CN108218385B - 用风沙制备的隔墙条板及其制备方法 - Google Patents

用风沙制备的隔墙条板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种隔墙条板，具体涉及一种用风沙制备的隔墙条板及其制备方法。包括以下重量百分数的原料制成：风沙40％‑65％、轻集料15％‑30％、骨料10％‑20％和外加剂5％‑20％；外加剂包括以下重量份数的成分：硅酸盐40‑50份、硼酸盐1‑5份、硫酸盐2‑10份、磷酸盐3‑5份、氢氧化物3‑5份、卤素盐1‑3份和木质素磺酸盐1‑5份。风沙及轻集料在外加剂作用下发生颗粒表面化学改性、颗粒间物质的结合、凝胶物质的生成以及晶体结构的形成。制备的隔墙条板质量稳定，具有高抗弯载自重倍数、高抗压强度、高软化系数等特点，具有优异的轻质、保温、强度高、防火、防水等功能；本发明还提供其制备方法，成本低环保。

Description

用风沙制备的隔墙条板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种隔墙条板，具体涉及一种用风沙制备的隔墙条板及其制备方法。
背景技术
沙漠风沙恶化生态环境，破坏生存条件，加剧自然灾害发生，制约经济发展，加深了贫困程度，严重影响社会稳定，给我国国民经济和社会发展造成了极大的危害。据测算，我国每年因土地沙漠化造成的直接经济损失达540亿元，沙漠化还威胁大中城市、交通运输、水利设施和工矿企业。目前全国有1300多公里铁路、3万公里公路、数以千计的水库和5万多公里长的灌渠常年受风沙危害。每年输入黄河的16亿吨泥沙中就有12亿吨来自沙区。土地沙化正急剧缩减着我们可以有效利用的国土。许多地方因沙漠化趋势导致土地退化，土壤结构破坏，土壤养分流失。而土壤肥力的自然恢复需要数十年、数百年，甚至数千年时间。如果用人为措施恢复土壤的肥力，需要的投入量难以计算。沙漠化对农业的危害特别大。每年4到5月正是春播季节，在沙漠化地区，往往是种子和肥料被吹走，幼苗被连根拔出，土壤水分散失，禾苗被吹干致死或被掩埋。有的地方要反复补救，甚至误了农时。沙漠化引起的草场退化，使适于牲畜食用的优势草种逐渐减少，甚至完全丧失。牧草变得低矮、稀疏，产量明显降低，草场载畜能力大为下降。沙漠化造成河流、水库、水渠堵塞。黄河年均输沙16亿吨，其中就有12亿吨来自沙漠化地区。全国每年大约有5万多公里的灌渠常年受风沙危害。沙漠化在一些地区造成铁路路基、桥梁、涵洞损坏，使公路路基、路面积沙，迫使公路交通中断，甚至使公路废弃。沙漠化导致的沙尘天气，影响飞机正常起飞和降落。风沙活动破坏通讯、输电线路和设施，由此产生的灾害威胁居民安全。
利用沙漠风沙制备隔墙条板可大量消耗沙漠风沙，一定程度上可减轻沙漠化带来的环境问题。
国内对于沙漠风沙利用的主要存在以下问题：(1)沙漠风沙粒径较小，综合利用困难。(2)风沙自身价值不高，且距离有需求的地方太远，搬运成本太高，利用困难。
目前尚无利用沙漠风沙制备隔墙条板的相关专利及报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用风沙制备的隔墙条板，利用风沙、轻集料，免煅烧工艺，成本低，保护环境，不会产生二次污染；制备的隔墙条板质量稳定，防火等级为A1级，具有优异的轻质、保温、强度高、防火、防水等功能；本发明还提供其制备方法。
本发明所述的用风沙制备的隔墙条板，包括以下重量百分数的原料制成：风沙40％-65％、轻集料15％-30％、骨料10％-20％和外加剂5％-20％；外加剂包括以下重量份数的成分：硅酸盐40-50份、硼酸盐1-5份、硫酸盐2-10份、磷酸盐3-5份、氢氧化物3-5份、卤素盐1-3份和木质素磺酸盐1-5份。
