專利名稱：秸稈水泥基復(fù)合多孔自保溫材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是利用農(nóng)田秸桿和工業(yè)廢渣廢棄物制備的一種新型輕質(zhì)、高強(qiáng)、多 孔的建筑自保溫材料。具體的講，用農(nóng)田秸桿廢棄物與粉煤灰、礦渣粉、爐渣、磨細(xì)煤矸石 粉、礦山尾砂、硅灰等工業(yè)廢渣在水泥基體中通過發(fā)泡技術(shù)而制備的一種新型多孔自保溫 材料。主要用于建筑節(jié)能領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，年產(chǎn)秸稈約7億噸，居世界首 位。近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)已發(fā)生了明顯變化，傳統(tǒng)的將秸桿作為 生活燃料的需求逐年減少，導(dǎo)致絕大部分秸桿剩余堆積，人們往往將之一燒了之，嚴(yán)重污染 了環(huán)境，也浪費(fèi)了大量可再生資源。與此同時，我國農(nóng)村地區(qū)也堆積了幾十億噸的尾砂、粉 煤灰、爐渣等固體廢棄物，占據(jù)了大量的土地資源，嚴(yán)重污染了周邊的環(huán)境。因此，對農(nóng)村廢 棄物資源化利用對于解決農(nóng)村勞動力、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建和諧農(nóng)村具有十分重要的現(xiàn)實(shí)
眉、o建筑業(yè)是我國支柱產(chǎn)業(yè)，建筑業(yè)消耗全球大約1/3的能源。目前，在中國絕大部分 建筑屬于高能耗的，單位面積采暖能耗相當(dāng)于國際上氣候條件相近國家的2-3倍，這些高 耗能建筑消耗了我國大量寶貴而稀缺的能源，同時嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，開發(fā)新型建筑節(jié)能 材料與制品，對于我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展具有十分重要的意義。我國作為農(nóng)村人口大國、資源和能源消耗大國、建筑大國，開發(fā)利用來源的農(nóng)田秸 桿和尾砂、粉煤灰、爐渣等廢棄物通過發(fā)泡技術(shù)制備建筑自保溫材料與制品，具有利廢、環(huán) 保、再生、節(jié)能等突出特性，是變廢為寶的有效處理途徑，對于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保節(jié)能、社 會主義新農(nóng)村建設(shè)，推進(jìn)我國建筑節(jié)能工作具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，應(yīng)用開發(fā)前景十分 廣闊。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種秸桿水泥基復(fù)合多孔自保溫材料(干密度 150-1200kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)在0. 06-0. 28ff/(m. K))，本發(fā)明的秸桿-水泥基復(fù)合自保溫材料的 原材料來源廣泛、可就地取材、制備簡單、設(shè)備投資小、成本低廉、勿需高溫、自然養(yǎng)護(hù)即可。 因此，操作簡單、便于在我國廣大農(nóng)村推廣應(yīng)用。技術(shù)方案本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，在水泥基體中通過摻加大 量的秸桿纖維提高泡沫混凝土的強(qiáng)度和韌性，降低泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，提高基體的保 溫隔熱性能；在此基礎(chǔ)上，通過選擇合適類型和數(shù)量的泡沫劑、基體材料、工業(yè)廢渣種類及 摻量、組成配比和制備參數(shù)設(shè)計(jì)制備出具有輕質(zhì)高強(qiáng)多孔的新型秸桿-水泥基自保溫材 料。根據(jù)傳熱理論，設(shè)計(jì)與加工不同孔洞類型與橫豎布置、孔洞排數(shù)以及塊型與尺寸，將保 溫材料與阻熱結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合起來，最終得到具有保溫隔熱性能優(yōu)良的輕質(zhì)高強(qiáng)的秸桿-水 泥基自保溫材料制品。可為我國大量的農(nóng)田秸桿、工業(yè)廢渣的資源化提供新材料和新技術(shù)，并可促進(jìn)我國建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，具有重要的理論意義和顯著的工程應(yīng)用價值，市場前 景十分廣闊。 