515823A

CN102515823A - 一种具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102515823A
Application number: CN2011103705621A
Authority: CN
Inventors: 税安泽; 覃东; 朱雯莉; 王燕民
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: Zaisentu environmental protection technology (Wuhan) Co.,Ltd.
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-11-18
Also published as: CN102515823B

Abstract

本发明公开了一种具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料及其制备方法，该材料的显气孔率为47~93%，孔径分布5~830μm，吸水率43~305%，容重0.39~1.27g/cm³，抗压强度1.8~15.9MPa，耐火度大于1000℃，平均吸音系数0.31~0.92。本发明材料结构简单，施工方便，具有吸水、保湿等特点，无需设置防护层、排水层、滤水层、保水层及栽培基等即可直接应用于屋顶、墙体、天台、公路两侧等地方的植物栽培与降噪、隔热，特别适用于植物根系生长。

Description

一种具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷材料的制备领域，具体是一种具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着城镇化建设的加快，城市噪声与空气污染日趋严峻，热岛效应日益明显，为缓解热岛效应、绿化城市环境、提高城市泄洪能力、降低建筑能耗，对屋顶、墙体、天台及公路两侧等地方的绿化、降噪、隔热需求越来越强烈。

现有的绿化技术采用槽式床，即以砖块、木方或硬质塑料边框等砌成槽，在槽内铺以防护层或固定框、排水层、滤水层、保水层或保水剂以及土壤或土壤替代物（栽培基）等，如专利“自然生态式屋顶绿化技术”（CN101131027A）、“屋顶绿化长效轻型基质配方”（CN1460408A）、“屋顶绿化系统”（CN 101368431A）、“一种楼顶无土绿化的方法”（CN1143612C）、“屋顶绿化的生产方法”（CN1614176A）、“栽培用无纺布毯及其在草坪毯生产和屋顶绿化施工的方法”（CN1371596A）、“屋顶绿化栽植池”(CN2737143Y)、“模块式多功能屋顶绿化装置”（CN101297628A）等，但这些技术所需材料种类多，施工复杂，苗床的设置与更换困难，需要单独的防护层、排水层、滤水层、保水层及栽培基等，缺乏美观性，且栽培基通常是通过保护层的机械式固定，结合不牢，容易被洪水冲走或流失而导致下水道堵塞。另外，栽培基若采用椰纤、稻壳、锯末等轻质有机质，其强度低、植物固着力弱，且不耐高温，容易引起火灾。

此外，现有的吸音技术采用植物纤维、复合板材及多层多结构多组份材料，如“植物纤维液体发泡包装材料的制备方法”（CN100346032C）、“一种吸音建筑材料的制作方法”(CN101497207B)、“绿色吸音墙体建筑物”（CN2495713Y）、“无砂混凝土边坡绿化砖”（CN201891122U）、“一种利用工业固体废弃物制取超细无机纤维的方法”（CN100584791C）、“生物活性外墙及屋面装饰材料”（CN 1198498A）、“可以吸收车辆冲击的组装式生态隔音壁”（CN101260654B）等，它们均不能直接进行植物栽培，需借助于栽培基等，结构复杂，施工困难（施工成本高），吸音性能差，且也不耐高温。

因此，开发一种吸音性能优良，直接植物栽培效果好（无需借助于外加栽培基），强度高，结构简单，施工容易的耐高温陶瓷材料具有重要的社会意义和经济价值。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的不足，提供一种吸音性能优良，直接植物栽培效果好（无需借助于外加栽培基），强度高，结构简单，施工容易的耐高温陶瓷材料，直接应用于屋顶、墙体、天台、公路两侧等地方的植物栽培及降噪、隔热。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料，所述材料的显气孔率为47~93%，孔径分布5~830μm，吸水率43~305%，容重0.39~1.27g/cm³，抗压强度1.8~15.9MPa，耐火度大于1000℃，平均吸音系数0.31~0.92。

本发明陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按质量份数计，称取粘土0～45份、石英0～22份、石灰石0～25份、长石0～12份、城市污泥0～90份、疏浚泥0～90份、陶瓷废料0～90份、建筑废弃物0～90份、矿渣0～80份和煤渣0～80份为主要原料，再称取粘结剂0～7份、分散剂0～6份、胶凝剂0～15份和发泡剂0～80份为辅料；将上述主要原料和辅料混合、球磨或搅拌5～3000min，制得均匀粉料；

（2）将上述粉料成型，在50～150℃下干燥1~72h后备用；

（3）将上述干燥成型体在800~1350℃下烧制3~360min，即可制得具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料。

所述粘结剂为聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠或两者的混合物。

所述分散剂为柠檬酸铵、三聚磷酸钠、木质素磺酸钠和水玻璃中的任意一种或以上；

所述胶凝剂为明胶、海藻酸钠、魔芋粉和黄原胶中的任意一种或以上；

所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、炭粉和淀粉中的任意一种或以上；

所述球磨为干法球磨或湿法球磨；所述搅拌为干法搅拌或湿法搅拌；所述湿法球磨或湿法搅拌的加水量为10～85份。

所述成型为注浆成型、注模成型或0.1～400MPa的粉压成型。

所述步骤（2）中的干燥为真空干燥或气氛干燥；所述气氛为氮气或空气。

所述步骤（3）中的烧制为微波或气氛烧制；所述气氛为氮气或空气。

与现有技术相比，本发明具有的优点和有益效果包括：本发明陶瓷材料结构简单，施工方便，具有吸水、保湿等特点，无需设置防护层、排水层、滤水层、保水层及栽培基等即可直接应用于屋顶、墙体、天台、公路两侧等地方的植物栽培与降噪、隔热，特别适用于植物根系生长。

