CN106699068A - 一种复合墙体建筑材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了新型建筑材料技术领域的一种复合墙体建筑材料制备方法，该复合墙体建筑材料制备方法的具体步骤如下：S1：预混液制备；S2：尾矿浆料制备；S3：浆料的发泡；S4：注模；S5：凝胶固化与干燥，本发明在原料中添加稻草纤维，其在水中或碱性溶液中浸泡会溶解出浸提物，浸提物与水泥水化产物钙离子生成糖酸钙，包裹在水泥颗粒的周围形成外壳，阻碍水泥水化，对水泥的初凝缓凝效果明显，本发明将废弃的尾矿作为制备原料，解决了尾矿处理难得问题，提高尾矿的再利用价值，避免废弃尾矿所造成的生态环境的破坏。

Description

一种复合墙体建筑材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及新型建筑材料技术领域，具体为一种复合墙体建筑材料及其制备方法。
背景技术
我国的矿石储量及开采量都非常的大，但由于矿石的品味普遍较低，特别是开采量最大的铁矿石，需要经过加工后方能进入高炉，因此大量的铁矿尾矿就产生了。尾矿是指矿业开发部门利用现有的技术工艺和设备在经济高效的条件下采选之后的废弃矿石。除部分填充采矿场外，大部分尾矿均堆放在矿区，形成污浊的尾矿坝。这种尾矿多数已经研磨成极小的颗粒状，易发生溢流渗流、刮风扬尘，严重污染水土大气环境，造成生态污染和破坏。
新型建筑材料主要包括新型墙体材料、新型建筑涂料、新型建筑塑料、新型建筑装饰材料、新型防水和密封材料等。新型建筑材料目前具有轻质高强化的特点，在新型建筑材料领域，将废弃的尾矿融入到新型建筑材料的原料制备中，能够使得尾矿废物利用，同时减少生态环境的危害，为此，我们提出了一种复合墙体建筑材料及其制备方法投入使用，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合墙体建筑材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的尾矿处理难且以造成生态环境破坏的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合墙体建筑材料，该复合墙体建筑材料包括如下重量份的材料：
硅酸盐水泥：100～130Kg；
尾矿：70～90Kg；
粘土：90～120Kg；
稻草纤维：20～50Kg；
去离子水：160～200Kg；
催化剂：10～15Kg；
引发剂：2～4Kg；
分散剂：1～3Kg；
发泡剂：4～6Kg；
交联剂：1～3Kg。
优选的，所述催化剂为TEMED四甲基乙二胺催化剂。
优选的，所述引发剂为有机过氧化物引发剂。
优选的，所述分散剂为六偏磷酸钠，所述发泡剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯酸钠或液态皂。
优选的，所述交联剂为亚甲基双丙烯酰胺。
一种复合墙体建筑材料制备方法，该复合墙体建筑材料制备方法的具体步骤如下：
S1：将1～3Kg的交联剂、100～130Kg的硅酸盐水泥和90～120Kg的粘土加入到160～200Kg的去离子水中，同时添加1～3Kg的分散剂搅拌均匀后制备成预混液；
S2：待交联剂和分散剂完全溶于去离子水中时，用浓氨水调节步骤S1中制备的预混液的PH值＝6.0，再加入70～90Kg的尾矿和20～50Kg的稻草纤维，制备成尾矿浆料；
S3：待步骤S2中的尾矿浆料充分混合均匀后，加入4～6Kg的发泡剂，采用搅拌机进行机械搅拌5～10min，使得发泡剂充分发挥表面活性作用，在浆料中产生形状细小、分布均匀的孔洞；
