CN111099866B - 一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块及其制备方法，包括以下重量份的原料组分：水泥80～100份，人造粗骨料240～280份，人造细骨料120～140份，石灰岩矿物粉料25～35份，脱硫石膏1～3份，空心玻璃微珠5～15份，聚羧酸减水剂3～4份，双氧水发泡剂0.5～3份，激发剂0.03～0.18份，硬脂酸钙稳泡剂0.25～1.5份，水40‑50份。本发明提供的保温砌块，将植物纤维改性弃土资源化再生人造骨料技术与保温砌块制备技术相结合；通过制备有一定强度和保温性能的人造骨料，加入胶凝材料、发泡剂等外加剂，保证制备得到的保温砌块具有良好的力学性能和热工性能，具有较高的环境效益和社会效益。

Description

一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块及其制备方法
技术领域
本发明属于土木工程材料技术领域，具体涉及一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块及其制备方法。
背景技术
随着我国城镇化进程加快和国民经济的快速发展，大兴土木的同时，随之产生的建筑弃土已成为迫切需要解决的问题，若不及时处理这些弃土，必将给环境和资源方面带来不利影响。如果选择外运弃土，纳土场无论从数量上还是容量上，都满足不了弃土堆放的需求，而且产生的运费也将对经济造成巨大的负担。因此，弃土的再生资源化利用具有重要意义，在现阶段也得到了一定发展，如申请号201410615883.7的中国专利公开了一种以粘性弃土为主要原料的固化材料及其制备方法，申请号201310589084.2的中国专利公开了利用污泥制作陶粒的方法。
现今，再生骨料作为绿色环保建筑的发展趋势，大多以废弃混凝土建筑垃圾作为原料。再生骨料的开发应用一方面解决了如今生态环境日益恶化的问题，另一方面有效减少了建筑业对资源的消耗，从而降低对天然砂石的开采，保护人类的生存环境。但是，再生骨料本身力学性能差，抗压强度低，应用范围局限。
植物纤维作为一种绿色可再生资源，其韧性较高，比表面积大，孔隙率也极高，对室内环境中有害气体的吸附具有良好的性能。同时，我国作为农业大国，农作物秸秆、园林垃圾、废旧稻草等数量较多，容易就地取材。
目前，能源消耗是当今世界广泛关注的问题。在土木工程材料技术领域中，墙体保温材料的发展具有一定的价值。目前市场上有多种构造形式的保温砌块，其大多在砌块空腔内填充保温材料，而砌块骨架部分自重较大，保温性能低，且所采用的原料非绿色环保材料。因此，制备新型的保温砌块具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块及其制备方法，结合植物纤维改性弃土再生骨料技术与保温砌块制备技术，为弃土粉料再生化利用提供应用途径，取得优异的环境效益和经济效益，同时，以人造再生骨料为原料，改进现有保温砌块的配方，制备拥有良好热工性能的新型保温砌块。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块，包括以下重量份的原料组分：水泥80～100份，人造粗骨料240～280份，人造细骨料120～140份，石灰岩矿物粉料25～35份，脱硫石膏1～3份，空心玻璃微珠5～15份，聚羧酸减水剂3～4份，双氧水发泡剂0.5～3份，激发剂0.03～0.18份，硬脂酸钙稳泡剂0.25～1.5份，水40-50份。
