CN103755255A - 一种以粉煤灰制备建筑用板材的方法及以该方法制备的产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以粉煤灰为主要原料制备建筑用板材的方法，包括如下步骤：称取粉煤灰35-60重量份、水泥20-45重量份、氢氧化钠4-15重量份、石膏6-16重量份，混合均匀，加入水、磷酸溶液和发泡剂溶液，得料浆，将料浆浇注到成型模具中，振动成型，在室温下固化，脱模后于蒸压釜中养护，再于室温下养护，最后放入水中改性处理，干燥即得。本发明还公开了上述方法制备的产品。本发明方法有利于粉煤灰的处理，制备的板材强度大，抗折抗压性能良好，具有一定的抗水性，保温隔热和隔音效果好，材质轻，且生产工艺简单、成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备建筑用板材的方法及使用该方法制备的产品。
背景技术
粉煤灰是燃煤电厂产生的、排放量最大的工业固体废弃物料。据统计，我国到2020年粉煤灰总堆积量将达到30多亿吨。粉煤灰堆积占用土地和造成的空气及水质污染,土地沙化碱化等问题已经对环境产生了较大影响，综合利用粉煤灰迫在眉睫。使用粉煤灰为原料制备的建筑用板材，既保护环境，又节约能源。
目前将粉煤灰用于制备建筑用板材的技术较多。现有技术为确保产品的强度，普遍以水泥或沙子等传统材料为主要原料，粉煤灰用量较小，因而影响了粉煤灰的处理效率。为了提高粉煤灰的用量，同时保证产品的质量，则通常需要在原料中加入多种其他物料进行调配，导致工艺复杂且成本较高。
专利文献CN95110190.0公开了一种粉煤灰轻质空心墙板，其使用粉煤灰为主要原料，粉煤灰与电石渣、石膏渣、水泥组成胶结料，辅以工业煤渣、锅炉煤渣、珍珠岩为骨料，再加以增强用短纤维、化学助剂和水，经搅拌、挤压成型，再经养护得到最终产品。该技术粉煤灰使用量大，有利于粉煤灰的处理，产品密实性也较好，但是生产中使用的物料种类太多，工艺较复杂，且物料中的碱性物质会腐蚀玻璃纤维，导致板材的使用寿命较短。
专利文献CN99112128.7公开了一种粉煤灰轻质隔墙板及其制作方法。该技术采用由重量百分比为粉煤灰25-35％、水泥25-35％、砂子35-45％组成的料浆，经过拌合、投料、振捣、脱模、养护成型，制成墙板。该墙板强度高，但粉煤灰用量少，不利于粉煤灰处理，且夹层材料使用玻璃纤维网和金属网，工艺复杂且成本高。
专利文献CN200810157771.6公开了一种粉煤灰轻质保温墙板及其制作方法。该技术以粉煤灰渣、普通硅酸盐水泥、建筑胶粘剂、助剂和水混合制成混合料浆，在模具内放置聚苯泡沫板，在聚苯泡沫板上面依次均匀摊铺混合料浆、抗碱玻纤网布和混合料浆，聚苯泡沫板与模具的四周空间内由混合料浆填实，最后将泡沫板包裹在中间固化，脱模，晾晒得到产品。该技术得到的墙板质量较轻，但仍然存在粉煤灰用量小的缺点，且墙板的厚度较薄，隔音效果差。
因此，需要一种粉煤灰用量大、配方简单、工艺简单、成本低廉的粉煤灰制备建筑用板材的方法，和具有轻质、隔音、保温、耐火、强度高、平整度好、耐冲击能力强等良好物理性能的建筑用板材。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以粉煤灰为主要原料制备建筑用板材的方法，该方法粉煤灰用量大，配方简单，工艺简单、成本低。
本发明的另一目的在于提供一种应用上述方法制备的建筑用板材，该建筑板材具有轻质、隔音、保温、耐火、强度高、平整度好、耐冲击能力强等良好物理性能。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种以粉煤灰为主要原料制备建筑用板材的方法，包括如下步骤：
（1）称取粉煤灰35-60重量份、水泥20-45重量份、氢氧化钠4-15重量份、石膏6-16重量份，混合均匀，得固相物料；
（2）向所述固相物料中加入水、磷酸溶液和发泡剂溶液，得料浆；
（3）将所述料浆浇注到成型模具中，振动成型，得半成品板材；
（4）使所述半成品板材在室温下固化，脱模后于蒸压釜中养护，再于室温下养护，最后放入水中改性处理，干燥即得所述建筑用板材。
优选地，步骤（1）所述固相物料的组分配比为粉煤灰40-55重量份、水泥25-40重量份、氢氧化钠6-12重量份、石膏8-14重量份。
优选地，步骤（1）所述粉煤灰的粒度为10-40μm，优选为13-32μm。
优选地，步骤（2）所述磷酸溶液的质量浓度为3-10%，优选为3-8%；所述发泡剂溶液为过氧化氢溶液，质量浓度为2-16%，优选为4-12%。
优选地，步骤（2）所述固相物料与水的重量配比为10:3-5.5，优选为10:3.5-5，固相物料与磷酸溶液的重量配比为10:0.4-0.68，优选为10:0.43-0.56，固相物料与发泡剂溶液的重量比为10:0.3-0.56，优选为10:0.37-0.48。
