專利名稱：一種植物纖維鎂質(zhì)復合磚及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬建筑材料技術領域，具體為一種植物纖維鎂質(zhì)復合磚及其制作方法。
為了加快我國建筑產(chǎn)業(yè)化和輕鋼輕板體系的發(fā)展，本發(fā)明對新型墻體材料進行了多年研究和探索?，F(xiàn)已研制出一種輕質(zhì)、節(jié)能、利廢、廉價的植物纖維復合磚(包括通常的砌塊)。這種復合磚主要用于框架結構中內(nèi)外填充墻，具有巨大市場潛力。
(1)我國氣候冷熱變化很大，傳統(tǒng)建筑墻體材料大多為一磚墻。近年新建筑的許多高層建筑也沒有采取保溫防熱措施，熱工性能低下。隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，生活水平大幅度提高，對節(jié)能建筑提出強烈的要求，作為第一階段的節(jié)能目標是30％，即把原來外墻的傳熱系數(shù)從2.02w/(m2·k)降低到1.5w/(m2·k)。也就是說必須把原來的一磚墻加厚至一磚半墻才能滿足節(jié)能規(guī)定。因此，光依靠加大墻體厚度來達到規(guī)定的熱工值是不現(xiàn)實的，必須尋求在保溫防熱上高效能的墻體材料。
(2)我國許多沿海發(fā)達地區(qū)地處沖積平原，是大面積的軟土分布區(qū)，地耐力等級低，一般在8～10T/m2，且土層多屬高壓縮土。為了減少房屋的沉降量，首先必須減輕房屋的自重，因而要求墻體材料必須質(zhì)輕。這樣可以充分利用天然地基，從而省去人工地基的巨大費用和較長的施工期。房屋自重的減輕，也就是減輕地震的作用力，這對抗震來說是非常有利的。
(3)我國是世界上第三大粉煤灰生產(chǎn)國，據(jù)統(tǒng)計，2000年我國粉煤灰的排放量為1.6億噸?；鹆Πl(fā)電廠是污染較嚴重的行業(yè)，粉煤灰的處置，更是企業(yè)的一個難題。目前利用率僅38％左右，主要用于筑路、制造粉煤灰水泥等，煤灰的治理大多是平面開發(fā)利用，產(chǎn)品單一；大量的粉煤灰排入灰廠，不但占用了大量土地，而且隨著電力工業(yè)的發(fā)展，粉煤灰的排放量還將進一步增長。而事實上，粉煤灰經(jīng)適當處理后可制造價值更高的若干墻體材料，是粉煤灰增值應用的有效手段。
(4)我國是農(nóng)業(yè)大國，各類農(nóng)業(yè)廢棄物排量很大，我國每年農(nóng)作物秸稈達6億噸(僅上海市就有300萬噸)，秸桿是寶貴的生物資源。由于一直缺少秸桿有效利用的適宜方式，隨意焚燒浪費資源、污染環(huán)境的現(xiàn)象較為嚴重。圍繞其綜合利用進行技術創(chuàng)新，開發(fā)其利用的有效途徑，符合我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)村可再生資源利用的戰(zhàn)略方向。
(5)我國鹽湖鎂資源極為豐富，僅青海柴達木盆地中氯化鎂儲量為36.5億噸。青海鉀肥工業(yè)每生產(chǎn)1噸氯化鉀副產(chǎn)10噸氯化鎂。在鉀資源開發(fā)過程中，有大量的高濃度的生產(chǎn)尾液--氯化鎂產(chǎn)生。在未開發(fā)鎂鹽產(chǎn)品的情況下，每年有數(shù)百萬立方米極有開發(fā)價值的含鎂尾液排放掉，既是對資源的浪費，同時也對鹽湖資源環(huán)境造成危害。不僅造成鎂資源的巨大浪費，也造成對原生鹽湖資源的嚴重污染。在西部大開發(fā)中對鹽湖鎂系產(chǎn)品開發(fā)利用應予以關注并應促進西部資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢。
