CN1792986A - 一种镁质混凝土料浆及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镁质混凝土料浆及其制备方法与应用，镁质混凝土包括以轻烧氧化镁、氯化镁和水为基本原料的镁质水泥料浆和改性填充材料，其特征在于：所述改性填充材料至少包括工业废弃物磷石膏，或农业废弃物稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，或同时包括工业废弃物磷石膏和农业废弃物稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，所述磷石膏的加入量为所述轻烧氧化镁重量的1％～50％，所述稻壳、稻草或麦秸的烧灰的加入量为所述轻烧氧化镁原料重量的1％～50％。本发明用工农业废弃物作原料，不但可以有效地节省化工原料，降低镁质混凝土材料的生产成本，而且可以有效地减少环境污染，本发明可以用来代替木材、粘土砖瓦等，在建筑材料领域中具有广阔的应用前景。

Description

一种镁质混凝土料浆及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种建筑材料，特别是关于一种镁质混凝土料浆及其制备方法与应用。

背景技术

镁质水泥是由法国科学家索瑞尔(Sorel)于1867年发明的，所以也称为索瑞尔水泥(Sorel Cement)，习惯上称为氯氧镁水泥、镁氧水泥或氯氧水泥，它是由轻烧氧化镁(MgO)、氯化镁(MgCl₂)、水(H₂O)作为基本原料，同时添加改性剂而形成的气硬性材料，具有强度高、表面光泽好、重量轻、隔声、绝热、易于加工成型等特点。镁质水泥的材料主要由两大部分组成，一部分是基本材料，是指组成镁质水泥相三或相五晶体的轻烧氧化镁、氯化镁、水。一部分是添加剂，是指各种能改善镁质水泥各方面性能的化学物质，如本领域技术人员熟知的磷酸、磷酸盐及硫酸亚铁等，其目的是用于改善镁质水泥的耐水性能及抗吸潮、抗返卤、抗变形的性能。

镁质混凝土是在镁质水泥的基础上，通过掺加一定量的粉煤灰、硅灰、滑石粉、重质碳酸钙、石英粉等等填充料而形成的一种混凝材料，这些填充料有的仅仅起填充作用以降低生产成本，如滑石粉、重质碳酸钙、石英粉等；而有的填充料在起到填充作用的同时还能改善镁质水泥的某些物理性能，例如粉煤灰、火山灰等就属于此类。

近二十年来，随着我国工业的发展，产生了大量的工业废弃物，比如：我国每年由磷肥、磷酸化工企业排放的固体废弃物磷石膏超过2000万吨，由于磷石膏中含有有机磷、无机磷、硫化物和氟化物，如果不加治理任意排放，不仅占用大量土地形成渣山，而且严重污染环境。另外，稻壳、稻草、麦秸等也是常见的农业废弃物。本申请人多年来一直从事镁质混凝土的研究与技术开发工作，在大量文献调研的基础上，对如何综合利用废弃物，特别是对于能否将工业废弃物磷石膏、农业废弃物稻壳(稻草、麦秸)煅烧灰用于制作镁质混凝土进行了深入的研究，通过多种仪器对两者的化学成分、结构进行分析和表征，并经过多次试验证明该两种废物完全可以用于镁质混凝土体系，且对材料性能产生了独特的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用工、农业废弃物，减少环境污染，节省化工原料，降低镁质混凝土材料生产成本的镁质混凝土料浆，及其制备该镁质混凝土料浆的方法与应用。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种镁质混凝土料浆，它包括以轻烧氧化镁、氯化镁和水为基本原料的镁质水泥料浆和改性填充材料，其特征在于：所述改性填充材料至少包括工业废弃物磷石膏，或农业废弃物稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，或同时包括工业废弃物磷石膏和农业废弃物稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，所述磷石膏的加入量为所述轻烧氧化镁重量的1％～50％，所述稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰的加入量为所述轻烧氧化镁原料重量的1％～50％。

