CN103351112A

CN103351112A - 一种高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法

Info

Publication number: CN103351112A
Application number: CN2013102801635A
Authority: CN
Inventors: 董金虎
Original assignee: Shaanxi University of Technology
Current assignee: Shaanxi University of Technology
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2033-07-04
Also published as: CN103351112B

Abstract

本发明公开了一种高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法，包括：1）将建筑垃圾粉碎过筛获得建筑垃圾粉料；加入水混合，然后取硅烷偶联剂用无水乙醇稀释，滴加到粉煤灰中混合均匀后干燥备用；2）将环氧树脂溶于丙酮，依次加入填料酚醛树脂、硬脂酸、纤维、硅油，搅拌均匀后，加入固化剂；然后逐步加入建筑垃圾粉料，并用丙酮调节浆料黏度，即得建筑垃圾复合材料的成型浆料；3）将建筑垃圾复合材料的成型浆料注入钢模具中升温加压定型，即得建筑垃圾复合材料。该复合材料具有多孔结构、密度轻于水，抗压强度、抗折强度高于普通砖，且具有较好的耐水性、透水、透气性，可用于建筑物防震、城镇排水渠盖板、山体滑坡地带表面硬化等领域。

Description

一种高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑垃圾的重复利用，特别是一种高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法。

背景技术

随着各国城市化进程的加快，建筑垃圾正在日益增加，而自然资源却面临日益短缺的严峻形式，各国政府纷纷制定新政策、发展新技术，以促进建筑垃圾循环利用技术的研究与应用。据资料表明，预计到2020年我国将至少产生20亿吨建筑废渣，而目前建筑垃圾资源转化率却不足5%，与欧美国家超过90%的转化率还有很大差距。建筑垃圾中混凝土约占30-35%，砖块、沙土约占40-45%，经破碎、粉碎、过筛等处理后，可以获得建筑垃圾粉料。这些垃圾粉料的SiO₂、Al₂O₃含量很高，具有再利用的价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以建筑垃圾为主要原材料，以环氧树脂、酚醛树脂、丙酮、硅油、硅烷偶联剂等为辅料，按照一定的配比和成型工艺获得建筑垃圾复合材料。该复合材料具有宏观的多孔结构、密度轻于水，但其抗压强度、抗折强度却高于普通的建筑用砖，且具有较好的耐水性。另外，该复合材料内部孔洞相连，具有较好的透水、透气性，因此，可以将该建筑垃圾复合材料用于建筑物防震、城镇排水渠盖板、山体滑坡地带表面硬化等领域。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法，包括下述步骤：

第一步,建筑垃圾的粉碎、筛分及表面改性：

将建筑垃圾用万能粉碎机粉碎后，过200目的筛获得建筑垃圾粉料；按照质量份数取建筑垃圾粉料放入混合器中，加入水后混合，使其保持潮湿状态；然后取硅烷偶联剂用无水乙醇稀释，在充分搅拌的情况下均匀滴加到建筑垃圾粉料中；待建筑垃圾粉料与硅烷偶联剂溶液混合均匀后，置于60～80℃的干燥箱中干燥1h，得表面改性的建筑垃圾粉料，备用；

第二步，复合材料浆料的配制：

取经表面改性的建筑垃圾粉料备用；将质量份数的环氧树脂在60-80℃温度条件下充分溶于有机溶剂后，搅拌条件下依次加入填料、硬脂酸盐或液体增塑剂、有机纤维、硅油，搅拌均匀后，加入固化剂并搅拌均匀；然后逐步加入准备好的建筑垃圾粉料，并用适量的有机溶剂调节浆料的黏度，搅拌均匀后即得建筑垃圾复合材料的成型浆料；