本發(fā)明的秸桿水泥基復(fù)合多孔自保溫材料各組分的質(zhì)量百分比為其余是水所述農(nóng)田秸桿是稻稈、麥桿、玉米桿、高梁桿、谷桿、棉桿、豆桿或各種秸桿經(jīng)過切 割而成的秸桿纖維。所述秸桿纖維經(jīng)過氯化鈣、溶融的脫水氯化鈣溶液礦化處理。所述水泥是32. 5級、42. 5級、52. 5級硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、 礦渣水泥、火山灰水泥、硫鋁酸鹽水泥、高鋁水泥或鐵鋁酸鹽水泥。所述工業(yè)廢渣是粉煤灰、礦渣粉、爐渣、磨細(xì)煤矸石粉、礦山尾砂或硅灰。所述發(fā)泡劑是蛋白類發(fā)泡劑。所述的防水劑是硬脂酸類表面活性劑。所述促凝劑是硅酸鈉或硅酸鉀溶液。所述減水劑是萘系、三聚腈胺類、聚羧酸類或脂肪類的混凝土高效減水劑。有益效果與國內(nèi)外同類技術(shù)相比，該項(xiàng)成果具有以下特色采用來源豐富的稻 稈、麥桿、玉米桿、高梁桿、谷桿、棉桿、豆桿等各種農(nóng)田秸桿和粉煤灰、礦渣粉、爐渣、磨細(xì)煤 矸石粉、礦山尾砂、硅灰等工業(yè)廢渣，變廢為寶，化污染源為可用資源，具有顯著的節(jié)能環(huán)保 效益；制備勿需高溫，自然養(yǎng)護(hù)條件下合成，與燒結(jié)多孔磚相比，能耗低、設(shè)備投資小，操作 簡單方便；該自保溫材料將秸桿的增強(qiáng)保溫、工業(yè)廢渣的活性和阻熱構(gòu)造設(shè)三者有機(jī)結(jié)合。 綜合運(yùn)用上述技術(shù)制備的秸桿_水泥基復(fù)合多孔保溫隔熱自保溫材料，國內(nèi)外尚無此類產(chǎn)
P
m o
具體實(shí)施例方式結(jié)合本發(fā)明內(nèi)容提供以下實(shí)施例所述制備方法是按配方比例稱取所需的秸桿纖維、水泥、工業(yè)廢渣，干攪至均勻混 合；然后按配方比例將水、防水劑、促凝劑、減水劑緩慢加入到混合均勻的粉料中，攪拌至均 勻的漿體狀物質(zhì)；將發(fā)泡劑倒入發(fā)泡劑中發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡，然后將泡沫注入到秸桿-水泥漿 料中，再經(jīng)混合攪拌，澆筑，在20°C、相對濕度90%以上養(yǎng)護(hù)7天而成。根據(jù)應(yīng)用需要，通過 調(diào)整發(fā)明配方，可以獲得所需要的性能。實(shí)施例1 農(nóng)田秸桿1.0%水泥68.48%農(nóng)田秸桿水泥工業(yè)廢渣發(fā)泡劑防水劑促凝劑減水劑
工業(yè)廢渣4.75%發(fā)泡劑0.30%防水劑0.34%促凝劑0.68%減水劑0. 13%水24.32%測得其性能如下干密度為240kg/m3，抗壓強(qiáng)度為1. OMPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 06ff/(m. K)，沉降率1. 5%， 擴(kuò)展度264mm，吸水率0. 5%。實(shí)施例2 農(nóng)田秸桿1.94%水泥64.77%工業(yè)廢渣5.00%發(fā)泡劑0.30%防水劑0.67%促凝劑1.29%減水劑0. 1 %水25.93%測得其性能如下干密度為272kg/m3，抗壓強(qiáng)度為0. 9MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為0. 07Iff/ (m. K)，沉降率1 %， 擴(kuò)展度245mm，吸水率0. 5%。實(shí)施例3 農(nóng)田秸桿1.02%水泥67.33%工業(yè)廢渣6.00%發(fā)泡劑0.23%防水劑0.68%促凝劑1.02%減水劑0.07%水23.65%測得其性能如下干密度為382kg/m3，抗壓強(qiáng)度為1. 2MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為0. 123W/ (m. K)，沉降率 0.8%，擴(kuò)展度250mm，吸水率0.3%。實(shí)施例4 農(nóng)田秸桿0.49%水泥28.70%工業(yè)廢渣43. 29%發(fā)泡劑0.24%防水劑0.85%
