CN108997023A - 一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料，按重量比包含以下组分：工业氟石膏1份，水泥0.03‑0.05份，粉煤灰0.1‑0.3份，激发剂0.01‑0.05份，减水剂0.001‑0.01份，废橡胶粒子0.1‑0.2份，陶粒0.1‑0.2份，发泡剂0.001‑0.005份和水0.4‑0.8份；本发明利用氟石膏的胶凝特性和废橡胶的隔音吸声性，生产出质轻、隔热、隔音吸声性良好及强度高的墙体材料；不仅对氟石膏进行高效的资源化利用，还大量消纳废旧橡胶轮胎、粉煤灰等工业废弃物，具有良好的环境效益。

Description

一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料生产技术领域，具体涉及一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料及其制备方法。

背景技术

随着经济的高速发展以及社会观念的转变，环境的污染问题越来越受到人们的重视，如何对废弃资源进行有效、合理的再利用成为时代赋予的新问题，也是我国进行可持续发展所必须要解决的问题。

氟石膏是一种用硫酸与氟石制取氟化氢的副产品，主要成分为无水硫酸钙，可以用来制作建筑材料；氟石膏的排放量与氟化氢的产量有着密切的联系，随着氟化氢产量的增高，氟石膏的排放量也在不断增长。但是，值得关注的一点是长期以来氟石膏作为一种工业废渣被大量堆置，不仅增加了企业的排放负担，还占用了大面积的土地资源，同时，氟石膏中含有的酸性物质会随着雨水的冲刷下渗到地下水及地表河流水中，严重污染周围的环境，进而威胁着人体健康。

橡胶是汽车轮胎的主要原材料，近年来，汽车行业的轮胎报废量达到每年276万吨，并且呈现逐年高比例增长的趋势，废旧轮胎上的废橡胶给环境带来巨大的污染；将废橡胶进行回收再利用也成为当前必须解决的问题。

因此，研发一种既可对氟石膏进行资源化利用，还能大量消纳废旧橡胶轮胎、粉煤灰等工业废弃物的生产新工艺极有必要，这将有效解决现今社会面临的严重环境问题并会带来巨大的环境效益。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足，利用氟石膏的胶凝特性和废橡胶的隔音吸声性，生产一种复合轻质高强墙体材料，不仅可对氟石膏进行高效资源化利用，还能大量消纳废旧橡胶轮胎、粉煤灰等工业废弃物，具有良好的环境效益。

本发明的技术方案为：本发明公开一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料，按重量比包含以下组分：

工业氟石膏 1份

水泥 0.03-0.05份

粉煤灰 0.1-0.3份

激发剂 0.01-0.05份

减水剂 0.001-0.01份

废橡胶粒子 0.1-0.2份

陶粒 0.1-0.2份

发泡剂 0.001-0.005份

水 0.4-0.8份

进一步地，所述工业氟石膏为生产氢氟酸时产出的副产物，主要成分为无水硫酸钙，所述工业氟石膏经球磨机粉磨，细度为0.08 mm方孔筛，筛余小于10%。

进一步地，所述激发剂选自硫酸钠、硫酸钾、明矾（十二水合硫酸铝钾）中的一种或几种，氟石膏在一定比例激发剂的作用下，可以从无水石膏迅速水化生成棒条状二水石膏，并相互交叉生成网状和骨料陶粒一起形成坚硬的石状体，可以将氟石膏的初凝时间从30小时左右缩短到3小时左右。

进一步地，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂或脂肪族减水剂中的一种。

进一步地，所述废橡胶粒子为汽车用废轮胎经破碎后获得的粒径为3-10 mm的颗粒，之所以选择该粒径范围的废橡胶粒子是因为经过反复实验后发现粒径大于10 mm则吸声效果不明显，且和石膏材料不能很好的相容，粒径小于3 mm时，由于密度和其它材料差别效大，则混合不均匀，从而影响墙体材料成型后的均一性和性能稳定。

进一步地，所述陶粒为工业污泥陶粒或页岩陶粒，粒径为5-15 mm，陶粒作为墙体材料中的主要骨料，起到保温、隔声和调湿作用，从而调控氟石膏中结晶水。陶粒粒径小于5mm则墙体材料需水量增加，影响墙体材料成型后的强度。粒径大于15 mm，则自身强度不足，且分布于墙体中起不到调湿，保持石膏充分水化的作用，更不利于墙体材料强度的发展。

