CN115819038A - 秸秆复合墙体材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供秸秆复合墙体材料及其制备方法，涉及复合墙体技术领域。该秸秆复合墙体材料的制备方法，包括以下步骤：S1‑1：将硅酸盐水泥与水进行混合，并通过搅拌机对其进行搅拌，得到硅酸盐水泥浆液；S2‑2：向S1‑1步骤中得到的硅酸盐水泥浆液中添加秸秆纤维，并通过搅拌机对其进行搅拌，得到混合浆液A；S3‑3：向S2‑2步骤中得到的混合浆液A中依次添加粘合剂、石膏、减水剂，通过搅拌机进行搅拌并对其通过增温机构进行增温。通过添加减水剂对水泥具有分散作用，改善其工作性，减少单位用水量，改善流动性，从而减少单位水泥用量，节约水泥，通过以秸秆纤维为增强材料，具有优异的强度、抗拉性能，并且秸秆纤维材料易得，成本低，且绿色环保。

Description

秸秆复合墙体材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合墙体技术领域，具体为秸秆复合墙体材料及其制备方法。

背景技术

墙体主要包括承重墙与非承重墙，主要起围护、分隔空间的作用，墙承重结构建筑的墙体，承重与围护合一，骨架结构体系建筑墙体的作用是围护与分隔空间，墙体要有足够的强度和稳定性，具有保温、隔热、隔声、防火、防水的能力，墙体的种类较多，有单一材料的墙体，有复合材料的墙体。综合考虑围护、承重、节能、美观等因素，设计合理的墙体方案，是建筑构造的重要任务。

水泥基材料是目前使用最广泛的建筑墙体材料，然而经过长时间的使用，水泥墙体由于抗裂性能差，结构中存在大量温度裂缝和干缩裂缝，并随着使用时间的延长逐渐发展成大裂缝，因此人们常通过将水泥材料中掺加秸秆纤维进行复合化以阻止裂缝的产生和发展，然而秸秆纤维在与水泥进行混合时，会破坏纤维的结构、降低其强度和韧性，常见复合墙体在凝结速度较慢，并且易被侵蚀，因而降低了使用效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了秸秆复合墙体材料及其制备方法，解决了现有复合墙体易被侵蚀、凝结速度慢以及秸秆纤维的纤维成分易被水泥破坏导致复合墙体使用效果降低的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：秸秆复合墙体材料，包括以下重量份数的原料：硅酸盐水泥40～60份、粘合剂15～25份、秸秆纤维30～60份、石膏3～5份、速凝剂0.1～5份、减水剂0.1～5份、水50～70份、防霉剂0.1～2份。

优选的，所述速凝剂选自无水硫酸钠、无水硫酸钾、二水石膏、甲酸钙中的一种或者多种。

优选的，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂中的任意一种。

优选的，所述防霉剂选自有机硅系季铵盐、酚类、氯酚类、有机汞盐、有机铜盐、有机锡盐或无机盐、氯化三乙基锡、氯化三丁基锡、硫酸铜、氯化汞或氟化钠中的一种或者多种。

优选的，所述粘合剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物、羧甲基纤维素和丁苯橡胶中的一种或者多种。

优选的，所述秸秆纤维的制备方法为：

S1、首先将农作物秸秆进行第一次水洗，并通过切断机对农作物秸秆原料进行切断，切断长度为30～50mm，将切断后的农作物秸秆放置在粗磨机内进行粗分离，得到粗分离农作物秸秆；

S2、将S1步骤中得到的粗分离农作物秸秆放入之水平蒸煮器中，并向水平蒸煮器中加入0.5～1.5％的NaOH，通过增温机构增温至100～150℃，通过增压机构增压至1～3Mpa，保温至2h后，将农作物秸秆取出，进行第二次水洗并干燥，得到秸秆纤维。

