CN107572948A - 一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新型建筑材料，具体涉及一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法。将废旧塑料微细分散于建筑物拆除产生的建筑垃圾粉碎料等无机粉料与高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石、膨胀剂、无机凝胶复合，废旧塑料以微细粒子均匀分散，其通过热塑发泡，受废旧塑料发泡的网络携带，在无水状态下通过废旧塑料的发泡将包括膨胀剂、无机凝胶在内的无机物分散形成具有网络结构的柔性发泡坯；进一步，利用水养护，膨胀剂、无机凝胶原位结晶水化形成坚硬的钙矾石等，与高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石原位强化，从而得到了具有柔性的高强轻质建筑墙体材料。其不但轻质，而且柔性好、抗压强度高，可广泛应用于建筑物内外墙围护结构、隔断、装饰板、砌墙等。

Description

一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法

技术领域

本发明涉及新型建筑材料，具体涉及一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法。

背景技术

墙体材料在房屋建材中约占70％，是建筑材料的重要组成部分。绿色建材是建材发展的方向，因而发展绿色墙体材料是建筑材料发展的关键。目前，新型墙体材料的发展已与易资源综合利用、保护土地和环境紧密联系，如利用资源丰富的粉煤灰、煤矸石、矿渣等，取代粘土生产粉煤灰烧结砖，煤矸石烧结砖，在节约粘土资源，推动废物循环利用方面起到了显著的作用。

然而在推进新型墙体材料中，鉴于现有高层建筑的迅速发展，现有墙体材料均需要减轻建筑物自重、而且要求有隔音、隔热、防火、防腐等良好性能。因此，具有轻质的石膏水泥空心板、陶粒轻质隔墙板、粉煤灰发泡板等墙体材料应具有质轻、隔音、防火、隔热、耐潮、耐风化、价廉物美等诸多优点在内外墙体以及建筑物隔板中得到了广泛的应用。由于属于轻质材料，不可避免的造成轻质墙体材料的强度降低。如，现有轻质墙体大都采用添加轻质材料如膨胀珍珠岩、轻质陶粒，或者采用在水泥凝胶辅助下加气发泡而成，其多孔性性导致了强度的降低。无论是一次成型的轻质板材，还是各类加气混凝土砌块，均存在着抗压强度低、吸水率高、耐久性差、易碎的问题。

已有技术人员意识到该缺陷会阻碍轻质墙体材料的大面积推广，因而进行了一定的增强改性处理。如在加气混凝土、无机发泡体中加入玻璃纤维、聚合物纤维、木纤维等进行增强。中国发明专利CN103113053A公开了一种轻质高强无机泡沫保温墙体材料，采用无机胶凝材料、轻集料、化学发泡剂、增强材料等发泡制备气泡直径更小、强度更高、导热系更低、保温隔热性能更好、吸水率更低，防水性能更加优越的无机泡沫材料。

而现有技术存在的问题是沿用传统的水泥等无机凝胶的粘结成型工艺，墙体制品的柔性较差，导致其抗压强度低、易碎。即使石膏板、纤维增强硅酸钙板等含有纤维增强的材料，因其与所增强材料的复合在微观方面难以形成均匀交织的的增强网络，因此，我们在使用时仍然存在易折断、易压裂的缺陷。

另外，建材目前正向绿色、可循环、低成本使用方向发展，为了增强使用昂贵的玻璃纤维、聚合物纤维等不利于其发展。因此采用废旧物再利用于墙体材料成为共识。然而其产品质量的强度、稳定性一直无法克服。也为发展废旧物在建材的利用提出了新的挑战。研究开发废旧物为原料制备轻质高强材料有利于推动新型墙体材料的发展，既能确保轻质环保又能满足高层建筑墙体要求，有助于促进我国建筑材料行业的可持续发展。