S4：在含有大量均匀稳定的气泡的浆料中，先后加入10～15Kg的催化剂和2～4Kg的引发剂，并进行充分搅拌，待浆料混合均匀后倒入模具中；
S5：胚体成型后将模具至于60℃环境中，让有机反应快速充分进行，待胚体凝固成型后进行脱模，随后进行干燥成型。
优选的，所述步骤S2中，选取成熟稻草并使用清水将稻草表面的污泥清洗干净，在70～75℃的保温箱中烘干，经过破碎、筛分和干燥处理后处理后，将稻草切成4～12mm长度。
优选的，所述步骤S4中，模具的材质为聚合物或金属或玻璃。
优选的，所述步骤S5中，在干燥初期阶段，须在低温和高湿度的条件下进行，控制湿度大于90％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用的干燥技术当胚体收缩至内部固相颗粒相互接触以后，收缩现象停止，并提高温度或降低湿度继续干燥，缩短干燥周期，本发明在原料中添加稻草纤维，其在水中或碱性溶液中浸泡会溶解出浸提物，浸提物与水泥水化产物钙离子生成糖酸钙，包裹在水泥颗粒的周围形成外壳，阻碍水泥水化，对水泥的初凝缓凝效果明显，本发明将废弃的尾矿作为制备原料，解决了尾矿处理难得问题，提高尾矿的再利用价值，避免废弃尾矿所造成的生态环境的破坏。
附图说明
图1为本发明工作流程图；
图2为本发明纤维长度与强度之间关系变化曲线图；
图3为本发明纤维长度与导热系数之间关系变化曲线图；
图4为本发明纤维长度与干密度之间关系变化曲线图；
图5为本发明纤维长度与吸水率之间关系变化曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种复合墙体建筑材料，该复合墙体建筑材料包括如下重量份的材料：
硅酸盐水泥：100Kg；
尾矿：70Kg；
粘土：90Kg；
稻草纤维：20Kg；
去离子水：160Kg；
催化剂：10Kg，催化剂为TEMED四甲基乙二胺催化剂；
引发剂：2Kg，引发剂为有机过氧化物引发剂；
分散剂：1Kg，分散剂为六偏磷酸钠；
发泡剂：4Kg，发泡剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯酸钠或液态皂；
交联剂：1Kg，交联剂为亚甲基双丙烯酰胺。
本发明还提供了一种复合墙体建筑材料制备方法，该复合墙体建筑材料制备方法的具体步骤如下：
S1：将1Kg的交联剂、100Kg的硅酸盐水泥和90Kg的粘土加入到160Kg的去离子水中，同时添加1Kg的分散剂搅拌均匀后制备成预混液；
S2：待交联剂和分散剂完全溶于去离子水中时，用浓氨水调节步骤S1中制备的预混液的PH值＝6.0，再加入70Kg的尾矿和20Kg的稻草纤维，制备成尾矿浆料，，选取成熟稻草并使用清水将稻草表面的污泥清洗干净，在70℃的保温箱中烘干，经过破碎、筛分和干燥处理后处理后，将稻草切成4mm长度；
S3：待步骤S2中的尾矿浆料充分混合均匀后，加入4Kg的发泡剂，采用搅拌机进行机械搅拌5min，使得发泡剂充分发挥表面活性作用，在浆料中产生形状细小、分布均匀的孔洞；
S4：在含有大量均匀稳定的气泡的浆料中，先后加入10Kg的催化剂和2Kg的引发剂，并进行充分搅拌，待浆料混合均匀后倒入模具中，模具的材质为聚合物或金属或玻璃；
S5：胚体成型后将模具至于60℃环境中，让有机反应快速充分进行，待胚体凝固成型后进行脱模，随后进行干燥成型，在干燥初期阶段，须在低温和高湿度的条件下进行，控制湿度大于90％。
实施例二
一种复合墙体建筑材料，该复合墙体建筑材料包括如下重量份的材料：
硅酸盐水泥：130Kg；
尾矿：90Kg；
粘土：120Kg；
稻草纤维：50Kg；
去离子水：200Kg；