优选地，所述人造粗骨料与人造细骨料包括以下重量份的原料组分：弃土粉料250-300份，水泥80～100份，粉煤灰10～30份，碱性激发剂1～3份，纤维10-15份，聚羧酸促凝剂1.5～3份，聚羧酸减缩剂3-4份，水75-90份，HPS型引气剂3～4份；所述人造粗骨料的粒径为5.0～10.0mm，所述人造细骨料的粒径为0.1～5.0mm。
优选地，所述水泥选自硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中的任意一种。
优选地，所述弃土粉料由组成成分为粘性土和砂性土的复合建筑弃土组成，粒径≤0.15mm，优选为0.045～0.105mm，复合建筑弃土中砂性土和粘性土的比例为2～4：1，优选为4：1。
优选地，所述碱性激发剂选自氢氧化钙或水玻璃中的一种。
优选地，所述纤维为植物经过除尘、剪切、破碎后加工得到，纤维长度控制在0.1～5.0mm，植物为树木、农作物秸秆、稻草、木屑中任选一种或两种及以上，基体中纤维的加入，可以起到阻裂的作用，有效阻止基体裂缝的产生，并提高其变形能力，即当出现大量分散的裂缝时仍可以接受外荷载并具有一定的延性。
优选地，所述空心玻璃微珠粒径为10～80μm，空心玻璃微珠具有一定的隔热作用，还能使各成分分散均匀，所述双氧水发泡剂的浓度为30％，所述激发剂为氯化铁，氯化铁可以催化双氧水分解，释放氧气。
一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备弃土粉料：收集组成成分为粘性土和砂性土的复合建筑弃土，并对该弃土进行脱水、干燥、研磨，筛分得到粒径≤0.15mm的弃土粉料；
(2)制备纤维：选取植物作为纤维原料，经过除尘、剪切、破碎后，长度控制在0.1～5.0mm以内，将植物纤维在浓度为3％的聚乳酸树脂溶液中浸泡，然后进行干燥，等待聚乳酸树脂在植物纤维表面成膜后，收集备用；
(3)制备混合浆料：按照重量份计，称取弃土粉料250-300份，水泥80～100份，粉煤灰10～30份，碱性激发剂1～3份，纤维10-15份，聚羧酸促凝剂1.5～3份，聚羧酸减缩剂3-4份，水75-90份，HPS型引气剂3～4份，将上述各物料放入搅拌机内搅拌均匀，获得混合浆料；
(4)制备人造骨料：将步骤(3)制备得到的混合浆料注入模具，进行静置养护固化处理，养护固化结束后，脱模得到坯料，将坯料粉碎后，经一级筛盘得到粒径为5.0～10.0mm的颗粒，作为人造粗骨料；经二级筛盘得到粒径为0.1～5.0mm的颗粒，作为人造细骨料；
(5)制造保温砌块：按照重量份计，称取水泥80～100份，人造粗骨料240～280份，人造细骨料120～140份，石灰岩矿物粉料25～35份，脱硫石膏1～3份，空心玻璃微珠5～15份，聚羧酸减水剂3～4份，双氧水发泡剂0.5～3份，激发剂0.03～0.18份，硬脂酸钙稳泡剂0.25～1.5份，水40-50份，将上述各物料放入搅拌机内搅拌均匀，并注入砌块模具成型，通过静置养护固化后即形成保温砌块。
优选地，步骤(2)所述聚乳酸树脂分散于水中后的平均粒径在1.0～2.0μm，浸泡过聚乳酸树脂溶液的植物纤维在40℃～60℃下真空干燥，聚乳酸树脂在植物纤维表面成膜。
优选地，步骤(3)所述搅拌时间为150-220s；步骤(4)、(5)在标准养护室内养护，室温在20±2℃，湿度不小于95％。
所述搅拌使用的搅拌设备为常规使用的搅拌机，可从从市场上购买获得，具体来说，所述搅拌使用的搅拌设备为JJ-5水泥胶砂搅拌机，搅拌的速度为140±5r/min。