(6)我國是一個海洋大國，隨著陸地資源的日趨減少，這片近陸地國土三分之一的藍色國土將成為重要的資源基地。海水是巨大的液體礦產(chǎn)資源。以制鹽母液(苦鹵)和鹵水為原料的鹽化工生產(chǎn)是海鹽業(yè)有機組成部分，但目前海鹽業(yè)和全國鹽業(yè)一樣，呈產(chǎn)大于銷局面。利用海洋資源也是未來建材工業(yè)的發(fā)展方向。
(7)我國建筑行業(yè)多年來一直屬于“粗放”經(jīng)營，勞動力密集程度僅次于農(nóng)業(yè)。施工水平普遍較低，簡易的傳統(tǒng)施工技術符合目前的國情，小型磚塊仍受到施工單位的歡迎。
本發(fā)明提出的植物纖維復合磚(包括通常規(guī)格的機制磚、砌塊)，由植物纖維、氧化鎂(MgO)、粉煤灰、鹽酸、輔助膠溶劑鹵液發(fā)泡劑經(jīng)加工制作而成。其中各組份的用量配比(重量)為氧化鎂 1份植物纖維 0.5-0.8份粉煤灰1-2份鹽酸0.05-0.10份鹵液 1.4-2.5份上述組份中，氧化鎂的含鎂活性量為85-90，植物纖維可使用稻草、麥桔桿、蘆葦、油菜桿、玉米桿、豆萁等，輔助膠溶劑鹵液一般可采用可溶性鎂鹽----氯化鎂溶液，鹵液的含鹵量(即濃度)一般為20-30％。
上述植物纖維復合磚可以是一種實心的，也可以制成帶有均勻分布孔隙的多孔磚，以便在不影響建筑物所需強度的條件下進一步減輕重量，節(jié)約材料，其孔隙率一般為15-25％。
上述植物纖維復合磚，在其組份中還可以加入發(fā)泡劑，使磚塊充氣，從而構成加氣植物纖維復合磚。發(fā)泡劑的加入量為磚體總重量的0.1-1.0％。這種復合磚可進一步減輕自身重量。發(fā)泡劑一般采用雙氧水(含20％左右的過氧化氫)、皂化松香、十二烷基苯磺酸鈉、腐植酸鈉等之一種。
由于本發(fā)明的磚含有植物纖維和鎂質(zhì)材料，故稱其為植物纖維鎂質(zhì)復合磚。對于加孔的磚，稱其為植物纖維鎂質(zhì)多孔磚；對于加發(fā)泡劑的磚，稱其為輕質(zhì)加氣植物纖維鎂質(zhì)復合磚。
本發(fā)明還提出了植物纖維復合磚的制作方法，具體步驟如下按前述各組份的重量配比，稱取氧化鎂(含鎂活性量為85-90)、氯化鎂溶液(濃度為20-30％)、植物纖維(一般應切碎，長度為3-5mm為宜)、粉煤灰，先將氧化鎂和氯化鎂溶液進行水化反應，鹵液加入量為氧化鎂重量的1.4-2.5倍；植物纖維(打碎或切碎，其長度一般為3-5mm為宜)加入量為氧化鎂重量的0.5-0.8倍，粉煤灰加入量為氧化鎂重量的1-2倍；將上述物料送入料斗，攪拌均勻，攪拌時間一般為3-5分鐘；再將上述混合料澆入鋼模，鋼模內(nèi)壁涂有脫模劑，以便于脫模；將澆入鋼模的復合磚送入烘箱進行預熱，使復合磚外表成型，熱溫度為50℃左右，120分鐘即可成型，可以脫鋼模；復合磚脫模后入成品間，進行自然養(yǎng)護，也可以切割成塊后，進行自然養(yǎng)護。養(yǎng)護時間在夏季常溫(35℃)下為7天左右，即得植物纖維鎂質(zhì)復合磚。
上述制備工藝中，在混合物料中還可以加入適量鹽酸，加入量為氧化鎂重量的5-10％，使PH值為7-8，以防止復合磚返鹵現(xiàn)象發(fā)生。