发明内容

针对现有轻质墙体材料强度低的缺陷，本发明提出一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料，其显著的特点是不但具有良好的轻质性、保温性、隔音性、防水性，而且具有一定的柔性，抗压强度高，可广泛应用于建筑物内外墙围护结构、隔断、装饰板、砌墙等，具有良好的承重性，对于减轻建筑物自重，对拓宽环保、绿色、节能新型新型墙体材料的应用提供了技术支撑。进一步提供该具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）研磨分散：将无机粉料、回收的废旧塑料干燥至含水量低于2%，然后与发泡剂以质量比100:15-25：0.2-0.5在研磨机中研磨均化至过50目筛，得到主料A；所述无机粉料为建筑物拆除产生的建筑垃圾粉碎料、大理石粉、石材厂边角废料；

2)将高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石、膨胀剂、无机凝胶以质量比100：30-50:25-30:20-25:10-15混合均匀，研磨至均化至过100目筛，得到辅料B；所述膨胀剂为硅酸铝、氧化铝、硫酸铝钾、硫酸钙粉磨而成；

3）将步骤1)得到的主料A与步骤2）得到的辅料B以质量比100：20-30混合均匀，按需求装入模具，合模，然后将模具加热至220-240℃，均匀分散的废旧塑料细粉受热熔融并发泡，废旧塑料发泡的网络携带主料A、辅料B中的无机细粉形成均匀的柔性发泡坯；

4）将步骤3）制备的柔性发泡坯移出模具，冷却至常温，然后放置在水中养护48h以上，膨胀剂与无机凝胶水化物产生形成高强度的钙矾石，得到具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料。

作为本发明的进一步优选，所述废旧塑料为聚乙烯废旧塑料、聚丙烯废旧塑料、PET废旧塑料、ABS废旧塑料中的一种或其组合物，特别是对于含有较多杂质填料的废旧塑料，难以正常回收再使用，而对于本发明则是完全适用的。其显著的优势是为难以回收再利用的废旧塑料提供了新的应用途径。

作为本发明的进一步优选，所述发泡剂为塑料领域的常规发泡剂，其在超过200℃具有良好的发泡性。优选的，所述发泡剂在发泡过程中不产生水，以防止水提前与还未发泡分散的膨胀剂与无机凝胶水化。所述发泡剂优选二亚硝基五次甲基四胺、对-氧化二苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、碳酸铵、碳酸钠中的至少一种。

作为本发明的进一步优选，所述膨胀剂为硅酸铝、氧化铝、硫酸铝钾、硫酸钙以质量比10:5:3:2粉磨而成；膨胀剂通常应用于混凝土中，其遇水结晶水化，与水泥形成坚硬的钙矾石等，不但可以凝固微膨胀阻塞混凝土的裂纹，而且可以得到高强坚实的混凝土。本发明是在无水状态下通过废旧塑料的发泡将包括膨胀剂、无机凝胶在内的无机物分散形成具有网络结构的柔性发泡坯，然后再利用水养护，此时的膨胀剂、无机凝胶遇水不能流动，而是原位结晶水化形成坚硬的钙矾石等，将与其分散的无机粉料与高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石原位强化，从而得到了高强轻质的建筑墙体材料。

作为本发明的进一步优选，所述无机凝胶为常规硅酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种。

作为本发明的进一步优选，所述模具根据制品形状要求选定，可以为板状，如应用于围护结构等；也可以为块状，如制备成砌块等。装模具时装入量不超过模具容量的三分之一；为了使发泡均匀，较佳的方法是物料搅拌预热至80℃然后装再装入模具。

一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料，是由上述方法制备得到的具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料。其不但具有良好的轻质性、保温性、隔音性、防水性，而且具有一定的柔性，抗压强度高。通过测试，制备的板材体积容量为≤480kg/m³，抗压强度≥28.5Mpa，抗折强度≥6.4Mpa，导热率≤0.035W/m·k，吸水率为≤2％。

