CN114507040A - 一种基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料及其制备工艺，所述耐火型建筑材料包括以下重量份的原料制得：废石粉6.2～7.0份、膨胀蛭石5.4～6.7份、氧化锆砂6.0～6.5份、膨胀石墨7.9～8.3份、白炭黑3.7～4.2份、活化硅藻土2.8～3.5份、珍珠岩粉1.5～1.9份、玻璃微珠1.8～2.1份、消泡剂1.0～1.5份、水泥100份。本发明制得耐火型建筑材料，具有良好的耐火性能，而且具有较强的抗冲击强度。

Description

一种基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及耐火型建筑材料领域，特别涉及一种基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料及其制备工艺。
背景技术
石粉为地域性天然原材料，分布范围广，生产加工成本低，研究应用广泛。随着近年来土木、水利、交通行业基础设施建设的迅速发展，建设规模和领域迅速扩大，机制砂逐渐代替天然砂成为建设用砂主流趋势日益明显，由此带来的石粉利用问题日益突出，加之，矿渣、粉煤灰等传统优质矿物掺合料日益紧缺，所以，研究应用岩石粉已成为必然趋势。
近年来，为了达到节能环保的要求，石粉类废弃物的回收利用技术得到了很大的发展，这也将是一个必然的发展趋势。目前石粉类废弃物的回收利用技术研究主要集中在将废弃石粉制成建筑材料等方面。虽然研究表明将废弃石粉进行活化处理或进行颗粒微细或超微细化处理后加入到聚合物中可以代替部分添加剂来改善聚合物的力学性能，但目前对废弃石粉在聚合物改性中的应用研究还存在较多问题。对于中小石材加工企业来说，废弃石粉的综合回收利用压力尚不算大，但是从长远来看，研制相关回收利用技术仍然十分必要。
在骨料生产过程中会产生大量石粉。为有效利用废弃石粉，消除石粉废弃物造成的污染，尤为关键。目前，对废弃石粉的综合回收利用研究，同时废弃物石粉在工业生产中的应用也已初见成效。已有研究表明，废弃石粉可用作水泥掺合料。但是，总体来说，废弃石粉的综合回收利用技术研究与工业应用范围仍不够广泛，集中在低附加值的建材领域。
发明内容
鉴于此，本发明提出一种基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料及其制备工艺，有效提高废弃石粉附加值，得到高质量的耐火型建筑材料。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料，包括以下重量份的原料制得：废石粉6.2～7.0份、膨胀蛭石5.4～6.7份、氧化锆砂6.0～6.5份、膨胀石墨7.9～8.3份、白炭黑3.7～4.2份、活化硅藻土2.8～3.5份、珍珠岩粉1.5～1.9份、玻璃微珠1.8～2.1份、消泡剂1.0～1.5份、水泥100份。
进一步的，各原料的重量份如下：废石粉6.5份、膨胀蛭石6.0份、氧化锆砂6.3份、膨胀石墨8.1份、白炭黑4.0份、活化硅藻土3.2份、珍珠岩粉1.7份、玻璃微珠1.9份、消泡剂1.3份、水泥100份。
进一步的，所述膨胀蛭石由质量比为1：2.0～2.2的2-4mm膨胀蛭石和10-20目膨胀蛭石组成。
进一步的，所述活化硅藻土由硅藻土经粉磨30min后，置于480℃煅烧1.5h制得。
进一步的，所述膨胀石墨的膨胀率为300-400ml/g。
进一步的，所述消泡剂为DF7073消泡剂。
本发明基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按照上述重量份分别称取，废石粉、膨胀蛭石、氧化锆砂、膨胀石墨、白炭黑、活化硅藻土、珍珠岩粉、玻璃微珠、消泡剂、水泥，同时按照料液质量比1：0.9-1.1备水；
(2)将废石粉、膨胀蛭石、膨胀石墨与水泥投入混料机中，混合均匀，得到预混物；将预混物与氧化锆砂、玻璃微珠、白炭黑置于球磨机中，加入1/2～2/3量的水，进行一次球磨2-3h，球磨转速为200～300rpm；再加入活化硅藻土、珍珠岩粉，加入余量的水，进行二次球磨0.5-1h，球磨转速为500～600rpm；最后加入消泡剂，混合均匀，得到混合物；
(3)将混合物浇筑至模具中，静置养护；脱模后经500-800℃预烧10-14h，再置1000-1100℃烧制24-48h，得到耐火型建筑材料。
进一步的，所述一次球磨的温度为40-50℃，所述二次球磨的温度为70-80℃。
进一步的，所述养护时间为24h。
