CN110028298A - 一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法及其制得的轻质保温条板 - Google Patents

一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法及其制得的轻质保温条板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法及其制得的轻质保温条板，原料由主料和辅料组成，主料组成如下：盐石膏40~60wt%、建筑石膏30~45wt%、白水泥10‑15wt%，各辅料占主料总重量的百分比如下：植物秸秆1‑3wt%、缓凝剂0.15~0.20wt%、纤维0.05‑0.20%、减水剂0.5~2.0wt%、活化剂0.3~1.0wt%，先将缓凝剂、减水剂、活化剂混合均匀后，加入占主料总重20‑30wt%的水中搅拌，再依次加入剩余物料，在搅拌机中搅拌均匀，加入到模具中，养护至规定龄期，拆模后晾干即可。该轻质石膏条板无放射性、保温效果好，抗压强度高，降低轻质保温条板的生产成本。

Description

一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法及其制得 的轻质保温条板
技术领域
本发明属于工业固体废弃物综合利用及建筑物墙体材料领域，具体涉及一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法及其制得的轻质保温条板。
背景技术
盐石膏是我国制盐工业在生产过程中排出的以无水硫酸钙为主要成分的废渣，每生产100万吨真空盐就会产生盐石膏废渣2万吨左右。长期以来盐石膏因其活性低、水化慢而使其利用问题成为难题，故主要以堆存、填埋的方式处理，不仅占用大量土地，而且堆存、填埋过程中，还会污染地下水源，给制盐企业带来很大负担，成为困扰制盐业发展的难题。目前，盐石膏的应用主要集中到生产水泥、涂料等方面，经济效益低，利用量有限，因此，需要一种具有显著经济效益，可大量利用盐石膏的技术。
建筑物节能越来越受到人们的关注，进而促进了墙体保温材料的使用。现有轻质保温墙板所用石膏都是天然石膏，采用盐石膏（本发明所述的盐石膏是指井盐盐石膏，成分为无水硫酸钙）配制的轻质保温条板未见报道。采用盐石膏配制轻质保温条板，解决地方材料盐石膏的利用、降低成本。但是，采用盐石膏配制的轻质保温条板的强度很低、自重大，特别容易破坏，保温性能也很差。
针对上述不足，急需研制一种能够利用盐石膏（成分为无水硫酸钙）配制的轻质保温条板，植物秸秆具有轻质、保温隔热性好等优点，用于与石膏复合可降低石膏的容重，改善它的保温性能，在降低成本的同时，也能够很好的解决盐石膏保温性能差、强度低的问题。
目前，从已公布申请的与盐石膏轻质条板相关的专利中，申请号为200910064213.X的“一种倒置式屋面保温隔热轻质板及制备方法”在公布的重量份中，盐石膏仅占胶结料的3%-5%，而胶结料仅占底层材料的50%-60%，轻质板面层材料则完全不含盐石膏，因此，估算下来，盐石膏仅占保温隔热轻质板组成材料的1%-2%左右，用量较少，难以大规模使用废渣盐石膏。从已公布申请的与植物秸秆轻质条板相关的专利中，申请号为200910241871. 1的“一种秸秆石膏轻型板材及其制备方法”公布了的制备工艺，其中，需要将秸秆放入反应釜，并用盐酸、水玻璃两次调节pH值，再用离心机滤除水分，然后在搅拌机中混合均匀后，在铺装机上采用5kpa的压力下紧固冷压成板，该制备工艺较为复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法及其制得的轻质保温条板。本发明制得的保温板不仅可以解决盐石膏配制条板的保温性能差、强度低的问题，而且可以充分利用工农业废料盐石膏和植物秸秆，变废为宝，降低轻质保温条板的生产成本，提高经济效益，符合国家政策。
基于上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，原料由主料和辅料组成，主料组成如下：盐石膏40~60wt%、建筑石膏30~45wt%、白水泥10-15wt%，各辅料占主料总重量的百分比如下：植物秸秆1-3wt%、缓凝剂0.15~0.20wt%、纤维0.05-0.20%、减水剂0.5~2.0wt%、活化剂0.3~1.0wt%，制备时先将缓凝剂、减水剂、活化剂混合均匀后，加入占主料总重20-30wt%的水中搅拌，然后依次加入建筑石膏、植物秸秆、纤维、盐石膏、白水泥，搅拌均匀，加入到模具中，养护至规定龄期，拆模后晾干即可。