在研究开发中，我们所担心的使用了废旧塑料是否会导致墙体材料易燃。通过实验，其燃烧级别达到A1级别。其耐燃性源于废旧塑料是完全分散于无机材料中，被无机材料完全包裹，因而其表现为极佳的耐燃性。为了防止可能会导致的燃烧危险，我们在设计时已对相关废旧塑料使用比例做了限定。在本发明主旨思想的前提下，采用超范围使用废旧塑料，同样可以得到柔性、高强度轻质建筑墙体材料，但有可能存在易燃烧的风险。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,做出的各种替换或超比例范围使用,均应包含在本发明的范围内。

本发明一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料及制备方法，将废旧塑料微细分散于建筑物拆除产生的建筑垃圾粉碎料等无机粉料与高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石、膨胀剂、无机凝胶复合，废旧塑料以微细粒子均匀分散，其通过热塑发泡，废旧塑料形成了一个联通的柔性网络，受废旧塑料发泡的网络携带，在无水状态下通过废旧塑料的发泡将包括膨胀剂、无机凝胶在内的无机物分散形成具有网络结构的柔性发泡坯；进一步，利用水养护，此时的膨胀剂、无机凝胶遇水不能流动，而是原位结晶水化形成坚硬的钙矾石等，将与其分散的无机粉料与高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石原位强化，从而得到了具有柔性的高强轻质建筑墙体材料。

本发明一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

1、该方法通过将废旧塑料以微细粒分散于无机料中，利用废旧塑料的热塑发泡不但形成轻质微孔，而且将无机粉分散固定为具有网络结构的柔性发泡坯，废旧塑料发泡网络赋予了材料极高的柔性，其表现为高抗折性。

2、该方法通过发泡将无机物形成网络骨架，进一步通过分散的膨胀剂、无机凝胶，利用水养护，使膨胀剂、无机凝胶原位结晶水化形成坚硬的钙矾石等，将与其分散的无机粉料与高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石原位强化，从而得到了具有柔性的高强轻质建筑墙体材料。

3、该方法不但使废旧塑料、建筑垃圾等得到了再利用，而且在保证良好的轻质性、保温性、隔音性、防水性的同时，赋予墙体材料柔性和高强性，可广泛应用于建筑物内外墙围护结构、隔断、装饰板、砌墙等，有效克服了现有轻质墙体材料强度低、易压碎、寿命低的缺陷。

4、该方法制备工艺易控，对设备要求低，适合于新型建材企业规模化生产。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）研磨分散：将建筑物拆除产生的建筑垃圾粉碎料、回收的废旧塑料干燥至含水量低于2%，然后与发泡剂二亚硝基五次甲基四胺以质量比100:15：0.5在研磨机中研磨均化至过50目筛，得到主料A；

2)将高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石、膨胀剂、无机凝胶以质量比100：30:25:20:10混合均匀，研磨至均化至过100目筛，得到辅料B；所述膨胀剂为硅酸铝、氧化铝、硫酸铝钾、硫酸钙以质量比10:5:3:2粉磨而成粉磨而成；

3）将步骤1)得到的主料A与步骤2）得到的辅料B以质量比100：20混合均匀，按需求装入板材模具，合模，然后将模具加热至220-240℃，均匀分散的废旧塑料细粉受热熔融并发泡，废旧塑料发泡的网络携带主料A、辅料B中的无机细粉形成具有网络结构的柔性发泡坯；

4）将步骤3）制备的柔性发泡坯移出模具，冷却至常温，然后放置在水中养护48h以上，此时的膨胀剂、无机凝胶遇水不能流动，而是原位结晶水化形成坚硬的钙矾石等，将与其分散的无机粉料与高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石原位强化，从而得到了高强轻质的建筑墙体材料。

实施例1制备的板材墙体材料，通过测试，体积容量为460kg/m³，抗压强度29Mpa，抗折强度6.5Mpa，导热率0.032W/m·k，吸水率为≤2％。

实施例2

一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）研磨分散：将大理石粉、回收的废旧塑料干燥至含水量低于2%，然后与发泡剂对-氧化二苯磺酰肼以质量比100:20：0.2在研磨机中研磨均化至过50目筛，得到主料A；

