CN112897970A

CN112897970A - 一种利用工业废渣的无机防火保温板材及其生产方法

Info

Publication number: CN112897970A
Application number: CN202011571869.3A
Authority: CN
Inventors: 余举学; 余泓达; 龙汉国
Original assignee: Guizhou Education University
Current assignee: Guizhou Education University
Priority date: 2020-12-27
Filing date: 2020-12-27
Publication date: 2021-06-04

Abstract

本发明公开了一种利用工业废渣的无机防火保温板材及其生产方法，其保温芯材，包括以下重量份的原料：CFB灰30‑34份、重矿渣14‑16份、PC灰14‑16份、硅砂7‑9份、石灰14‑16份、水泥11‑13份，石膏2‑4份、铝粉0.08‑0.1份。本发明以工业废渣制备无机保温芯材，节约了成本，利用制备出的保温芯材与四周折边铝板进行连接，获得外墙无机防火保温复合板系统，解决了热桥热量损失问题，增强了保温复合板材的力学强度、保温性能、防火性能及热辐射的反射效率，同时增加了外墙外立面装饰装修能够采用各类饰面材料的功能，丰富了立面装饰效果，施工方便，利于推广。

Description

一种利用工业废渣的无机防火保温板材及其生产方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种利用工业废渣的无机防火保温板材，同时还涉及其生产方法。

背景技术

工业废渣的综合利用是我国建筑材料工业“可持续发展”战略的重要组成部分。循环流化床燃烧技术是一种新型燃煤技术，可燃烧各种劣质燃料、如高硫高灰煤、煤矸石、泥煤、尾矿、炉渣等。由于循环流化床锅炉具有燃煤适应性广、燃烧效率高、高效脱硫、氮氧化物(NOX)排放低、燃料预处理系统简单等优点，循环流化床粉煤灰(CFB灰)是采用循环流化床燃烧的炉内燃烧脱硫工艺所排放的粉煤灰。但由于在燃煤中添加了一定比例的脱硫剂石灰石或白云石，燃料成分比较复杂，波动性比较大，使得循环流化床粉煤灰的成分波动比较大，综合利用受到了很大限制。

我国粉煤灰的利用数量、应用范围堪称世界之最。但是与国外相比，我国粉煤灰综合利用的管理和技术水平，特别是基础研究都还存在不同程度的差距。

流化床燃烧固硫技术是近年来在国际上发展起来的新一代高效低污染燃烧技术，具有明显的技术优势，但由于脱硫后的灰渣化学成分波动较大，导致目前还没有较为成熟的处理措施，相反需要花大价钱购买堆场，以及支付昂贵的污染费。循环流化床粉煤灰与传统粉煤灰(PC灰)、沸腾炉渣有一定的区别，且由于煤种、脱硫剂、燃烧效率、脱硫效率、灰渣排放方式等的不同，造成脱硫灰渣品质上很大的差异，给资源综合利用带来很大的困难。

煤粉锅炉粉煤灰是将煤粉喷入煤粉锅炉内，在1300～1600℃的高温下被氧化成CO₂和H₂O排出，煤中的粘土杂质在热动条件下形成微米级的粉状灰粒，国外把它叫做“飞灰”或“磨细燃料”，简称PC灰；而循环流化床燃煤固硫灰指含硫煤与脱硫剂以一定比例混合后在流化床锅炉内经850℃～900℃温度燃烧固硫后排出的飞灰,简称CFB灰。这两类灰虽然都是电厂燃煤所产生的,但是由于锅炉技术、燃烧温度与环境、原材料等方面的不同,使它们在化学成分、矿物组成、物理性质等方面都有较大的差异。如果以CFB灰简单的取代PC灰用于工程，会带来工程质量隐患。

重矿渣是炼钢过程中产生的一种冶金类工业废渣，由于其含有一定量的 CaO、MgO等对制品结构有破坏作用的物质，因此目前主要处于大量堆存状态，利用量很少。

目前，国内的保温板材主要有TPU、PP、PE、PS、JSF、XPS、EPS、LG、 GRC、硅酸钙、膨胀珍珠岩等几种保温材质，而其中85％都是有机易燃或不防火物质，这些板材市场售价为60～150元/m²不等。有机保温板，保温效果虽好，防火性能极差，成本较高，市场售价也高，由于有机保温板材随着使用时间变长，板壳易于脱落，造成很多不便。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种力学强度高、保温防火性能好、施工方便的利用工业废渣的无机防火保温板材。