本发明提供的一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块，以弃土和水泥作为主要胶凝材料，植物纤维作为增强材料，引入引气剂等外加剂制备出保温人造骨料，再利用人造骨料，胶凝材料，发泡剂等外加剂制备一种新型保温砌块。
本发明具有以下有益效果：
(1)人造骨料配方中的原料土可以采用工程废弃土，植物纤维可以采用树木、农作物秸秆、稻草、木屑，资源丰富容易就地获取，价格低廉，可减少污染，缓解资源匮乏危机，具有显著的经济效益和社会效益，植物纤维对土体具有加筋作用，将原本较为离散的土体通过植物纤维桥接作用具有一定的整体性和变形能力，同时弥补了原有弃土抗压强度低，抗裂性能差的缺点，同时，引气剂的掺入，使人造骨料具有一定保温性能和强度。
(2)通过在砌块配方中掺入双氧水发泡剂和稳泡剂，可以在氯化铁激发剂的催化下，释放出氧气，是化学发泡较好的气源。通过调节双氧水及氯化铁的掺量，可实现发泡速率和发泡量的可控。制备出的砌块因内部含有大量气泡，热工性能优异，是良好的保温建筑材料。
(3)在砌块配方中掺入空心玻璃微珠。空心玻璃微珠是一种质量轻、强度高、导热系数低、热稳定性好的新型轻质材料。通过掺入空心玻璃微珠，不仅使砌块具有轻质、导热系数低等特点，并且通过调节合适的空心玻璃微珠的掺量，可以保证制备的混凝土抗压强度和其性能的平衡，从而改善保温砌块的性能。
(4)在砌块配方中掺入脱硫石膏，适量脱硫石膏的掺入，能够减少混凝土的坍损，增强混凝土的力学性能，有助于改善混凝土的耐久性，从而改善保温砌块的性能。
(5)本发明考虑到未来建筑工业的发展，将建筑弃土再生资源化生产技术与保温砌块制备方法相结合，从本质上改变了保温建筑材料建造用材料。
(6)制备方法简单易行，易于工程应用推广，考虑到未来土木工程领域弃土资源化再生技术的发展，本发明的应用具有较高的推广价值和环境效益。
附图说明
图1为本发明保温砌块制备过程的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
下面将以三个实施例及三个对比例具体说明。
实施例1
收集砂性土和粘性土的比例为3:1的复合建筑弃土，该弃土杂质的含量<0.1％。对该弃土进行脱水，干燥，研磨，筛分得到粒径0.045～0.105mm的弃土粉料1#。
选取农作物秸秆和稻草作为植物纤维原料。农作物秸秆先去除叶、节、穗等部位后，与稻草混合后，经过除尘、剪切、破碎后，所得纤维长度控制在0.1～5.0mm。再将上述植物纤维在浓度为3％，聚乳酸树脂粒径1.0～2.0μm的聚乳酸树脂溶液中浸泡40分钟，然后在50℃下真空干燥，聚乳酸树脂在植物纤维表面成膜后形成植物纤维1#，收集备用。
按照重量份计，取弃土粉料1#280份，普通硅酸盐水泥90份，粉煤灰20份，碱性激发剂2份，植物纤维1#13份，聚羧酸促凝剂1.5份，聚羧酸减缩剂3份，水85份，HPS型引气剂3份。将称取的上述各物料放入JJ-5水泥胶砂搅拌机中，以145r/min的速度搅拌180s，搅拌均匀后得混合浆料1#。其中，普通硅酸盐水泥强度为42.5Mpa，粉煤灰等级为Ⅱ级。选取碱性激发剂为氢氧化钙粉末，聚羧酸促凝剂为市场可购的常规聚羧酸类型早强剂，聚羧酸减缩剂为市场可购的常规聚羧酸减缩剂，引气剂HPS-Ⅲ引气剂，水为自来水。
将混合浆料1#注入不锈钢模具，在标准养护室内养护，室温控制在20℃，湿度控制在95％。养护固化结束后，脱模得到坯料。将坯料粉碎后，经一级筛盘得到粒径为6.0～8.0mm的颗粒，作为人造粗骨料；经二级筛盘得到粒径为1.0～3.0mm的颗粒，作为人造细骨料。制备所得人造粗骨料与人造细骨料的质量比为1.8：1。
