CN104261778A - 一种木屑钙质复合板及其制备方法 - Google Patents

一种木屑钙质复合板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种木屑钙质复合板,所述复合板是木屑与钙质石灰复合而成的结构板材,是以木屑骨架物质为集料,内含可溶碳水化合物的改性剂,磨细钙质石灰为胶凝剂,内掺碳化剂、结晶水构成。利用石灰水化放热分解内掺碳酸铵溶体,释放二氧化碳与水化物零距离接触,促进碳酸化反应,完成石灰水化,凝聚,结晶,碳化,连续,不间断作用全过程,克服了已知人工碳化,工艺复杂,二氧化碳来源,成本环保等弊端,利用石灰胶结木屑废料,资源丰富,制得成本低廉的复合板。

Description

一种木屑钙质复合板及其制备方法
技术领域
本发明属建筑板材领域,具体涉及一种木屑钙质复合板及其制备方法。
背景技术
房产业的发展,使用人工制备的好性能,轻质板材需求量日益增大。用无机胶凝材料制备板材,除水泥、石膏等。石灰是建筑史上使用最早的无机气硬性胶凝材料。其地方资源丰富,工艺简单,成本低廉,在建筑材料历史上占有十分重要地位。
由于石灰与水拌和时,其拌和体系激烈放热,强烈膨胀,极易引起初期水化,凝聚结构转向结晶结构的破坏。进而依赖空气中1体积含0.03%二氧化碳自然碳化,是难以得到用石灰做板材制品的需要。有报道表明,针对上述问题,采用磨细生石灰,掺入适量外加剂如生石膏等,经复杂、严格程序控制,只能缓解激烈放热解决了石灰凝聚向结晶结构的过渡。在20分钟左右,膨胀率达44%以上,要控制石灰的膨胀,则需要加上140kg/cm2以上的外力,如果不设法抑制或消除石灰的这种有害膨胀,它就会使制品发生破坏性的体积变形。用提高空隙体积增量的方法是:提高石灰粉磨细度,增大拌和水用量,得到石灰分散度提高,空隙体积增大,便可抵制膨胀压力,使制品不受破坏。但制品强度明显降低,粉磨成本增高,石灰粉贮存易结块等问题,至今未解决,阻碍了石灰制品的发展。
众所周知,要得到较高强度的石灰制品,如“碳化石灰板”等,是用人工强制碳化的方法:将制品于特定的碳化窑内(如蒸压碳化釜)强行(约2个气压)导入CO2浓度比空气中CO2高一千倍以上的窑气,经24~30小时,则可获得较高碳酸化强度的碳化石灰板。由于人工碳化,涉及占地大,设施,设备投资大,成本高,碳化过程中废气排放,二氧化碳来源等,且制品又局限于薄壁板材。更阻碍了用石灰做板材的技术进一步发展。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷,为了解决上述技术问题,本发明提供了一种木屑钙质复合板及其制备方法,用木屑溶出物改变生石灰特性,得到石灰水化产物平稳过渡。用碳化剂内掺方法,对石灰水化产物直接在内部进行碳化,改变从外部引入二氧化碳气体的人工碳化方法。最终,木屑以轻质,多纤维集料形态,被石灰牢固胶结碳化,获得木屑钙质复合板。
本发明采用的技术方案是:
一种木屑钙质复合板,其特征在于:所述复合板是木屑与钙质石灰复合而成的结构板材,是以木屑骨架物质为集料,内含可溶碳水化合物的改性剂,磨细钙质石灰为胶凝剂,内掺碳化剂、结晶水构成。
所述各组分的质量百分比为:木屑占30~40%,所述钙质石灰占50~60%,所述碳化剂占10%,结晶和拌合用水为干基配料总量的65~75%,所述干基配料总量为木屑、钙质石灰和碳化剂的总量。
所述木屑粒径为1~6毫米,所述集料是纤维素和木质素,所述改性剂是指半纤维素中含D-木糖,L-阿拉伯半乳聚糖,半乳醛酸醋酸,被水溶解抽出,以离子状态分散于拌料水中。
所述磨细钙质石灰,细度200~230目,有效氧化钙含量85~90%。
所述碳化剂为碳酸铵,二氧化碳含量为50~56%,铵小于30%,余为其它,分解温度为50~60。℃,常温内易溶于冷水呈离子状态,而不分解。
木屑钙质复合板的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)、将水加入搅拌机中,在搅拌下加入计量木屑,并搅拌10分钟;
(2)、加入碳酸铵,搅拌5分钟;
(3)、最后加入生石灰粉,搅拌10分钟;
(4)、将拌和均匀的体系,放料入模中;引入预制钢网,震2分钟,静止4~5小时,脱模,修整,即为木屑钙质复合板。
为了能清楚完整的解释上述技术方案,本发明对上述技术方案特做如下说明:
木屑钙质复合板要解决两个技术问题是:①当生石灰与水作用时,迅速生成氢氧化钙,激烈放热如1式:千卡/克分子,强烈体积膨胀比CaO固相体积增大近两倍,由凝聚结构转向结晶结构期间其膨胀压力极易破坏初期水化产物。②用内掺碳化剂,直接在内部对水化产物碳酸化,在技术上涉及选择二氧化碳含量高的化合物(如碳酸铵)。并要求易溶于冷水而不分解,其分解温度小于60。℃,不低于50。℃,否则严重影响碳化效果。其碳酸化反应如2式,Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O。
木屑对石灰水化产物的作用机理。