本发明的另一目的在于提供该利用工业废渣的无机防火保温板材的生产方法。

本发明的一种利用工业废渣的无机防火保温板材，其保温芯材，包括以下重量份的原料：

CFB灰30-34份、重矿渣14-16份、PC灰14-16份、硅砂7-9份、石灰 14-16份、水泥11-13份，石膏2-4份、铝粉0.08-0.1份。

本发明的一种利用工业废渣的无机防火保温板材，包括以下步骤：

(1)保温芯材的制作：

A、将经粉磨10min，过200目筛的CFB灰30-34份、重矿渣14-16份、 PC灰14-16份、石膏2-4份，按水料比0.66加水制成浆料，待用；

B、将硅砂、石灰粉磨10min，过200目筛；

C、将浆料、硅砂粉7-9份、石灰粉14-16份、水泥11-13份、铝粉0.08- 0.1份混合，得混合物料；

D、将混合物料按普通蒸压灰砂砖工艺经搅拌、浇注、静停、切割、蒸压养护，制得保温芯材；

(2)将保温芯材清理干净、烘干后，在四周均匀涂抹防水封闭剂；

(3)根据保温芯材的规格定制四周折边厚度0.6～1.2mm的铝板；

(4)用胶粘剂、辅助固定件将保温芯材与四周折边铝板粘贴牢固，即得无机防火保温板材。

上述的一种利用工业废渣的无机防火保温板材，其中所述的辅助固定件为锚栓。

上述的一种利用工业废渣的无机防火保温板材，其中所述的胶粘剂是建筑用聚氨酯胶粘剂。

本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果，从以上技术方案可知：本发明以CFB灰、PC灰、重矿渣、硅砂、水泥、石灰、铝粉为原料制备无机保温芯材，工业废渣掺入量≥55％，节约了成本，利用制备出的保温芯材与四周折边铝板进行连接，获得外墙无机防火保温复合板系统，解决了热桥热量损失问题，增强了保温复合板材的力学强度、保温性能、防火性能及热辐射的反射效率，同时增加了外墙外立面装饰装修能够采用各类饰面材料的功能，丰富了立面装饰效果，施工方便，利于推广。

附图说明

图1是本发明保温板材结构图；

图2是本发明保温板材侧面构造图。

图中标识：

1、保温芯材；2、防水封闭剂；3、铝板；4、胶粘剂；5、辅助固定件。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种利用工业废渣的无机防火保温板材及其生产方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1

如图1和图2所示，一种利用工业废渣的无机防火保温板材，包括保温芯材1、防水封闭剂2、铝板3、胶粘剂4、辅助固定件5，保温芯材1四周涂抹防水封闭剂2用胶粘剂4粘贴在四周折边的铝板2内，用辅助固定件5将保温芯材1与铝板3固定；

一种利用工业废渣的无机防火保温板材的生产方法，包括以下步骤：

(1)保温芯材的制作：

A、将经粉磨10min，过200目筛的CFB灰30kg、重矿渣16kg、PC灰 14kg、石膏4kg，按水料比0.66加水制成料浆，待用；

B、将硅砂、石灰粉磨10min，过200目筛；

C、将料浆、硅砂粉7kg、石灰粉16kg、水泥11kg、铝粉0.1kg混合，得混合物料；

(2)将保温芯材清理干净、烘干后，在四周均匀涂抹普通防水封闭剂起防水防潮作用；

(3)根据保温芯材的规格定制四周折边厚度0.6mm的铝板；

(4)用建筑用聚氨酯胶粘剂(如三联牌MPU-20型胶粘剂)、辅助固定件将保温芯材与四周折边铝板粘贴牢固，即得无机防火保温板材。

实施例2

(1)保温芯材的制作：

A、将经粉磨10min，过200目筛的CFB灰32kg、重矿渣15kg、PC灰 15kg、石膏3kg，按水料比0.66加水制成料浆，待用；

B、将硅砂、石灰粉磨10min，过200目筛；

C、将料浆、硅砂粉8kg、石灰粉15kg、水泥12kg、铝粉0.09kg混合，得混合物料；

(3)根据保温芯材的规格定制四周折边厚度0.8mm的铝板；

(4)用建筑用聚氨酯胶粘剂(如三联牌MPU-20型胶粘剂)、锚栓将保温芯材与四周折边铝板粘贴牢固，即得无机防火保温板材。

实施例3

(1)保温芯材的制作：

A、将经粉磨10min，过200目筛的CFB灰34kg、重矿渣14kg、PC灰 16kg、石膏2kg，按水料比0.66加水制成料浆，待用；

B、将硅砂、石灰粉磨10min，过200目筛；

C、将料浆、硅砂粉9kg、石灰粉14kg、水泥13kg、铝粉0.08kg混合，得混合物料；

(3)根据保温芯材的规格定制四周折边厚度1.2mm的铝板；

试验例1CFB灰加气混凝土的配方设计

利用CFB灰、PC灰、重矿渣、硅砂、水泥、石灰、铝粉等研制无机保温材料，遵循A3.5、BO5级原则进行配合方设计，具体配方见表1。

表1加气混凝土配方设计(干基质量百分含量，％)

试验出的样品按照GB/T11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》进行干密度和立方体抗压强度测试，测试结果见表2。

