CN103922689A

CN103922689A - 一种利用泡沫玻璃边角废料制备保温砌块的方法

Info

Publication number: CN103922689A
Application number: CN201410124596.6A
Authority: CN
Inventors: 孙诗兵; 聂光临; 田英良; 姚晓丹
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2014-03-29
Filing date: 2014-03-29
Publication date: 2014-07-16

Abstract

一种利用泡沫玻璃边角废料制备保温砌块的方法，用于建筑和其它保温隔热工程。首先，将泡沫玻璃边角料破碎后干燥处理；其次，按重量计，称取70%-85%硅酸钠水溶液、0.2%-3.0%增稠剂、8%-20%聚合物乳液、0.5-3.0%膨润土、0.5%-6.0%硅烷偶联剂水溶液、0.01%-0.20%聚丙烯纤维，并搅拌均匀配制成粘结浆体；再者，将干燥后的泡沫玻璃碎块浸入配制好的浆体中，并进行搅拌，让泡沫玻璃碎块充分挂浆；然后，将挂浆后的泡沫玻璃碎块装入模具中，利用压力机进行压制成型，烘干后即得保温砌块制品。该制品中泡沫玻璃碎块所占体积比例达85%以上，该制品的具有容重小，导热系数小，抗压强度大，体积吸水率小特点，性能优于普通建筑砌块产品。

Description

一种利用泡沫玻璃边角废料制备保温砌块的方法

技术领域

本发明提供了一种泡沫玻璃边角废料保温砌块及其制备方法，属于建筑材料领域。

背景技术

泡沫玻璃是一种新型环保型保温隔热材料，它以废玻璃或富含玻璃相的物质为主要原料，添加发泡剂和助剂，进行粉磨形成配合料，将其放入耐热钢模具中，进行预热、烧结、发泡、定型、脱模、退火，制备成一种多孔结构的玻璃态材料。泡沫玻璃具有一系列优良性能，包括防火、防水、保温、隔热、轻质、高强、防腐、隔潮等，可广泛用于工业和建筑保温工程。

随着我国的经济飞速发展，国家对建筑节能和工业节能要求的不断提高，在这样的需求背景前提条件下，泡沫玻璃作为一种性能稳定的建筑外墙和屋面保温无机保温隔热材料，其需求量保持高速增长。

泡沫玻璃生产工艺广泛采用“粉末烧结工艺法”，在生产过程中，必须借助模具成型，形成泡沫玻璃毛坯外形不很规则，需要经过切割加工，使其形成外表相对规则的制品，在锯切加工过程中会产生很多边角废料，边角废料多是片状和条状形态，基本尺寸为：厚度约为10mm-30mm，长度约为100mm-800mm，宽度约为50mm-600mm。泡沫玻璃行业的边角废料一般占毛坯体积的30%-40%，因此，泡沫玻璃生产厂均会产生大量的废弃泡沫玻璃边角废料，通常的处理方法，采用露天堆积，造成很大的环境粉尘污染，占用场地，即便有工矿企业和城镇自建房，可以将其用于屋顶保温隔热工程使用，但其消耗量相对有限，并且运输过程会导致遗洒和飘落，也产生较大的环境影响，当运距过大时，没有业主或单位愿意进行运输使用。

近年来，中国泡沫玻璃年生产规模已达100万立方以上，所以泡沫玻璃边角废料的问题也越来越被人们所重视。泡沫玻璃边角废料问题已经困扰了该行业40余年，如果能够找到妥善的解决处理办法，将避免泡沫玻璃边角废料对资源和能耗浪费，减少环境污染和土地占用，由于泡沫玻璃本身性能优良，必须通过适当的处理办法将其转化成可循环利用的物质。

发明内容

为了实现泡沫玻璃边角废料的再生利用，使其变废为宝，本发明提供了一种泡沫玻璃边角废料制备保温砌块的方法，该制品容重较低、导热系数小、强度较高，是一种新型保温砌块材料，其性能优良，兼具节能环保功能。

