CN111454019A - 一种乡村高强度生土材料的制备方法 - Google Patents

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    • C04B28/001—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing unburned clay

Abstract

本发明提供了一种乡村高强度生土材料的制备方法，该方法包括：废弃建筑物粉碎物细骨料14～18份、素土55～60份、植物纤维粉碎物1～2份和交联酯化改性混合液20～30份，将上述组分混合搅拌后放入模具固化制成生土块，其特征在于：所述交联酯化改性混合液是在95℃的蒸馏水中加入面筋粉和地瓜粉，搅拌均匀后加入乙二酸和固体超强酸，搅拌反应后，滤去固体得到交联酯化改性混合液。本发明提供的改性生土材料制备方法通过对面筋粉和地瓜粉的性能进行研究，确定了二者协同性能的最佳比例范围，为进一步提高面筋粉和地瓜粉混合液的性能，利用乙二酸对混合液进行酯化交联，以提高其性能，从而制出的改性生土材料抗压性能明显提高。

Description

一种乡村高强度生土材料的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种改性生土材料的制备方法。
背景技术
生土建筑是人类从原始进入文明的最具有代表性的特征之一，是中华民族历史文明的佐证与瑰宝，也是祖先留给我们丰富遗产中一个重要的内容。生土建筑最早、也是最普通的方式，就是夯土建筑。生土建筑是一种最古老而迄今还一直被广泛采用的建筑类型。由于生土分布广泛，取土方便，经济实用，并且采用生土建造的建筑具有冬暖夏凉，坚固耐久的特性，所以从人类社会形成以来，生土一直是主要的建筑材料，世界上有1/3以上的人口居住在生土建筑之中，我国农村至今尚有1亿多人口居住在生土建筑中，因此，在保持经济高速发展的同时，研究新农村建设发展和乡村生土建筑的改良方式，对改善我国农村居住条件及扩大生土材料应用领域都具有重大意义。在人们普遍关注生态环境危机的今天，我们遵从人居环境可持续发展的观念，从生态文明的社会层面上，重新审视“生土”这一古老的建筑材料，清醒地认识到“生土”材料是最有发展前景的绿色建筑材料。
由于传统生土建筑是在素土中加入稻草后压坯制成生土砖再利用生土砖砌成墙体等建筑结构而成，这样的生土建筑材料的抗弯、抗剪、抗折强度很低，致使生土建筑在抗震方面存在着先天性不足。中国又是一个地震多发国家，绝大部分地区地震活动还相当强烈。因此，研究如何对生土材料进行改性，增强生土材料的强度，提高生土建筑的使用年限，就成为生土材料研究必须首先解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种乡村高强度生土材料的制备方法，所制得的生土材料抗压强度明显提高，适合广泛应用在各类建筑中。
一种乡村高强度生土材料的制备方法，其组分包括：废弃建筑物粉碎物细骨料14～18份、素土55～60份、植物纤维粉碎物1～2份和交联酯化改性混合液20～30份，将上述组分混合搅拌后放入模具固化制成生土块，所述交联酯化改性混合液是按以下步骤制备得到：
步骤一：在170～200份的95℃蒸馏水中加入7～8份的面筋粉和13～15份地瓜粉，搅拌均匀后得到反应液(1)；
步骤二：在反应液(1)中加入1～2份乙二酸和0.3～0.5份固体超强酸，搅拌反应30min后得到反应液(2)；
步骤三：反应液(2)滤去固体得到交联酯化改性混合液。
进一步的，所述素土经筛网筛选后粒径控制在<5mm，建筑废弃物细骨料粒径<5mm。
进一步的，所述植物纤维粉碎物由园林废弃物(包括植物废弃的茎、叶、根等)经过烘干、粉碎、过60目筛得到。
进一步的，步骤二中所述固体超强酸为颗粒状固体，为负载SO4 2-型氧化物，选自SO4 2-\ZrO2-Al2O3,SO4 2-\ZrO2-CeO2,SO4 2-\TiO2-SiO2中的一种。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
将8份的面筋粉和15份地瓜粉在175份的95℃蒸馏水搅拌均匀，再加入1.5份乙二酸和0.5份固体超强酸，搅拌反应30min，滤去固体制得交联酯化改性混合液。
将素土经筛网筛选后粒径控制在<5mm，建筑废弃物细骨料过筛，粒径<5mm。
将园林废弃物(包括植物废弃的茎、叶、根等)经过烘干、粉碎、过60目筛得到植物纤维粉碎物。
取废弃建筑物粉碎物细骨料15份、素土60份、植物纤维粉碎物2份和交联酯化改性混合液23份，将上述组分混合搅拌后放入模具固化制成生土块。
其化学反应式如下：
Figure BDA0002422948080000031
由于地瓜粉具有大量的羟基，而面筋粉中具有大量的羧基，在超强固体酸的作用下，地瓜粉中的部分羟基，分别与乙二酸、面筋粉中的部分羧基，发生酯化反应，最终形成了酯化交联型地瓜粉——面筋粉混合液。
实验数据
制作土坯时采用湿制法试验制作土坯，试件模具的尺寸为150mm×150mm×150mm，试验仪器为万能试验压力机，试验采用0.1kN/s的加载速率进行连续加载，直至土坯破坏。实验结果数据如表1所示。
表1：不同类型土胚的抗压强度对比表
土胚类型 素土胚 改性素土胚 酯交联改性素土胚
抗压强度 1.25～1.4MPa 6～8MPa 12～17MPa
面筋粉是从小麦面粉加工提取的一种天然植物蛋白，由多种氨基酸组成的活性蛋白质，具有良好的吸水性、粘弹性、延伸性、薄膜成型性、粘附热凝性等物理性能。
地瓜粉是由蕃薯淀粉等所制成的粉末，呈颗粒状，融于水中后加热会呈现粘稠状，且粘度较高。
本发明为提高面筋粉和地瓜粉的粘弹性、成膜性等性能，对面筋粉和地瓜粉的性能进行研究，确定了二者协同性能的最佳比例范围，另为进一步提高面筋粉和地瓜粉混合液的性能，利用乙二酸对混合液进行酯化交联，以提高其性能。
以上所述仅为本发明的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种乡村高强度生土材料的制备方法，其组分包括：废弃建筑物粉碎物细骨料14～18份、素土55～60份、植物纤维粉碎物1～2份和交联酯化改性混合液20～30份，将上述组分混合搅拌后放入模具固化制成生土块，其特征在于：所述交联酯化改性混合液是按以下步骤制备得到：
步骤一：在170～200份的95℃蒸馏水中加入7～8份的面筋粉和13～15份地瓜粉，搅拌均匀后得到反应液(1)；
步骤二：在反应液(1)中加入1～2份乙二酸和0.3～0.5份固体超强酸，搅拌反应30min后得到反应液(2)；
步骤三：反应液(2)滤去固体得到交联酯化改性混合液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述素土经筛网筛选后粒径控制在<5mm，建筑废弃物细骨料，粒径<5mm。
3.根据权利要求1所述的准备方法，其特征在于：所述植物纤维粉碎物由园林废弃物(包括植物废弃的茎、叶、根等)经过烘干、粉碎、过60目筛得到。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述固体超强酸为颗粒状固体,为负载SO4 2-型氧化物，选自SO4 2-\ZrO2-Al2O3,SO4 2-\ZrO2-CeO2,SO4 2-\TiO2-SiO2中的一种。
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