所述改性填充材料还包含磷酸、磷酸盐、硫酸亚铁、粉煤灰、硅灰、滑石粉、重质碳酸钙、石英粉、玻璃纤维、竹筋、钢筋、稻草、麦秸、聚苯乙烯微球、聚苯乙烯发泡材料中的一种或一种以上组合。

本发明还可以包括减水剂，所述减水剂的加入量为轻烧氧化镁原料重量的1‰～5‰。

所述减水剂包括亚甲基双萘磺酸钠、密胺树脂、木质磺酸盐等。

一种镁质混凝土料浆的制备方法，包括以下步骤：(1)按照轻烧氧化镁中的活性氧化镁∶氯化镁∶水的重量比＝5～12∶1∶14～20的比例，将原料轻烧氧化镁、氯化镁和水混合，搅拌均匀；(2)按轻烧氧化镁重量的1％～50％加入磷石膏，搅拌均匀；或按轻烧氧化镁重量的1％～50％加入稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，搅拌均匀；或分别按轻烧氧化镁重量的1％～50％加入磷石膏和稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，搅拌均匀；(3)根据镁质混凝土料浆的性能要求，按常规方法加入现有技术中其它改性填充材料，并搅拌均匀。

一种镁质混凝土料浆的应用，将镁质混凝土料浆浇入成型模具中成型，并在常温或加热30～50℃温度下进行硬化，脱模后，在常温或75～85℃温度下进行养护，即得到镁质混凝土制作的构件。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、通过对磷石膏的成份分析表明：磷石膏中含有70％以上的硫酸钙、1～3％左右的游离磷酸及少量的磷酸铁及磷酸铝等磷酸盐，这对于镁质胶凝材料来讲，是不可多得的“宝贝”。实验表明，磷石膏所含的硫酸钙与镁质水泥的传统改性剂硫酸亚铁具有同等作用，而且磷石膏中还同时含有镁质水泥的另一传统改性剂磷酸，因此磷石膏可以代替磷酸、磷酸盐、硫酸亚铁用作镁质水泥的改性抗水添加剂，同时又可起到填充体积作用。磷石膏颗粒直径一般为5～15μm，可以掺入镁质材料中直接使用，添加量最高可以达到轻烧氧化镁重量的50％，这样就不但节约了大量的化工原料磷酸、硫酸亚铁及硅灰、重质碳酸钙，而且磷石膏“废物”得到了合理、有效、使用价值最大化的利用，从而减轻了环境的负担，减少了水源污染的隐患。2、稻壳、稻草和麦秸都是由纤维素和以SiO₂为主体的无机矿物质组成，电镜照片证实，它们煅烧之后的灰分具有蜂窝状的组织结构，火山灰活性很高，对其进行化学分析，可以看出主要成分是SiO₂，其含量高达90％，其次为磷酸酐P₂O₅、Al₂O₃等。本领域技术人员都知道，粉煤灰是镁质混凝土很好的改性、抗水、填充材料，而稻壳、稻草或麦秸煅烧灰烬的成分与粉煤灰组成相似，并且稻壳、稻草或麦秸灰的活性SiO₂含量还要高一些。实验证明，使用稻草、麦秸煅烧灰对镁质胶凝材料进行改性，与粉煤灰相比，当掺量为10％时，可提高镁质材料硬化体的强度5Mpa以上，28天养护、28天浸泡的软化系数提高15％。说明稻壳、稻草或麦秸煅烧灰更适合作为镁质混凝土的改性、抗水添加物。3、本发明无论是单独使用磷石膏或稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，都可以取代现有技术中的一些改性填充材料，特别是将两种成分同时加入时效果更好。这是因为磷石膏中含有的磷酸正好是稻壳、稻草或麦秸煅烧灰的活性激发剂。4、本发明使用磷石膏和稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，不但可以有效地节省磷酸、磷酸盐、硫酸亚铁等化工原料，降低镁质混凝土材料的生产成本，而且可以大量处理工农业废弃物，有效地减少环境污染，实现了废弃物垃圾的“减量化、再利用、资源化”的目标。本发明作为节约资源、减少环境污染、保持人类可持续发展的重大课题，具有非常广阔的应用前景，本发明可以用来代替木材、粘土砖瓦等在建筑材料领域中得到广泛的应用。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：