一种利用泡沫玻璃边角废料制备保温砌块的方法，其特征在于：将泡沫玻璃边角废料破碎成粒状并干燥，使粒状泡沫玻璃边角废料粘附粘结浆体后，将其装入模具，利用压力机进行压制，使其密实，烘干使粘结浆体固化，制得保温砌块；所述的粘结浆体，其组成按重量计，包括70%-85%的硅酸钠水溶液，0.2%-3.0%的增稠剂，8%-20%的聚合物乳液，0.5-3.0%的膨润土、0.5%-6.0%的硅烷偶联剂水溶液、0.01%-0.20%的纤维；硅酸钠水溶液固含量为30%-50%；增稠剂选用纤维素醚、淀粉中的任意一种；聚合物选用VAE乳液，固含量50%；膨润土选用钠质膨润土。

进一步，泡沫玻璃边角废料需经过破碎，并且破碎的颗粒尺寸以3mm-50mm为佳。

进一步，硅烷偶联剂水溶液的质量分数为5%-20%，其配制方法为将硅烷偶联剂加入质量分数为0.1%的醋酸水溶液，搅拌均匀即可使用，且硅烷偶联剂水溶液须现配现用。

进一步，纤维选用聚丙烯纤维，纤维长度为5-15mm，直径为30μm-80μm。进一步，首先，将废弃泡沫玻璃边角料破碎为3mm-50mm粒径大小的碎块，并对泡沫玻璃碎块进行干燥处理；其次，按质量含量要求称取硅酸钠水溶液、增稠剂、聚合物、膨润土、硅烷偶联剂水溶液、纤维，并搅拌均匀配制成功能性粘结浆体；再者，将干燥后的泡沫玻璃碎块浸入配制好的粘结浆体中，并进行搅拌，让泡沫玻璃碎块充分挂浆；将挂浆后的泡沫玻璃碎块装入模具中，利用压力机进行压制成型，选用压制压力为0.15MPa-0.40MPa，保压时间为5s-30s；最后将成型后的制品移入烘干炉，烘干温度选用85℃-200℃；烘干至恒重后即得泡沫玻璃保温砌块。

进一步，泡沫玻璃边角废料碎块的干燥处理温度选用50℃-150℃。

硅酸钠水溶液选用市售产品，其固含量为30%-50%，本发明使用硅酸钠水溶液作为胶凝材料；

增稠剂选用纤维素醚、淀粉中的任意一种，使用增稠剂的目的在于增加粘结浆体的稠度，让泡沫玻璃边角废料碎块表面充分挂浆，即让泡沫玻璃表面能够吸附较多的硅酸钠水溶液，从而促进和提高保温板的力学强度；

聚合物选用市售的VAE乳液，固含量50%，VAE乳液的加入可以提高制品的力学强度，另外聚合物乳液会在制品表面形成一层聚合物薄膜，有利于提高制品的耐水性、降低吸水率、避免碱释放；

膨润土选用市售的钠质膨润土，钠质膨润土的吸水率高，膨胀倍数大，这样就使得制品与水接触时，钠质膨润土产生膨胀，从而填充了制品内部的孔隙，阻碍了水分向制品内部的运动，有利于提高制品的耐水性；

硅烷偶联剂水溶液的质量分数为5%-20%，其配制方法为将市售的硅烷偶联剂中加入质量份数为0.1%的醋酸水溶液，搅拌均匀即可使用，且硅烷偶联剂水溶液须现配现用；硅烷偶联剂加入到硅酸钠水溶液中会发生以下反应（Y1、Y2、Y3为憎水基团；X为易水解基团）：

（硅烷偶联剂发生水解生成硅羟基）

硅烷偶联剂发生水解生成的硅羟基与硅酸钠固化后生成的Si-O-Si网络骨架发生脱水反应，而使憎水基团Y1、Y2、Y3外挂在Si-O-Si网络骨架上，从而使得制品具有良好的憎水性，提高制品的耐水性；