催化剂：15Kg，催化剂为TEMED四甲基乙二胺催化剂；
引发剂：4Kg，引发剂为有机过氧化物引发剂；
分散剂：3Kg，分散剂为六偏磷酸钠；
发泡剂：6Kg，发泡剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯酸钠或液态皂；
交联剂：3Kg，交联剂为亚甲基双丙烯酰胺。
本发明还提供了一种复合墙体建筑材料制备方法，该复合墙体建筑材料制备方法的具体步骤如下：
S1：将3Kg的交联剂、130Kg的硅酸盐水泥和120Kg的粘土加入到200Kg的去离子水中，同时添加3Kg的分散剂搅拌均匀后制备成预混液；
S2：待交联剂和分散剂完全溶于去离子水中时，用浓氨水调节步骤S1中制备的预混液的PH值＝6.0，再加入90Kg的尾矿和50Kg的稻草纤维，制备成尾矿浆料，，选取成熟稻草并使用清水将稻草表面的污泥清洗干净，在75℃的保温箱中烘干，经过破碎、筛分和干燥处理后处理后，将稻草切成12mm长度；
S3：待步骤S2中的尾矿浆料充分混合均匀后，加入6Kg的发泡剂，采用搅拌机进行机械搅拌10min，使得发泡剂充分发挥表面活性作用，在浆料中产生形状细小、分布均匀的孔洞；
S4：在含有大量均匀稳定的气泡的浆料中，先后加入15Kg的催化剂和4Kg的引发剂，并进行充分搅拌，待浆料混合均匀后倒入模具中，模具的材质为聚合物或金属或玻璃；
S5：胚体成型后将模具至于60℃环境中，让有机反应快速充分进行，待胚体凝固成型后进行脱模，随后进行干燥成型，在干燥初期阶段，须在低温和高湿度的条件下进行，控制湿度大于90％。
实施例三
一种复合墙体建筑材料，该复合墙体建筑材料包括如下重量份的材料：
硅酸盐水泥：115Kg；
尾矿：80Kg；
粘土：105Kg；
稻草纤维：35Kg；
去离子水：180Kg；
催化剂：13Kg，催化剂为TEMED四甲基乙二胺催化剂；
引发剂：3Kg，引发剂为有机过氧化物引发剂；
分散剂：2Kg，分散剂为六偏磷酸钠；
发泡剂：5Kg，发泡剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯酸钠或液态皂；
交联剂：2Kg，交联剂为亚甲基双丙烯酰胺。
本发明还提供了一种复合墙体建筑材料制备方法，该复合墙体建筑材料制备方法的具体步骤如下：
S1：将2Kg的交联剂、115Kg的硅酸盐水泥和105Kg的粘土加入到180Kg的去离子水中，同时添加2Kg的分散剂搅拌均匀后制备成预混液；
S2：待交联剂和分散剂完全溶于去离子水中时，用浓氨水调节步骤S1中制备的预混液的PH值＝6.0，再加入80Kg的尾矿和35Kg的稻草纤维，制备成尾矿浆料，，选取成熟稻草并使用清水将稻草表面的污泥清洗干净，在72℃的保温箱中烘干，经过破碎、筛分和干燥处理后处理后，将稻草切成8mm长度；
S3：待步骤S2中的尾矿浆料充分混合均匀后，加入5Kg的发泡剂，采用搅拌机进行机械搅拌7min，使得发泡剂充分发挥表面活性作用，在浆料中产生形状细小、分布均匀的孔洞；
S4：在含有大量均匀稳定的气泡的浆料中，先后加入13Kg的催化剂和3Kg的引发剂，并进行充分搅拌，待浆料混合均匀后倒入模具中，模具的材质为聚合物或金属或玻璃；
S5：胚体成型后将模具至于60℃环境中，让有机反应快速充分进行，待胚体凝固成型后进行脱模，随后进行干燥成型，在干燥初期阶段，须在低温和高湿度的条件下进行，控制湿度大于90％。
请参照图2，当稻草纤维的长度从4mm增加到12mm时，复合材料的28d抗折、抗压强度都逐渐降低，在稻草纤维加入到水泥中，破坏了水泥基体材料的致密性，且随着植物纤维长度的增加，对材料的致密性的破坏越严重，因此，植物纤维的长度越长，复合材料强度越低；