按照重量份计，普通硅酸盐水泥90份，人造粗骨料270份，人造细骨料140份，石灰岩矿物粉料30份，脱硫石膏3份，空心玻璃微珠10份，聚羧酸减水剂3份，双氧水发泡剂2份，激发剂0.12份，硬脂酸钙稳泡剂1.3份，水45份。将称取的上述各物料放入JJ-5水泥胶砂搅拌机中，以145r/min的速度搅拌300s，搅拌均匀后，注入砌块模具成型，在标准养护室内养护，室温控制在20℃，湿度控制在95％。通过养护固化后即形成保温砌块1#。其中，普通硅酸盐水泥强度为32.5Mpa，石灰岩矿物粉料中，粒径≤45μm的粉料占总粉料的质量百分比≥85％，且粒径≤25μm的粉料占总粉料的质量百分比≥50％。空心玻璃微珠粒径为30μm，聚羧酸减水剂为市场可购的常规聚羧酸减水剂，双氧水发泡剂的浓度为30％，激发剂为氯化铁，水为自来水。
实施例2
收集砂性土和粘性土的比例为4:1的复合建筑弃土，该弃土杂质的含量<0.1％。对该弃土进行脱水，干燥，研磨，筛分得到粒径0.045～0.105mm的弃土粉料2#。
选取木屑和稻草作为植物纤维原料。两种纤维混合后，经过除尘、剪切、破碎后，所得纤维长度控制在0.1～5.0mm以内。再将上述植物纤维在浓度为3％，聚乳酸树脂粒径1.0～2.0μm的聚乳酸树脂溶液中浸泡40分钟，然后在50℃下真空干燥，聚乳酸树脂在植物纤维表面成膜后形成植物纤维2#，收集备用。
按照重量份计，取弃土粉料2#300份，普通硅酸盐水泥100份，粉煤灰25份，碱性激发剂3份，植物纤维2#15份，聚羧酸促凝剂2份，聚羧酸减缩剂4份，水90份，HPS型引气剂4份。将称取的上述各物料放入JJ-5水泥胶砂搅拌机中，以145r/min的速度搅拌200s，搅拌均匀后得混合浆料2#。其中，普通硅酸盐水泥强度为42.5Mpa，粉煤灰等级为Ⅱ级。选取碱性激发剂为氢氧化钙粉末，聚羧酸促凝剂为市场可购的常规聚羧酸类型早强剂，聚羧酸减缩剂为市场可购的常规聚羧酸减缩剂，引气剂为HPS-Ⅲ引气剂，水为自来水。
将混合浆料2#注入不锈钢模具，在标准养护室内养护，室温控制在20℃，湿度控制在95％。养护固化结束后，脱模得到坯料。将坯料粉碎后，经一级筛盘得到粒径为6.0～8.0mm的颗粒，作为人造粗骨料；经二级筛盘得到粒径为1.0～3.0mm的颗粒，作为人造细骨料。制备所得人造粗骨料与人造细骨料的质量比为2.2：1。
按照重量份计，普通硅酸盐水泥100份，人造粗骨料280份，人造细骨料130份，石灰岩矿物粉料25份，脱硫石膏3份，空心玻璃微珠15份，聚羧酸减水剂3份，双氧水发泡剂2.5份，激发剂0.15份，硬脂酸钙稳泡剂1.4份，水47份。将称取的上述各物料放入JJ-5水泥胶砂搅拌机中，以145r/min的速度搅拌310s，搅拌均匀后,注入砌块模具成型，在标准养护室内养护，室温控制在20℃，湿度控制在95％。通过养护固化后即形成保温砌块2#。其中，普通硅酸盐水泥强度为32.5Mpa，石灰岩矿物粉料中，粒径≤45μm的粉料占总粉料的质量百分比≥85％，且粒径≤25μm的粉料占总粉料的质量百分比≥50％。空心玻璃微珠粒径为25μm，聚羧酸减水剂为市场可购的常规聚羧酸减水剂，双氧水发泡剂的浓度为30％，激发剂为氯化铁，水为自来水。
实施例3
收集砂性土和粘性土的比例为3:1的复合建筑弃土，该弃土杂质的含量<0.1％。对该弃土进行脱水，干燥，研磨，筛分得到粒径0.045～0.105mm的弃土粉料3#。
选取木屑和稻草作为植物纤维原料。两种纤维混合后，经过除尘、剪切、破碎后，所得纤维长度控制在0.1～5.0mm以内。再将上述植物纤维在浓度为3％，聚乳酸树脂粒径1.0～2.0μm的聚乳酸树脂溶液中浸泡40分钟，然后在50℃下真空干燥，聚乳酸树脂在植物纤维表面成膜后形成植物纤维3#，收集备用。
