CN108439882B - 秸秆脱硫石膏复合墙材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种秸秆脱硫石膏复合墙材，复合墙材由包括以下重量份数的原料制备而成：秸杆3～10重量份，脱硫石膏40～90重量份，无机辅料为10～30重量份以及防水剂0.3～2.0重量份；其中，秸秆依次经粉碎、碱溶液浸泡、碱性蛋白酶溶液浸泡处理。上述秸秆脱硫石膏复合墙材，碱溶液浸泡后使秸秆更为疏松，再经过碱性蛋白酶溶液浸泡，能够使秸秆中蛋白物质酶解去除，并且能够使秸秆中的纤维分散裸露，充分发挥其作为纤维材料的作用，从而提高墙材的强度，防止变形，提高其耐久性，并且碱溶液浸泡、碱性蛋白酶溶液浸泡并清洗后，能够去除其中的易腐坏物质，防止墙材霉变等问题出现，进一步提高其耐久性。

Description

秸秆脱硫石膏复合墙材及其制备方法
技术领域
本发明属于节能环保建筑材料技术领域，具体涉及一种秸秆脱硫石膏复合墙材及其制备方法。
背景技术
农作物秸秆是粮食作物和经济作物生产中的副产物，我国每年约产生6-8亿吨秸秆，占全世界秸秆总量的20％～30％。秸秆已被看做是可再生的资源，我国很多省市已经采取多种措施推进秸秆的资源综合利用。以江苏省为例，农作物秸秆主要有水稻、小麦、玉米、油菜、棉花等秸秆。据估算，全省每年仅稻麦秸秆的产量就达到了3767万吨。为了减轻农业废弃物的污染，近年来，江苏制定和颁布实施了一系列政策法规，鼓励和扶持综合利用农业废弃物。目前，全省秸秆约有30％作为农村生活燃料和能源、16％作为饲料、15％还田、4％用作发电、3％用作食用菌生产、2％用作其他，其中丢弃或在田间直接焚烧的仍约占30％，燃烧不仅生成大量的黑烟，而且严重污染环境。另外，上述方法还使固定下来CO2又排放至大气中，不符合低碳经济的发展要求。因此开发农作物秸秆新的用途，也是一个迫切的问题。
脱硫石膏又称排烟脱硫石膏、硫石膏或FGD石膏，是对含硫燃料(煤、油等)燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理得到的工业副产石膏。脱硫石膏是来自排烟脱硫工业，颗粒细小、品位高的湿态二水硫酸钙晶体。综合利用脱硫石膏利国利民变废为宝，是国家扶持鼓励的项目，符合可持续发展战略目标。但脱硫石膏与天然石膏在物理性能方面有不同之处，单利用脱硫石膏生产建材产品时，需要把握脱硫石膏的本质特性，对工艺环节和操作参数应进行优化调整，才能获得最优的产品性能，其应用领域主要有水泥缓凝剂、石膏板(包括各类墙板、装饰板和保温板)、石膏砌块和粉刷石膏等。
以农作物秸秆作为纤维材料、脱硫石膏作为胶结料，可以制备秸杆脱硫石膏复合墙材，传统地制备方法是将农作物秸秆粉碎后直接与脱硫石膏等材料混合制备而成，尽管某些性能可能优于石膏胶凝材料及其制品，但是仍存在易变形、耐久性差的问题。
发明内容
本发明针对秸秆脱硫石膏复合墙材易变形、耐久性差的问题，提供一种秸秆脱硫石膏复合墙材及其制备方法。
本发明提供的一种秸秆脱硫石膏复合墙材，所述复合墙材由包括以下重量份数的原料制备而成：
秸杆3～10重量份，脱硫石膏40～90重量份，无机辅料为10～30重量份以及防水剂0.3～2.0重量份；
其中，秸秆依次经粉碎、碱溶液浸泡、碱性蛋白酶溶液浸泡处理。
在其中一个实施例中，所述原料还包括硅丙乳液1.0～5.0重量份以及水性氟碳乳液1.0～5.0重量份。
在其中一个实施例中，所述无机辅料包括水泥、粉煤灰、矿渣粉以及硅灰中的任意一种或几种。
在其中一个实施例中，所述无机辅料的比表面积为420m2/kg以上。
在其中一个实施例中，所述原料还包括外加剂5.0～20重量份。
在其中一个实施例中，所述外加剂包括生石灰、熟石灰、铝酸钠、硅酸钠、硫酸钠以及亚硫酸钠中的任意一种或几种。
本发明还提供了一种上述的复合墙材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