采用活性氧化镁含量为60％的轻烧氧化镁为原料，按照活性氧化镁∶氯化镁∶水的重量比例＝5∶1∶14将上述三种原料投入双轴搅拌机中，进行充分混合，搅拌过程中应避免涡流和死角现象，防止有夹生料的存在。然后按照原料轻烧氧化镁重量的1％加入磷石膏粉，搅拌1～2分钟。然后再按照原料轻烧氧化镁重量的1％添加稻壳煅烧灰，根据需要还可以加入短切中碱性玻璃纤维增强材料，还可以根据需加入要现有技术中常用的锯末、膨胀珍珠岩、聚苯乙烯颗粒等，再按照原料轻烧氧化镁重量的2‰加入减水剂亚甲基双萘磺酸钠(NNO)，充分混合，制成镁质混凝土料浆。

将设计厚度为5mm厚的防火板的成型模具调整好尺寸，并在成型模具上涂敷乳化机油作为脱膜剂，然后在成型模具内浇入上述制成的镁质混凝土料浆。防火板成型过程中使用中碱玻璃纤维网格布、无纺布作为大面积增强材料，防火板在模板上成型之后，进入硬化过程，一般硬化时间24小时后脱模，如果通过加热提高硬化时的环境温度至35～50℃，脱模时间就可缩短到4～6小时，然后进行常温养护至少需要7天，如果提高养护温度至60～80℃进行湿热养护，则养护时间可大大缩短为3天。本发明硬化和养护时所需温度可以用制取稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰时产生的热能供应，从而进一步节省能源，使能量得到充分利用。

实施例2：

采用活性氧化镁含量为50％的轻烧氧化镁为原料，按照活性氧化镁∶氯化镁∶水的重量比例＝7∶1∶15将上述三种原料投入双轴搅拌机中，进行充分混合，然后按照原料轻烧氧化镁重量的25％加入磷石膏粉，搅拌均匀，再加入粉煤灰15％；引入松香胶发泡剂，然后再加入短切中碱性玻璃纤维增强材料，充分混合搅拌均匀，制成镁质混凝土料浆。

将轻质发泡隔墙条板的立模浇注模具调整设计厚度为100mm，然后在成型模具内浇入上述制成的镁质混凝土料浆。隔墙条板在模具上成型之后，进入硬化过程，采用常温硬化，一般硬化时间24小时后脱模，然后进行常温养护28天。

实施例3：

采用活性氧化镁含量为58％的轻烧氧化镁为原料，按照活性氧化镁∶氯化镁∶水的重量比例＝8∶1∶17将上述三种原料投入双轴搅拌机中，进行充分混合，然后按照原料轻烧氧化镁重量的40％加入稻草煅烧灰，搅拌均匀，再加入轻烧氧化镁重量的1‰的磷酸；引入松香胶发泡剂，然后再加入短切中碱性玻璃纤维增强材料，充分混合搅拌均匀，制成镁质混凝土料浆。

将轻质发泡隔墙条板的立模浇注模具调整设计厚度为120mm，然后在成型模具内浇入上述制成的镁质混凝土料浆。隔墙条板在模具上成型之后，进入硬化过程，通过加热提高硬化时的环境温度至35℃，脱模时间为5小时，然后在60～80℃下进行湿热养护，养护时间为4天。

实施例4：

按照活性氧化镁∶氯化镁∶水的重量比例＝12∶1∶18备料；按照原料轻烧氧化镁重量的5％加入磷石膏粉；按照原料轻烧氧化镁重量的50％加入麦秸灰；再按照原料轻烧氧化镁重量的5‰加入减水剂亚甲基双萘磺酸钠；其它制备步骤与实施例1相同，制成镁质混凝土料浆。