上述制備工藝中，在混合物料中還可加入發(fā)泡劑，加入量為復合磚總重量(水化反應固化后總重量)的0.1-1％，攪拌均勻。由此可制得輕質(zhì)加氣植物纖維鎂質(zhì)復合磚。加入的發(fā)泡劑為上述發(fā)泡材料之一種。
上述制作方法中，鋼模尺寸與通常的機制磚、砌塊尺寸相同。如是輕質(zhì)加氣纖維復合磚也可以先制成大塊，成品后再切割成標準尺寸的磚塊或砌塊。
根據(jù)不同的模具，可以制成實心磚，也可以制成多孔磚。如是制作輕質(zhì)加氣植物纖維復合磚可先做成大塊，再切割成磚、砌塊尺寸。
本發(fā)明中，植物纖維在產(chǎn)品(磚、多孔磚)中占50％～80％體積比，如稻草、麥桔桿在我國廣大農(nóng)村有著豐富的資源，用它能變廢為寶，大大減少由于焚燒稻草麥桔桿而引起的環(huán)境污染。
粉煤灰是一種發(fā)電廠的工業(yè)廢料，經(jīng)處理后的粉煤灰比表面積大，有利于活性成分參加反應，料漿反應水化熱利用充分，坯體硬化明顯加快，制品的強度，抗裂性能大大改善，料漿水化熱分布也比較均勻，所以發(fā)氣穩(wěn)定，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，也有利于制品的切割，大大降低原材料的成本。
鹵液是一種增加柔和劑，本產(chǎn)品選用氯化鎂溶液，能保證MgO與鹵液反應的數(shù)量及足夠的活性，即有利產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，凝結硬化快，早期強度高，也可有效地防止制品早期裂紋的產(chǎn)生。其次鹵水濃度不同，所得制品強度有明顯差別。適當提高鹵水濃度有利于制品強度的提高。為了提高制品強度，防止制品粉化現(xiàn)象的發(fā)生，本產(chǎn)品選用鹵水含量為20～30％，相當于波美濃度為27～32Be的鹵水。
發(fā)泡劑是一種加氣材料，主要用來減輕塊材的重量。
本發(fā)明提出輕質(zhì)加氣植物纖維復合磚、植物纖維復合磚及多孔磚具有如下優(yōu)點1.具有很強的韌性，重量比粘土磚輕。輕質(zhì)加氣植物纖維復合磚重1.6kg/塊，粘土磚重為2.5kg/塊。
2.抗裂性好，裂痕貫穿后還能有較高強度，而粘土磚沒有這特性。
3.便于加工，能任意切割，并對墻體打洞、嵌撈、埋線、穿管、釘釘子等均很方便。
4.復合磚墻體抗裂抗震性能遠比粘土磚好(以試驗為準)。
5.復合磚材料熱阻系數(shù)大，保溫隔熱性能比粘土磚強。其保溫隔熱性能與同樣厚度墻體比較，其數(shù)據(jù)在粘土磚與“伊通”磚之間。其半磚墻厚保溫隔熱性能接近粘土磚一磚墻厚性能(120厚輕質(zhì)加氣植物纖維復合磚墻體熱阻R＝0.290m2·K/W，傳熱系數(shù)為K＝2.27W/(m2·k)，導熱系數(shù)為0.41w/(m·k)，普通粘土磚導熱系數(shù)為0.81w/(m·k))。完全能符合當今有《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)設計標準》一國家行業(yè)標準(JGJ134-2001 J116-2001)的要求。
6.復合磚與一般水泥砂漿粘附力很好(以試驗為準)。
7.復合磚價格較便宜。
8.復合磚充分利用廢物再生，無污染，符合環(huán)境保護的大趨勢。
9.植物纖維復合磚及多孔磚目前平均抗壓強度可達到9Mpa；以后還能達到更高，重量也比粘土磚及多孔磚輕。
具體實施方式
