CN106830979A - 一种仿火山岩多孔材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仿火山岩多孔材料，由下述方法制成：(1)称原料；(2)将具有碱激发活性的活性混合材料；用作填料的非活性混合材料；凝结时间调节剂、抗裂纤维、无机矿物质颜料置于搅拌容器中，搅匀得混合物；(3)将碱激发剂、化学发泡催化剂和增粘稳泡剂分别溶解于水中，搅拌均匀；将碱激发剂水溶液、增粘稳泡剂水溶液和化学发泡催化剂水溶液加入到混合物中，搅拌，调温；(4)将化学发泡剂加入到步骤(3)获得的浆体中，搅拌；倒入模具中，摊铺均匀；待凝结硬化后，去皮，切割，养护，得到仿火山岩多孔材料。本发明原材料为工业废渣，无需煅烧，节能环保。凝结硬化时间快，有益于模具快速周转。产品强度高、耐久性好、成本低廉。

Description

一种仿火山岩多孔材料
技术领域
本发明涉及建筑装饰、建筑景观材料领域。更具体的说，是涉及一种基于碱激发胶凝材料的仿火山岩多孔材料。
背景技术
火山岩又称喷出岩，属于岩浆岩(火成岩)的一类。它是由含有气体渣、固体岩浆渣的液态岩浆喷发出来后，温度和压力迅速下降，发生了化学和物理变化，进而形成的具有非规则天然蜂窝多孔结构的石材。
这种石材因其环保(低辐射性)、质地坚硬古朴、经久耐用等特性以及吸水“呼吸”调湿、绵软防滑、吸声降噪等功能而被广泛用于机切面片材、石材小品、石材栏杆、石材雕刻品、石材家具等。
近些年来，因火山岩这种特殊石材资源稀缺且开发受限，已有企业及科研机构尝试人工制备仿火山岩多孔材料。目前方法主要是基于普通硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥进行制备。前者凝结硬化较慢，造成生产周期较长；后者体积稳定性较差造成产品容易开裂，耐久性不良。并且两者均以煅烧材料——水泥作为原材料，高能耗且污染环境。另外，这两种水泥胶凝体系的原生强度有限，势必造成由其制备的仿火山岩材料强度低于天然火山岩材料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种强度高、耐久性好、成本低廉的仿火山岩多孔材料。
本发明的技术方案概述如下：
一种仿火山岩多孔材料，用下述方法制成：
(1)按重量份称取：具有碱激发活性的活性混合材料100份；用作填料的非活性混合材料0-100份；凝结时间调节剂1-3.25份；碱激发剂4-12份；化学发泡催化剂0.1-2.5份；化学发泡剂2-8份；水27-55份；增粘稳泡剂0.01-5份；抗裂纤维0.01-0.6份；无机矿物质颜料1-7份；
所述具有碱激发活性的活性混合材料为磨细粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、磨细火山灰质混合材料和硅灰至少一种；
所述用作填料的非活性混合材料为废弃粘土粉、废弃玻璃粉、污泥粉和建筑垃圾粉至少一种；
所述凝结时间调节剂为硝酸钡、磷酸钠或磷酸三钠；
(2)将具有碱激发活性的活性混合材料；用作填料的非活性混合材料；凝结时间调节剂、抗裂纤维、无机矿物质颜料置于搅拌容器中，搅拌均匀得混合物；将碱激发剂、化学发泡催化剂和增粘稳泡剂分别溶解于称量的水中，搅拌均匀；
(3)将碱激发剂水溶液、增粘稳泡剂水溶液和化学发泡催化剂水溶液加入到混合物中，在120r/min-300r/min条件下，搅拌3-5min，调节温度至30℃-65℃；
(4)将化学发泡剂加入到步骤(3)获得的浆体中，在275r/min-600r/min的条件下搅拌10s-20s；倒入模具中，摊铺均匀；待凝结硬化后，去皮，切割，在20℃±2℃、相对湿度95％的条件下养护，14天-28天，得到仿火山岩多孔材料。
优选地，具有碱激发活性的活性混合材料按重量由77-99份磨细粒化高炉矿渣粉、0-15份粉煤灰、0-8份硅灰组成，所述粉煤灰和硅灰不同时为0。
优选地，碱激发剂为氢氧化钠或水玻璃。
优选地，化学发泡催化剂为二氧化锰、高锰酸钾和三氯化铁中至少一种。
优选地，化学发泡剂为质量分数为27.7％-35％的双氧水。
优选地，增粘稳泡剂为黏度6-15万的甲基纤维素醚、黏度6-15万的羟丙基甲基纤维素醚、黏度6-15万的羟乙基甲基纤维素醚、聚乙烯醇、阴离子型分子量为500-800万聚丙烯酰胺、田菁胶、阿拉伯胶、瓜尔豆胶或明胶。
优选地，抗裂纤维为束状单丝长度为9-19mm的聚丙烯纤维、长度为5-20mm的麻纤维、长度为5-20mm的秸秆纤维或长度为5-20mm的竹纤维。
优选地，无机矿物质颜料由氧化铁黑、氧化铁黄、氧化铁红、氧化铁绿中的一种或几种配制而成。
本发明的优点：
1、本发明所用主要原材料为工业废渣，无需煅烧，节能环保。
2、本发明的仿火山岩多孔凝结硬化时间快，有益于模具快速周转。