纤维选用聚丙烯纤维，纤维长度为5-15mm，直径为30μm-80μm，加入纤维的目的在于提高制品的抗折强度；

压制压力选用0.15MPa-0.40MPa，保压时间为5s-30s；

成型后的制品烘干温度为85℃-200℃，在烘干温度下硅酸钠水溶液发生以下反应：

Na₂O·Si₂O+(2n+1)H₂O→2NaOH+nSi(OH)₄

最终形成Si-O-Si网络骨架，使制品获得充足力学强度，同时避免硅酸钠的水解反应。

本发明突出优点在于：

利用泡沫玻璃边角废料制备保温砌块，实现了泡沫玻璃边角废料的资源化再生利用，减少环境负荷，符合可持续的发展要求。所制得的泡沫玻璃边角废料保温砌块的容重范围200Kg/m³-500Kg/m³，抗压强度0.6MPa-3.0MPa，25℃导热系数0.065W/m.K-0.115W/m.K，体积吸水率小于3.0%；另外硅酸钠水溶液须加热固化，生产周期较短，能够提高工厂生产效率。

具体实施方式

实施例1

首先，泡沫玻璃边角废料破碎成粒径为3-16mm碎块，将碎块置于干燥箱中，在50℃下烘干至恒重；其次，按重量计，按如下要求进行配制粘结浆体，固含量50%的硅酸钠水溶液为70.0%；固含量50%的VAE乳液（即市售707乳液）为20%；市售HPMC（标准粘度值10000MPa.s）作为增稠剂，用量为3%；市售400目钠质膨润土为1.8%；将市售KH570硅烷偶联剂使用质量分数0.1%醋酸溶液稀释为质量分数为5%的硅烷偶联剂溶液，用量为5.0%；市售聚丙烯纤维，长5mm，直径30μm-40μm，质量为0.20%；将上述物质混合搅拌均匀配制成粘结浆体；再者，将干燥后的泡沫玻璃碎块浸入配制好的粘结浆体中，并进行搅拌，让泡沫玻璃边角废料的碎块充分挂浆；然后，将挂浆后的泡沫玻璃边角废料的碎块装入模具中，利用压力机进行压制成型，压制压强0.40MPa，保压时间30s；最后，将成型后的制品移入烘干炉，在85℃烘干至恒重即得泡沫玻璃保温砌块；所得泡沫玻璃保温砌块的干密度为500Kg/m³，抗压强度3.0MPa，25℃条件导热系数0.115W/m.K，体积吸水率2.0%。

实施例2

首先，泡沫玻璃边角废料破碎成粒径为16-30mm碎块，将碎块置于干燥箱中，在100℃下烘干至恒重；其次，按重量计，按如下要求进行配制粘结浆体，固含量40%的硅酸钠水溶液为85%；固含量50%的VAE乳液（即市售707乳液）为13.49%；采用市售淀粉作为增稠剂，用量为0.5%；市售400目钠质膨润土为0.5%；将市售KH570硅烷偶联剂使用质量分数0.1%醋酸溶液稀释为质量分数为5%的硅烷偶联剂溶液，用量为0.5%；市售聚丙烯纤维，长15mm，直径60μm-80μm，用量为0.01%；将上述物质混合搅拌均匀配制成粘结浆体；再者，将干燥后的泡沫玻璃碎块浸入配制好的粘结浆体中，并进行搅拌，让泡沫玻璃边角废料的碎块充分挂浆；然后，将挂浆后的泡沫玻璃边角废料的碎块装入模具中，利用压力机进行压制成型，压制压强0.25MPa，保压时间18s；最后，将成型后的制品移入烘干炉，在150℃烘干至恒重即得泡沫玻璃保温砌块；所得泡沫玻璃保温砌块的干密度为320Kg/m³，抗压强度2.3MPa，25℃条件导热系数0.082W/m.K，体积吸水率2.4%。

