CN106045447A - 一种利用植物秸秆生产的夹芯复合墙板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种利用植物秸秆生产的夹芯复合墙板及其制备方法。提供了一种热工性能优良、不燃、耐久性好、经济适用的利用植物秸秆生产的夹芯复合墙板及其制备方法。包括一对面层和设在一对面层中间的芯层，所述面层和芯层胶结为一整体，其中，位于上方的面层为上面层，位于下方的面层为下面层；所述面层由水泥、建筑废弃物再生微粉、建筑废弃物再生细骨料、改性剂、植物纤维和水组成；所述芯层由脱硫石膏、普硅水泥、外加剂、段状植物秸秆、发泡剂和水组成。本发明提高了建筑废弃物利用率和秸秆利用率，经济适用，综合利用建筑废弃物、植物秸秆的附加值，提高了我国建筑废弃物、农业废弃物在墙材行业综合利用水平。

Description

一种利用植物秸秆生产的夹芯复合墙板及其制备方法

技术领域

[0001]本发明涉及环境保护和建筑墙体保温材料技术领域，尤其涉及一种利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板及其制备方法。

背景技术

[0002]保护大自然的生态平衡是全球目前最关注的热点问题，而农业秸杆类废弃物的再利用成为关注的焦点。我国秸杆资源十分丰富，主要为稻草、小麦秸和玉米秸，但对农作物秸杆的处理方式主要是将农作物秸杆直接焚烧处理，这样不但将有用的资源白白废弃，而且会造成严重的环境污染，其屡禁不止的主要原因一是秸杆综合利用差，二是一些关键性技术难题尚未突破。因此，如何合理而又有效地利用植物秸杆，不仅是农业界的一项具有战略意义的课题，也成为了政府相关部门关注的一个焦点。

[0003]随着国家环保和可持续发展政策的不断深化实施，如何将建筑废弃物资源化利用，已成为重大技术和社会课题。由于混凝土的凝结硬化是一个非常缓慢的过程，即使经过20年的时间，其水泥的水化还没有完全结束，有相关研究表明，建筑废弃物的活性指数为66%。因此，提高建筑废弃物的高附加值利用有着重要意义。

[0004]建筑构件和部品部件工业化是实现住宅产业化的重要物质基础。使用预制的构件和部品部件建造村镇和城镇建筑，可显著提高建造效率，减少材料浪费和环境污染，保证建筑质量。其中夹芯墙板是最重要的部品部件，普通夹芯墙板大量使用混凝土和钢筋等连接件，造成导热系数大、抗裂性差、成本高。因此，如何充分利用建筑废弃物和农业废弃物，并将其应用于住宅产业化建筑构件和部品部件的制造，成为了资源化循环利用发展的一个令人关注的问题。

发明内容

[0005]本发明针对以上问题，提供了一种热工性能优良、不燃、耐久性好、经济适用的利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板及其制备方法。

[0006]本发明的技术方案是:包括一对面层和设在一对面层中间的芯层，所述面层和芯层胶结为一整体，其中，位于上方的面层为上面层，位于下方的面层为下面层；

所述面层由水泥、建筑废弃物再生微粉、建筑废弃物再生细骨料、改性剂、植物纤维和水组成;所述芯层由脱硫石膏、普硅水泥、外加剂、段状植物秸杆、发泡剂和水组成。

[0007]本发明中利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板的制备方法，包括如下步骤:

1)在成型模内，先成型下面层:将水泥15-23重量份、建筑废弃物再生微粉5-10重量份、建筑废弃物再生细骨料60-80重量份、植物纤维2-3重量份、改性剂1-2重量份与水20-25重量份搅拌成均匀浆体，浇注成厚度均匀一致的下面层，待下面层具备支撑芯层的强度时浇注发泡芯层；

2)浇注芯层，待发泡芯层具备支撑上面层的强度时浇注上面层:将脱硫石膏60-70重量份、普硅水泥15-25重量份、段状植物秸杆10-18重量份、外加剂0.4-0.8份与水100-120重量份搅拌均匀，再加入发泡剂2.0-3.5重量份搅拌均匀、浇注到下面层的表面，制备成发泡芯层，使得芯层与下面层胶结为一个整体，待发泡芯层具备支撑上面层的强度后浇注上面层；