优选地，步骤（2）向所述固相物料中加入水，搅拌10-35分钟，加入磷酸溶液，搅拌15-25分钟，再加入发泡剂溶液，搅拌15-25分钟。
优选地，步骤（3）所述振动成型时间为10-30分钟。
优选地，步骤（4）所述试样在室温下固化2-3.5小时，脱模后于蒸压釜中养护10-14小时，再于室温下养护48-72小时，放入水中改性处理18-24小时。
本发明还提供以上述方法制备的建筑用板材。
优选地，所述建筑用板材为墙板、地板或防火门芯板，优选为墙板。
粉煤灰的活性主要来源于活性SiO2和活性A12O3，在一定碱性条件下会发生化学反应。本发明原料中不仅含有常规材料石膏，还含有一定比例的氢氧化钠，采用这样的碱性物质配比大大增强了板材的强度和抗压、抗折性能。
本发明生产过程中还添加了一定浓度和用量的磷酸溶液，试验证明，添加该用量比例范围内的磷酸溶液，可以使生产的板材的抗压、抗折性能更进一步提高，且具有一定的抗水性。
本发明生产过程中添加了发泡剂，该发泡剂的浓度和用量使材料达到了合适的发泡程度，既能够达到发泡产生的隔音、保温效果，又能维持材料的强度。发泡后形成了密闭气泡，气泡形成的静电空气层使得板材导热系数很低，小于0.1W/m·k，保温效果好，可大量减少燃料费用，节约能源；同时板材的隔音效果增强；还减轻了板材的重量，可有效减轻建筑物的自重，且便于人工搬运和安装。
本发明采用粉煤灰的特殊粒度可使板材的密度增加，隔音效果增强。
本发明重点研究了粉煤灰与氢氧化钠、磷酸、石膏和发泡剂的用量配比，以及粉煤灰的粒度对板材质量的影响。其中石膏、氢氧化钠和磷酸的浓度和用量配比对于板材的抗压、抗折性能十分重要；发泡剂的浓度和用量则对板材的隔音、保温、重量等影响较大；粉煤灰的粒度对板材的密度和隔音效果影响较大。通过研究七种原料的不同比例配方，我们最终得到性能优良的板材，该板材强度大，抗折抗压性能良好，具有一定的抗水性，保温隔热和隔音效果好，材质轻，且生产工艺简单、成本低廉。同时，本发明的制备方法以粉煤灰作为主要原料，有利于粉煤灰的处理；在无需使用多种复杂辅料，如煤渣、珍珠岩、玻璃纤维等硬质材料的前提下，所得产品即可具有上述优点，在建筑领域具有广阔的应用前景。
具体实施方式
以下实施例以采用本发明方法制备墙板为例，对本发明技术方案做进一步说明，但以下实施例不用于限制本发明的内容。
以下实施例中使用的粉煤灰为神华准能矸电公司发电用煤产生的副产物，主要成分及含量为：SiO2：33.44%，Al2O3：44.48%，TiO2：1.87%，Fe2O3：1.9%，CaO：6.8%，MgO：0.7%，K2O：0.4%，Na2O：0.14%。实施例中所用水泥为普通硅酸盐水泥。
实施例1
以重量份计取粉煤灰40份，水泥40份，氢氧化钠6份，石膏14份，混合均匀，得固相物料，加入35份水搅拌20分钟；再加入3%磷酸溶液4.6份，搅拌15分钟，再加入4%发泡剂溶液3.7份，搅拌15分钟，得到料浆。
将墙板模具放在平台上，将得到的料浆浇注到钢模成型模具中，然后放在振动台上振动20分钟成型，将上层料浆抹平，得到半成品板材。
将试样在室温下固化2小时，脱模后送入蒸压釜中养护11小时，取出后在室温，通风条件下养护50小时。将养护好的的墙板浸泡在水中改性，浸泡时间为20小时，得到板材粗品。
将得到的板材粗品进行切边，打磨，干燥后得到尺寸为1000×600×90mm的墙板产品。其性能见表1。
表1墙板主要技术性能
| 测试项目 | 评价标准 | 技术指标 | 检测结果 |
| 面密度（Kg/m2） | JG/T169-2005 | ≤90（90型） | 66 |
| 抗压强度（MPa） | JG/T169-2005 | ≥3.5 | 4.5 |
| 空气隔声量（db） | GB/T50121-2005 | ≥35 | 39 |
| 导热系数（W/(m.k)） | JG/T041-2011 | ≤0.08 | 0.07 |
| 燃烧性能(级) | GB8624-2006 | A1.A2B.C.D.E.F. | A2 |
实施例2
以重量份计取粉煤灰50份，水泥30份，氢氧化钠10份，石膏10份，混合均匀，得固相物料，加入41份水搅拌25分钟；再加入5%磷酸溶液5.3份，搅拌20分钟，再加入8%发泡剂溶液4.3份，搅拌20分钟，得到料浆。
将墙板模具放在平台上，将得到的料浆浇注到钢模成型模具中，然后放在振动台上振动22分钟成型，将上层料浆抹平，得到试样。
将试样在室温下固化2.5小时，脱模后送入蒸压釜中养护12小时，取出后在室温，通风条件下养护60小时。将养护好的的墙板浸泡在水中改性，浸泡时间为21小时，得到板材粗品。