按照重量份计，取弃土粉料3#250份，普通硅酸盐水泥85份，粉煤灰30份，碱性激发剂4份，植物纤维3#12份，聚羧酸促凝剂1.5份，聚羧酸减缩剂1.5份，水80份，HPS型引气剂2份。将称取的上述各物料放入JJ-5水泥胶砂搅拌机中，以145r/min的速度搅拌190s，搅拌均匀后得混合浆料3#。其中，普通硅酸盐水泥强度为42.5Mpa，粉煤灰等级为Ⅱ级。选取碱性激发剂为氢氧化钙粉末，聚羧酸促凝剂为市场可购的常规聚羧酸类型早强剂，聚羧酸减缩剂为市场可购的常规聚羧酸减缩剂，引气剂为HPS-Ⅲ引气剂，水为自来水。
将混合浆料3#注入不锈钢模具，在标准养护室内养护，室温控制在20℃，湿度控制在95％。养护固化结束后，脱模得到坯料。将坯料粉碎后，经一级筛盘得到粒径为6.0～8.0mm的颗粒，作为人造粗骨料；经二级筛盘得到粒径为1.0～3.0mm的颗粒，作为人造细骨料。制备所得人造粗骨料与人造细骨料的质量比为2:1。
按照重量份计，普通硅酸盐水泥100份，人造粗骨料260份，人造细骨料130份，石灰岩矿物粉料30份，脱硫石膏2份，空心玻璃微珠13份，聚羧酸减水剂3份，双氧水发泡剂3份，激发剂0.18份，硬脂酸钙稳泡剂1.5份，水45份。将称取的上述各物料放入JJ-5水泥胶砂搅拌机中，以145r/min的速度搅拌300s，搅拌均匀后,注入模具成型，在标准养护室内养护，室温控制在20℃，湿度控制在95％。通过养护固化后即形成保温砌块3#。其中，普通硅酸盐水泥强度为32.5Mpa，石灰岩矿物粉料中，粒径≤45μm的粉料占总粉料的质量百分比≥85％，且粒径≤25μm的粉料占总粉料的质量百分比≥50％。空心玻璃微珠粒径为40μm，聚羧酸减水剂为市场可购的常规聚羧酸减水剂，双氧水发泡剂的浓度为30％，激发剂为氯化铁，水为自来水。
对比例1
除未加入植物纤维，其余原料及制备方法均与实施例2相同。
收集砂性土和粘性土的比例为4:1的复合建筑弃土，该弃土杂质的含量<0.1％。对该弃土进行脱水，干燥，研磨，筛分得到粒径0.045～0.105mm的弃土粉料4#。
按照重量份计，取弃土粉料4#300份，普通硅酸盐水泥100份，粉煤灰25份，碱性激发剂3份，聚羧酸促凝剂2份，聚羧酸减缩剂4份，水90份，HPS型引气剂4份。将称取的上述各物料放入JJ-5水泥胶砂搅拌机中，以145r/min的速度搅拌200s，搅拌均匀后得混合浆料4#。其中，普通硅酸盐水泥强度为42.5Mpa，粉煤灰等级为Ⅱ级。选取碱性激发剂为氢氧化钙粉末，聚羧酸促凝剂为市场可购的常规聚羧酸类型早强剂，聚羧酸减缩剂为市场可购的常规聚羧酸减缩剂，引气剂为HPS-Ⅲ引气剂，水为自来水。
将混合浆料4#注入不锈钢模具，在标准养护室内养护，室温控制在20℃，湿度控制在95％。养护固化结束后，脱模得到坯料。将坯料粉碎后，经一级筛盘得到粒径为6.0～8.0mm的颗粒，作为人造粗骨料；经二级筛盘得到粒径为1.0～3.0mm的颗粒，作为人造细骨料。制备所得人造粗骨料与人造细骨料的质量比为2.2：1。
按照重量份计，普通硅酸盐水泥100份，人造粗骨料280份，人造细骨料130份，石灰岩矿物粉料25份，脱硫石膏3份，空心玻璃微珠15份，聚羧酸减水剂3份，双氧水发泡剂2.5份，激发剂0.15份，硬脂酸钙稳泡剂1.4份，水47份。将称取的上述各物料放入JJ-5水泥胶砂搅拌机中，以145r/min的速度搅拌310s，搅拌均匀后,注入砌块模具成型，在标准养护室内养护，室温控制在20℃，湿度控制在95％。通过养护固化后即形成保温砌块4#。其中，普通硅酸盐水泥强度为32.5Mpa，石灰岩矿物粉料中，粒径≤45μm的粉料占总粉料的质量百分比≥85％，且粒径≤25μm的粉料占总粉料的质量百分比≥50％。空心玻璃微珠粒径为25μm，聚羧酸减水剂为市场可购的常规聚羧酸减水剂，双氧水发泡剂的浓度为30％，激发剂为氯化铁，水为自来水。