较好地，所述的盐石膏为无水硫酸钙，粒径为4-6μm，白色；建筑石膏为3.0等级；所述水泥为42.5级白色硅酸盐水泥。
较好地，所述植物秸秆为小麦秸秆或玉米秸秆或二者按质量比为1:1组成的混合物，秸秆长度为1-4mm。
较好地，所述纤维为玻璃纤维、或玻璃纤维与聚丙烯纤维按照质量比4:1的混合物。
较好地，所述缓凝剂为三聚磷酸钠或三聚磷酸钠与六偏磷酸钠按照质量比5:1的混合物。
较好地，所述减水剂为萘系减水剂、或聚羧酸减水剂或萘系减水剂与聚羧酸减水剂按照质量比1:1的混合物，减水剂为粉剂。
较好地，所述活化剂为草酸钠与硅酸钠按照质量比1:10的混合物，硅酸钠和草酸钠均为分析纯。
上述制备方法制得的轻质保温条板。
本发明的有益效果在于：与现有石膏条板相比，本发明利用了大量的工业、农业废弃物盐石膏和植物秸秆，具有环保效益，此外，由于盐石膏、植物秸秆价格低，来源充足，使用盐石膏和植物秸秆，可以降低天然石膏的用量，大大节约石膏条板的生产成本，有较好的经济效益和社会效益。配制的盐石膏轻质条板克服了盐石膏保温性能差、强度低的问题，完全可以达到GB/T 23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》中对放射性核素限量、抗冲击性能、抗弯承载、抗压强度、软化系数、面密度、含水率、干燥收缩值、吊挂力等性能的要求。
其产生效果的机理是：
1、建筑石膏与缓凝剂
盐石膏为无水硫酸钙，它的活性低、水化慢、强度差，加入建筑石膏来促进盐石膏的凝结硬化，从而获取较高的早期强度。由于建筑石膏是快凝、快硬的胶凝材料，一般在5-15min凝结，会使石膏浆体产生闪凝、假凝现象，致使轻质石膏条板无法正常浇注与成型，因此要加入一些缓凝剂来延缓建筑石膏的凝结硬化。其作用机理：缓凝剂通过与建筑石膏中的Ca2+结合，降低它的溶解度，以达到石膏浆体施工期内良好的可操作性，施工期过后，建筑石膏发生凝结，为轻质石膏条板提供可脱模的初始强度，促进模板的周转。
2、活化剂
在未掺加活化剂的情况下，盐石膏的水化时间很长，硬化强度低，仅为0.5MPa左右，因此，通过添加Na2SiO3和Na2C2O4活化剂来改善盐石膏的强度，促进它的凝结与硬化，其作用机理在于：SiO3 2-、C2O4 2-与Ca2+结合，在石膏表面形成一层致密的CaSiO3和CaC2O4层，从而提高盐石膏的强度。
3、纤维
在石膏中掺加纤维，纤维在石膏中乱向分布，相互搭接，能够阻止裂缝的产生，改善石膏的韧性，提高它的抗拉性能。
4、减水剂
缓凝剂的掺入会使硬化石膏的孔隙率增多，严重影响硬化后建筑石膏的强度等性能，采用减水剂是改善建筑石膏强度的重要措施之一。其作用机理：减水剂分子定向吸附到建筑石膏颗粒表面，亲水基指向水溶液，使石膏颗粒表面带上电性相同的电荷而相互排斥，从而有效地增大了石膏拌合物的流动性，降低了用水量，提高了它的强度。
5、水泥
无论是建筑石膏还是盐石膏，它们形成的硬化体均是多孔结构，硬化后有很强的吸湿性，晶粒间的结合力减弱，耐水性差，软化系数低，难以满足轻质条板对石膏的要求。通过添加白色硅酸盐水泥，在不改变石膏颜色的情况下，通过在石膏中形成水硬性产物，以改善轻质条板的耐水性。
6、植物秸秆
植物秸秆具有保温性能良好的特点，利用植物秸秆配制轻质石膏条板，可以降低条板的导热系数，改善它的保温隔热性。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合实例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
下述实施例中所述的盐石膏为无水硫酸钙，粒径为4-6μm，白色；建筑石膏为3.0等级；所述水泥为42.5级白色硅酸盐水泥。下述实施例中萘系减水剂中硫酸钠含量为18%，减水剂为粉剂，型号：FDN-C，购自山东优索化工科技有限公司。
实施例1