所述的硅酸盐为A组分、B组分和C组分按重量比为1：2：1的混合物，其中：A组分为硅酸二钙，B组分为硅酸三钙，C组分为硅酸钠、偏硅酸钠或硅酸钾中的至少一种。
所述的硼酸盐选自硼酸钠或硼酸钙中的至少一种；
所述的硫酸盐选自硫酸钙、硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸镁或硫酸铝中的至少一种；
所述的磷酸盐选自磷酸钠或偏磷酸钠中的至少一种；
所述的氢氧化物选自氢氧化钙或氢氧化钠中的至少一种；
所述的卤素盐选自氯化钙、氯化钠、氯化铵或氯化铁中的至少一种；
所述的木质素磺酸盐选自木质素磺酸钠或木质素磺酸钙的至少一种。
风沙选自沙漠地区常见的沙子，风沙含水率不受限制。
轻集料为玻化微珠、浮石、陶粒、轻砂、火山渣或膨胀珍珠岩中的一种或多种；轻集料优选为玻化微珠、膨胀珍珠岩或轻砂中的一种或多种。
轻集料粒径≤20mm，并要求连续级配。
骨料为工业废渣，工业废渣包括钢渣、水渣、炉渣、建筑垃圾、煤矸石或尾矿渣中的一种或多种；优选为钢渣、水渣或建筑垃圾；骨料粒径≤30mm，并要求连续级配。选用连续级配骨料能够降低骨料的空隙率和总表面积，提高强度、耐久性，改善和易性，并且有助于挤出机的成型过程。
本发明中的硫酸盐经水解反应自身水解成胶凝物质(如氢氧化铁、氢氧化铝等)，与风沙中的某一组分反应并胶结风沙颗粒。且硫酸铝的水解产物还可调节原料中的pH值，对本发明中其他外加剂组分的性能发挥有促进作用。
本发明中的磷酸盐在原料的碱性条件下发生一定的水合反应，磷酸盐与钙离子、氯离子发生多种反应生成氯基磷灰石、重金属羟基磷灰石等。磷酸盐同其它化学组分发生一系列的化学反应，加强了晶体结构的形成。
本发明中的硼酸盐的作用机理是非常复杂的，起到多功能的作用。以硼酸钠为例，硼酸钠在体系中电离分解，起到调节pH的作用，分子式为：
Na2B4O7+2H2O→2Na++2OH-+H2B4O7
将硼酸盐掺入到体系中能促使钙离子和氧化铝形成钙矾石，提高制品的致密度和强度。
本发明中硅酸盐中的硅酸二钙及硅酸三钙发生水化反应生成硅酸钙凝胶，将体系中的颗粒、晶体牢固粘结，很大程度上提高制品的强度。硅酸钠与硫酸盐、卤化物等发生反应生成凝胶，并与颗粒固结，与体系中其他组分相互催化以提高制品强度。
本发明采用的卤化物如氯化钙、氯化铵等，可以改变沙土粒及胶团表面电位，钙离子、铵离子与沙土粒或胶团结合，从而缩小颗粒间距，易于沙粒团结和提高密实度，从而提高强度。
本发明中木质素磺酸盐在制品制备时起到分散剂的作用，易于原料的搅拌均匀。并可作为减水剂可降低拌和用水量，以降低制品的孔隙率提高产品的致密程度，从而提升制品的强度。在降低制品孔隙率和提高制品致密度的同时，能减少制品的吸水率和水对制品的破坏作用，以提高制品的软化系数。
本发明所述的用风沙制备的隔墙条板的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：将原料按比例称重，备用；
(2)搅拌：利用卧式双辊搅拌机搅拌，依次加风沙、轻集料、骨料及外加剂，搅拌，然后加入水，再搅拌；
(3)陈化：将步骤(2)搅拌好的混合料送入陈化仓；
(4)成型、切割：将步骤(3)陈化好的混合料送入挤出机挤出成型，按照所需的条板长度进行切割；
(5)养护、码垛、打包：将步骤(4)中的条板避水避光自然养护，码垛，打包。