表2试验干密度和强度测试结果

CFB灰加气混凝土的耐久性能：根据正交试验结果，选取S5、S6、S7、 S10、S11、S12几组配方，依据GB/T11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》、GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》分别对CFB灰加气混凝土的干燥收缩、抗冻性、导热系数进行测试，结果见表 3。由表3可以看出，对比GB11968-2008《蒸压加气混凝土砌块》中干燥收缩、抗冻性、导热系数的规定，以上6组配方中S5、S7、S10符合标准中B05、A3.5级的技术要求。

表3 CFB灰加气混凝土耐久性能测试

试验例2 CFB灰加气混凝土性能的影响因素分析

(1)原料细度对加气混凝土性能的影响

加气混凝土的生产对物料的细度要求较高，通常要求200目筛余≤5％。对原材料的进行磨细可以极大的提高原料的比表面积，增强其参与反应的能力。本试验配比为CFB灰40％、PC灰30％、硅砂5％、石灰15％、水泥7％，石膏 3％的配比进行试验。试验中将CFB灰进行粉磨，控制磨料时间0、5、10、 15min，采用负压筛法，通过200目标准筛获取筛上残余产物，分析CFB灰细度对加气混凝土强度的影响。粉磨时间和细度的关系见表4：

表4原料细度和强度的关系

实验过程中发现，物料粉磨时间5min时，料浆发气过程中有轻微冒泡的现象，制品空隙不均匀，容易出现料浆沉降的现象，导致制品下部密实，而上部孔隙较大。粉磨10min时料浆发气效果最好，气孔均匀，并且孔型较好，椭圆孔和扁平孔较少。

从表4可以看出，物料粉磨10min，即200目筛余5.9％的时候制品的强度达到最高，如果继续粉磨则制品强度有下降趋势。

适当的磨细可以使料浆具有合适的稠度和流动性，提高料浆浇注的稳定性并保持良好的稠化速度，有利于坯体硬化和强度的发展。但是如果磨得过细，则制品强度增加很少，甚至降低，而干燥收缩和自然收缩值增加很大。这是由于当原料细度过大时，原料颗粒过小，反应后生成的水化硅酸钙晶粒过小，使得硅酸石的微观结构变坏，并且制品中没有骨料支撑，导致强度下降。由于本实验所用CFB灰为低硅尾矿，适当磨细对其活性的发挥和强度的增长有着重要的作用。

(2)水料比对加气混凝土性能的影响

加气混凝土的生产中，用水量的选择尤为重要，必须保证料浆各组成材料搅拌均匀，保证料浆能够顺利入模，能够正常的发气和初凝，能够使材料具有较好的气孔结构。水料比的选择，其本质是使料浆的稠化速度和铝粉的发气速度相一致。用水量过多时，料浆稠度过稀，铝粉和氢氧化钙反应加剧，而且使加气混凝土料浆凝结时间延长，同时，容易形成大的气孔导致塌模。如果用水量过少，除了影响料浆的搅拌和入模，还会使加气混凝土料浆发气过程提前结束，影响气孔均匀的形成，并容易引起开裂。

本试验配比为CFB灰30％、重矿渣20％、PC灰15％、硅砂10％、石灰 15％、水泥7％，石膏3％，选取4个不同的水料比进行试验，并测试其干密度和抗压强度如表5所示。

表5水料比试验方案及结果

表5我们可以看出，加气混凝土制品的容重随水料比的增加而减小，但当水料比大于0.66时，制品的绝干容重有所上升。这是由于当水料比增加时，料浆的稠度与发起的速度正逐步相适应，水料比达到0.66时，这一关系达到最优；当水料比继续增加时，由于料浆过稀，局部出现塌模现象，导致制品容重升高。

试验例3产品性能测试

粉磨10minCFB灰32％、重矿渣15％、PC灰15％、硅砂8％、石灰15％、水泥12％，石膏3％，铝粉0.09％，水料比0.66，生产出的制品性能见表6。

表6 CFB灰加气混凝土的物理性能

生产出的产品平均容重为510kg/m³，平均抗压强度为4.0MPa，干燥收缩值0.40mm/m，冻融循环15次后质量损失3.7％，抗压强度为3.1MPa，导热系数0.14W/(m·K)，内照指数0.4，外照指数0.7，各项指标均符合GB11968-2006 《蒸压加气混凝土砌块》中B05、A3.5级合格品的要求。

试验例4保温芯材性能测试

CFB灰加气混凝土保温隔墙条板，实验选择板长1200mm、宽度(高度) 300mm、厚为90mm，采用水泥砂浆加保温浆料拌匀组成的贴砌浆料砌筑，隔墙砌筑后符合GB/T23450-2009《建筑隔墙用保温条板》要求。施工实测指标见表7、8、9。

表7保温隔墙条板外观质量实测

注：序号4、5项中低于下限值的缺陷忽略不计，高于上限值的缺陷为不合格。

表9保温隔墙条板(厚度9mm)物理性能实测指标

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。