3)，浇注上面层;上面层和下面层的浇注材料相同；

4)经预养、脱模、养护后制得夹芯复合墙板。

[0008] 步骤I)中植物纤维制备:

将植物秸杆烘干至含水率5%以下，然后破碎成1-1Ocm长的段状，再加工成长度不大于20mm、宽度不大于0.2mm的植物纤维；

其中，植物秸杆为废弃植物秸杆；

步骤2)中段状植物秸杆制备:

将植物秸杆烘干至含水率5%以下，然后切割成长度为5-10mm的段状；

其中，植物稻杆为空心植物稻杆。

[0009]步骤I)中建筑废弃物再生细骨料的制备:

混凝土生产过程、建筑施工过程以及建筑拆除过程中的废弃混凝土经破碎、筛分后制成碎粒，粒径优选为5mm以下，0.5mm以上，粒径分布较为均勾；

建筑废弃物再生微粉的制备:

混凝土生产过程、建筑施工过程以及建筑拆除过程中的废弃混凝土经破碎、筛分产生的再生细集料和粉尘经过球磨机球磨，至粒径小于80μηι。

[0010]步骤4)中的养护工序为:先蒸汽养护，再自然养护；

所述蒸汽养护温度为40 0C-90 0C，养护时间为4h~12h，然后自然养护至25-28天；

所述自然养护为在自然条件下养护25-28天。

[0011]步骤I)中的改性剂包括速凝剂、增强剂、防霉剂中的一种或任意几种复配；

所述速凝剂为硫酸钠、氯化钙和硅酸钠的一种或任意几种复配；

所述增强剂为聚合物胶粉、丁苯乳胶、EVA乳液中的一种或任意几种复配；

所述防霉剂为氧化锌、硼砂、甲酸钠、苯酚中的一种或任意几种复配。

[0012]步骤2)中的外加剂包括催化剂、缓凝剂、稳泡剂、增稠剂、防霉剂中的一种或几种； 所述的催化剂为高锰酸钾、氧化锰、氧化铁中的一种或任意几种复配；

所述的缓凝剂为柠檬酸钠、酒石酸钾、丙烯酸钠中的一种或任意几种复配；

所述的稳泡剂为硬脂酸钙、硬脂酸铵、硅酮酰胺中的一种或任意几种复配；

所述的增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素中的一种或任意几种复配；

所述的防霉剂为氧化锌、硼砂、甲酸钠、苯酚中的一种或任意几种复配。

[0013]所述废弃植物秸杆为秸杆、木本植物枝杈；

所述空心植物稻杆为麦稻杆、稻稻杆。

[0014]步骤I)中，先成型下面层，在下面层的表面成型有若干嵌槽，再待下面层具备支撑芯层的强度时浇注芯层。

[0015]步骤2)中，所述发泡剂的加入量以控制所述芯层的密度不超过300 kg/m3为准。

[0016]本发明与现有技术相比具有以下优点:

I)、本发明的结构为上、下面层与发泡芯层通过水泥胶结为一个整体，更加均匀密实，大大提高了夹芯复合墙板的强度和耐久性； 2)、面层中利用了大量植物纤维，提高了面层抗裂能力，芯层中大量利用了空心植物秸杆以及发泡工艺制得的多孔结构，提高了墙板的热工性能和隔声性能，提高了植物秸杆的利用率，利废环保，而且对秸杆的加工利用只是简单的切割(利用秸杆天然的空心结构)或纤维化处理(利用秸杆天然的韧性)，工艺简单；

3)、面层中充分利用建筑废弃物再生细骨料，减少天然骨料的开采，节约资源，保护环境;将建筑废弃物微粉作为辅助胶凝材料使用，减少了水泥用量，降低了由于水泥生产所产生的天然资源消耗与环境污染，符合可持续发展的要求。

[0017]本发明提高了建筑废弃物利用率和秸杆利用率，经济适用，综合利用建筑废弃物、植物秸杆的附加值，提高了我国建筑废弃物、农业废弃物在墙材行业综合利用水平，实现建筑废弃物、农业废弃物资源化规模利用，发挥节能减排、保护环境的作用，符合发展循环经济、低碳经济和社会可持续发展战略需要。