优选的，秸秆复合墙体材料制备方法，包括以下步骤：

S1-1：将硅酸盐水泥与水进行混合，并通过搅拌机对其进行搅拌，得到硅酸盐水泥浆液；

S2-2：向S1-1步骤中得到的硅酸盐水泥浆液中添加秸秆纤维，并通过搅拌机对其进行搅拌，得到混合浆液A；

S3-3：向S2-2步骤中得到的混合浆液A中依次添加粘合剂、石膏、减水剂，通过搅拌机进行搅拌并对其通过增温机构进行增温，得到混合浆液B，将混合浆液B中添加速凝剂和防霉剂，继续进行搅拌混合，得到混合浆料C；

S4-4：将S3-3中得到的混合浆料C注入到立模成型机中，静置养护后，进行加湿，再次在进行静置养护后，脱模，得到秸秆复合墙体材料；

S5-5：将S4-4得到的秸秆复合墙体材料处于常温环境下，保湿养护后对其进行自然晾干，即得。

优选的，所述S1-1步骤、S2-2步骤、S3-3步骤中的所使用的搅拌机为共轴搅拌机，外框转速为120r/min，内搅拌器转速为400r/min，搅拌时长为20～40min。

优选的，所述S3-3步骤增温机构增温温度控制在10～30℃。

优选的，所述S4-4步骤中第一次静置养护时长为3～5h，第二次静置养护时长为6h。

优选的，所述S5-5步骤中保湿养护时长为2～3天，自然晾干时长为2～4天。

本发明提供了秸秆复合墙体材料及其制备方法。具备以下有益效果：

1、本发明通过添加减水剂对水泥具有分散作用，改善其工作性，减少单位用水量，改善流动性，从而减少单位水泥用量，节约水泥，通过以秸秆纤维为增强材料，具有相对优异的力学强度、抗拉性能和稳定性，并且秸秆纤维材料易得，成本低，且绿色环保。

2、本发明在制备秸秆纤维时，通过添加NaOH溶液，并进行过滤以及水洗，得到的秸秆纤维中的纤维素纯度高，纤维更加细化，在保持纤维强度的基础上，纤维韧性得到提高，效果更好。

3、本发明通过添加石膏、速凝剂、粘合剂，从而使得复合墙体材料凝胶化时间短、固化速率快，形成的类似地聚合物强度高，通过添加防霉剂能使高分子材料免受侵蚀，保持良好的外观和物理性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。

实施例一：

本发明实施例提供秸秆复合墙体材料，包括以下重量份数的原料：硅酸盐水泥58份、粘合剂20份、秸秆纤维40份、石膏4份、速凝剂3份、减水剂2份、水70份、防霉剂0.7份，速凝剂选自无水硫酸钠、无水硫酸钾、二水石膏、甲酸钙，速凝剂能够使浆液迅速凝结硬化的外加剂，减水剂选自聚羧酸减水剂，减水剂对水泥具有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。

防霉剂选自有机硅系季铵盐、酚类、氯酚类、有机汞盐、有机铜盐、有机锡盐或无机盐、氯化三乙基锡、氯化三丁基锡、硫酸铜、氯化汞，防霉剂是能抑制霉菌生长和杀灭霉菌的一类高分子材料添加剂，能使高分子材料免受真菌侵蚀，保持良好的外观和物理机械性能。

粘合剂选自偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物、羧甲基纤维素，粘合剂是最重要的辅助材料之一，粘合剂是具有粘性的物质，借助其粘性能将两种分离的材料连接在一起。

秸秆纤维的制备方法为：

S1、首先将农作物秸秆进行第一次水洗，并通过切断机对农作物秸秆原料进行切断，切断长度为50mm，将切断后的农作物秸秆放置在粗磨机内进行粗分离，得到粗分离农作物秸秆；

S2、将S1步骤中得到的粗分离农作物秸秆放入之水平蒸煮器中，并向水平蒸煮器中加入0.5％的NaOH，通过增温机构增温至100℃，通过增压机构增压至1Mpa，保温至2h后，将农作物秸秆取出，进行第二次水洗并干燥，得到秸秆纤维。