进一步地，所述水泥为通用硅酸盐水泥，强度为42.5 Mpa，水泥的加入主要是调节墙体材料的酸减度，堵塞石膏体系中毛细孔，防止金属离子的析出、出现发霉现象，保持墙体材料在水化后性能的稳定。

进一步地，所述粉煤灰为电厂收尘飞灰，等级为二级或一级，粉煤灰的加入可以起到微集料效应，将填充二水石膏晶体的空隙，起到增强和抗裂作用。

进一步地，所述发泡剂是动物蛋白类发泡剂（动物角质蛋白）、松香类发泡剂（松香皂）或高分子复合发泡剂（AOS、K12）中的一种或多种的组合物。

一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料的制备方法，具体的工艺流程为：

（1）将工业氟石膏粉磨，使其细度为0.08 mm方孔筛，筛余小于10%。

（2）将汽车用废轮胎破碎，获得粒径在3-10 mm范围内的废橡胶粒子。

（3）将工业污泥陶粒或页岩陶粒过筛，获得粒径在5-15mm范围内的陶粒。

（4）混合时，在常温下按重量比依次加入水、激发剂、废橡胶粒子、陶粒、粉煤灰、水泥、工业氟石膏和减水剂，将发泡剂和水以1：（40-60）的比例采用机械发泡机物理发泡，取发泡产物加入上述混合料中混合搅拌30-60 s得混合浆料，按照该工艺顺序混合浆料可以达到料浆均匀、激发效果最强、用水量最少的效果，硬化后的强度也更高。

（5）将混合浆料注入准备好的装有钢丝网的墙板模具中，成型硬化，制得混合墙板，或在现场进行现浇处理制成墙体。

本发明的有益效果是：

（1）本发明公开的氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料的生产原料主要为工业固体废弃物，对废弃材料进行了有效的资源化利用，具有良好的环境效益；

（2）本发明公开的墙体材料以废橡胶粒子和污泥陶粒为骨料，以氟石膏为胶凝材料，通过激发剂对其进行活性激发，以物理发泡泡沫控制浆体密度，防止橡胶粒子和陶粒上浮且保持整体密度均匀，橡胶粒子、陶粒及气泡可以起到保温、隔音吸声作用，而氟石膏具有天然的呼吸性可以起调节建筑内湿度的作用。

（3）制成的墙体材料导热系数为0.16-0.3 W/m·K，容重800 -1200 kg/m³，强度为5-8 MPa，隔声量在37-45 dB，该墙体材料具有质轻、隔热、隔音吸声性良好及强度高的特性。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

实施例1：

根据配合比设计，选用工业氟石膏1份、水泥0.03份、粉煤灰0.1份、激发剂0.01份、减水剂0.001份、废橡胶粒子0.1份、陶粒0.1份，水0.4份、混合搅拌2 min后，再将发泡剂0.001份、水0.04份、用泡沫机混合制成泡沫，混入料浆中搅拌30 s，测得料浆容重为1230 kg/m³，抗压强度7.6 Mpa；将所制料浆注入有钢丝网的试模中，成型硬化，所得墙体材料经检测，抗压强度为抗弯性能3倍均布自重荷载下不破坏，抗冲击性能30 kg重标准砂袋按规定方法冲击5次后墙面无贯通裂缝。荷载1000 N静置24 h，板面无裂缝。隔声量≥40 dB。

实施例2：

根据配合比设计，选用工业氟石膏1份、水泥0.05份、粉煤灰0.3份、激发剂0.05份、减水剂0.01份、废橡胶粒子0.2份、陶粒0.2份，水0.8份、混合搅拌2 min后，再将发泡剂0.005份、水0.04份、用泡沫机混合制成泡沫，混入料浆中搅拌30 s，测得料浆容重为850 kg/m³，抗压强度4.3 MPa。将所制料浆注入有钢丝网的试模中，成型硬化，所得墙体材料经检测，抗压强度为抗弯性能2.5倍均布自重荷载下不破坏，抗冲击性能30 kg重标准砂袋按规定方法冲击5次后墙面无贯通裂缝。荷载1000 N静置24 h，板面无裂缝。隔声量≥36 dB。

实施例3：

根据配合比设计，选用工业氟石膏1份、水泥0.05份、粉煤灰0.1份、激发剂0.05份、减水剂0.01份、废橡胶粒子0.2份、陶粒0.2份，水0.6份、混合搅拌2 min后，再将发泡剂0.002份、水0.04份、用泡沫机混合制成泡沫，混入料浆中搅拌30 s，测得料浆容重为1020 kg/m³。抗压强度5.8 MPa。将所制料浆注入有钢丝网的试模中，成型硬化，所得墙体材料经检测，抗压强度为抗弯性能2.5倍均布自重荷载下不破坏，抗冲击性能30 kg重标准砂袋按规定方法冲击5次后墙面无贯通裂缝。荷载1000 N静置24 h，板面无裂缝。隔声量≥37 dB。