请参照图3，随着添加的稻草纤维长度的减小，复合材料的导热系数越低，在料浆的拌合过程中，由于稻草纤维的存在，在搅拌过程中引入料浆水中的空气大气被大量的稻草纤维分割成为小气泡，在水泥基体内部每个稻草的周围就会产生许多封闭的气孔，稻杆的长度越小，稻杆的数量就越多，所形成封闭气孔的数目也就越多；
请参照图4和图5，复合材料的干密度与吸水率成反比，即干密度越大吸水率越小，干密度越小吸水率越大，干密度越小，材料的气孔越多，因此材料的吸水率也越大，降低稻草纤维长度可以增加复合材料的强度、降低导热系数，但是其吸水率会相应的增加。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种复合墙体建筑材料，其特征在于：该复合墙体建筑材料包括如下重量份的材料：
硅酸盐水泥：100～130Kg；
尾矿：70～90Kg；
粘土：90～120Kg；
稻草纤维：20～50Kg；
去离子水：160～200Kg；
催化剂：10～15Kg；
引发剂：2～4Kg；
分散剂：1～3Kg；
发泡剂：4～6Kg；
交联剂：1～3Kg。
2.根据权利要求1所述的一种复合墙体建筑材料，其特征在于：所述催化剂为TEMED四甲基乙二胺催化剂。
3.根据权利要求1所述的一种复合墙体建筑材料，其特征在于：所述引发剂为有机过氧化物引发剂。
4.根据权利要求1所述的一种复合墙体建筑材料，其特征在于：所述分散剂为六偏磷酸钠，所述发泡剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯酸钠或液态皂。
5.根据权利要求1所述的一种复合墙体建筑材料，其特征在于：所述交联剂为亚甲基双丙烯酰胺。
6.一种复合墙体建筑材料制备方法，其特征在于：该复合墙体建筑材料制备方法的具体步骤如下：
S1：将1～3Kg的交联剂、100～130Kg的硅酸盐水泥和90～120Kg的粘土加入到160～200Kg的去离子水中，同时添加1～3Kg的分散剂搅拌均匀后制备成预混液；
S2：待交联剂和分散剂完全溶于去离子水中时，用浓氨水调节步骤S1中制备的预混液的PH值＝6.0，再加入70～90Kg的尾矿和20～50Kg的稻草纤维，制备成尾矿浆料；
S3：待步骤S2中的尾矿浆料充分混合均匀后，加入4～6Kg的发泡剂，采用搅拌机进行机械搅拌5～10min，使得发泡剂充分发挥表面活性作用，在浆料中产生形状细小、分布均匀的孔洞；
S4：在含有大量均匀稳定的气泡的浆料中，先后加入10～15Kg的催化剂和2～4Kg的引发剂，并进行充分搅拌，待浆料混合均匀后倒入模具中；
S5：胚体成型后将模具至于60℃环境中，让有机反应快速充分进行，待胚体凝固成型后进行脱模，随后进行干燥成型。
7.根据权利要求6所述的一种复合墙体建筑材料制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，选取成熟稻草并使用清水将稻草表面的污泥清洗干净，在70～75℃的保温箱中烘干，经过破碎、筛分和干燥处理后处理后，将稻草切成4～12mm长度。
8.根据权利要求6所述的一种复合墙体建筑材料制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，模具的材质为聚合物或金属或玻璃。
9.根据权利要求6所述的一种复合墙体建筑材料制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，在干燥初期阶段，须在低温和高湿度的条件下进行，控制湿度大于90％。
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