3、制备的仿火山岩多孔材料产品强度高、耐久性好、成本低廉。
4、碱激发胶凝材料掺杂粘土后，仍能保持较高的力学和耐久性能。这有益于其作为景观材料时与植物的融合。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例用以解释本发明，并不用于限定本发明。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，都属于本发明范围。
各实施例的磨细粒化高炉矿渣粉优选比表面积大于350m3/kg；
磨细火山灰质混合材料优选比表面积大于350m3/kg；
用作填料的非活性混合材料优选比表面积大于300m3/kg的废弃粘土粉、废弃玻璃粉、污泥粉和建筑垃圾粉。
实施例1-8步骤(1)所称取原料见表1(其中的份为重量份)
MC为甲基纤维素醚的简写；HPMC为羟丙基甲基纤维素醚的简写；HEMC为羟乙基甲基
纤维素醚的简写。
实施例9
一种仿火山岩多孔材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按表1的实施例1中各组份及重量份数称量具有碱激发活性的活性混合材料；用作填料的非活性混合材料；凝结时间调节剂；碱激发剂；化学发泡催化剂；化学发泡剂；水；增粘稳泡剂；抗裂纤维；无机矿物质颜料；
(2)将具有碱激发活性的活性混合材料；用作填料的非活性混合材料；凝结时间调节剂、抗裂纤维、无机矿物质颜料置于搅拌容器中，搅拌均匀得混合物；将碱激发剂、化学发泡催化剂和增粘稳泡剂分别溶解于称量的水中，搅拌均匀；
(3)将碱激发剂水溶液、增粘稳泡剂水溶液和化学发泡催化剂水溶液加入到混合物中，在200r/min条件下，搅拌4min，调节温度至50℃；
(4)将化学发泡剂加入到步骤(3)获得的浆体中，在400r/min的条件下搅拌15s；倒入模具中，摊铺均匀；待凝结硬化后，去皮，切割，在20℃±2℃、相对湿度95％的条件下养护，20天，得到仿火山岩多孔材料。
实施例10
一种仿火山岩多孔材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按表1的实施例2中各组份及重量份数称量具有碱激发活性的活性混合材料；用作填料的非活性混合材料；凝结时间调节剂；碱激发剂；化学发泡催化剂；化学发泡剂；水；增粘稳泡剂；抗裂纤维；无机矿物质颜料；
(2)将具有碱激发活性的活性混合材料；用作填料的非活性混合材料；凝结时间调节剂、抗裂纤维、无机矿物质颜料置于搅拌容器中，搅拌均匀得混合物；将碱激发剂、化学发泡催化剂和增粘稳泡剂分别溶解于称量的水中，搅拌均匀；
(3)将碱激发剂水溶液、增粘稳泡剂水溶液和化学发泡催化剂水溶液加入到混合物中，在120r/min条件下，搅拌5min，调节温度至30℃；
(4)将化学发泡剂加入到步骤(3)获得的浆体中，在275r/min的条件下搅拌20s；倒入模具中，摊铺均匀；待凝结硬化后，去皮，切割，在20℃±2℃、相对湿度95％的条件下养护，14天，得到仿火山岩多孔材料。
实施例11
一种仿火山岩多孔材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按表1的实施例3中各组份及重量份数称量具有碱激发活性的活性混合材料；用作填料的非活性混合材料；凝结时间调节剂；碱激发剂；化学发泡催化剂；化学发泡剂；水；增粘稳泡剂；抗裂纤维；无机矿物质颜料；
(2)将具有碱激发活性的活性混合材料；用作填料的非活性混合材料；凝结时间调节剂、抗裂纤维、无机矿物质颜料置于搅拌容器中，搅拌均匀得混合物；将碱激发剂、化学发泡催化剂和增粘稳泡剂分别溶解于称量的水中，搅拌均匀；
(3)将碱激发剂水溶液、增粘稳泡剂水溶液和化学发泡催化剂水溶液加入到混合物中，在300r/min条件下，搅拌3min，调节温度至65℃；
(4)将化学发泡剂加入到步骤(3)获得的浆体中，在600r/min的条件下搅拌10s；倒入模具中，摊铺均匀；待凝结硬化后，去皮，切割，在20℃±2℃、相对湿度95％的条件下养护，28天，得到仿火山岩多孔材料。
本发明制备的仿火山岩多孔材料还可以直接喷涂有机硅类表面防护剂，或在装饰施工完成后喷涂有机硅类表面防护剂，有机硅类表面防护剂选用异丁基三乙氧基硅烷单体或异辛基三乙氧基硅烷单体。
实施例4-8的配方都按实施例9的方法制备，分别为实施例12、实施例13、实施例14、实施例15和实施例16，各实施例制备的仿火山岩多孔材料的表观密度，立方体抗压强度，吸水率见表2。
表2
立方体抗压强度MPa 吸水率％
实施例9 1 12 1000
实施例10 2.8 8 1400
实施例11 1.2 66 630
实施例12 3.4 75 530
实施例13 1.6 100 400
实施例14 2.4 48 820
实施例15 4.5 68 600
实施例16 2.8 50 760