将得到的板材粗品进行切边，打磨，干燥后得到尺寸为1500×600×120mm的墙板产品。其性能见表2。
表2墙板主要技术性能
| 测试项目 | 评价标准 | 技术指标 | 检测结果 |
| 面密度（Kg/m2） | JG/T169-2005 | ≤120（120型） | 90 |
| 抗压强度（M Pa） | JG/T169-2005 | ≥3.5 | 4.7 |
| 空气隔声量（db） | GB/T50121-2005 | ≥35 | 43 |
| 导热系数（W/m.k） | JG/T041-2011 | ≤0.08 | 0.07 |
| 燃烧性能（级） | GB8624-2006 | A1.A2B.C.D.E.F. | A2 |
实施例3
以重量份计取粉煤灰55份，水泥25份，氢氧化钠12份，石膏8份，混合均匀，得固相物料，加入45份水搅拌30分钟；再加入8%磷酸溶液5.5份，搅拌15分钟，再加入12%发泡剂溶液4.7份，搅拌20分钟，得到料浆。
将墙板模具放在平台上，将得到的料浆浇注到钢模成型模具中，然后放在振动台上振动24分钟成型，将上层料浆抹平，得到半成品板材。
将试样在室温下固化3小时，脱模后送入蒸压釜中养护13小时，取出后在室温，通风条件下养护68小时。将养护好的的墙板浸泡在水中改性，浸泡时间为22小时，得到板材粗品。
将得到的板材粗品进行切边，打磨，干燥后得到尺寸为2000×600×120mm的墙板产品。其性能见表3。
表3墙板主要技术性能
| 测试项目 | 评价标准 | 技术指标 | 检测结果 |
| 面密度（Kg/m2） | JG/T169-2005 | ≤120（120型） | 86 |
| 抗压强度（M Pa） | JG/T169-2005 | ≥3.5 | 4.3 |
| 空气隔声量（db） | GB/T50121-2005 | ≥35 | 42 |
| 导热系数（W/m.k） | JG/T041-2011 | ≤0.08 | 0.06 |
| 燃烧性能（级） | GB8624-2006 | A1.A2B.C.D.E.F. | A2 |
Claims (10)
1.一种以粉煤灰为主要原料制备建筑用板材的方法，包括如下步骤：
（1）称取粉煤灰35-60重量份、水泥20-45重量份、氢氧化钠4-15重量份、石膏6-16重量份，混合均匀，得固相物料；
（2）向所述固相物料中加入水、磷酸溶液和发泡剂溶液，得料浆；
（3）将所述料浆浇注到成型模具中，振动成型，得半成品板材；
（4）使所述半成品板材在室温下固化，脱模后于蒸压釜中养护，再于室温下养护，最后放入水中改性处理，干燥即得所述建筑用板材。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述固相物料的组分配比为粉煤灰40-55重量份、水泥25-40重量份、氢氧化钠6-12重量份、石膏8-14重量份。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述粉煤灰的粒径为10-40μm。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述磷酸溶液的质量浓度为3-10%，优选为3-8%；所述发泡剂溶液为过氧化氢溶液，质量浓度为2-16%，优选为4-12%。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述固相物料与水的重量配比为10:3-5.5，优选为10:3.5-5，固相物料与磷酸溶液的重量配比为10:0.4-0.68，优选为10:0.43-0.56，固相物料与发泡剂溶液的重量比为10:0.3-0.56，优选为10:0.37-0.48。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（2）向所述固相物料中加入水，搅拌10-35分钟，加入磷酸溶液，搅拌15-25分钟，再加入发泡剂溶液，搅拌15-25分钟。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述振动成型时间为10-30分钟。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述试样在室温下固化2-3.5小时，脱模后于蒸压釜中养护10-14小时，再于室温下养护48-72小时，放入水中改性处理18-24小时。
9.一种以权利要求1-8任一项所述的方法制备的建筑用板材。
10.根据权利要求9所述的建筑用板材，其特征在于，所述建筑用板材为墙板、地板或防火门芯板，优选为墙板。
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