取配方量复合墙材原料，加入水20～60重量份搅拌均匀，制得所述复合浆料；
将所述复合浆料浇注成型，制得所述复合墙材。
在其中一个实施例中，所述脱硫石膏经170～190℃煅烧、粉碎处理，粉碎后的脱硫石膏粒度为0.5mm以下。
在其中一个实施例中，所述秸秆依次经粉碎、碱溶浸泡、碱性蛋白酶溶液浸泡处理包括以下步骤：
将秸秆粉碎至1cm以下；
将粉碎后的秸秆置于1～2％的碱溶液浸泡6～12小时，过滤干燥；
将碱溶液浸泡后的秸秆置于0.5～1.5％的碱性蛋白酶溶液中，在40～50℃下浸泡6～10小时，清洗后过滤干燥。
上述秸秆脱硫石膏复合墙材，秸秆依次经粉碎、碱溶液浸泡、碱性蛋白酶溶液浸泡处理，碱溶液浸泡后使秸秆更为疏松，再经过碱性蛋白酶溶液浸泡，能够使秸秆中蛋白物质酶解去除，并且能够使秸秆中的纤维分散裸露，充分发挥其作为纤维材料的作用，从而提高墙材的强度，防止变形，提高其耐久性，并且碱溶液浸泡、碱性蛋白酶溶液浸泡并清洗后，能够去除其中的易腐坏物质，防止墙材霉变等问题出现，进一步提高其耐久性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。
本发明提供的一实施例的秸秆脱硫石膏复合墙材制备方法，包括以下步骤：
取配方量复合墙材原料，加入水20～60重量份搅拌均匀，制得所述复合墙材浆料；
将所述浆料浇注成型，制得所述复合墙材。
其中，所述复合墙材包括以下重量份数的原料：秸杆3～10重量份，脱硫石膏40～90重量份，无机辅料为10～30重量份以及防水剂0.3～2.0重量份；其中，秸秆依次经粉碎、碱溶液浸泡、碱性蛋白酶溶液浸泡处理。
上述秸秆脱硫石膏复合墙材的制备方法，秸秆依次经粉碎、碱溶液浸泡、碱性蛋白酶溶液浸泡处理，碱溶液浸泡后使秸秆更为疏松，再经过碱性蛋白酶溶液浸泡，能够使秸秆中蛋白物质酶解去除，并且能够使秸秆中的纤维分散裸露，充分发挥其作为纤维材料的作用，从而提高墙材的强度，防止变形，提高其耐久性，并且碱溶液浸泡、碱性蛋白酶溶液浸泡并清洗后，能够去除其中的易腐坏物质，并且降低墙材的吸水性，防止墙材霉变等问题出现，进一步提高其耐久性。
本发明的复合墙材主要材料是脱硫石膏和秸秆，工农业废弃物占90％以上，生产成本低，与防水剂、水按比例经搅拌混合后，浇注成型而成一种轻质墙材，制造工艺简单，使用方便、安全，并且变废为宝，达到节能低碳效果。该墙材中的秸秆经处理后，提高其中植物纤的保温隔热、隔音降噪、增加抗折强度的功能；从而该轻质墙材具有良好的保温隔热性能和防水性能，其导热系数小于各密度砌块现行国家标准要求达到的导热系数；并且该轻质墙材的主体材料为无机非金属材料，不会燃烧，因此具有良好的耐火性能。
作为一种可选实施方式，所述原料还包括硅丙乳液1.0～5.0重量份以及水性氟碳乳液1.0～5.0重量份。通过添加硅丙乳液以及水性氟碳乳液组成的成膜物质，一方面能够提高复合墙材的耐热性，进一步降低复合墙材的导热系数，提高了复合墙材的保温隔热性能；另一方面，还能够提高复合墙材的耐候性以及耐腐蚀性，避免复合墙材在长久使用过程中由于温度变化、湿度变化以及空气或其他建材中的腐蚀性物质等导致的复合墙材强度降低问题，更进一步地提高了复合墙材的耐久性。
作为一种可选实施方式，无机辅料包括水泥、粉煤灰、矿渣粉以及硅灰中的任意一种或几种。进一步可选地，所述无机辅料的比表面积为420m2/kg以上。通过使无机辅料的比表面积在420m2/kg以上，能够提高其与胶凝胶的结合力，提高墙材的强度。可选地，水泥可以使42.5级普通硅酸盐水泥。
作为一种可选实施方式，防水剂可以是硅油。
作为一种可选实施方式，所述原料还包括外加剂5.0～20重量份。进一步可选地，所述外加剂包括生石灰、熟石灰、铝酸钠、硅酸钠、硫酸钠以及亚硫酸钠中的任意一种或几种。外加剂用于改善以及硬化新制备的复合墙材，提高其早期强度以及促进其硬化。