本发明的木屑钙质复合板,由于木屑的介入,木屑本能吸收水迅速且量大,和保水性好,湿润的木屑表面对石灰粒子吸附,得到均匀分散,对固相石灰粒子分散越充分,得到的凝聚结构强度越高,同时降低了粒子堆集密度,抑制水化放热温度。更重要的是木屑体内可溶木糖、阿拉伯半乳聚糖等溶出。对石灰起明显缓凝作用,综合作用结果,减缓了石灰与水拌和时段水化反应速度。将水化激烈放热时段由20分钟推迟到60分钟,其放热温度由70℃降到60℃,将石灰的膨胀压力由140kg/cm2以上。降到50kg/cm2以下,其剩余膨胀压力,被木屑固有的可被压缩特性吸收和抵消,获得石灰凝聚结构向结晶结构不遭膨胀破坏的平稳过渡。
内掺碳化剂,直接在硬化体内部进行碳化的作用机理
本发明的木屑钙质复合板,得到碳酸化强度,其碳化作用时段是控制在木屑,石灰,碳化剂与水共拌入模后40~50分钟时,此时段入模体系放热达到50℃以上,碳酸铵溶液开始分解,放出CO2物质与石灰水化晶体零距离接触,在石灰放热和膨胀压力作用下,木屑受挤压其保水功能失去平衡,释放出体内在拌和时吸进的水,满足碳化只有在有水的存在下进行,符合上述碳酸化反应方程2式。
综上所述,本发明最关键方法是用木屑固有特性和溶出物控制石灰水化快速,激烈放热,强烈体积膨胀反应时段,推迟到入模成型以后,避免了石灰入水搅拌时段、结晶遭到破坏。当模内成型体系放热达50~60℃时,体系内的碳酸铵溶液方能分解,放出CO2物质,急速与结晶体同步作用,得到碳化,此时多余的CO2溶于水,形成碳酸,与后结晶的石灰结晶粒子作用,连续不间断完成全碳化过程。同时放出的铵(NH4)是一个根,其作用如一价金属的原子,与木屑内抽出物醋酸的酸根化合生成铵盐,即酸式醋酸铵NH4H,(C2H3O2)2O对铵的转化是防止铵的溢出对环境影响。获得石灰胶结木屑,且具较高碳酸化强度的木屑钙质复合板,实现本发明。
制备木屑钙质复合板,对原材料技术,所述木屑为木加工后的屑、粒、边角余废料,经粉碎分筛,粒径在1~6毫米之间,所述石灰粉为钙质石灰,有效CaO含量85~90%,粉磨细度200~230目范围内,所述碳化剂为碳酸铵,CO2含量>56%,分解温度大于50~55℃,工业品即可。
具体配料方案:制备木屑钙质复合板,配料简单,以质量百分比计,所述木屑占30~40%,所述石灰粉(氧化钙)占50~60%,所述碳酸铵占10%。拌料用水为配料干基总量的65~75%。(扣除含水值后计算)
本发明具有以下优点:
本发明用木屑特性和可溶出物改性石灰,推迟和抑制石灰水化激烈放热和膨胀,由凝聚转向结晶的缓慢过渡。利用石灰水化放热分解内掺碳酸铵溶体,释放二氧化碳与水化物零距离接触,促进碳酸化反应,完成石灰水化,凝聚,结晶,碳化,连续,不间断作用全过程。克服了已知人工碳化,工艺复杂,二氧化碳来源,成本,环保等弊端,进一步从,新方法开始,利用石灰胶结木屑废料,资源丰富,成本低廉的制板。
木屑钙质复合板与水泥、石膏板相比的优点在于,水泥板,7天达脱模强度,28天达标准强度,石膏板需要加热烘干,且强度不高,遇水软化。本发明从拌料成型到脱模4~5小时为商品板,强度高于石膏板数倍,不怕水,全工艺过程不加热,简单易操作。
具体实施方式
一种木屑钙质复合板,拌和制板料体的时限范围,入模前总耗时为35分钟,具体时段分配为,将计量水和木屑入搅拌机中,搅拌10分钟,再入计量碳酸铵搅拌5分钟,最后缓慢投入计量石灰粉搅拌10分钟,得拌和体,放料入模用10分钟,共耗时35分钟(不得超过此时限)。入模后,15~20分钟,石灰开始凝聚放热,结晶,当放热温度达碳酸铵溶体分解温度时,立即释放出二氧化碳物质,在4~5小时后,连续不间断同步完成石灰凝聚、结晶、碳化,将木屑牢固胶结,得到木屑钙质复合板。
实施例1
(1)分取(均以干基质量计)木屑30%,钙质石灰粉60%,碳酸铵10%,水为干基配料总量的75%。
(2)先将计量水入搅拌机中,在搅拌下加入计量木屑搅拌10分钟。
(3)在搅拌下加入碳酸铵,搅拌5分钟,不停机。
(4)最后缓慢加入生石粉,搅拌10分钟,视搅料,柔和均匀,放料入模。
(5)将拌和体系放入侧立式多板组合钢制模中,引入预制钢网,微震2分钟,静止4~5小时,脱模,修整,即为入库成品。
实施例2
(1)与实施例1相比,不同之处在于,木屑为35%,钙质石灰粉为55%。
(2)碳酸铵仍为10%,水为干基总量的70%。
(3)操作步骤同实施例1。
实施例3
(1)与实施例2相比,区别在于,木屑为40%,钙质石灰粉为50%,碳酸铵仍为10%,水为干基总量的65%(操作步骤同实施例1)
注意事项
1、石灰入搅拌机,与水接触,会迅速水解,而改性剂对它只能控制和推迟放热速度,所以限定石灰入机后的拌和时间不得超过10分钟。
2、放料入模时间不得超过10分钟,尽量做到石灰水化初期放热在入模成型后15~20分钟以后,否则碳酸铵水溶体会受热,提前分解,影响碳化效果。
3、木屑入机后,与水搅拌,要有足够时间溶解溶出木屑中可溶物质,利用其对石灰改性,最关键作用是推迟,控制水化放热在入模以后,利于碳化。