一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，原料由主料和辅料组成，主料组成如下：盐石膏60wt%、建筑石膏30wt%、白水泥10wt%，各辅料占主料总重量的百分比如下：小麦秸秆1wt%、三聚磷酸钠缓凝剂0.16wt%、玻璃纤维0.07%、萘系减水剂1.0wt%、草酸钠活化剂0.07wt%、硅酸钠活化剂0.70wt%，先将缓凝剂、减水剂、活化剂混合均匀后，加入占主料总重20wt%的水中搅拌均匀，然后依次加入建筑石膏、小麦秸秆、玻璃纤维、盐石膏、白水泥，在搅拌机中搅拌均匀，加入到模具中，养护至规定龄期，拆模后晾干即可使用。按照GB/T23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》标准检测，经检测，该材料的基本性能为：抗压强度为4.1MPa，软化系数为0.87，内照射指数为0.23，外照射指数为0.15，面密度为61kg/m2，干燥收缩为0.25mm/m，含水率为6.2%，荷载1000N静置24h，板面无宽度超过0.5mm的裂缝，经5次抗冲击试验后，板面无裂纹，导热系数为0.39W/(m·K)。
实施例2
一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，原料由主料和辅料组成，主料组成如下：盐石膏50wt%、建筑石膏40wt%、白水泥10wt%，各辅料占主料总重量的百分比如下：小麦秸秆1wt%、三聚磷酸钠缓凝剂0.18wt%、玻璃纤维0.07%、萘系减水剂1.0wt%、草酸钠活化剂0.06wt%、硅酸钠活化剂0.60wt%，先将缓凝剂、减水剂、活化剂混合均匀后，加入占主料总重25wt%的水中搅拌均匀，然后依次加入建筑石膏、小麦秸秆、玻璃纤维、盐石膏、白水泥，在搅拌机中搅拌均匀，加入到模具中，养护至规定龄期，拆模后晾干即可使用。按照GB/T23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》标准检测，经检测，该材料的基本性能为：抗压强度为4.3MPa，软化系数为0.88，内照射指数为0.22，外照射指数为0.13，面密度为59kg/m2，干燥收缩为0.24mm/m，含水率为6.0%，荷载1000N静置24h，板面无宽度超过0.5mm的裂缝，经5次抗冲击试验后，板面无裂纹，导热系数为0.38W/(m·K)。
实施例3
一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，原料由主料和辅料组成，主料组成如下：盐石膏70wt%、建筑石膏25wt%、白水泥5wt%，各辅料占主料总重量的百分比如下：玉米秸秆1wt%、三聚磷酸钠缓凝剂0.18wt%、玻璃纤维0.056%、聚丙烯纤维0.014%、聚羧酸减水剂1.0wt%、草酸钠活化剂0.07wt%、硅酸钠活化剂0.70wt%，先将缓凝剂、减水剂、活化剂混合均匀后，加入占主料总重17wt%的水中搅拌均匀，然后依次加入建筑石膏、玉米秸秆、纤维、盐石膏、白水泥，在搅拌机中搅拌均匀，加入到模具中，养护至规定龄期，拆模后晾干即可使用。按照GB/T 23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》标准检测，经检测，该材料的基本性能为：抗压强度为2.3MPa，软化系数为0.53，内照射指数为0.25，外照射指数为0.17，面密度为64kg/m2，干燥收缩为0.26mm/m，含水率为6.3%，荷载1000N静置24h，板面有宽度超过0.5mm的裂缝，经5次抗冲击试验后，板面有些许裂纹，导热系数为0.42W/(m·K)。
实施例4
一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，原料由主料和辅料组成，主料组成如下：盐石膏40wt%、建筑石膏45wt%、白水泥15wt%，各辅料占主料总重量的百分比如下：玉米秸秆3wt%、三聚磷酸钠缓凝剂0.15wt%、六偏磷酸钠缓凝剂0.03wt%、玻璃纤维0.08%、聚丙烯纤维0.02%、萘系减水剂1.0wt%、聚羧酸减水剂1.0wt%、草酸钠活化剂0.04wt%、硅酸钠活化剂0.40wt%，先将缓凝剂、减水剂、活化剂混合均匀后，加入占主料总重23wt%的水中搅拌均匀，然后依次加入建筑石膏、玉米秸秆、纤维、盐石膏、白水泥，在搅拌机中搅拌均匀，加入到模具中，养护至规定龄期，拆模后晾干即可使用。按照GB/T 23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》标准检测，经检测，该材料的基本性能为：抗压强度为4.4MPa，软化系数为0.85，内照射指数为0.20，外照射指数为0.11，面密度为61kg/m2，干燥收缩为0.22mm/m，含水率为5.9%，荷载1000N静置24h，板面无宽度超过0.5mm的裂缝，经5次抗冲击试验后，板面无裂纹，导热系数为0.31W/(m·K)。