对比例2
除未加入引气剂，其余原料及制备方法均与实施例2相同。
收集砂性土和粘性土的比例为4:1的复合建筑弃土，该弃土杂质的含量<0.1％。对该弃土进行脱水，干燥，研磨，筛分得到粒径0.045～0.105mm的弃土粉料5#。
选取木屑和稻草作为植物纤维原料。两种纤维混合后，经过除尘、剪切、破碎后，所得纤维长度控制在0.1～5.0mm以内。再将上述植物纤维在浓度为3％，聚乳酸树脂粒径1.0～2.0μm的聚乳酸树脂溶液中浸泡40分钟，然后在50℃下真空干燥，聚乳酸树脂在植物纤维表面成膜后形成植物纤维5#，收集备用。
按照重量份计，取弃土粉料5#300份，普通硅酸盐水泥100份，粉煤灰25份，碱性激发剂3份，植物纤维5#15份，聚羧酸促凝剂2份，聚羧酸减缩剂4份，水90份。将称取的上述各物料放入JJ-5水泥胶砂搅拌机中，以145r/min的速度搅拌200s，搅拌均匀后得混合浆料5#。其中，普通硅酸盐水泥强度为42.5Mpa，粉煤灰等级为Ⅱ级。选取碱性激发剂为氢氧化钙粉末，聚羧酸促凝剂为市场可购的常规聚羧酸类型早强剂，聚羧酸减缩剂为市场可购的常规聚羧酸减缩剂，水为自来水。
将混合浆料5#注入不锈钢模具，在标准养护室内养护，室温控制在20℃，湿度控制在95％。养护固化结束后，脱模得到坯料。将坯料粉碎后，经一级筛盘得到粒径为6.0～8.0mm的颗粒，作为人造粗骨料；经二级筛盘得到粒径为1.0～3.0mm的颗粒，作为人造细骨料。制备所得人造粗骨料与人造细骨料的质量比为2.2：1。
按照重量份计，普通硅酸盐水泥100份，人造粗骨料280份，人造细骨料130份，石灰岩矿物粉料25份，脱硫石膏3份，空心玻璃微珠15份，聚羧酸减水剂3份，双氧水发泡剂2.5份，激发剂0.15份，硬脂酸钙稳泡剂1.4份，水47份。将称取的上述各物料放入JJ-5水泥胶砂搅拌机中，以145r/min的速度搅拌310s，搅拌均匀后,注入砌块模具成型，在标准养护室内养护，室温控制在20℃，湿度控制在95％。通过养护固化后即形成保温砌块5#。其中，普通硅酸盐水泥强度为32.5Mpa，石灰岩矿物粉料中，粒径≤45μm的粉料占总粉料的质量百分比≥85％，且粒径≤25μm的粉料占总粉料的质量百分比≥50％。空心玻璃微珠粒径为25μm，聚羧酸减水剂为市场可购的常规聚羧酸减水剂，双氧水发泡剂的浓度为30％，激发剂为氯化铁，水为自来水。
对比例3
除未加入空心玻璃微珠，其余原料及制备方法均与实施例2相同。
收集砂性土和粘性土的比例为4:1的复合建筑弃土，该弃土杂质的含量<0.1％。对该弃土进行脱水，干燥，研磨，筛分得到粒径0.045～0.105mm的弃土粉料6#。
选取木屑和稻草作为植物纤维原料。两种纤维混合后，经过除尘、剪切、破碎后，所得纤维长度控制在0.1～5.0mm以内。再将上述植物纤维在浓度为3％，聚乳酸树脂粒径1.0～2.0μm的聚乳酸树脂溶液中浸泡40分钟，然后在50℃下真空干燥，聚乳酸树脂在植物纤维表面成膜后形成植物纤维6#，收集备用。