下面通過實施例進一步描述本發(fā)明實施例1(發(fā)泡)氧化鎂(含鎂活性量為85-90)10.00kg氯化鎂溶液(濃度為25％) 24.00kg稻草(切成3-5mm長度) 5.00kg發(fā)泡劑(采用雙氧水) 0.20kg粉煤灰 20.00kg鹽酸 0.80kg體積比 氧化鎂∶粉煤灰∶草＝1∶2∶5重量比 氧化鎂∶粉煤灰∶草＝1∶2∶0.5先將氧化鎂和氯化鎂溶液進行水化反應，然后將各種物料由傳送帶送入料斗，攪拌3-5分鐘，使之混合均勻，再加入發(fā)泡劑，經(jīng)劇烈快速攪拌3分鐘，使之混合均勻。然后注入鋼模，送入烘箱，加熱至50℃，180分鐘后即予脫模。從烘箱出來后，放入成品間，此時也可切割成塊，然后養(yǎng)護7天左右即可。
測試結果抗壓強度 2.7Mpa
測試結果抗壓強度10.29Mpa
鹽酸 0.72kg體積比 氧化鎂∶粉煤灰∶草＝1∶2∶5重量比 氧化鎂∶粉煤灰∶草＝1∶2∶0.5制備工藝同例1。測試結果抗壓強度 9.8Mpa
權利要求
1.一種植物纖維鎂質(zhì)復合磚，其特征在于由植物纖維、氧化鎂、粉煤灰、鹽酸、氯化鎂溶液經(jīng)加工制作而成，其中各組份的重量配比如下含鎂活性量為85-90的氧化鎂 1份植物纖維 0.5-0.8份粉煤灰 1-2份鹽酸 0.05-0.10份濃度為20-30％的氯化鎂溶液 1.4-2.5份
2.根據(jù)權利要求1所述的復合磚，其特征在于該磚帶有均勻分布的孔隙，孔隙率為15-25％。
3.根據(jù)權利要求1所述的復合磚，其特征在于材料組份中還加有發(fā)泡劑，加入量為磚重量的0.1-1.0％。
4.根據(jù)權利要求3所述的復合磚，其特征在于所用的發(fā)泡劑為下述一種雙氧水、皂化松香、十二烷基苯磺酸鈉、腐植酸鈉。
5.一種如權利要求1所述的植物纖維鎂質(zhì)復合磚的制作方法，其特征在于具體步驟如下按各組份的重量配比稱取氧化鎂(含鎂活性量為85-90)、氯化鎂溶液(濃度為20-30％)、植物纖維、粉煤灰，先將氧化鎂和氯化鎂溶液進行水化反應，鹵液加入量為氧化鎂重量的1.4-2.5倍；植物纖維打碎或切碎，加入量為氧化鎂重量的0.5-0.8倍，粉煤灰加入量為氧化鎂重量的1-2倍；將上述物料送入料斗，攪拌均勻；再將上述混合物料澆入鋼模，將澆入鋼模的復合磚送入烘箱進行預熱，使復合磚外表成型，脫鋼模；復合磚脫模后入成品間，進行自然養(yǎng)護，即得植物纖維鎂質(zhì)復合磚。
6.根據(jù)權利要求5所述的復合磚的制作方法，其特征在于混合物料中還加有鹽酸，其加入量為氧化鎂重量的5-10％，使PH值為7-8。
7.根據(jù)權利要求5所述的復合磚的制作方法，其特征在于在混合物料中還加有發(fā)泡劑，加入量為復合磚重量的0.1-1.0％，攪拌均勻。
全文摘要
本發(fā)明屬建筑材料技術領域,具體為一種植物纖維鎂質(zhì)復合磚及其制備方法。它由植物纖維、氧化鎂、粉煤灰、氯化鎂鹵液等組份按一定重量配比經(jīng)加工制作而成。該復合磚與粘土磚相比,具有重量輕、韌性強、抗烈和抗壓性能好等。由此組成的墻體,可便于打洞、埋線、穿管、釘釘子等施工操作,且隔熱保溫性能好。是一種理想的墻體建筑材料。
文檔編號C04B28/32GK1375476SQ02111490
公開日2002年10月23日 申請日期2002年4月25日 優(yōu)先權日2002年4月25日
發(fā)明者戴復東, 沈永興, 周威武, 胡向磊, 孟剛 申請人:同濟大學高新建筑技術設計研究所