CN108640637A - 一种含秸秆基木质陶瓷轻骨料的装配式保温墙板材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含秸秆基木质陶瓷轻骨料的装配式保温墙板材料及制备方法，按质量百分比计包括如下物质：秸秆基木质陶瓷轻骨料13.1～33.4％、轻烧氧化镁25.1～42.6％、氯化镁7.2～13.3％、煤渣13.4～24.1％、硅灰4.0％～8.5％、粉煤灰14.2％～25.6％、水10.5～28.8％、聚丙烯纤维0.5～1.0％、奈系高效减水剂0.1～0.5％、增稠剂0.1％～0.5％、引气剂0.1％～0.4％、EPS泡沫颗粒0.5％～1.0％。采用本发明提供的装配式保温墙板材料，所用轻骨料由秸秆加工而成，秸秆为生物质可再生材料，改变了传统保温轻骨料原材料不可再生、对环境负荷大的现状；此外，本明所生产的装配式保温墙板材料，轻质、高强、保温、隔热性好，并具备绿色环保的特点，适用于现代装配式工业化建筑的内外墙板。

Description

一种含秸秆基木质陶瓷轻骨料的装配式保温墙板材料及制备 方法

技术领域

本发明涉及的是一种含秸秆基木质陶瓷轻骨料的装配式保温墙板材料及制备方法，属于建筑材料领域。具体涉及一种解决传统保温墙板骨料不可循环再生的问题，主要用于装配式建筑保温墙板的制备。

背景技术

建筑工业化和住宅产业化以及城镇化建设要求积极推广装配化施工。对于建筑的围护结构，考核建筑工业化水平的关键指标就是墙体的装配化程度。推广应用装配式轻质保温型混凝土外墙板符合国家绿色建筑和建筑节能的产业政策，是建筑行业实现可持续发展战略的重要内容。

装配式保温墙板是建筑工业化重要组成部分。轻骨料作为重要的建筑材料，对建筑节能具有重要作用。现有的轻骨料分为天然轻骨料和人造轻骨料两大类，天然轻骨料有浮石、火山渣等，人造轻骨料有页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩、聚苯乙烯泡沫(EPS)等。然而，现有的保温墙板用轻骨料的原材料都属于不可再生资源，过度掘取和开发利用，必将带来资源的枯竭和对地球生态环境的负面影响，不符合可持续发展的理论。

另一方面，我国每年产生约9亿吨的秸秆，其中以玉米、小麦和稻谷秸秆为主，占总秸秆产量的80％。每年秸秆用于造肥、机械还田和用作饲料、工业原料及种植基料等占总秸秆产量的45.7％，其余54.3％用于燃料或被废弃，且其中用于燃料的秸秆量将逐年减少，而废弃量逐年增加。近年来，随着农村劳动力转移、能源消费结构调整和各类替代原料的应用，加上秸秆综合利用成本偏高、经济性差、产业化程度低等原因，开始出现了地区性、季节性、结构性的秸秆过剩。特别是在粮食主产区和沿海经济发达地区，违规焚烧现象屡禁不止，秸秆焚烧不仅浪费资源、污染环境，还严重威胁交通运输安全，如何处置大量剩余的秸秆成为一个急需解决的重大问题。此外，目前的装配式保温墙板，一般采用普通硅酸盐水泥制作，存在凝结硬化慢、脱模时间长、生产效率低的缺点。很多企业为了加快生产效率，采用蒸汽养护的方法缩短拆模时间，但这需要复杂的蒸养设备，企业需要投入巨额的资金；此外在养护过程中需要消耗大量的能量，显著增加了企业生产成本。

上述原因都极大地限制了现有装配式保温墙板在建筑工业化的推广应用，急需要一种含有可循环再生的生物质新型骨料、并且可快速脱模的装配式保温墙板材料及其制备方法。

发明内容

针对现有装配式保温墙板材料所存在的不足，本发明提出了一种含秸秆基木质陶瓷轻骨料的装配式保温墙板材料及制备方法，技术方案为：

一种含秸秆基木质陶瓷轻骨料的装配式保温墙板材料，按质量百分比计包括如下物质：

所述秸秆基木质陶瓷轻骨料是一种用秸秆与烧结剂混合后在真空炉内烧制，然而在球形颗粒外部喷涂磷酸镁水泥而成的生物质轻骨料，该骨料具有如下特征：

(1)秸秆基木质陶瓷轻骨料内部为直径4～18mm的秸秆基木质陶瓷球形颗粒，该颗粒是利用小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花等成熟农作物在收获籽实后剩余的茎部分即秸秆与烧结剂混合，然后在真空炉内800℃恒温4.5小时烧制而成，内部含有大量孔洞、密度小，同时具有较高强度。

(2)外部壳层厚度1～2mm，该壳层是通过磷酸镁水泥在秸秆基木质陶瓷球形颗粒喷涂后硬化而成，与普通硅酸盐水泥、氯氧镁水泥、硫铝酸盐水泥等具有很好的粘结性能，并且可以阻止外部的水分进入到秸秆基木质陶瓷颗粒内部，提高颗粒的抗水能力和耐久性。