第三步，建筑垃圾复合材料的固化成型：

将建筑垃圾复合材料的成型浆料注入钢模具中，将模具放入平板硫化机升温至160-190℃，10-20min后加压定型，取出模具，待模具冷却后即得建筑垃圾复合材料。

进一步地，上述第一步中：

所述表面改性的建筑垃圾粉料是由下述质量份数的原料制备而成：

建筑垃圾粉料100份；水2-3份；硅烷偶联剂3-5份；无水乙醇13-17份。

进一步地，所述建筑垃圾粉料为200目建筑拆迁工地垃圾。

进一步地，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570。

进一步地，上述第二步中：

所述复合材料浆料是由下述质量份数的原料制备而成：

表面改性的建筑垃圾粉料1份；环氧树脂25-35份；有机溶剂8-12份；填料酚醛树脂13-17份；硬脂酸盐或液体增塑剂1-3份；纤维0.5-1.5份；硅油20-30份；固化剂3-5份。

进一步地，所述有机溶剂为丙酮、苯、甲苯或乙醇。

进一步地，所述填料为酚醛树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯或废旧塑料。

进一步地，所述硬脂酸盐为硬脂酸钙或硬脂酸锌；所述液体增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯或邻苯二甲酸二丁酯。

进一步地，所述固化剂为二乙烯三胺、六次甲基四胺或聚酰胺。

进一步地，所述纤维为玻璃纤维、硅酸钙晶须或木屑。

该建筑垃圾复合材料的开发利用有以下突出优点：

其一，该建筑垃圾复合材料的开发利用可以解决建筑垃圾处理、自然资源短缺的问题，使建筑垃圾得以循环利用，属于国家鼓励企业开展资源综合利用的范畴；因此，该复合材料开发利用兼具经济效益和社会效益；

其二，该建筑垃圾复合材料表面硬度高、抗压抗折能力强、密度小，且具有较好的耐水性、透气透水性，可以将其应用于建筑物防震、城镇排水渠盖板、山体滑坡地带表面硬化等广泛的应用领域。

其三，该建筑垃圾复合材料采用简单的热压工艺，无需高温烧结，成型条件要求低、投资小、能耗低，是其能够被推广利用的先决条件。

附图说明

图1为本发明建筑垃圾复合材料的试样图。

图2为本发明建筑垃圾复合材料的断面结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

1、该发明用到的材料、试剂和设备

1）用到的材料、试剂如下：

建筑垃圾粉料，200目，建筑拆迁工地；

硅烷偶联剂（KH-550等），化学纯，上海耀华化工厂；

无水乙醇（等有机溶剂），化学纯，西安三浦精细化工厂；

环氧树脂，E-44，西安科达胶粘剂有限公司；

酚醛树脂粉末，PF2123，河北宏业化工有限公司；

丙酮（等有机溶剂），化学纯，西安三浦精细化工厂；

硅油，化学纯，西安三浦精细化工厂；

硬脂酸盐或液体增塑剂，化学纯，天津市北方天医化学试剂厂；

玻璃纤维（纤维），20mm，廊坊玉达亚绝缘材料有限公司。

2）用到的设备主要有：

万能粉碎机，WF-20B，张家港乐余润州机械；

振动筛，8411，上虞市道墟杰达仪器厂；

干燥箱，DHG，上海精宏实验仪器设备有限公司；

混合器，实验型,莱州隆和化工机械有限公司；

电子天平，VALOR3000，上海亚津有限公司；

平板硫化机，QLB-50D/Q，江苏省江都市天源实验机械有限公司。

2、建筑垃圾复合材料制备的主要技术环节

第一步,建筑垃圾的粉碎、筛分及表面改性：

将建筑垃圾用万能粉碎机粉碎后，过200目的筛子获得建筑垃圾粉料。按照质量份数取100份建筑垃圾粉料放入混合器中，加入2-3份水后混合，使其保持潮湿状态；然后取3-5份硅烷偶联剂KH-550用15份无水乙醇13-17份稀释，在充分搅拌的情况下均匀滴加到建筑垃圾粉料中；待建筑垃圾粉料与硅烷偶联剂溶液混合均匀后，置于60～80℃的干燥箱中干燥1h，得表面改性的建筑垃圾粉料，备用。

第二步，复合材料浆料的配制：

取上述经表面改性的建筑垃圾粉料备用；将25-35份环氧树脂在60-80℃温度条件下充分溶于8-12份有机溶剂后，搅拌条件下依次加入13-17份填料、1-3份硬脂酸盐或液体增塑剂、0.5-1.5份纤维、20-30份硅油，搅拌均匀后，加入3-5份固化剂并搅拌均匀；然后逐步加入准备好的建筑垃圾粉料，并用适量的有机溶剂调节浆料的黏度（有机溶剂加入量视固化成型后板材的表面平整度而定——不平整则加入更多的有机溶剂，以降低浆料的黏度、增加其流动性），搅拌均匀后即得建筑垃圾复合材料的成型浆料。