需要说明的是，脱硫石膏也可发挥外加剂的作用，能够改善以及硬化新制备的复合墙材。当复合墙材中不含外加剂时，通过适量提高脱硫石膏的含量来代替外加剂。当复合墙材中含有外加剂时，可控制脱硫石膏的含量为40～70重量份。
作为一种可选实施方式，所述脱硫石膏经170～190℃煅烧、粉碎处理，粉碎后的脱硫石膏粒度为0.5mm以下。
作为一种可选实施方式，所述秸秆依次经粉碎、碱溶浸泡、碱性蛋白酶溶液浸泡处理包括以下步骤：
将秸秆粉碎至1cm以下；
将粉碎后的秸秆置于1～2％的碱溶液浸泡6～12小时，过滤干燥；
将碱溶液浸泡后的秸秆置于0.5～1.5％的碱性蛋白酶溶液中，在40～50℃下浸泡6～10小时，清洗后过滤干燥。
实施例1
脱硫石膏经170～190℃煅烧2h、粉碎至0.5mm以下备用。
将秸秆粉碎至1cm以下，将粉碎后的秸秆置于1％的碱溶液浸泡6小时，过滤干燥，将碱溶液浸泡、干燥好的秸秆置于1.0％的碱性蛋白酶溶液中，在45℃下浸泡8小时，清洗后过滤干燥备用。
取脱硫石膏53kg、粉煤灰15kg、矿渣15kg、秸秆5.5kg、生石灰5kg、硫酸钠5kg、硅油1.5kg置于搅拌装置中，加入水20kg，充分搅拌混合，制得复合浆料，将复合浆料按照设计形状、规格浇注，养护、干燥，制得复合墙材。
实施例2
脱硫石膏经170～190℃煅烧2h、粉碎至0.5mm以下备用。
将秸秆粉碎至1cm以下，将粉碎后的秸秆置于2％的碱溶液浸泡12小时，过滤干燥，将碱溶液浸泡、干燥好的秸秆置于0.5％的碱性蛋白酶溶液中，在45℃下浸泡6小时，清洗后过滤干燥备用。
取脱硫石膏70kg、水泥7.5kg、矿渣7.5kg、秸秆5.5kg、生石灰4kg、硫酸钠4kg、硅油1.5kg置于搅拌装置中，加入水60kg，充分搅拌混合，制得复合浆料，将复合浆料按照设计形状、规格浇注，养护、干燥，制得复合墙材。
实施例3
脱硫石膏经170～190℃煅烧2h、粉碎至0.5mm以下备用。
将秸秆粉碎至1cm以下，将粉碎后的秸秆置于1.5％的碱溶液浸泡10小时，过滤干燥，将碱溶液浸泡、干燥好的秸秆置于1.5％的碱性蛋白酶溶液中，在45℃下浸泡10小时，清洗后过滤干燥备用。
取脱硫石膏65kg、水泥7.5kg、矿渣7.5kg、秸秆7.0kg、生石灰4kg、硫酸钠4kg、硅油1.0kg置于搅拌装置中，加入水40kg，充分搅拌混合，制得复合浆料，将复合浆料按照设计形状、规格浇注，养护、干燥，制得复合墙材。
实施例4
脱硫石膏经170～190℃煅烧3h、粉碎至0.5mm以下备用。
将秸秆粉碎至1cm以下，将粉碎后的秸秆置于2％的碱溶液浸泡12小时，过滤干燥，将碱溶液浸泡、干燥好的秸秆置于0.5％的碱性蛋白酶溶液中，在45℃下浸泡10小时，清洗后过滤干燥备用。
取脱硫石膏70kg、粉煤灰7.5kg、矿渣7.5kg、秸秆5.5kg、生石灰4kg、硫酸钠4kg、硅油1.5kg置于搅拌装置中，加入水30kg，充分搅拌混合，制得复合浆料，将复合浆料按照设计形状、规格浇注，养护、干燥，制得复合墙材。
实施例5
脱硫石膏经170～190℃煅烧3h、粉碎至0.5mm以下备用。
将秸秆粉碎至1cm以下，将粉碎后的秸秆置于2％的碱溶液浸泡12小时，过滤干燥，将碱溶液浸泡、干燥好的秸秆置于0.5％的碱性蛋白酶溶液中，在45℃下浸泡10小时，清洗后过滤干燥备用。
取脱硫石膏50kg、水泥15kg、粉煤灰15kg、秸秆6.5kg、生石灰6kg、硫酸钠6kg、硅油1.5kg置于搅拌装置中，加入水30kg，充分搅拌混合，制得复合浆料，将复合浆料按照设计形状、规格浇注，养护、干燥，制得复合墙材。
实施例6
脱硫石膏经170～190℃煅烧4h、粉碎至0.5mm以下备用。
将秸秆粉碎至1cm以下，将粉碎后的秸秆置于1％的碱溶液浸泡6小时，过滤干燥，将碱溶液浸泡、干燥好的秸秆置于0.5％的碱性蛋白酶溶液中，在40℃下浸泡6小时，清洗后过滤干燥备用。