Claims (8)

1.一种仿火山岩多孔材料，其特征是用下述方法制成：
(1)按重量份称取：具有碱激发活性的活性混合材料100份；用作填料的非活性混合材料0-100份；凝结时间调节剂1-3.25份；碱激发剂4-12份；化学发泡催化剂0.1-2.5份；化学发泡剂2-8份；水27-55份；增粘稳泡剂0.01-5份；抗裂纤维0.01-0.6份；无机矿物质颜料1-7份；
所述具有碱激发活性的活性混合材料为磨细粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、磨细火山灰质混合材料和硅灰至少一种；
所述用作填料的非活性混合材料为废弃粘土粉、废弃玻璃粉、污泥粉和建筑垃圾粉至少一种；
所述凝结时间调节剂为硝酸钡、磷酸钠或磷酸三钠；
(2)将具有碱激发活性的活性混合材料；用作填料的非活性混合材料；凝结时间调节剂、抗裂纤维、无机矿物质颜料置于搅拌容器中，搅拌均匀得混合物；将碱激发剂、化学发泡催化剂和增粘稳泡剂分别溶解于称量的水中，搅拌均匀；
(3)将碱激发剂水溶液、增粘稳泡剂水溶液和化学发泡催化剂水溶液加入到混合物中，在120r/min-300r/min条件下，搅拌3-5min，调节温度至30℃-65℃；
(4)将化学发泡剂加入到步骤(3)获得的浆体中，在275r/min-600r/min的条件下搅拌10s-20s；倒入模具中，摊铺均匀；待凝结硬化后，去皮，切割，在20℃±2℃、相对湿度95％的条件下养护，14天-28天，得到仿火山岩多孔材料。
2.根据权利要求1所述的一种仿火山岩多孔材料，其特征是所述具有碱激发活性的活性混合材料按重量由77-99份磨细粒化高炉矿渣粉、0-15份粉煤灰、0-8份硅灰组成，所述粉煤灰和硅灰不同时为0。
3.根据权利要求1所述的一种仿火山岩多孔材料，其特征是所述碱激发剂为氢氧化钠或水玻璃。
4.根据权利要求1所述的一种仿火山岩多孔材料，其特征是所述化学发泡催化剂为二氧化锰、高锰酸钾和三氯化铁中至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种仿火山岩多孔材料，其特征是所述化学发泡剂为质量分数为27.7％-35％的双氧水。
6.根据权利要求1所述的一种仿火山岩多孔材料，其特征是所述增粘稳泡剂为黏度6-15万的甲基纤维素醚、黏度6-15万的羟丙基甲基纤维素醚、黏度6-15万的羟乙基甲基纤维素醚、聚乙烯醇、阴离子型分子量为500-800万聚丙烯酰胺、田菁胶、阿拉伯胶、瓜尔豆胶或明胶。
7.根据权利要求1所述的一种仿火山岩多孔材料，其特征是所述抗裂纤维为束状单丝长度为9-19mm的聚丙烯纤维、长度为5-20mm的麻纤维、长度为5-20mm的秸秆纤维或长度为5-20mm的竹纤维。
8.根据权利要求1所述的一种仿火山岩多孔材料，其特征是所述无机矿物质颜料由氧化铁黑、氧化铁黄、氧化铁红、氧化铁绿中的一种或几种配制而成。
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Applicant after: TIANJIN CONSTRUCTION ENGINEERING QUALITY INSPECTION CENTER Co.,Ltd.

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