步骤(2)中加入水后的水料比为0.12-0.14。水料比0.12-0.14为经过大量实验后确定的最佳比例。水料比过小，会导致原料在成型过程中可塑性较差，难以成型；水料比过高会导致制品的孔隙率增大，强度降低。
步骤(2)为：利用卧式双辊搅拌机搅拌，依次加风沙、轻集料、骨料及外加剂，搅拌1-2min，然后加入水，再搅拌3-10min。
步骤(3)中在陈化仓中的陈化时间为30min-5h；
步骤(5)中养护时间为30min-6h。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明制备的隔墙条板中风沙及轻集料在外加剂的作用下可直接或间接的发生颗粒表面化学改性、颗粒间物质的结合、凝胶物质的生成以及各种晶体结构物质的形成。制备的隔墙条板具有高抗弯载自重倍数、高抗压强度、高软化系数等特点。
(2)本发明还提供其制备方法，利用风沙、轻集料，免煅烧工艺，成本低，保护环境，不会产生二次污染；制备的隔墙条板质量稳定，防火等级为A1级，具有优异的轻质、保温、强度高、防火、防水等功能。以板厚90mm为例，利用本技术制备的条板面密度小于90kg/m2，可满足轻质隔墙条板的概念。且强度能够达到6MPa以上，远超《GB/T23451-2009建筑用轻质隔墙条板》中要求的最低3.5MPa，抗弯承载自重倍数能够达到1.7。由于采用的挤出成型工艺，条板为中空且不需要填充任何保温材料，以空气为保温介质，保温效果性能优异。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种用风沙制备的隔墙条板，包括以下重量百分数的原料制成：
风沙55％
玻化微珠25％
水渣10％
外加剂10％；
水料比0.12。
外加剂包括以下重量份数的成分：硅酸盐45份、硼酸盐3份、硫酸盐5份、磷酸盐4份、氢氧化物3份、卤素盐1.5份和木质素磺酸盐1份。
所述的硅酸盐为硅酸二钙、硅酸三钙和硅酸钠按重量比为1：2：1的混合物
所述的硼酸盐选自硼酸钠和硼酸钙按重量比为1：3的混合物；
所述的硫酸盐选自硫酸钙、硫酸铝和硫酸亚铁三者的等重量比的混合物；
所述的磷酸盐选自磷酸钠和偏磷酸钠等重量比的混合物；
所述的氢氧化物为氢氧化钙；
所述的卤素盐为氯化钙和氯化铁重量比为2：1的混合物；
制备方法包括以下步骤：
(1)配料：将原料按比例称重，备用；
(2)搅拌：利用卧式双辊搅拌机搅拌，依次加风沙、轻集料、水渣及外加剂，搅拌1-2min，然后加入水，再搅拌3-10min，水料比为0.12-0.14；
(3)陈化：将步骤(2)搅拌好的混合料送入陈化仓，陈化时间为30min-5h；
(4)成型、切割：将步骤(3)陈化好的混合料送入挤出机挤出成型，按照所需的条板长度进行切割；
(5)养护、码垛、打包：将步骤(4)中的条板避水避光自然养护，养护时间为30min-6h，码垛，打包。
实施例2
一种用风沙制备的隔墙条板，包括以下重量百分数的原料制成：
风沙65％
玻化微珠15％
炉渣15％
外加剂5％；
水料比0.13。
外加剂包括以下重量份数的成分：硅酸盐50份、硼酸盐4份、硫酸盐5份、磷酸盐4份、氢氧化物3份、卤素盐3份和木质素磺酸盐5份
所述的硅酸盐为硅酸二钙、硅酸三钙和硅酸钠按重量比为1：2：1的混合物
所述的硼酸盐选自硼酸钠；
所述的硫酸盐选自硫酸钙和硫酸亚铁等重量比的混合物；
所述的磷酸盐选自偏磷酸钠；
所述的氢氧化物为氢氧化钠和氢氧化钙重量比为2：1的混合物；
所述的卤素盐为氯化钙、氯化钠和氯化铵三者等重量比的混合物；
制备方法包括以下步骤：
(1)配料：将原料按比例称重，备用；