实施例5
一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，原料由主料和辅料组成，主料组成如下：盐石膏40wt%、建筑石膏45wt%、白水泥15wt%，各辅料占主料总重量的百分比如下：玉米秸秆1wt%、三聚磷酸钠缓凝剂0.15wt%、六偏磷酸钠缓凝剂0.03wt%、玻璃纤维0.10%、聚羧酸减水剂1.5wt%、草酸钠活化剂0.04wt%、硅酸钠活化剂0.40wt%，先将缓凝剂、减水剂、活化剂混合均匀后，加入占主料总重24wt%的水中搅拌均匀，然后依次加入建筑石膏、秸秆、纤维、盐石膏、白水泥，在搅拌机中搅拌均匀，加入到模具中，养护至规定龄期，拆模后晾干即可使用。按照GB/T 23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》标准检测，经检测，该材料的基本性能为：抗压强度为4.6MPa，软化系数为0.88，内照射指数为0.20，外照射指数为0.11，面密度为63kg/m2，干燥收缩为0.24mm/m，含水率为5.8%，荷载1000N静置24h，板面无宽度超过0.5mm的裂缝，经5次抗冲击试验后，板面无裂纹，导热系数为0.39W/(m·K)。
实施例6
一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，原料由主料和辅料组成，主料组成如下：盐石膏50wt%、建筑石膏40wt%、白水泥10wt%，各辅料占主料总重量的百分比如下：小麦秸秆2wt%、三聚磷酸钠缓凝剂0.15wt%、六偏磷酸钠缓凝剂0.03wt%、玻璃纤维0.16%、聚丙烯纤维0.04%、萘系减水剂0.25wt%、聚羧酸减水剂0.25wt%、草酸钠活化剂0.04wt%、硅酸钠活化剂0.40wt%，先将缓凝剂、减水剂、活化剂混合均匀后，加入占主料总重28wt%的水中搅拌均匀，然后依次加入建筑石膏、小麦秸秆、纤维、盐石膏、白水泥，在搅拌机中搅拌均匀，加入到模具中，养护至规定龄期，拆模后晾干即可使用。按照GB/T 23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》标准检测，经检测，该材料的基本性能为：抗压强度为3.6MPa，软化系数为0.80，内照射指数为0.22，外照射指数为0.13，面密度为58kg/m2，干燥收缩为0.27mm/m，含水率为6.1%，荷载1000N静置24h，板面无宽度超过0.5mm的裂缝，经5次抗冲击试验后，板面无裂纹，导热系数为0.36W/(m·K)。
实施例7
一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，原料由主料和辅料组成，主料组成如下：盐石膏45wt%、建筑石膏40wt%、白水泥15wt%，各辅料占主料总重量的百分比如下：小麦秸秆1.5wt%、玉米秸秆1.5wt%、三聚磷酸钠缓凝剂0.15wt%、六偏磷酸钠缓凝剂0.03wt%、玻璃纤维0.20%、萘系减水剂2.0wt%、草酸钠活化剂0.08wt%、硅酸钠活化剂0.80wt%，先将缓凝剂、减水剂、活化剂混合均匀后，加入占主料总重22wt%的水中搅拌一定时间，然后依次加入建筑石膏、秸秆、纤维、盐石膏、白水泥，在搅拌机中搅拌均匀，加入到模具中，养护至规定龄期，拆模后晾干即可使用。按照GB/T 23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》标准检测，经检测，该材料的基本性能为：抗压强度为4.5MPa，软化系数为0.86，内照射指数为0.21，外照射指数为0.12，面密度为61kg/m2，干燥收缩为0.25mm/m，含水率为5.9%，荷载1000N静置24h，板面无宽度超过0.5mm的裂缝，经5次抗冲击试验后，板面无裂纹，导热系数为0.32W/(m·K)。
实施例8