第三步，建筑垃圾复合材料的固化成型：

将建筑垃圾复合材料的成型浆料注入钢模具中，将模具放入平板硫化机升温至160-190℃，约10-20min后加压定型。取出模具，待模具冷却后取出制品即可。

其中，建筑垃圾粉料为200目建筑拆迁工地垃圾；硅烷偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570；有机溶剂为丙酮、苯、甲苯或乙醇；填料为酚醛树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯或废旧塑料；硬脂酸盐为硬脂酸钙或硬脂酸锌；液体增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯或邻苯二甲酸二丁酯；固化剂为二乙烯三胺、六次甲基四胺或聚酰胺；纤维为玻璃纤维、硅酸钙晶须或木屑。

下面通过表1进一步说明本发明的制备方法。

表1实施例1-4制备本发明建筑垃圾复合材料制备方法材料添加比例。

3.建筑垃圾复合材料的结构和性能

图1、图2所示，为建筑垃圾复合材料的成型样板及复合材料的断面结构，建筑垃圾复合材料成型样板，实际应用可以成型成各种结构，也可以通过在浆料中加入各种颜料对其进行着色处理；图2为建筑垃圾复合材料成型样板的断面结构，可以看到该建筑垃圾复合材料内部为多孔结构。

该建筑垃圾复合材料表面硬度高于普通水泥，抗压和抗折能力强好于普通建筑用转，密度小于水；且具有较好的耐水性，长期水浸泡硬度和抗压强度不受影响，具有较好的水透过能力。

本发明有以下关键点：

其一，建筑垃圾复合材料的组分配比；

其二，建筑垃圾复合材料的混配和成型工艺。

本发明技术的优点主要体现在三个方面：

其一，解决了建筑垃圾的循环利用问题；其二，建筑垃圾复合材料综合性能较好，应用前景较好；其三，采用简单的热压工艺，成型条件要求低、投资小、能耗低。

本发明建筑垃圾复合材料中，粉煤灰可以作为建筑垃圾的替代原材料，因为两者的主要化学成分的结构大体相似。其处理剂可以采用其它类型的硅烷偶联剂；固化剂二乙烯三胺可以替换为六次甲基四胺或聚酰胺；酚醛树脂也可以替换为聚氯乙烯、聚苯乙烯，甚至用废旧塑料替代。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

第一步,建筑垃圾的粉碎、筛分及表面改性：

第二步，复合材料浆料的配制：

第三步，建筑垃圾复合材料的固化成型：

2.根据权利要求1所述的高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法，其特征在于，所述表面改性的建筑垃圾粉料是由下述质量份数的原料制备而成：

3.根据权利要求2所述的高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法，其特征在于，所述建筑垃圾粉料为200目建筑拆迁工地垃圾。

4.根据权利要求2所述的高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570。

5.根据权利要求1所述的高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料浆料是由下述质量份数的原料制备而成：

表面改性的建筑垃圾粉料1份；环氧树脂25-35份；有机溶剂8-12份；填料13-17份；硬脂酸盐或液体增塑剂1-3份；纤维0.5-1.5份；硅油20-30份；固化剂3-5份。

6.根据权利要求5所述的高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮、苯、甲苯或乙醇。

7.根据权利要求5所述的高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法，其特征在于，所述填料为酚醛树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯或废旧塑料。

8.根据权利要求5所述的高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法，其特征在于，所述硬脂酸盐为硬脂酸钙或硬脂酸锌；所述液体增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯或邻苯二甲酸二丁酯。

9.根据权利要求5所述的高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法，其特征在于，所述固化剂为二乙烯三胺、六次甲基四胺或聚酰胺。

10.根据权利要求5所述的高强度轻质多孔的建筑垃圾复合材料的制备方法，其特征在于，所述纤维为玻璃纤维、硅酸钙晶须或木屑。