在制备秸秆纤维时，通过添加NaOH溶液，并进行过滤以及水洗，得到的秸秆纤维中的纤维素纯度高，纤维更加细化，在保持纤维强度的基础上，纤维韧性得到提高，效果更好。

秸秆复合墙体材料的制备方法，包括以下步骤：

S1-1：将硅酸盐水泥与水进行混合，并通过搅拌机对其进行搅拌，得到硅酸盐水泥浆液；

S2-2：向S1-1步骤中得到的硅酸盐水泥浆液中添加秸秆纤维，并通过搅拌机对其进行搅拌，得到混合浆液A，所使用的搅拌机为共轴搅拌机，外框转速为120r/min，内搅拌器转速为400r/min，搅拌时长为28min；

S3-3：向S2-2步骤中得到的混合浆液A中依次添加粘合剂、石膏、减水剂，通过搅拌机进行搅拌并对其通过增温机构进行增温，得到混合浆液B，将混合浆液B中添加速凝剂和防霉剂，继续进行搅拌混合，得到混合浆料C，所使用的搅拌机为共轴搅拌机，外框转速为120r/min，内搅拌器转速为400r/min，搅拌时长为30min，增温机构增温温度控制在15℃；

S4-4：将S3-3中得到的混合浆料C注入到立模成型机中，静置养护后，进行加湿，再次在进行静置养护后，脱模，得到秸秆复合墙体材料，第一次静置养护时长为2h，第二次静置养护时长为6h；

S5-5：将S4-4得到的秸秆复合墙体材料处于常温环境下，保湿养护后对其进行自然晾干，即得，保湿养护时长为3天，自然晾干时长为3天。

实施例二：

本发明实施例提供秸秆复合墙体材料，包括以下重量份数的原料：硅酸盐水泥60份、粘合剂16份、秸秆纤维40份、石膏4份、速凝剂3份、减水剂2份、水65份、防霉剂0.8份，速凝剂选自无水硫酸钠、无水硫酸钾、二水石膏、甲酸钙，速凝剂能够使浆液迅速凝结硬化的外加剂，减水剂选自三聚氰胺减水剂，减水剂对水泥具有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。

防霉剂选自有机硅系季铵盐、酚类、氯酚类、有机汞盐、有机铜盐、氯化三乙基锡、氯化三丁基锡、硫酸铜、氯化汞或氟化钠中，防霉剂是能抑制霉菌生长和杀灭霉菌的一类高分子材料添加剂，能使高分子材料免受真菌侵蚀，保持良好的外观和物理机械性能。

粘合剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物、羧甲基纤维素，粘合剂是最重要的辅助材料之一，粘合剂是具有粘性的物质，借助其粘性能将两种分离的材料连接在一起。

秸秆纤维的制备方法为：

S1、首先将农作物秸秆进行第一次水洗，并通过切断机对农作物秸秆原料进行切断，切断长度为40mm，将切断后的农作物秸秆放置在粗磨机内进行粗分离，得到粗分离农作物秸秆；

S2、将S1步骤中得到的粗分离农作物秸秆放入之水平蒸煮器中，并向水平蒸煮器中加入1％的NaOH，通过增温机构增温至125℃，通过增压机构增压至2Mpa，保温至2h后，将农作物秸秆取出，进行第二次水洗并干燥，得到秸秆纤维。

在制备秸秆纤维时，通过添加NaOH溶液，并进行过滤以及水洗，得到的秸秆纤维中的纤维素纯度高，纤维更加细化，在保持纤维强度的基础上，纤维韧性得到提高，效果更好。

秸秆复合墙体材料的制备方法，包括以下步骤：

S1-1：将硅酸盐水泥与水进行混合，并通过搅拌机对其进行搅拌，得到硅酸盐水泥浆液；

S2-2：向S1-1步骤中得到的硅酸盐水泥浆液中添加秸秆纤维，并通过搅拌机对其进行搅拌，得到混合浆液A，所使用的搅拌机为共轴搅拌机，外框转速为120r/min，内搅拌器转速为400r/min，搅拌时长为30min；

S3-3：向S2-2步骤中得到的混合浆液A中依次添加粘合剂、石膏、减水剂，通过搅拌机进行搅拌并对其通过增温机构进行增温，得到混合浆液B，将混合浆液B中添加速凝剂和防霉剂，继续进行搅拌混合，得到混合浆料C，所使用的搅拌机为共轴搅拌机，外框转速为120r/min，内搅拌器转速为400r/min，搅拌时长为30min，增温机构增温温度控制在20℃；