(3)秸秆基木质陶瓷轻骨料粒径介于5～20mm，堆积密度介于 500kg/m³～1000kg/m³，筒压强度介于0.8MPa～3.2MPa。

所述轻烧镁粉活性＞60％，细度＜200目，游离CaO含量＜2％，Fe₂O₃含量＜1.5％。。

所述聚丙烯纤维单丝当量直径0.1±0.05mm，长度20±1mm，抗拉强度≥560MPa，弹性模量≥3700MPa。掺入聚丙烯纤维，可有效提高断裂能、减缓剪短裂纹的扩展、提高折压比，提升装配式保温墙板的力学性能。

所述增稠剂为纤维素醚，包括甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素等种类。纤维素醚可以大幅度提高水泥砂浆的塑形黏度、屈服应力和临界应变，增加水泥浆体的黏稠度，从而增加轻骨料颗粒上浮的阻力，有利于颗粒在浆体中的稳定。

所述引气剂为脂肪醇磺酸盐类引气剂，包括脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠和脂肪醇硫酸钠。引气剂加入，旨在水泥浆体中引入适量的气泡，可以降低水泥浆体的密度，减小陶粒、EPS颗粒与水泥浆体密度的差距，从而减小陶粒、EPS颗粒的上浮力，提高轻骨料颗粒在墙板内部的均匀性。

所述减水剂为奈系高效减水剂，减水率达35％，此类减水剂与氯氧镁水泥具有良好的适用性与兼容性，可以增加水泥浆体的流动性。

所述硅灰为铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时的副产品，外观为灰色或灰白色粉末，SiO₂含量90％以上，颗粒平均粒径在0.1～0.3μm，比表面积介于 20～28m²/g，堆积密度介于160kg/m³～700kg/m³。硅灰颗粒粒径小、比表面积极大，硅灰的掺入可以显著改善混凝土的粘聚性和保水性，提高粘稠度，有利于陶粒、 EPS颗粒的稳定。

所述粉煤灰为灰黑色粉末，SiO₂含量介于50％～65％，Al₂O₃含量介于 20％～45％，颗粒平均粒径在0.5～300μm，堆积密度介于500kg/m³～1300kg/m³。粉煤灰颗粒为圆形光滑玻璃质体，可起到滚珠效应，改善混凝土的流动性，同时也能增加粘聚性。粉煤灰的加入还可以调节氯氧镁水泥的凝结时间，随着掺量增加凝结时间延长。

所述煤渣为火力发电厂、工业和民用锅炉及其他设备燃煤排出的废渣。煤渣颗粒平均粒径在1.0～6.0mm，堆积密度介于460kg/m³～840kg/m³。煤渣内部含有大量孔洞，因此颗粒密度较小、质轻，煤渣的掺入可以显著降低保温墙板的密度，减少重量，同时大量孔洞的引入，能改善装配式保温墙板的保温性能和隔声性能。

所述的装配式墙板制备方法，包括以下步骤：

(1)将称量好的轻烧氧化镁、氯化镁、硅灰、粉煤灰倒入搅拌容器内，搅拌 30s至材料混合均匀；

(2)取一合适容器，将称量好的引气剂、增稠剂、奈系减水剂倒入称量好的水中，搅拌30s至所有液体混合均匀；

(3)将搅拌好的液体倒入搅拌机内，先低速搅拌15s，再高速搅拌30s，制成流动状浆体；

(4)将称量好的煤渣、秸秆基木质陶瓷轻骨料和EPS泡沫颗粒倒入搅拌机内，先低速搅拌30s，再高速搅拌30s；

(5)将称量好聚丙烯纤维撒入搅拌机内，高速搅拌30s后停止，出料；

(6)将搅拌好的混凝土倒入装配式墙板模具中，用插入式振动棒振捣15s以密实；

(7)在室温条件下静置2h～5h脱模，制得装配式保温墙板。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明提供了一种含秸秆基木质陶瓷轻骨料的装配式保温墙板材料，其内部含有新型的秸秆基木质陶瓷轻骨料，该骨料利用可循环再生的生物质材料秸秆制得，具有绿色、环保、可循环再生的特点，改变了当前传统保温轻骨料消耗自然资源不可再生的现状，是一种符合人类可持续发展理念的新产品。

(2)本发明提供了一种含秸秆基木质陶瓷轻骨料的装配式保温墙板材料，能实现在2～4小时内可调节的快速脱模，制作简便，能适应工厂规模化施工。本发明可以极大地减少装配式保温墙板的制作时间、缩短生产周期，显著提高企业的效益。

(3)本发明的装配式保温墙板材料及方法在原料、生产、制备、施工、使用各项环节中都充分展示了其与环境友好生态建材的特征，是一种经济效益、社会效益和环保效益都很高的建筑材料，在未来的建筑节能领域中有着广阔的发展空间。