附图说明

[0018]图1是发明的结构示意图，

图2是本发明的优化实施方式的结构示意图；

图中I是上面层，2是芯层，3是下面层，4是嵌槽，5是成型模。

具体实施方式

[0019]本发明如图1-2所示，包括一对面层和设在一对面层中间的芯层2，所述面层和芯层通过胶凝材料(即水泥和建筑废弃物再生微粉、水及其它添加剂)胶结为一整体，其中，位于上方的面层为上面层I，位于下方的面层为下面层3;

所述面层由水泥、建筑废弃物再生微粉、建筑废弃物再生细骨料、改性剂、植物纤维和水组成;所述芯层由脱硫石膏、普硅水泥、外加剂、段状植物秸杆、发泡剂和水组成。

[0020]本发明中利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板的制备方法包括下面层制备、芯层制备、上面层制备和养护工序，将下面层3、芯层2和上面层I依次放入成型模5内成型。

[0021]面层的制备方法为:

将水泥15-23重量份、建筑废弃物再生微粉5-10份、建筑废弃物再生细骨料60-80重量份、植物纤维2-3重量份、改性剂1-2重量份与水20-25重量份搅拌成均匀浆体，浇注成厚度均匀一致的下面层，待下面层具备支撑芯层的强度时后浇注发泡芯层，待芯层具备支撑上面层的强度时再浇注上面层，所述上面层制备方法同下面层。

[0022]所述改性剂包括速凝剂、增强剂、防霉剂中的一种或任意几种复配；

所述速凝剂为硫酸钠、氯化钙和硅酸钠的一种或任意几种复配；

所述增强剂为聚合物胶粉、丁苯乳胶、EVA乳液中的一种或任意几种复配；

所述防霉剂为氧化锌、硼砂、甲酸钠、苯酚中的一种或任意几种复配。

[0023]所述芯层的制备方法为:

将脱硫石膏60-70重量份、普硅水泥15-25重量份、段状植物秸杆10-18重量份(体积掺量约50-70%)、外加剂0.4-0.8份与水100-120重量份搅拌均匀，再加入发泡剂2.0-3.5重量份搅拌均匀，然后浇注到所述下面层的表面，制备成发泡芯层，使得芯层与下面层胶结为一个整体;所述发泡剂的加入量以控制所述芯层的密度不超过300 kg/m3为准。

[0024]所述外加剂包括催化剂、缓凝剂、稳泡剂、增稠剂、防霉剂中的一种或几种；

所述催化剂为高锰酸钾、氧化锰、氧化铁中的一种或任意几种复配；

所述缓凝剂为柠檬酸钠、酒石酸钾、丙烯酸钠中的一种或任意几种复配；

所述稳泡剂为硬脂酸钙、硬脂酸铵、硅酮酰胺中的一种或任意几种复配；

所述增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素中的一种或任意几种复配；

所述防霉剂为氧化锌、硼砂、甲酸钠、苯酚中的一种或任意几种复配；

发泡芯层干表观密度为200kg/m3-300kg/m3，立方体抗压强度为0.1OMPa-0.40MPa，导热系数为0.045-0.070ff/(mXK)。

[0025]其中，先成型下面层，在下面层的表面成型有若干嵌槽4，再待下面层具备支撑芯层的强度时后浇注芯层，设置嵌槽，增大芯层与下面层的接触面积，使得胶合连接可靠，提高连接强度。

[0026]植物秸杆的处理方法为:

1)、植物纤维制备:

将收集的植物秸杆烘干至含水率5%以下，然后破碎成1-1Ocm长的段状，再通过揉丝机等专用设备加工成长度不大于20mm、宽度不大于0.2mm的植物纤维；

其中，植物秸杆可以是乔木枝干、灌木枝干、杂草、麦杆、稻杆、高粱杆、玉米杆、棉花杆和/或黄豆杆中的一种或几种的任意混合物。

[0027]揉丝机是将秸杆喂入后，由旋转的多组切割刀具构件配合对秸杆进行纵向切割，即沿秸杆的茎向切割。这种秸杆的丝化过程，使成品秸杆物料多呈条形状，即长度远大于秸杆的宽度，长度和宽度比一般在10:1。

[0028] 2)、段状植物秸杆制备:

将收集的植物秸杆烘干至含水率5%以下，然后采用切割机切割成长度为5-10mm的段状；

其中，植物秸杆优选麦秸杆、稻秸杆等空心植物秸杆;所述空心秸杆用于制备发泡芯层时有利于提尚芯层的热工性能；

建筑废弃物的处理方法为:

I )、建筑废弃物再生细骨料的制备:

混凝土生产过程、建筑施工过程以及建筑拆除过程中的废弃混凝土经破碎、筛分后制成碎粒，粒径优选为5mm以下，0.5mm以上，粒径分布较为均勾；

2)、建筑废弃物再生微粉的制备:

混凝土生产过程、建筑施工过程以及建筑拆除过程中的废弃混凝土经破碎、筛分产生的再生细集料和粉尘经过球磨机球磨，至粒径小于80μηι ；

所述建筑废弃物再生微粉，其含有大量的硬化水泥浆体(含有大量的Ca(OH)2)和未水化的水泥，这些未水化的水泥具有一定的水化活性，将其磨细成粉后，其仍可进行二次水化形成凝胶和氢氧化钙等水化产物。

[0029]所述养护工序为:先蒸汽养护，再自然养护；

所述蒸汽养护温度为40 0C-90 0C，养护时间为4h~12h，然后自然养护至25-28天；

所述自然养护应在自然条件下养护25-28天。

[0030]本发明中面层的制备有以下三种实施例:

第一种实施例为:

将水泥15重量份、建筑废弃物再生微粉5份、建筑废弃物再生细骨料60重量份、植物纤维2重量份、改性剂I重量份与水20重量份搅拌成均匀浆体，浇注成厚度均匀一致的面层。

[0031] 第二种实施例为:

将水泥19重量份、建筑废弃物再生微粉8份、建筑废弃物再生细骨料70重量份、植物纤维2重量份、改性剂1.5重量份与水22重量份搅拌成均匀浆体，浇注成厚度均匀一致的面层。

[0032] 第三种实施例为:

将水泥23重量份、建筑废弃物再生微粉10份、建筑废弃物再生细骨料80重量份、植物纤维3重量份、改性剂2重量份与水25重量份搅拌成均匀浆体，浇注成厚度均匀一致的面层。

[0033] 芯层制备工序有以下三种实施例:

第一种实施例为:

将脱硫石霄68.4重量份、普娃水泥20重量份、植物稻杆11.6重量份(体积掺量约50%)、外加剂0.74份(高锰酸钾、柠檬酸钠、硅酮酰胺、羟丙基甲基纤维素、甲酸钠)与水100重量份搅拌均匀，再加入发泡剂双氧水3.5重量份搅拌均匀，然后浇注到所述下面层的表面，制备成发泡芯层；发泡芯层干表观密度为200kg/m3，立方体抗压强度为0.1OMPa，导热系数为0.0462ff/(mXK)o

[0034] 第二种实施例为:

将脱硫石霄66.2重量份、普娃水泥20重量份、植物稻杆13.8重量份(体积掺量约60%)、外加剂0.62份(高锰酸钾、酒石酸钾、硅酮酰胺、羟丙基甲基纤维素、苯酚)与水110重量份搅拌均匀，再加入发泡剂双氧水2.6重量份搅拌均匀，然后浇注到所述下面层的表面，制备成发泡芯层；发泡芯层干表观密度为250kg/m3，立方体抗压强度为0.20MPa，导热系数为

0.0582ff/(mXK)o

[0035] 第三种实施例为:

将脱硫石霄64重量份、普娃水泥20重量份、植物稻杆16重量份(体积掺量约70%)、夕卜加剂0.5份(高锰酸钾、丙烯酸钠、硬脂酸铵、羟丙基甲基纤维素、硼砂)与水120重量份搅拌均匀，再加入发泡剂双氧水2.1重量份搅拌均匀，然后浇注到所述下面层的表面，制备成发泡芯层;发泡芯层干表观密度为300kg/m3，立方体抗压强度为0.30MPa，导热系数为0.0629W/(mXK) ο

[0036]以上三种实施例关键点在于操作时对植物秸杆的利用率及发泡剂的掌控，以控制固化后芯层密度为200_300kg/m3，同时，强度满足使用要求。

Claims (10)

1.一种利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板，其特征在于，包括一对面层和设在一对面层中间的芯层，所述面层和芯层胶结为一整体，其中，位于上方的面层为上面层，位于下方的面层为下面层； 所述面层由水泥、建筑废弃物再生微粉、建筑废弃物再生细骨料、改性剂、植物纤维和水组成;所述芯层由脱硫石膏、普硅水泥、外加剂、段状植物秸杆、发泡剂和水组成。