2)将高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石、膨胀剂、无机凝胶以质量比100：40:25:20:10混合均匀，研磨至均化至过100目筛，得到辅料B；所述膨胀剂为硅酸铝、氧化铝、硫酸铝钾、硫酸钙粉磨而成；

3）将步骤1)得到的主料A与步骤2）得到的辅料B以质量比100：25混合加热至80℃，按需求装入砖模具，合模，然后将模具加热至220-240℃，均匀分散的废旧塑料细粉受热熔融并发泡，废旧塑料发泡的网络携带主料A、辅料B中的无机细粉形成具有网络结构的柔性发泡坯；

4）将步骤3）制备的柔性发泡坯移出模具，冷却至常温，然后放置在水中养护48h以上，此时的膨胀剂、无机凝胶遇水不能流动，而是原位结晶水化形成坚硬的钙矾石等，将与其分散的无机粉料与高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石原位强化，从而得到了高强轻质的建筑墙体材料。

实施例2制备的砌砖墙体材料，通过测试，体积容量为480kg/m³，抗压强度28.5Mpa，抗折强度6.4Mpa，导热率≤0.03W/m·k，吸水率为≤2％。

实施例3

一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）研磨分散：将石材厂边角废料、回收的废旧塑料干燥至含水量低于2%，然后与发泡剂偶氮二甲酰胺以质量比100:25：0.5在研磨机中研磨均化至过50目筛，得到主料A；

2)将高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石、膨胀剂、无机凝胶以质量比100：30:30:25:10混合均匀，研磨至均化至过100目筛，得到辅料B；所述膨胀剂为硅酸铝、氧化铝、硫酸铝钾、硫酸钙以质量比10:5:3:2粉磨而成粉磨而成；

3）将步骤1)得到的主料A与步骤2）得到的辅料B以质量比100：20-30混合均匀，按需求装入模具，合模，然后将模具加热至220-240℃，均匀分散的废旧塑料细粉受热熔融并发泡，废旧塑料发泡的网络携带主料A、辅料B中的无机细粉形成具有网络结构的柔性发泡坯；

4）将步骤3）制备的柔性发泡坯移出模具，冷却至常温，然后放置在水中养护48h以上，此时的膨胀剂、无机凝胶遇水不能流动，而是原位结晶水化形成坚硬的钙矾石等，将与其分散的无机粉料与高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石原位强化，从而得到了高强轻质的建筑墙体材料。

实施例3制备的板材墙体材料，通过测试，体积容量为425kg/m³，抗压强度29Mpa，抗折强度9.2Mpa，导热率≤0.035W/m·k，吸水率为≤2％。

实施例4

一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）研磨分散：将建筑物拆除产生的建筑垃圾粉碎料、回收的废旧塑料干燥至含水量低于2%，然后与发泡剂碳酸钠以质量比100:25：0.4在研磨机中研磨均化至过50目筛，得到主料A；

2)将高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石、膨胀剂、无机凝胶以质量比100：35:25:20:15混合均匀，研磨至均化至过100目筛，得到辅料B；所述膨胀剂为硅酸铝、氧化铝、硫酸铝钾、硫酸钙粉磨而成；

3）将步骤1)得到的主料A与步骤2）得到的辅料B以质量比100：30混合均预热匀，按需求装入模具，合模，然后将模具加热至220-240℃，均匀分散的废旧塑料细粉受热熔融并发泡，废旧塑料发泡的网络携带主料A、辅料B中的无机细粉形成具有网络结构的柔性发泡坯；

4）将步骤3）制备的柔性发泡坯移出模具，冷却至常温，然后放置在水中养护48h以上，此时的膨胀剂、无机凝胶遇水不能流动，而是原位结晶水化形成坚硬的钙矾石等，将与其分散的无机粉料与高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石原位强化，从而得到了高强轻质的建筑墙体材料。