按照重量份计，取弃土粉料6#300份，普通硅酸盐水泥100份，粉煤灰25份，碱性激发剂3份，植物纤维6#15份，聚羧酸促凝剂2份，聚羧酸减缩剂4份，水90份，HPS型引气剂4份。将称取的上述各物料放入JJ-5水泥胶砂搅拌机中，以145r/min的速度搅拌200s，搅拌均匀后得混合浆料2#。其中，普通硅酸盐水泥强度为42.5Mpa，粉煤灰等级为Ⅱ级。选取碱性激发剂为氢氧化钙粉末，聚羧酸促凝剂为市场可购的常规聚羧酸类型早强剂，聚羧酸减缩剂为市场可购的常规聚羧酸减缩剂，引气剂为HPS-Ⅲ引气剂，水为自来水。
将混合浆料6#注入不锈钢模具，在标准养护室内养护，室温控制在20℃，湿度控制在95％。养护固化结束后，脱模得到坯料。将坯料粉碎后，经一级筛盘得到粒径为6.0～8.0mm的颗粒，作为人造粗骨料；经二级筛盘得到粒径为1.0～3.0mm的颗粒，作为人造细骨料。制备所得人造粗骨料与人造细骨料的质量比为2.2：1。
按照重量份计，普通硅酸盐水泥100份，人造粗骨料280份，人造细骨料130份，石灰岩矿物粉料25份，脱硫石膏3份，聚羧酸减水剂3份，双氧水发泡剂2.5份，激发剂0.15份，硬脂酸钙稳泡剂1.4份，水47份。将称取的上述各物料放入JJ-5水泥胶砂搅拌机中，以145r/min的速度搅拌310s，搅拌均匀后,注入砌块模具成型，在标准养护室内养护，室温控制在20℃，湿度控制在95％。通过养护固化后即形成保温砌块6#。其中，普通硅酸盐水泥强度为32.5Mpa，石灰岩矿物粉料中，粒径≤45μm的粉料占总粉料的质量百分比≥85％，且粒径≤25μm的粉料占总粉料的质量百分比≥50％。聚羧酸减水剂为市场可购的常规聚羧酸减水剂，双氧水发泡剂的浓度为30％，激发剂为氯化铁，水为自来水。
表1试验结果
Figure BDA0002345560610000101
由表格1可知，实施例中砌块的热工性能明显优于对比例中砌块的热工性能，实施例中砌块强度明显高于对比例中的砌块强度。由此可知：1)植物纤维对于弃土的改性具有明显效益，弥补了原有弃土抗压强度低，抗裂性能差的缺点；2)引气剂可以使人造骨料具有多孔结构，使骨料轻质且有一定强度，而且热工性能良好；3)空心玻璃微珠使砌块具有轻质、导热系数低等特点。合适的空心玻璃微珠的掺量，可以保证制备的混凝土抗压强度和其性能的平衡，本专利提供的保温砌块配方及制备方法合理且有效。
本发明提供的保温砌块，将植物纤维改性弃土资源化再生人造骨料技术与保温砌块制备技术相结合；通过制备有一定强度和保温性能的人造骨料，加入胶凝材料、发泡剂等外加剂，保证制备得到的保温砌块具有良好的力学性能和热工性能。本发明的推广和应用为建筑弃土资源化利用提供了新的应用路径，具有较高的环境效益和社会效益。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块，其特征在于，包括以下重量份的原料组分：水泥80~100份，人造粗骨料240~280份，人造细骨料120~140份，石灰岩矿物粉料25~35份，脱硫石膏1~3份，空心玻璃微珠5~15份，聚羧酸减水剂3~4份，双氧水发泡剂0.5~3份，激发剂0.03~0.18份，硬脂酸钙稳泡剂0.25~1.5份，水40-50份；
所述人造粗骨料与人造细骨料包括以下重量份的原料组分：弃土粉料250-300份，水泥80~100份，粉煤灰10~30份，碱性激发剂1~3份，纤维10-15份，聚羧酸促凝剂1.5~3份，聚羧酸减缩剂3-4份，水75-90份，HPS型引气剂3~4份；
所述人造粗骨料的粒径为5.0~10.0mm，所述人造细骨料的粒径为0.1~5.0mm；
所述纤维通过以下方法制备：选取植物作为纤维原料，经过除尘、剪切、破碎后，长度控制在0.1~5.0mm以内，将植物纤维在浓度为3％的聚乳酸树脂溶液中浸泡，然后进行干燥，等待聚乳酸树脂在植物纤维表面成膜后，收集备用。