2.—种权利要求1所述的利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)在成型模内，先成型下面层:将水泥15-23重量份、建筑废弃物再生微粉5-10重量份、建筑废弃物再生细骨料60-80重量份、植物纤维2-3重量份、改性剂1-2重量份与水20-25重量份搅拌成均匀浆体，浇注成厚度均匀一致的下面层，待下面层具备支撑芯层的强度时浇注发泡芯层； 2)浇注芯层，待发泡芯层具备支撑上面层的强度时浇注上面层:将脱硫石膏60-70重量份、普硅水泥15-25重量份、段状植物秸杆10-18重量份、外加剂0.4-0.8份与水100-120重量份搅拌均匀，再加入发泡剂2.0-3.5重量份搅拌均匀、浇注到下面层的表面，制备成发泡芯层，使得芯层与下面层胶结为一个整体，待发泡芯层具备支撑上面层的强度后浇注上面层； 3)，浇注上面层;上面层和下面层的浇注材料相同； 4)经预养、脱模、养护后制得夹芯复合墙板。

3.根据权利要求2所述的一种利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板的制备方法，其特征在于，步骤I)中植物纤维制备: 将植物秸杆烘干至含水率5%以下，然后破碎成1-1Ocm长的段状，再加工成长度不大于20mm、宽度不大于0.2mm的植物纤维； 其中，植物秸杆为废弃植物秸杆； 步骤2 )中段状植物秸杆制备: 将植物秸杆烘干至含水率5%以下，然后切割成长度为5-10_的段状； 其中，植物稻杆为空心植物稻杆。

4.根据权利要求2所述的一种利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板的制备方法，其特征在于，步骤I)中建筑废弃物再生细骨料的制备: 混凝土生产过程、建筑施工过程以及建筑拆除过程中的废弃混凝土经破碎、筛分后制成碎粒，粒径优选为5mm以下，0.5mm以上，粒径分布较为均勾； 建筑废弃物再生微粉的制备: 混凝土生产过程、建筑施工过程以及建筑拆除过程中的废弃混凝土经破碎、筛分产生的再生细集料和粉尘经过球磨机球磨，至粒径小于80μηι。

5.根据权利要求2所述的一种利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板的制备方法，其特征在于，步骤4)中的养护工序为:先蒸汽养护，再自然养护； 所述蒸汽养护温度为40 0C-90 0C，养护时间为4h~12h，然后自然养护至25-28天； 所述自然养护为在自然条件下养护25-28天。

6.根据权利要求2所述的一种利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板的制备方法，其特征在于，步骤I)中的改性剂包括速凝剂、增强剂、防霉剂中的一种或任意几种复配； 所述速凝剂为硫酸钠、氯化钙和硅酸钠的一种或任意几种复配； 所述增强剂为聚合物胶粉、丁苯乳胶、EVA乳液中的一种或任意几种复配； 所述防霉剂为氧化锌、硼砂、甲酸钠、苯酚中的一种或任意几种复配。

7.根据权利要求2所述的一种利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板的制备方法，其特征在于，步骤2)中的外加剂包括催化剂、缓凝剂、稳泡剂、增稠剂、防霉剂中的一种或几种； 所述的催化剂为高锰酸钾、氧化锰、氧化铁中的一种或任意几种复配； 所述的缓凝剂为柠檬酸钠、酒石酸钾、丙烯酸钠中的一种或任意几种复配； 所述的稳泡剂为硬脂酸钙、硬脂酸铵、硅酮酰胺中的一种或任意几种复配； 所述的增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素中的一种或任意几种复配； 所述的防霉剂为氧化锌、硼砂、甲酸钠、苯酚中的一种或任意几种复配。

8.权利要求3所述的一种利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板的制备方法，其特征在于，所述废弃植物秸杆为秸杆、木本植物枝杈； 所述空心植物稻杆为麦稻杆、稻稻杆。

9.根据权利要求2所述的一种利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板的制备方法，其特征在于，步骤I)中，先成型下面层，在下面层的表面成型有若干嵌槽，再待下面层具备支撑芯层的强度时浇注芯层。

10.根据权利要求2所述的一种利用植物秸杆生产的夹芯复合墙板的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述发泡剂的加入量以控制所述芯层的密度不超过300 kg/m3为准。