实施例3

首先，泡沫玻璃边角废料破碎成粒径为30-50mm碎块，将碎块置于干燥箱中，在150℃下烘干至恒重；其次，按重量计，按如下要求进行配制粘结浆体，固含量30%的硅酸钠水溶液为78.7%；固含量50%的VAE乳液（即市售707乳液）为15%；市售HPMC（标准粘度值10000MPa.s）作为增稠剂，用量为0.2%；市售400目钠质膨润土为2%；将市售KH570硅烷偶联剂使用质量分数0.1%醋酸溶液稀释为质量分数为20%的硅烷偶联剂溶液，用量为4%；市售聚丙烯纤维，长10mm，直径40μm-60μm，质量为0.1%；将上述物质混合搅拌均匀配制成粘结浆体；再者，将干燥后的泡沫玻璃碎块浸入配制好的粘结浆体中，并进行搅拌，让泡沫玻璃边角废料的碎块充分挂浆；然后，将挂浆后的泡沫玻璃边角废料的碎块装入模具中，利用压力机进行压制成型，压制压强0.15MPa，保压时间5s；最后，将成型后的制品移入烘干炉，在200℃烘干至恒重即得泡沫玻璃保温砌块；所得泡沫玻璃保温砌块的干密度为200Kg/m³，抗压强度0.6MPa，25℃条件导热系数0.065W/m.K，体积吸水率1.6%。

Claims

1.一种利用泡沫玻璃边角废料制备保温砌块的方法，其特征在于：将泡沫玻璃边角废料破碎成粒状并干燥，使粒状泡沫玻璃边角废料粘附粘结浆体后，将其装入模具，利用压力机进行压制，使其密实，烘干使粘结浆体固化，制得保温砌块；所述的粘结浆体，其组成按重量计，包括70%-85%的硅酸钠水溶液，0.2%-3.0%的增稠剂，8%-20%的聚合物乳液，0.5-3.0%的膨润土、0.5%-6.0%的硅烷偶联剂水溶液、0.01%-0.20%的纤维；硅酸钠水溶液固含量为30%-50%；增稠剂选用纤维素醚、淀粉中的任意一种；聚合物选用VAE乳液，固含量50%；膨润土选用钠质膨润土。

2.根据权利要求1所述的一种利用泡沫玻璃边角废料制备保温砌块的方法，其特征在于：泡沫玻璃边角废料需经过破碎，并且破碎的颗粒尺寸以3mm-50mm为佳。

3.根据权利要求1所述的一种利用泡沫玻璃边角废料制备保温砌块的方法，其特征在于：硅烷偶联剂水溶液的质量分数为5%-20%，其配制方法为将硅烷偶联剂加入质量分数为0.1%的醋酸水溶液，搅拌均匀即可使用，且硅烷偶联剂水溶液须现配现用。

4.根据权利要求1所述的一种利用泡沫玻璃边角废料制备保温砌块的方法，其特征在于：纤维选用聚丙烯纤维，纤维长度为5-15mm，直径为30μm-80μm。

5.根据权利要求1所述的一种利用泡沫玻璃边角废料制备保温砌块的方法，其特征在于：首先，将废弃泡沫玻璃边角料破碎为3mm-50mm粒径大小的碎块，并对泡沫玻璃碎块进行干燥处理；其次，按质量含量要求称取硅酸钠水溶液、增稠剂、聚合物、膨润土、硅烷偶联剂水溶液、纤维，并搅拌均匀配制成功能性粘结浆体；再者，将干燥后的泡沫玻璃碎块浸入配制好的粘结浆体中，并进行搅拌，让泡沫玻璃碎块充分挂浆；将挂浆后的泡沫玻璃碎块装入模具中，利用压力机进行压制成型，选用压制压力为0.15MPa-0.40MPa，保压时间为5s-30s；最后将成型后的制品移入烘干炉，烘干温度选用85℃-200℃；烘干至恒重后即得泡沫玻璃保温砌块。

6.根据权利要求1所述的一种利用泡沫玻璃边角废料制备保温砌块的方法，其特征在于：泡沫玻璃边角废料碎块的干燥处理温度选用50℃-150℃。