取脱硫石膏40kg、矿渣5kg、粉煤灰5kg、秸秆3kg、生石灰2.5kg、硫酸钠2.5kg、硅油0.3kg、硅丙乳液1.0kg、水性氟碳乳液1.0kg置于搅拌装置中，加入水20kg，充分搅拌混合，制得复合浆料，将复合浆料按照设计形状、规格浇注，养护、干燥，制得复合墙材。
实施例7
脱硫石膏经170～190℃煅烧4h、粉碎至0.5mm以下备用。
将秸秆粉碎至1cm以下，将粉碎后的秸秆置于2％的碱溶液浸泡12小时，过滤干燥，将碱溶液浸泡、干燥好的秸秆置于1.5％的碱性蛋白酶溶液中，在50℃下浸泡10小时，清洗后过滤干燥备用。
取脱硫石膏90kg、矿渣15kg、粉煤灰15kg、秸秆10kg、熟石灰10kg、硅酸钠10kg、硅油2.0kg、硅丙乳液5.0kg、水性氟碳乳液5.0kg置于搅拌装置中，加入水60kg，充分搅拌混合，制得复合浆料，将复合浆料按照设计形状、规格浇注，养护、干燥，制得复合墙材。
实施例8
脱硫石膏经170～190℃煅烧2h、粉碎至0.5mm以下备用。
将秸秆粉碎至1cm以下，将粉碎后的秸秆置于1.5％的碱溶液浸泡9小时，过滤干燥，将碱溶液浸泡、干燥好的秸秆置于1.0％的碱性蛋白酶溶液中，在45℃下浸泡8小时，清洗后过滤干燥备用。
取脱硫石膏70kg、矿渣7kg、粉煤灰8kg、秸秆6kg、熟石灰6kg、铝酸钠6kg、硅油0.7kg、硅丙乳液2.5kg、水性氟碳乳液2.5kg置于搅拌装置中，加入水40kg，充分搅拌混合，制得复合浆料，将复合浆料按照设计形状、规格浇注，养护、干燥，制得复合墙材。
实施例1至8制备的复合墙材按照标准方法测定抗压强度、软化系数、吸水率以及传热系数，试验结果如表1所示。
表1实施例1至8试验结果
Figure BDA0001646023150000091
从表1可以看出，本发明的复合墙材的28d绝干抗压强度高，软化系数高，能够有效防止变形，提高耐久性，并且本发明的复合墙材吸收率低，能够防止墙材霉变。此外，传热系数低，保温隔热效果好。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种秸秆脱硫石膏复合墙材，其特征在于，所述复合墙材由以下重量份数的原料制备而成：
秸秆3～10重量份，脱硫石膏40～90重量份，无机辅料为10～30重量份以及防水剂0.3～2.0重量份；
其中，秸秆依次经粉碎、碱溶液浸泡、碱性蛋白酶溶液浸泡处理；
所述防水剂为硅油；
所述原料还包括外加剂5.0～20重量份；
所述外加剂包括生石灰、熟石灰、铝酸钠、硅酸钠、硫酸钠以及亚硫酸钠中的任意一种或几种；
所述无机辅料包括水泥、粉煤灰、矿渣粉以及硅灰中的任意一种或几种。
2.根据权利要求1所述的复合墙材，其特征在于，所述原料还包括硅丙乳液1.0～5.0重量份以及水性氟碳乳液1.0～5.0重量份。
3.根据权利要求1所述的复合墙材，其特征在于，所述无机辅料的比表面积为420 m2/kg以上。
4.一种如权利要求1至3任意一种所述的复合墙材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
取配方量复合墙材原料，加入水20~60重量份搅拌均匀，制得所述复合浆料；
将所述复合浆料浇注成型，制得所述复合墙材。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述脱硫石膏经170~190℃煅烧、粉碎处理，粉碎后的脱硫石膏粒度为0.5 mm以下。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述秸秆依次经粉碎、碱溶液浸泡、碱性蛋白酶溶液浸泡处理包括以下步骤：
将秸秆粉碎至1 cm以下；
将粉碎后的秸秆置于1~2%的碱溶液浸泡6~12小时，过滤干燥；
将碱溶液浸泡后的秸秆置于0.5~1.5%的碱性蛋白酶溶液中，在40~50℃下浸泡6~10小时，清洗后过滤干燥。
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