(2)搅拌：利用卧式双辊搅拌机搅拌，依次加风沙、轻集料、炉渣及外加剂，搅拌1-2min，然后加入水，再搅拌3-10min，水料比为0.12-0.14；
(3)陈化：将步骤(2)搅拌好的混合料送入陈化仓，陈化时间为30min-5h；
(4)成型、切割：将步骤(3)陈化好的混合料送入挤出机挤出成型，按照所需的条板长度进行切割；
(5)养护、码垛、打包：将步骤(4)中的条板避水避光自然养护，养护时间为30min-6h，码垛，打包。
以实施例1和实施例2制备的隔墙板厚度90mm为例，进行性能测试，测试结果见表1。
表1
Figure BDA0001608564270000051
Figure BDA0001608564270000061

Claims (9)

1.一种用风沙制备的隔墙条板，其特征在于：包括以下重量百分数的原料制成：风沙40％-65％、轻集料15％-30％、骨料10％-20％和外加剂5％-20％；外加剂包括以下重量份数的成分：硅酸盐40-50份、硼酸盐1-5份、硫酸盐2-10份、磷酸盐3-5份、氢氧化物3-5份、卤素盐1-3份和木质素磺酸盐1-5份；
所述的用风沙制备的隔墙条板的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：将原料按比例称重，备用；
(2)搅拌：利用卧式双辊搅拌机搅拌，依次加风沙、轻集料、骨料及外加剂，搅拌，然后加入水，再搅拌；
(3)陈化：将步骤(2)搅拌好的混合料送入陈化仓；
(4)成型、切割：将步骤(3)陈化好的混合料送入挤出机挤出成型，按照所需的条板长度进行切割；
(5)养护、码垛、打包：将步骤(4)中的条板避水避光自然养护，码垛，打包。
2.根据权利要求1所述的用风沙制备的隔墙条板，其特征在于：所述的硅酸盐为A组分、B组分和C组分按重量比为1：2：1的混合物，其中：A组分为硅酸二钙，B组分为硅酸三钙，C组分为硅酸钠、偏硅酸钠或硅酸钾中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的用风沙制备的隔墙条板，其特征在于：
所述的硼酸盐选自硼酸钠或硼酸钙中的至少一种；
所述的硫酸盐选自硫酸钙、硫酸钠、硫酸亚铁、硫酸镁或硫酸铝中的至少一种；
所述的磷酸盐选自磷酸钠或偏磷酸钠中的至少一种；
所述的氢氧化物选自氢氧化钙或氢氧化钠中的至少一种；
所述的卤素盐选自氯化钙、氯化钠、氯化铵或氯化铁中的至少一种；
所述的木质素磺酸盐选自木质素磺酸钠或木质素磺酸钙的至少一种。
4.根据权利要求1所述的用风沙制备的隔墙条板，其特征在于：风沙选自沙漠地区常见的沙子。
5.根据权利要求1所述的用风沙制备的隔墙条板，其特征在于：轻集料为玻化微珠、浮石、陶粒、轻砂、火山渣或膨胀珍珠岩中的一种或多种；轻集料粒径≤20mm，并要求连续级配。
6.根据权利要求1所述的用风沙制备的隔墙条板，其特征在于：骨料为工业废渣，工业废渣包括钢渣、水渣、炉渣、建筑垃圾、煤矸石或尾矿渣中的一种或多种；骨料粒径≤30mm，并要求连续级配。
7.根据权利要求1所述的用风沙制备的隔墙条板，其特征在于：步骤(2)中加入水后的水料比为0.12-0.14。
8.根据权利要求1所述的用风沙制备的隔墙条板，其特征在于：步骤(2)为：利用卧式双辊搅拌机搅拌，依次加风沙、轻集料、骨料及外加剂，搅拌1-2min，然后加入水，再搅拌3-10min。
9.根据权利要求1所述的用风沙制备的隔墙条板，其特征在于：步骤(3)中在陈化仓中的陈化时间为30min-5h；步骤(5)中养护时间为30min-6h。
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