将设计厚度为90mm厚的隔墙条板的成型立模浇注模具调整好尺寸，并在成型模具上涂敷乳化机油作为脱膜剂，然后在成型模具内浇入上述制成的镁质混凝土料浆。成型之后，隔墙条板进入硬化、养护阶段。硬化时的环境温度为50℃，在70℃下进行湿热养护，用制取稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰时产生的热能供硬化和养护所需的温度。本实施例制作的隔墙条板，经检测，其抗压强度为25.9Mpa，抗折强度为15.3Mpa，成型28天之后，水中浸泡28天，软化系数0.95。

实施例5：

按照活性氧化镁∶氯化镁∶水的重量比例＝9∶1∶18备料；按照原料轻烧氧化镁重量的15％加入磷石膏粉；按照原料轻烧氧化镁重量的20％加入稻草灰；再按照原料轻烧氧化镁重量的3‰加入减水剂亚甲基双萘磺酸钠；适量加入发泡剂双氧水，其它制备步骤与实施例1相同，制成镁质混凝土料浆。

将不规则形状的组装房屋用的雕花屏风构件的成型模具调整好尺寸，并在成型模具上涂敷乳化机油作为脱膜剂，然后在成型模具内浇入上述制成的镁质混凝土料浆。成型之后，屏风构件进入硬化、养护阶段。硬化时的环境温度为60℃，在80℃下进行湿热养护，用制取稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰时产生的热能供硬化和养护所需的温度。本实施例制作的雕花屏风构件，成型28天之后，水中浸泡28天，软化系数1.2。

实施例6：

按照活性氧化镁∶氯化镁∶水的重量比例＝12∶1∶20备料；按照原料轻烧氧化镁重量的50％加入磷石膏粉；按照原料轻烧氧化镁重量的30％加入稻草、麦秸、稻壳的混合灰，混合灰中稻草灰、麦秸灰、稻壳灰之间的比例为1∶1∶1；再按照原料轻烧氧化镁重量的1‰加入减水剂密胺树脂；其它制备步骤与实施例1相同，制成镁质混凝土料浆。

将设计厚度为20mm的仿木纹地板的成型模具调整好尺寸，并在成型模具上涂敷乳化机油作为脱膜剂，然后在成型模具内浇入上述所制成的镁质混凝土料浆。成型之后，仿木纹地板进入硬化、养护阶段。硬化时的环境温度为30℃，在55℃下进行湿热养护，用制取稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰时产生的热能供硬化和养护所需的温度。本实施例制作的仿木纹地板，成型28天之后，水中浸泡28天，软化系数1.1。

上述各实施例中，减水剂的加入主要是为了减少水的用量，同时又保证浆料具有一定的和易性，便于施工。在吸水性填料添加比例较小情况下，也可以不加。

上述各实施例中，轻烧氧化镁中的活性氧化镁在50～60％之间，是对轻烧氧化镁活性的要求，其为本技术领域常识，非本专利所专用，不再赘述。

上述各实施例中，稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，是指将稻壳、稻草或麦秸等放入煅烧炉中，控制在300～600℃的较低温度下进行焚烧，而得到的焚烧灰，这种焚烧灰具有较好的活性，此为已有技术，非本发明专有，故在此不再赘述。

上述各实施例中，除本发明特有的工农业废弃物磷石膏和稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰外，还可以在镁质混凝土料浆中添加各种现有技术常用的材料，以改善镁质混凝土的性能，本发明将其统称为改性填充材料，比如：磷酸、磷酸盐、硫酸亚铁、粉煤灰、硅灰、滑石粉、重质碳酸钙、石英粉、玻璃纤维、竹筋、钢筋、稻草、麦秸、聚苯乙烯微球、聚苯乙烯发泡材料等。在本发明特有工农业废弃物添加的基础上，对这些改性填充材料的改变，不应排除在本发明保护的范围之外。