(4)本发明提供了一种含秸秆基木质陶瓷轻骨料的装配式保温墙板材料及制备方法，既具备无机保温材料的耐久性好、防火等级高等优点，同时具有吸水率小、保温隔热性好、价格低廉、施工方便力学性能良好等优点。

(5)本发明大量硅灰、炉渣等工业废渣，对减轻环境污染起到了很好的作用。

具体实施方式

本发明所述密度、抗压强度、抗折强度试验方法参考JGJ51-2002《轻骨料混凝土技术规程》、GB/T50080-2002《普通混凝土拌和物性能试验方法》和 GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行试验。

实施例1-4

一种含秸秆基木质陶瓷轻骨料的装配式保温墙板材料按质量百分比准备好以下原材料：

将上述称量好的材料，按以下步骤进行制备：

(1)将称量好的重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂、硅灰倒入搅拌容器内，搅拌30s至材料混合均匀；

(2)取一合适容器，将称量引气剂、增稠剂、木钙倒入称量好的水中，搅拌30s至所有液体混合均匀；

(3)将搅拌好的液体倒入搅拌机内，先低速搅拌15s，再高速搅拌30s，制成流动状浆体；

(4)将称量好的煤渣和秸秆基木质陶瓷轻骨料倒入搅拌机内，先低速搅拌 30s，再高速搅拌30s；

(5)将称量好聚丙烯纤维撒入搅拌机内，高速搅拌30s后停止，出料；

(6)将搅拌好的混凝土倒入模具中，适当振捣以密实；

(7)在室温条件下静置2h～4h脱模，制得装配式保温墙板。

通过上述制备过程进行试件的制备，并按照规范要求测试得结果如下表所示：

Claims (8)

1.一种含秸秆基木质陶瓷轻骨料的装配式保温墙板材料及制备方法，其特征在于保温墙板材料按质量百分比计包括如下物质：

2.根据权利要求1所述的保温墙板材料，其特征在于所述秸秆基木质陶瓷轻骨料是一种用秸秆与烧结剂混合后在真空炉内烧制，然而在球形颗粒外部喷涂磷酸镁水泥而成的生物质轻骨料，该骨料具有如下特征：

(1)秸秆基木质陶瓷轻骨料内部为直径4～18mm的秸秆基木质陶瓷球形颗粒，该颗粒是利用小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花等成熟农作物在收获籽实后剩余的茎部分即秸秆与烧结剂混合，然后在真空炉内800℃恒温4.5小时烧制而成，内部含有大量孔洞、密度小，同时具有较高强度。

(2)外部壳层厚度1～2mm，该壳层是通过磷酸镁水泥在秸秆基木质陶瓷球形颗粒喷涂后硬化而成，与普通硅酸盐水泥、氯氧镁水泥、硫铝酸盐水泥等具有很好的粘结性能，并且可以阻止外部的水分进入到秸秆基木质陶瓷颗粒内部，提高颗粒的抗水能力和耐久性。

(3)秸秆基木质陶瓷轻骨料粒径介于5～20mm，堆积密度介于500kg/m³～1000kg/m³，筒压强度介于0.8MPa～3.2MPa。

3.根据权利要求1所述的保温墙板材料，其特征在于所述轻烧镁粉中，活性＞60％，细度＜200目，游离CaO含量＜2％，Fe₂O₃含量＜1.5％。

4.根据权利要求1所述的保温墙板材料，其特征在于所述聚丙烯纤维单丝当量直径0.1±0.05mm，长度20±1mm，抗拉强度≥560MPa，弹性模量≥3700MPa。

5.根据权利要求1所述的保温墙板材料，其特征在于增稠剂为纤维素醚，包括甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素等种类。

6.根据权利要求1所述的保温墙板材料，其特征在于引气剂为脂肪醇磺酸盐类引气剂，包括脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠和脂肪醇硫酸钠。

7.根据权利要求1所述的保温墙板材料，其特征在于减水剂为奈系高效减水剂，减水率为35％。

8.一种含秸秆基木质陶瓷轻骨料的装配式保温墙板材料及制备方法，其特征在于制备方法按以下步骤进行：

(1)将称量好的轻烧氧化镁、氯化镁、硅灰、粉煤灰倒入搅拌容器内，搅拌30s至材料混合均匀；

(2)取一合适容器，将称量好的引气剂、增稠剂、奈系减水剂倒入称量好的水中，搅拌30s至所有液体混合均匀；

(3)将搅拌好的液体倒入搅拌机内，先低速搅拌15s，再高速搅拌30s，制成流动状浆体；

(4)将称量好的煤渣、秸秆基木质陶瓷轻骨料和EPS泡沫颗粒倒入搅拌机内，先低速搅拌30s，再高速搅拌30s；

(5)将称量好聚丙烯纤维撒入搅拌机内，高速搅拌30s后停止，出料；

(6)将搅拌好的混凝土倒入装配式墙板模具中，用插入式振动棒振捣15s以密实；

(7)在室温条件下静置2h～5h脱模，制得装配式保温墙板。