进一步的，所述预烧温度为670℃，预烧时间为12h；所述烧制温度为1050℃，时间为36h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明以废石粉和膨胀蛭石为基，结合氧化锆砂、膨胀石墨、白炭黑、活化硅藻土，添加珍珠岩粉、玻璃微珠、消泡剂，与水泥科学配比，采用特定球磨工艺和烧制工艺，制得耐火型建筑材料，具有良好的耐火性能，而且具有较强的抗冲击强度。本发明配料及工艺，利于原料分散，以及稳定骨架结构形成，形成良好的阻火屏障，有利于提高建筑材料的耐火性能以及抗冲击强度。
(2)本发明建筑材料采用2-4mm膨胀蛭石和10-20目膨胀蛭石结合，更利于原料分散，以及促进稳定骨架结构形成，形成更好的阻火屏障，有利于提高建筑材料的耐火性能以及抗冲击强度。
(3)本发明制得高质量的耐火型建筑材料，提高了废弃石粉的综合回收利用价值，不仅避免废弃的石粉长期的堆积对环境造成不良影响，而且促进节能、降耗，节约成本，具有良好的应用前景，有效提高废弃石粉附加值。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1-3、对比例1配料
Figure BDA0003521828700000031
Figure BDA0003521828700000041
上述膨胀石墨的膨胀率为300-400ml/g；
上述活化硅藻土由硅藻土经粉磨30min后，置于480℃煅烧1.5h制得。
上述建筑材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)按照上述重量份分别称取，废石粉、膨胀蛭石、氧化锆砂、膨胀石墨、白炭黑、活化硅藻土、珍珠岩粉、玻璃微珠、消泡剂、水泥，同时按照料液质量比1：1备水；
(2)将废石粉、膨胀蛭石、膨胀石墨与水泥投入混料机中，混合均匀，得到预混物；将预混物与氧化锆砂、玻璃微珠、白炭黑置于球磨机中，加入2/3量的水，进行一次球磨2.5h，球磨转速为250rpm，球磨温度为45℃；再加入活化硅藻土、珍珠岩粉，加入余量的水，进行二次球磨1h，球磨转速为550rpm，球磨温度为75℃；最后加入消泡剂，混合均匀，得到混合物；
(3)将混合物浇筑至模具中，静置养护24h；脱模后经670℃预烧12h，再置1050℃烧制36h，得到耐火型建筑材料。
实施例4
与实施例1区别在于，制备工艺包括以下步骤：
(1)按照上述重量份分别称取，废石粉、膨胀蛭石、氧化锆砂、膨胀石墨、白炭黑、活化硅藻土、珍珠岩粉、玻璃微珠、消泡剂、水泥，同时按照料液质量比1：1备水；
(2)将废石粉、膨胀蛭石、膨胀石墨与水泥投入混料机中，混合均匀，得到预混物；将预混物与氧化锆砂、玻璃微珠、白炭黑置于球磨机中，加入1/2量的水，进行一次球磨3h，球磨转速为200rpm，球磨温度为40℃；再加入活化硅藻土、珍珠岩粉，加入余量的水，进行二次球磨0.5h，球磨转速为600rpm，球磨温度为80℃；最后加入消泡剂，混合均匀，得到混合物；
(3)将混合物浇筑至模具中，静置养护24h；脱模后经500℃预烧10h，再置1000℃烧制48h，得到耐火型建筑材料。
实施例5
与实施例1区别在于，制备工艺包括以下步骤：
(1)按照上述重量份分别称取，废石粉、膨胀蛭石、氧化锆砂、膨胀石墨、白炭黑、活化硅藻土、珍珠岩粉、玻璃微珠、消泡剂、水泥，同时按照料液质量比1：1备水；
(2)将废石粉、膨胀蛭石、膨胀石墨与水泥投入混料机中，混合均匀，得到预混物；将预混物与氧化锆砂、玻璃微珠、白炭黑置于球磨机中，加入2/3量的水，进行一次球磨2h，球磨转速为300rpm，球磨温度为50℃；再加入活化硅藻土、珍珠岩粉，加入余量的水，进行二次球磨1h，球磨转速为500rpm，球磨温度为70℃；最后加入消泡剂，混合均匀，得到混合物；
(3)将混合物浇筑至模具中，静置养护24h；脱模后经800℃预烧14h，再置1100℃烧制24h，得到耐火型建筑材料。
对比例2
本对比例与实施例1区别，所述氧化锆砂替换为等量的氧化铝。其他原料与实施例1一致。
对比例3
本对比例与实施例1区别，所述膨胀石墨替换为等量的天然鳞片石墨。其他原料与实施例1一致。
对比例4
本对比例与实施例1区别，所述活化硅藻土替换未经活化的硅藻土。其他原料与实施例1一致。
对比例5
本对比例与实施例1区别，将全部原料混合，加入等质量的水，混合均匀，得到混合物，将混合物浇筑至模具中，静置养护；脱模后经900℃烧制48h，即可。
对比例6
本对比例与实施例1区别，所述膨胀蛭石全部使用10-20目膨胀蛭石。其他原料与实施例1一致。
将实施例1-5以及对比例1-6制得耐火型建筑材料进行耐火性能以及抗冲击强度等性能测试。