2.根据权利要求1所述的一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块，其特征在于，所述水泥选自硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块，其特征在于，所述弃土粉料由组成成分为粘性土和砂性土的复合建筑弃土组成，粒径≤0.15mm。
4.根据权利要求1所述的一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块，其特征在于，所述碱性激发剂选自氢氧化钙或水玻璃中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块，其特征在于，所述纤维为植物经过除尘、剪切、破碎后加工得到，纤维长度控制在0.1~5.0mm。
6.根据权利要求1所述的一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块，其特征在于，所述空心玻璃微珠粒径为10 ~80μm，所述双氧水发泡剂的浓度为30%，所述激发剂为氯化铁。
7.一种如权利要求1所述的一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备弃土粉料：收集组成成分为粘性土和砂性土的复合建筑弃土，并对该弃土进行脱水、干燥、研磨，筛分得到粒径≤0.15mm的弃土粉料；
（2）制备纤维：选取植物作为纤维原料，经过除尘、剪切、破碎后，长度控制在0.1~5.0mm以内，将植物纤维在浓度为3％的聚乳酸树脂溶液中浸泡，然后进行干燥，等待聚乳酸树脂在植物纤维表面成膜后，收集备用；
（3）制备混合浆料：按照重量份计，称取弃土粉料250-300份，水泥80~100份，粉煤灰10~30份，碱性激发剂1~3份，纤维10-15份，聚羧酸促凝剂1.5~3份，聚羧酸减缩剂3-4份，水75-90份，HPS型引气剂3~4份，将上述各物料放入搅拌机内搅拌均匀，获得混合浆料；
（4）制备人造骨料：将步骤（3）制备得到的混合浆料注入模具，进行静置养护固化处理，养护固化结束后，脱模得到坯料，将坯料粉碎后，经一级筛盘得到粒径为5.0~10.0mm的颗粒，作为人造粗骨料；经二级筛盘得到粒径为0.1~5.0mm的颗粒，作为人造细骨料；
（5）制造保温砌块：按照重量份计，称取水泥80~100份，人造粗骨料240~280份，人造细骨料120~140份，石灰岩矿物粉料25~35份，脱硫石膏1~3份，空心玻璃微珠5~15份，聚羧酸减水剂3~4份，双氧水发泡剂0.5~3份，激发剂0.03~0.18份，硬脂酸钙稳泡剂0.25~1.5份，水40-50份，将上述各物料放入搅拌机内搅拌均匀，并注入砌块模具成型，通过静置养护固化后即形成保温砌块。
8.根据权利要求7所述的一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述聚乳酸树脂分散于水中后的平均粒径在1.0~2.0μm，浸泡过聚乳酸树脂溶液的植物纤维在40℃~60℃下真空干燥，聚乳酸树脂在植物纤维表面成膜。
9.根据权利要求7所述的一种利用植物纤维改性弃土制备的保温砌块的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述搅拌时间为150-220s；步骤（4）、（5）在标准养护室内养护，室温在20±2℃，湿度不小于95%。
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