促凝劑1.07%減水劑0.07%水25. 29%測得其性能如下干密度為367kg/m3，抗壓強(qiáng)度為1. 3MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 113W/(m. K)，沉降率 1.9%,擴(kuò)展度350mm,吸水率0. 44% 實(shí)施例5:農(nóng)田秸桿0.49%水泥28.78%工業(yè)廢渣43. 01%發(fā)泡劑0. 13%防水劑0.89%促凝劑1.42%減水劑0.06%水25. 22%測得其性能如下干密度為526kg/m3，抗壓強(qiáng)度為1. 6MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 17W/(m. K)，沉降率1. 0%， 擴(kuò)展度360mm，吸水率0. 28%。實(shí)施例6 農(nóng)田秸桿0. 18%水泥28.87%工業(yè)廢渣43. 37%發(fā)泡劑0.11%防水劑0.73%促凝劑1.44%減水劑0.07%水25.22%測得其性能如下干密度為720kg/m3，抗壓強(qiáng)度為2. 7MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0. 12W/(m. K)，沉降率0%，擴(kuò) 展度450mm，吸水率0. 13%。實(shí)施例7
農(nóng)田秸桿0. 12%
水泥72. 08%
工業(yè)廢渣0. 40%
發(fā)泡劑0. 04%
防水劑0. 36%
促凝劑1. 45%
減水劑0. 07%
水25. 47%0103
0. 1%
0104
測得其性能如下
干密度為llllkg/m3，抗壓強(qiáng)度為11. 3MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為0. 275ff/(m. K)，沉降率 ，擴(kuò)展度305mm，吸水率0.07%。 實(shí)施例8 水泥28. 98%
工業(yè)廢渣43. 52%
發(fā)泡劑0. 04%
防水劑0. 36%
促凝劑1. 29%
減水劑0. 07%
水25. 47%
測得其性能如下
干密度為1147kg/m3，抗壓強(qiáng)度為9. 7MPa，導(dǎo)熱系i女為0. 28ff/(m. K)，沉降率0.2%，擴(kuò)展度500mm，吸水率0. 13%。
實(shí)施例9
農(nóng)田秸桿8. 01%
水泥64. 75%
工業(yè)廢渣0. 5%
發(fā)泡劑0. 14%
防水劑0. 07%
促凝劑0. 13%
減水劑0. 07%
水26. 33%
測得其性能如下
干密度為354kg/m3，抗壓強(qiáng)度為0. 9MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.14W/(m. K)，沉降率 2. 3%,擴(kuò)展度190mm，吸水率 0. 59%。
實(shí)施例10
農(nóng)田秸桿14. 83%
水泥56. 00%
工業(yè)廢渣0. 55%
發(fā)泡劑0. 21%
防水劑0. 06%
促凝劑0. 11%
減水劑0. 06%
水28. 17%
測得其性能如下
干密度為267kg/m3，抗壓強(qiáng)度為0. 4MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 135ff/(m. K)，沉降率
2.4%，擴(kuò)展度150mm，吸水率0. 67%。[0137實(shí)施例11 [0138農(nóng)田秸桿0. 77%[0139水泥63. 90%[0140工業(yè)廢渣7. 21%[0141發(fā)泡劑0. 24%[0142防水劑0. 07%[0143促凝劑0. 13%[0144減水劑0. 06%[0145水27. 62%[0146測得其性能如下[0147干密度為388kg/m3，抗壓強(qiáng)度為1. 8MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為0 112W/(m. K)，沉降率 1%，擴(kuò)展度300mm，吸水率0. 23%。[0148實(shí)施例12 [0149農(nóng)田秸桿1. 12%[0150水泥64. 55%[0151工業(yè)廢渣1. 00%[0152發(fā)泡劑0. 39%[0153防水劑0. 14%[0154促凝劑0. 13%[0155減水劑0. 07%[0156水32. 60%[0157測得其性能如下[0158干密度為202kg/m3，抗壓強(qiáng)度為0. 4MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 057W/(m. K)，沉降率2. 8%，擴(kuò)展度232mm，吸水率0. 74 %。[0159實(shí)施例13 [0160農(nóng)田秸桿2. 37%[0161水泥61. 50%[0162工業(yè)廢渣0. 90%[0163發(fā)泡劑0. 40%[0164防水劑0. 62%[0165促凝劑0. 12%[0166減水劑0. 06%[0167水33. 97%[0168測得其性能如下[0169干密度為197kg/m3，抗壓強(qiáng)度為0. 3MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為 0. 063W/'(m. K)，沉降率