(1)耐火性能：选择规格为建筑材料试块尺寸为100mm*100mm*100mm，本实验中建筑材料板初始温度约为30℃，将建筑材料板在50kW/m2热辐照功率下进行辐射加热，考察背火面温度达到210℃的时间，即为耐火时间，平行试验5次，用以评价建筑材料的耐火性能。根据GB/T 9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法第1部分：通用要求》，背火面上任一点位置温度温升超过初始温度180℃时，则认为构件失去隔热性。(2)抗冲击强度：参照GB/T22631-2008《建筑物垂直部件抗冲击试验冲击物及通用试验程序》进行测试，平行试验5次。
表1耐火性能以及抗冲击强度性能测试结果
Figure BDA0003521828700000061
Figure BDA0003521828700000071
上述结果表明，实施例1-5制的耐火型建筑材料具有良好的耐火性能，而且具有较强的抗冲击强度。其中，参见实施例1，与对比例1对比，可见本发明科学配比，有效提高耐火性能，同时提高了抗冲击强度；与对比例2-4对比，可见本发明采用氧化锆、膨胀石墨、活化硅藻土进一步提高耐火性能以及抗冲击强度；对比例5表明采用本发明制备方法更进一步提高了建筑材料的性能；与对比例5对比，表明本发明建筑材料采用2-4mm膨胀蛭石和10-20目膨胀蛭石结合，有利于提高建筑材料的耐火性能以及抗冲击强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料，其特征在于，包括以下重量份的原料制得：废石粉6.2～7.0份、膨胀蛭石5.4～6.7份、氧化锆砂6.0～6.5份、膨胀石墨7.9～8.3份、白炭黑3.7～4.2份、活化硅藻土2.8～3.5份、珍珠岩粉1.5～1.9份、玻璃微珠1.8～2.1份、消泡剂1.0～1.5份、水泥100份。
2.根据权利要求1所述的基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料，其特征在于，各原料的重量份如下：废石粉6.5份、膨胀蛭石6.0份、氧化锆砂6.3份、膨胀石墨8.1份、白炭黑4.0份、活化硅藻土3.2份、珍珠岩粉1.7份、玻璃微珠1.9份、消泡剂1.3份、水泥100份。
3.根据权利要求1所述的基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料，其特征在于，所述膨胀蛭石由质量比为1：2.0～2.2的2-4mm膨胀蛭石和10-20目膨胀蛭石组成。
4.根据权利要求1所述的基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料，其特征在于，所述活化硅藻土由硅藻土经粉磨30min后，置于480℃煅烧1.5h制得。
5.根据权利要求1所述的基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料，其特征在于，所述膨胀石墨的膨胀率为300-400ml/g。
6.根据权利要求1所述的基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料，其特征在于，所述消泡剂为DF7073消泡剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照上述重量份分别称取，废石粉、膨胀蛭石、氧化锆砂、膨胀石墨、白炭黑、活化硅藻土、珍珠岩粉、玻璃微珠、消泡剂、水泥，同时按照料液质量比1：0.9-1.1备水；
(2)将废石粉、膨胀蛭石、膨胀石墨与水泥投入混料机中，混合均匀，得到预混物；将预混物与氧化锆砂、玻璃微珠、白炭黑置于球磨机中，加入1/2～2/3量的水，进行一次球磨2-3h，球磨转速为200～300rpm；再加入活化硅藻土、珍珠岩粉，加入余量的水，进行二次球磨0.5-1h，球磨转速为500～600rpm；最后加入消泡剂，混合均匀，得到混合物；
(3)将混合物浇筑至模具中，静置养护；脱模后经500-800℃预烧10-14h，再置1000-1100℃烧制24-48h，得到耐火型建筑材料。
8.根据权利要求7所述的基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料的制备工艺，其特征在于，所述一次球磨的温度为40-50℃，所述二次球磨的温度为70-80℃。
9.根据权利要求7所述的基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料的制备工艺，其特征在于，所述养护时间为24h。
10.根据权利要求7所述的基于石粉与蛭石的耐火型建筑材料的制备工艺，其特征在于，所述预烧温度为670℃，预烧时间为12h；所述烧制温度为1050℃，时间为36h。
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