S4-4：将S3-3中得到的混合浆料C注入到立模成型机中，静置养护后，进行加湿，再次在进行静置养护后，脱模，得到秸秆复合墙体材料，第一次静置养护时长为4h，第二次静置养护时长为6h；

S5-5：将S4-4得到的秸秆复合墙体材料处于常温环境下，保湿养护后对其进行自然晾干，即得，保湿养护时长为2天，自然晾干时长为3天。

实施例三：

本发明实施例提供秸秆复合墙体材料，包括以下重量份数的原料：硅酸盐水泥50份、粘合剂15份、秸秆纤维60份、石膏5份、速凝剂3份、减水剂4份、水70份、防霉剂1份，速凝剂选自无水硫酸钠、无水硫酸钾、二水石膏、甲酸钙，速凝剂能够使浆液迅速凝结硬化的外加剂，减水剂选自聚羧酸减水剂，减水剂对水泥具有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。

防霉剂选自有机硅系季铵盐、酚类、氯酚类、有机汞盐、有机铜盐、有机锡盐或无机盐、氯化三乙基锡、氯化三丁基锡，防霉剂是能抑制霉菌生长和杀灭霉菌的一类高分子材料添加剂，能使高分子材料免受真菌侵蚀，保持良好的外观和物理机械性能。

粘合剂选自聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素和丁苯橡胶，粘合剂是最重要的辅助材料之一，粘合剂是具有粘性的物质，借助其粘性能将两种分离的材料连接在一起。

秸秆纤维的制备方法为：

S1、首先将农作物秸秆进行第一次水洗，并通过切断机对农作物秸秆原料进行切断，切断长度为30mm，将切断后的农作物秸秆放置在粗磨机内进行粗分离，得到粗分离农作物秸秆；

S2、将S1步骤中得到的粗分离农作物秸秆放入之水平蒸煮器中，并向水平蒸煮器中加入1.5％的NaOH，通过增温机构增温至150℃，通过增压机构增压至3Mpa，保温至2h后，将农作物秸秆取出，进行第二次水洗并干燥，得到秸秆纤维。

在制备秸秆纤维时，通过添加NaOH溶液，并进行过滤以及水洗，得到的秸秆纤维中的纤维素纯度高，纤维更加细化，在保持纤维强度的基础上，纤维韧性得到提高，效果更好。

秸秆复合墙体材料的制备方法，包括以下步骤：

S1-1：将硅酸盐水泥与水进行混合，并通过搅拌机对其进行搅拌，得到硅酸盐水泥浆液；

S2-2：向S1-1步骤中得到的硅酸盐水泥浆液中添加秸秆纤维，并通过搅拌机对其进行搅拌，得到混合浆液A，所使用的搅拌机为共轴搅拌机，外框转速为120r/min，内搅拌器转速为400r/min，搅拌时长为40min；

S3-3：向S2-2步骤中得到的混合浆液A中依次添加粘合剂、石膏、减水剂，通过搅拌机进行搅拌并对其通过增温机构进行增温，得到混合浆液B，将混合浆液B中添加速凝剂和防霉剂，继续进行搅拌混合，得到混合浆料C，所使用的搅拌机为共轴搅拌机，外框转速为120r/min，内搅拌器转速为400r/min，搅拌时长为40min，增温机构增温温度控制在30℃；

S4-4：将S3-3中得到的混合浆料C注入到立模成型机中，静置养护后，进行加湿，再次在进行静置养护后，脱模，得到秸秆复合墙体材料，第一次静置养护时长为45h，第二次静置养护时长为6h；