实施例4：

根据配合比设计，选用工业氟石膏1份、水泥0.05份、粉煤灰0.1份、激发剂0.05份、减水剂0.005份、废橡胶粒子0.2份、陶粒0.1份，水0.5份、混合搅拌2 min后，再将发泡剂0.001份、水0.04份、用泡沫机混合制成泡沫，混入料浆中搅拌30 s，测得料浆容重为1130 kg/m³。抗压强度6.3 MPa。将所制料浆注入有钢丝网的试模中，成型硬化，所得墙体材料经检测，抗压强度为抗弯性能2.5倍均布自重荷载下不破坏，抗冲击性能30 kg重标准砂袋按规定方法冲击5次后墙面无贯通裂缝。荷载1000 N静置24 h，板面无裂缝。隔声量≥38 dB。

实施例5：

根据配合比设计，选用工业氟石膏1份、水泥0.03份、粉煤灰0.1份、激发剂0.05份、减水剂0.002份、废橡胶粒子0.2份、陶粒0.1份，水0.5份、混合搅拌2 min后，再将发泡剂0.002份、水0.04份、用泡沫机混合制成泡沫，混入料浆中搅拌30 s，测得料浆容重为1320 kg/m³。抗压强度6.4 MPa。将所制料浆注入有钢丝网的试模中，成型硬化，所得墙体材料经检测，抗压强度为抗弯性能2.5倍均布自重荷载下不破坏，抗冲击性能30 kg重标准砂袋按规定方法冲击5次后墙面无贯通裂缝。荷载1000 N静置24 h，板面无裂缝。隔声量≥39 dB。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料，其特征在于，所述墙体材料按重量比包含以下组分：

工业氟石膏 1份

水泥 0.03-0.05份

粉煤灰 0.1-0.3份

激发剂 0.01-0.05份

减水剂 0.001-0.01份

废橡胶粒子 0.1-0.2份

陶粒 0.1-0.2份

发泡剂 0.001-0.005份

水 0.4-0.8份。

2.如权利要求1所述的一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料，其特征在于，所述工业氟石膏为生产氢氟酸时产出的副产物，主要成分为无水硫酸钙，所述工业氟石膏经球磨机粉磨，细度为0.08 mm方孔筛，筛余小于10%。

3.如权利要求1所述的一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料，其特征在于，所述激发剂选自硫酸钠、硫酸钾、明矾中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料，其特征在于，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂或脂肪族减水剂中的一种。

5.如权利要求1所述的一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料，其特征在于，所述废橡胶粒子为汽车用废轮胎经破碎后获得的粒径为3-10 mm颗粒。

6.如权利要求1所述的一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料，其特征在于，所述陶粒为工业污泥陶粒或页岩陶粒，粒径为5-15 mm。

7.如权利要求1所述的一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料，其特征在于，所述粉煤灰为电厂收尘飞灰，等级为二级或一级。

8.如权利要求1所述的一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料，其特征在于，所述水泥为通用硅酸盐水泥。

9.如权利要求1所述的一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料，其特征在于，所述发泡剂是动物蛋白类发泡剂、松香类发泡剂或高分子复合发泡剂中的一种或多种的组合物。

10.如权利要求1-9中任一项所述的一种氟石膏基多元复合轻质高强墙体材料的制备方法，其特征在于，具体的工艺流程为：

（1）将工业氟石膏粉磨，使其细度为0.08 mm方孔筛，筛余小于10%；

（2）将汽车用废轮胎破碎，获得粒径在3-10 mm范围内的废橡胶粒子；

（3）将工业污泥陶粒或页岩陶粒过筛，获得粒径在5-15mm范围内的陶粒；

（4）混合时，在常温下按重量比依次加入水、激发剂、废橡胶粒子、陶粒、粉煤灰、水泥、工业氟石膏和减水剂，将发泡剂和水以1：（40-60）的比例采用机械发泡机物理发泡，取发泡产物加入上述混合料中混合搅拌30-60 s得混合浆料；

（5）将混合浆料注入准备好的装有钢丝网的墙板模具中，成型硬化，制得混合墙板，或在现场进行现浇处理制成墙体。