实施例4制备的板材墙体材料，通过测试，体积容量为400kg/m³，抗压强度30.3Mpa，抗折强度8.1Mpa，导热率0.034W/m·k，吸水率为≤2％。

实施例5

一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）研磨分散：将建筑物拆除产生的建筑垃圾粉碎料与大理石的粉碎物、回收的废旧塑料干燥至含水量低于2%，然后与发泡剂碳酸铵以质量比100:20：0.4在研磨机中研磨均化至过50目筛，得到主料A；

2)将高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石、膨胀剂、无机凝胶以质量比100：35:25:20:15混合均匀，研磨至均化至过100目筛，得到辅料B；所述膨胀剂为硅酸铝、氧化铝、硫酸铝钾、硫酸钙粉磨而成；

3）将步骤1)得到的主料A与步骤2）得到的辅料B以质量比100：20混合均预热匀，按需求装入模具，合模，然后将模具加热至220-240℃，均匀分散的废旧塑料细粉受热熔融并发泡，废旧塑料发泡的网络携带主料A、辅料B中的无机细粉形成具有网络结构的柔性发泡坯；

4）将步骤3）制备的柔性发泡坯移出模具，冷却至常温，然后放置在水中养护48h以上，此时的膨胀剂、无机凝胶遇水不能流动，而是原位结晶水化形成坚硬的钙矾石等，将与其分散的无机粉料与高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石原位强化，从而得到了高强轻质的建筑墙体材料。

实施例5制备的板材墙体材料，通过测试，体积容量为435kg/m³，抗压强度31Mpa，抗折强度7.6Mpa，导热率0.030W/m·k，吸水率为≤2％。

Claims (8)

1.一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）研磨分散：将无机粉料、回收的废旧塑料干燥至含水量低于2%，然后与发泡剂以质量比100:15-25：0.2-0.5在研磨机中研磨均化至过50目筛，得到主料A；所述无机粉料为建筑物拆除产生的建筑垃圾粉碎料、大理石粉、石材厂边角废料；

2)将高炉钢渣、粉煤灰、膨胀蛭石、膨胀剂、无机凝胶以质量比100：30-50:25-30:20-25:10-15混合均匀，研磨至均化至过100目筛，得到辅料B；所述膨胀剂为硅酸铝、氧化铝、硫酸铝钾、硫酸钙粉磨而成；

3）将步骤1)得到的主料A与步骤2）得到的辅料B以质量比100：20-30混合均匀，按需求装入模具，合模，然后将模具加热至220-240℃，均匀分散的废旧塑料细粉受热熔融并发泡，废旧塑料发泡的网络携带主料A、辅料B中的无机细粉形成均匀的柔性发泡坯；

4）将步骤3）制备的柔性发泡坯移出模具，冷却至常温，然后放置在水中养护48h以上，膨胀剂与无机凝胶水化物产生形成高强度的钙矾石，得到具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料。

2.根据权利要求1所述一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，其特征在于：所述废旧塑料为聚乙烯废旧塑料、聚丙烯废旧塑料、PET废旧塑料、ABS废旧塑料中的一种或其组合物。

3.根据权利要求1所述一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，其特征在于：所述发泡剂选用二亚硝基五次甲基四胺、对-氧化二苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、碳酸铵、碳酸钠中的至少一种。

4.根据权利要求1所述一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，其特征在于：所述膨胀剂为硅酸铝、氧化铝、硫酸铝钾、硫酸钙以质量比10:5:3:2粉磨而成。

5.根据权利要求1所述一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，其特征在于：所述无机凝胶为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种。

6.根据权利要求1所述一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，其特征在于：所述模具装模具时装入量不超过模具容量的三分之一。

7.根据权利要求1所述一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料的制备方法，其特征在于：装模前物料搅拌预热至80℃，然后装再装入模具。

8.一种具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料，其特征在于：所述墙体材料是由权利要求1-7任一项所述方法制备得到的具有柔性的高强度轻质建筑墙体材料。