Claims (6)

1.一种木屑钙质复合板,其特征在于:所述复合板是木屑与钙质石灰复合而成的结构板材,是以木屑骨架物质为集料,内含可溶碳水化合物的改性剂,磨细钙质石灰为胶凝剂,内掺碳化剂、结晶水构成。
2.根据权利要求1所述的木屑钙质复合板,其特征在于:所述各组分的质量百分比为:木屑占30~40%,所述钙质石灰占50~60%,所述碳化剂占10%,结晶和拌合用水为干基配料总量的65~75%,所述干基配料总量为木屑、钙质石灰和碳化剂的总量。
3.根据权利要求2所述的木屑钙质复合板,其特征在于:所述木屑粒径为1~6毫米,所述集料是纤维素和木质素,所述改性剂是指半纤维素中含D-木糖,L-阿拉伯半乳聚糖,半乳醛酸,醋酸,被水溶解抽出,以离子状态分散于拌料水中。
4.根据权利要求2所述的木屑钙质复合板,其特征在于:所述磨细钙质石灰,细度200~230目,有效氧化钙含量85~90%。
5.根据权利要求2所述的木屑钙质复合板,其特征在于:所述碳化剂为碳酸铵,二氧化碳含量为50~56%,铵小于30%,余为其它,分解温度为50~60℃,常温内易溶于冷水呈离子状态,而不分解。
6.根据权利要求1-5任一所述的木屑钙质复合板的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)、将水加入搅拌机中,在搅拌下加入计量木屑,并搅拌10分钟;
(2)、加入碳酸铵,搅拌5分钟;
(3)、最后加入生石灰粉,搅拌10分钟;
(4)、将拌和均匀的体系,放料入模中;引入预制钢网,震2分钟,静止4~5小时,脱模,修整,即为木屑钙质复合板。
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