本发明可以用于制作各种建筑构件，比如：室内外用墙板、室内外用装饰板、室内外地板、天花板、防火板、瓦板、门墙板、窗墙板、隔墙条板、薄板复合墙体面板、活动房型材、户内外家具、园艺制品、园林栅栏装饰品、机械设备包装箱所用的板材、平板或表面具有仿木纹、砖纹、榆树皮、蘑菇石、鱼鳞、浮雕的凸凹图案的装饰板材及组装房屋用的雕花屏风、横梁、扣角、山头瓦、宝顶、滴水檐口等。

Claims (10)

1、一种镁质混凝土料浆，它包括以轻烧氧化镁、氯化镁和水为基本原料的镁质水泥料浆和改性填充材料，其特征在于：所述改性填充材料至少包括工业废弃物磷石膏，或农业废弃物稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，或同时包括工业废弃物磷石膏和农业废弃物稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，所述磷石膏的加入量为所述轻烧氧化镁重量的1％～50％，所述稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰的加入量为所述轻烧氧化镁原料重量的1％～50％。

2、如权利要求1所述的一种镁质混凝土料浆，其特征在于：所述改性填充材料还包含磷酸、磷酸盐、硫酸亚铁、粉煤灰、硅灰、滑石粉、重质碳酸钙、石英粉、玻璃纤维、竹筋、钢筋、稻草、麦秸、聚苯乙烯微球、聚苯乙烯发泡材料中的一种或一种以上组合。

3、如权利要求1或2所述的一种镁质混凝土料浆，其特征在于：它还包括减水剂，所述减水剂的加入量为轻烧氧化镁原料重量的1％～5‰。

4、如权利要求3所述的一种镁质混凝土料浆，其特征在于：所述减水剂为亚甲基双萘磺酸钠、密胺树脂、木质磺酸盐。

5、一种镁质混凝土料浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照轻烧氧化镁中的活性氧化镁∶氯化镁∶水的重量比＝5～12∶1∶14～20的比例，将原料轻烧氧化镁、氯化镁和水混合，搅拌均匀；

(2)按轻烧氧化镁重量的1％～50％加入磷石膏，搅拌均匀；或按轻烧氧化镁重量的1％～50％加入稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，搅拌均匀；或分别按轻烧氧化镁重量的1％～50％加入磷石膏和稻壳、稻草或麦秸的煅烧灰，搅拌均匀；

(3)根据镁质混凝土料浆的性能要求，按常规方法加入现有技术中其它改性填充材料，并搅拌均匀。

6、如权利要求5所述的一种镁质混凝土料浆的制备方法，其特征在于：所述其它改性填充材料包含磷酸、磷酸盐、硫酸亚铁、粉煤灰、硅灰、滑石粉、重质碳酸钙、石英粉、玻璃纤维、竹筋、钢筋、稻草、麦秸、聚苯乙烯微球、聚苯乙烯发泡材料中的一种或一种以上组合。

7、如权利要求5或6所述的一种镁质混凝土料浆的制备方法，其特征在于：还包括以下步骤：按轻烧氧化镁原料重量的1‰～5％加入减水剂，并搅拌均匀。

8、如权利要求7所述的一种镁质混凝土料浆的制备方法，其特征在于：所述减水剂包括亚甲基双萘磺酸钠、密胺树脂、木质磺酸盐。

9、一种镁质混凝土料浆的应用，将镁质混凝土料浆浇入成型模具中成型，并在常温或加热30～50℃温度下进行硬化，脱模后，在常温或75～85℃温度下进行养护，即得到镁质混凝土制作的构件。

10、如权利要求9所述的一种镁质混凝土料浆的应用，其特征在于：所述镁质混凝土制作的构件包括：室内外用墙板、室内外用装饰板、室内外地板、天花板、防火板、瓦板、门墙板、窗墙板、隔墙条板、薄板复合墙体面板、活动房型材、户内外家具、园艺制品、园林栅栏装饰品、机械设备包装箱所用的板材、平板或表面具有仿木纹、砖纹、榆树皮、蘑菇石、鱼鳞、浮雕的凸凹图案的装饰板材及组装房屋用的雕花屏风、横梁、扣角、山头瓦、宝顶、滴水檐口之一。