S5-5：将S4-4得到的秸秆复合墙体材料处于常温环境下，保湿养护后对其进行自然晾干，即得，保湿养护时长为3天，自然晾干时长为4天。

通过实施例1～3的方法，在相同环境条件下，秸秆复合墙体材料性能测试数据表如表一所述：

表一

结论：通过添加石膏、速凝剂、粘合剂，从而使得复合墙体材料凝胶化时间短、固化速率快，形成的类似地聚合物强度高，通过添加防霉剂能使高分子材料免受侵蚀，保持良好的外观和物理性能，在制备秸秆纤维时，通过添加NaOH溶液，并进行过滤以及水洗，得到的秸秆纤维中的纤维素纯度高，纤维更加细化，在保持纤维强度的基础上，纤维韧性得到提高，效果更好，通过添加减水剂对水泥具有分散作用，改善其工作性，减少单位用水量，改善流动性，从而减少单位水泥用量，节约水泥，通过以秸秆纤维为增强材料，具有相对优异的力学强度、抗拉性能和稳定性，并且秸秆纤维材料易得，成本低，且绿色环保。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.秸秆复合墙体材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：硅酸盐水泥40～60份、粘合剂15～25份、秸秆纤维30～60份、石膏3～5份、速凝剂0.1～5份、减水剂0.1～5份、水50～70份、防霉剂0.1～2份。

2.根据权利要求1所述的秸秆复合墙体材料，其特征在于：所述速凝剂选自无水硫酸钠、无水硫酸钾、二水石膏、甲酸钙中的一种或者多种。

3.根据权利要求1所述的秸秆复合墙体材料，其特征在于：所述减水剂选自聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的秸秆复合墙体材料，其特征在于：所述防霉剂选自有机硅系季铵盐、酚类、氯酚类、有机汞盐、有机铜盐、有机锡盐或无机盐、氯化三乙基锡、氯化三丁基锡、硫酸铜、氯化汞或氟化钠中的一种或者多种。

5.根据权利要求1所述的秸秆复合墙体材料，其特征在于：所述粘合剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯无规共聚物、羧甲基纤维素和丁苯橡胶中的一种或者多种。

6.根据权利要求1所述的秸秆复合墙体材料，其特征在于：所述秸秆纤维的制备方法为：

S1、首先将农作物秸秆进行第一次水洗，并通过切断机对农作物秸秆原料进行切断，切断长度为30～50mm，将切断后的农作物秸秆放置在粗磨机内进行粗分离，得到粗分离农作物秸秆；

S2、将S1步骤中得到的粗分离农作物秸秆放入之水平蒸煮器中，并向水平蒸煮器中加入0.5～1.5％的NaOH，通过增温机构增温至100～150℃，通过增压机构增压至1～3Mpa，保温至2h后，将农作物秸秆取出，进行第二次水洗并干燥，得到秸秆纤维。

7.根据权利要求1-6所述的秸秆复合墙体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1-1：将硅酸盐水泥与水进行混合，并通过搅拌机对其进行搅拌，得到硅酸盐水泥浆液；

S2-2：向S1-1步骤中得到的硅酸盐水泥浆液中添加秸秆纤维，并通过搅拌机对其进行搅拌，得到混合浆液A；

S3-3：向S2-2步骤中得到的混合浆液A中依次添加粘合剂、石膏、减水剂，通过搅拌机进行搅拌并对其通过增温机构进行增温，得到混合浆液B，将混合浆液B中添加速凝剂和防霉剂，继续进行搅拌混合，得到混合浆料C；

S4-4：将S3-3中得到的混合浆料C注入到立模成型机中，静置养护后，进行加湿，再次在进行静置养护后，脱模，得到秸秆复合墙体材料；

S5-5：将S4-4得到的秸秆复合墙体材料处于常温环境下，保湿养护后对其进行自然晾干，即得。

8.根据权利要求7所述的秸秆复合墙体材料制备方法，其特征在于：所述S1-1步骤、S2-2步骤、S3-3步骤中的所使用的搅拌机为共轴搅拌机，外框转速为120r/min，内搅拌器转速为400r/min，搅拌时长为20～40min。

9.根据权利要求7所述的秸秆复合墙体材料制备方法，其特征在于：所述S3-3步骤增温机构增温温度控制在10～30℃。

10.根据权利要求7所述的秸秆复合墙体材料制备方法，其特征在于：所述S4-4步骤中第一次静置养护时长为3～5h，第二次静置养护时长为6h。

11.根据权利要求7所述的秸秆复合墙体材料制备方法，其特征在于：所述S5-5步骤中保湿养护时长为2～3天，自然晾干时长为2～4天。