一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，原料由主料和辅料组成，主料组成如下：盐石膏60wt%、建筑石膏30wt%、白水泥10wt%，各辅料占主料总重量的百分比如下：小麦秸秆5wt%、三聚磷酸钠缓凝剂0.15wt%、玻璃纤维0.04%、聚丙烯纤维0.01%、聚羧酸减水剂1.0wt%、草酸钠活化剂0.09wt%、硅酸钠活化剂0.90wt%，先将缓凝剂、减水剂、活化剂混合均匀后，加入占主料总重26wt%的水中搅拌一定时间，然后依次加入建筑石膏、秸秆、纤维、盐石膏、白水泥，在搅拌机中搅拌均匀，加入到模具中，养护至规定龄期，拆模后晾干即可使用。按照GB/T 23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》标准检测，经检测，该材料的基本性能为：抗压强度为2.0MPa，软化系数为0.51，内照射指数为0.23，外照射指数为0.15，面密度为57kg/m2，干燥收缩为0.25mm/m，含水率为6.1%，荷载1000N静置24h，板面无宽度超过0.5mm的裂缝，经5次抗冲击试验后，板面无裂纹，导热系数为0.28W/(m·K)。
将上述八个实施例所得用盐石膏、植物秸秆配制成轻质保温条板，除实施例3和8外，其它所述六个实施例所制备的轻质保温条板均可满足GB/T 23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》标准对轻质条板的要求，通过对比实施例2、3和5发现，主料中盐石膏比例过高，会使条板的抗压强度降低，难以满足条板对强度的要求；通过对比实施例1和8发现，植物秸秆加入量过高，虽然保温条板的导热系数降低，但它的抗压强度也会降低，难以满足标准对条板抗压强度的要求。轻质保温条板的制备不但利用了盐石膏，而且还利用了农业废料植物秸秆，可以大幅度的减少工、农业废渣盐石膏和植物秸秆的堆积，减少对环境的污染，同时也降低了轻质石膏条板的成本。
最后说明的是，以上实施例仅为用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不能脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖到本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，其特征在于，原料由主料和辅料组成，主料组成如下：盐石膏40~60wt%、建筑石膏30~45wt%、白水泥10-15wt%，各辅料占主料总重量的百分比如下：植物秸秆1-3wt%、缓凝剂0.15~0.20wt%、纤维0.05-0.20%、减水剂0.5~2.0wt%、活化剂0.3~1.0wt%，制备时先将缓凝剂、减水剂、活化剂混合均匀后，加入占主料总重20-30wt%的水中搅拌，然后依次加入建筑石膏、植物秸秆、纤维、盐石膏、白水泥，搅拌均匀，加入到模具中，养护至规定龄期，拆模后晾干即可。
2.根据权利要求1所述用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，其特征在于，所述的盐石膏为无水硫酸钙，粒径为4-6μm，白色；建筑石膏为3.0等级；所述水泥为42.5级白色硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，其特征在于，所述植物秸秆为小麦秸秆或玉米秸秆或二者按质量比为1:1组成的混合物，秸秆长度为1-4mm。
4.根据权利要求1所述用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，其特征在于，所述纤维为玻璃纤维、或玻璃纤维与聚丙烯纤维按照质量比4:1的混合物。
5.根据权利要求1所述用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，其特征在于，所述缓凝剂为三聚磷酸钠或三聚磷酸钠与六偏磷酸钠按照质量比5:1的混合物。
6.根据权利要求1所述用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂、或聚羧酸减水剂或萘系减水剂与聚羧酸减水剂按照质量比1:1的混合物，减水剂为粉剂。
7.根据权利要求1所述用盐石膏和植物秸秆制备轻质保温条板的方法，其特征在于，所述活化剂为草酸钠与硅酸钠按照质量比1:10的混合物，硅酸钠和草酸钠均为分析纯。
8.权利要求1至8任一所述的制备方法制得的轻质保温条板。
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