3. 1%，擴(kuò)展度219mm，吸水率0. 86%。
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權(quán)利要求
一種秸桿水泥基復(fù)合多孔自保溫材料，其特征在于該材料各組分的質(zhì)量百分比為農(nóng)田秸桿0.12～14.83％水泥28.70～72.08％工業(yè)廢渣0.400～43.52％發(fā)泡劑 0.04～0.40％防水劑 0.06～0.89％促凝劑 0.11～1.45％減水劑 0.06～0.13％余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿水泥基復(fù)合多孔自保溫材料，其特征在于，所述農(nóng)田秸 桿是稻稈、麥桿、玉米桿、高梁桿、谷桿、棉桿、豆桿或各種秸桿經(jīng)過切割而成的秸桿纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的秸桿水泥基復(fù)合多孔自保溫材料，其特征在于，所述秸桿纖 維經(jīng)過氯化鈣、溶融的脫水氯化鈣溶液礦化處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿水泥基復(fù)合多孔自保溫材料，其特征在于，所述水泥是 32. 5級、42. 5級、52. 5級硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水 泥、硫鋁酸鹽水泥、高鋁水泥或鐵鋁酸鹽水泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿水泥基復(fù)合多孔自保溫材料，其特征在于，所述工業(yè)廢 渣是粉煤灰、礦渣粉、爐渣、磨細(xì)煤矸石粉、礦山尾砂或硅灰。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿水泥基復(fù)合多孔自保溫材料，其特征在于，所述發(fā)泡劑 是蛋白類發(fā)泡劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿水泥基復(fù)合多孔自保溫材料，其特征在于，所述的防水 劑是硬脂酸類表面活性劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿水泥基復(fù)合多孔自保溫材料，其特征在于，所述促凝劑 是硅酸鈉或硅酸鉀溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿水泥基復(fù)合多孔自保溫材料，其特征在于，所述減水劑 是萘系、三聚腈胺類、聚羧酸類或脂肪類的混凝土高效減水劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸桿水泥基復(fù)合多孔自保溫材料，其特征在于，所述制備方 法是按配方比例稱取所需的農(nóng)田秸桿、水泥、工業(yè)廢渣，干攪至均勻混合；然后按配方比例 將水、防水劑、促凝劑、減水劑緩慢加入到混合均勻的粉料中，攪拌至均勻的漿體狀物質(zhì)；將 發(fā)泡劑倒入發(fā)泡劑中發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡，然后將泡沫注入到秸桿-水泥漿料中，再經(jīng)混合攪拌、 澆筑、養(yǎng)護(hù)而成。
全文摘要
秸稈水泥基復(fù)合多孔自保溫材料是利用農(nóng)田秸稈、水泥、工業(yè)廢渣、發(fā)泡劑、防水劑、促凝劑、減水劑、水通過先發(fā)泡再與膠凝材料漿體混合的方法制備的一種新型輕質(zhì)、高強(qiáng)、多孔的建筑自保溫材料。秸稈-水泥基復(fù)合多孔保溫隔熱自保溫材料各組分及其質(zhì)量百分比為農(nóng)田秸稈0.12～14.83％，水泥28.70～72.08％，工業(yè)廢渣0.40～43.52％，發(fā)泡劑0.04～0.40％，防水劑0.06～0.89％，促凝劑0.11～1.45％，減水劑0.06～0.13％，水23.65～33.97％。本發(fā)明制備的秸稈水泥基復(fù)合多孔保溫隔熱自保溫材料所使用的主要原材料農(nóng)田秸稈和工業(yè)廢渣等廢棄物，來源廣泛、成本低廉、制備加工方面、勿需高溫養(yǎng)護(hù)，同時保溫隔熱性能優(yōu)良、力學(xué)強(qiáng)度高。具有節(jié)能、環(huán)保、利廢、再生等突出特性。
文檔編號C04B18/24GK101941849SQ20101025270
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者佘偉, 倪紫威, 張?jiān)粕? 石邢, 秦鴻根, 陳薇 申請人:東南大學(xué)