附图说明

图1为本发明陶瓷材料的SEM图；

图2为本发明种植剖面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例1

步骤为：

（1）按质量份数计，称取粘土5份、石英10份、石灰石12份、长石6份、建筑废弃物60份，矿渣4份、煤渣3份；粘结剂羧甲基纤维素钠7份、胶凝剂魔芋粉3份和黄原胶1份、发泡剂十二烷基苯磺酸钠5份；

（2）干法球磨180min，加水28份，再湿法搅拌120min；

（3）注浆成型；

（4）在空气气氛下，50℃干燥12h；

（5）在空气气氛下，1260℃烧成30min。

制备的陶瓷显气孔率76%，孔径分布35~319μm，吸水率125%，容重0.72g/cm³，抗压强度2.6MPa，耐火度大于1200℃，平均吸声系数0.65（频率分别在250、500、1000、2000Hz时的平均值，以下实施例相同），其微观结构如图1所示，用于种植景天科的佛甲草，长势良好，如图2所示。

实施例2

步骤为：

（1）按质量份数计，称取石英22份、长石12份、城市污泥3份、疏浚泥3份、陶瓷废料50份、建筑废弃物4份、矿渣4份、煤渣2份；粘结剂聚乙烯醇0.5份、分散剂柠檬酸铵0.5份；

（2）加水19份，湿法球磨30min；

（3）400MPa下粉压成型；

（4）在空气气氛下，120℃干燥24h；

（5）在微波条件下，800℃烧成360min。

制备的陶瓷显气孔率67%，孔径分布17~260μm，吸水率73%，容重0.91g/cm³，抗压强度5.6MPa，耐火度大于1000℃，平均吸声系数0.49（频率分别在250、500、1000、2000Hz时的平均值，以下同样）。用于种禾本科的狗牙根草，长势良好。

实施例3

步骤为：

（1）按质量份数计，称取粘土45份、长石2份、陶瓷废料3份、城市污泥50份；分散剂三聚磷酸钠6份；

（2）干法搅拌5min；

（3）0.1MPa下粉压成型；

（4）在真空气氛下，75℃干燥1h；

（5）在空气气氛下，1350℃烧成3min。

制备的陶瓷显气孔率83%，孔径分布42~830μm，吸水率168%，容重0.56g/cm³，抗压强度2.1MPa，耐火度大于1250℃，平均吸声系数0.77。用于种植禾本科的细叶结缕草，长势良好。

实施例4

步骤为：

（1）按质量份数计，称取石灰石25份、城市污泥7份、疏浚泥5份、陶瓷废料6份、建筑废弃物7份、矿渣50份；分散剂木质素磺酸钠3份、胶凝剂明胶15份，发泡剂木炭30份；

（2）加水80份，湿法搅拌240min；

（3）注模成型；

（4）在氮气气氛下，50℃干燥72h；

（5）在微波条件下，1000℃烧成300min。

制备的陶瓷显气孔率47%，孔径分布5~95μm，吸水率43%，容重1.27g/cm³，抗压强度15.9MPa，耐火度大于1300℃，平均吸声系数0.31。用于种植禾本科的地毯草，长势良好。

实施例5

步骤为：

（1）按质量份数计，称取疏浚泥50份、煤渣50份；分散剂水玻璃6份、胶凝剂海藻酸钠3份、发泡剂十二烷基硫酸钠12份和淀粉80份；

（2）加水54份，湿法搅拌3000min；

（3）注模成型；

（4）在真空气氛下，150℃干燥6h；

（5）在氮气气氛下，1150℃烧成120min。

制备的陶瓷显气孔率93%，孔径分布50~465μm，吸水率305%，容重0.39g/cm³，抗压强度1.8MPa，耐火度大于1100℃，平均吸声系数0.92。用于种植禾本科的野牛草，长势良好。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料，其特征在于，所述材料的显气孔率为47~93%，孔径分布5~830μm，吸水率43~305%，容重0.39~1.27g/cm³，抗压强度1.8~15.9MPa，耐火度大于1000℃，平均吸音系数0.31~0.92。

2.权利要求1所述陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（2）将上述粉料成型，在50～150℃下干燥1~72h后备用；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠或两者的混合物。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为柠檬酸铵、三聚磷酸钠、木质素磺酸钠和水玻璃中的任意一种或以上。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述胶凝剂为明胶、海藻酸钠、魔芋粉和黄原胶中的任意一种或以上。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、炭粉和淀粉中的任意一种或以上。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述球磨为干法球磨或湿法球磨；所述搅拌为干法搅拌或湿法搅拌；所述湿法球磨或湿法搅拌的加水量为10～85份。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述成型为注浆成型、注模成型或0.1～400MPa的粉压成型。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为真空干燥或气氛干燥；所述气氛为氮气或空气。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述烧制为微波或气氛烧制；所述气氛为氮气或空气。