專利名稱：一種秸稈纖維增強(qiáng)改性脫硫石膏基輕質(zhì)保溫墻體材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種秸稈纖維增強(qiáng)改性脫硫石膏基輕質(zhì)保溫墻體材料，該材料是利用 脫硫二水石膏、磨細(xì)礦渣、秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)加工并在復(fù)合激發(fā)劑作用下制備出一種新 型輕質(zhì)保溫墻體材料，屬于新材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明材料適用于工業(yè)與民用建筑、車站 候車室墻體保溫材料。
背景技術(shù)：
在自然資源日益緊缺和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的今天，如何實(shí)現(xiàn)自然資源的可持續(xù)發(fā) 展和減少環(huán)境污染就成為當(dāng)今各國(guó)研究的熱點(diǎn)。而我國(guó)作為一個(gè)正由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)型國(guó)家向 工業(yè)化國(guó)家轉(zhuǎn)變過(guò)渡的大國(guó)，在其轉(zhuǎn)變過(guò)程中需要解決的資源和環(huán)境問(wèn)題也日益增多。其 中，在農(nóng)業(yè)方面表現(xiàn)尤為突出的是作為我國(guó)主要糧食作物副產(chǎn)品——結(jié)稈資源的可再生利 用和大量工礦業(yè)固體廢棄物資源的可再生利用。秸稈作為稻草、麥草、玉米稈或棉稈等農(nóng) 作物的副產(chǎn)品，產(chǎn)量巨大，我國(guó)農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量高達(dá)6億噸。秸稈作為一種天然高分子 材料，其來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、密度小，具有良好的生物降解性，屬于綠色可再生原料。但 是，由于國(guó)內(nèi)技術(shù)水平有限，缺少對(duì)秸稈性能的深入研究，對(duì)秸稈資源的利用還處于較低的 水平。國(guó)內(nèi)對(duì)秸稈的利用主要集中在用作造紙?jiān)?、農(nóng)村沼氣發(fā)酵材料和牲畜飼料等幾方 面，總利用率不足30%，其余絕大部分(70% 80% )秸稈不是直接掩埋，就是焚燒后作為 肥料，這不僅嚴(yán)重浪費(fèi)資源，而且由于焚燒產(chǎn)生大量煙塵，對(duì)空氣造成嚴(yán)重污染。在工業(yè)方 面，由于我國(guó)大部分地區(qū)發(fā)電都以火力發(fā)電為主，為凈化處理電廠煤、油等含硫燃料燃燒產(chǎn) 生的廢煙氣中的二氧化硫成分，會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)副產(chǎn)石膏，即脫硫石膏(FGD，F(xiàn)lue Gas Desulphurization Gypsum)，也稱脫硫二水石膏。我國(guó)目前亟待處理的脫硫石膏量已達(dá) 1000萬(wàn)噸以上，其長(zhǎng)期大量廢棄堆存不但占有土地，還會(huì)造成土壤、地下水和環(huán)境的污染。 脫硫石膏的主要成分是結(jié)晶硫酸鈣(CaSO4 · 2H20)，在一般情況下，脫硫石膏水化及凝結(jié)硬 化極慢，甚至長(zhǎng)期不凝結(jié)，且不具有強(qiáng)度。針對(duì)其特性，有研究將其用作水泥生產(chǎn)的緩凝劑， 但由于需要對(duì)脫硫石膏進(jìn)行造粒處理處理，一方面由于脫硫石膏塑性差，不利于造粒；另 一方面由于造粒設(shè)備和工藝成本高，經(jīng)造粒處理后脫硫石膏與天然石膏相比不具有價(jià)格優(yōu) 勢(shì)，因而未得到大量推廣。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)脫硫石膏的應(yīng)用研究主要集中在利用其輕質(zhì)、吸潮 特性，將其用于石膏紙材或石膏板材等輕質(zhì)裝飾材料的生產(chǎn)，但其用量仍是非常有限。因此，為有效解決秸稈材料和脫硫石膏材料的利用率問(wèn)題，亟待尋求一條有效途 徑，在不大幅增加成本的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮秸稈和脫硫石膏材料的性能優(yōu)點(diǎn)，變廢為寶，實(shí) 現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展。但是，目前在國(guó)內(nèi)尚未找到十分合理有效的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種具有能耗低、成本低、施工強(qiáng)度低、環(huán)境負(fù)擔(dān)小、保溫 隔熱性好、強(qiáng)度高和耐水性好的秸稈纖維增強(qiáng)改性脫硫石膏基輕質(zhì)保溫墻體材料。本發(fā)明所述一種秸稈纖維增強(qiáng)改性脫硫石膏基輕質(zhì)保溫墻體材料。其特征在于其由以下原材料組成脫硫二水石膏、磨細(xì)礦渣、復(fù)合激發(fā)劑、秸稈纖維和水，各組分所占比例 為脫硫二水石膏50-70份，磨細(xì)礦渣30-50份，復(fù)合激發(fā)劑5-16份，秸稈纖維5_15份， 水35-60份。本發(fā)明材料具有能耗低、成本低、施工強(qiáng)度低、環(huán)境負(fù)擔(dān)小、保溫隔熱性好、強(qiáng) 度高和耐水性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于工業(yè)與民用建筑、車站候車室墻體保溫材料。所述的脫硫二水石膏為磨細(xì)脫硫二水石膏，其細(xì)度要求能通過(guò)0. 15mm篩。所述的磨細(xì)礦渣的比表面積在400m2/kg-600m2/kg之間。所述的復(fù)合激發(fā)劑為堿性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑按一定比例復(fù)配的混合物。所述的秸稈纖維為稻草、麥草、玉米稈或棉稈等農(nóng)作物加工而成的秸稈纖維，秸稈 纖維長(zhǎng)度為10mm-30mm，直徑為0. 2mm-0. 5mm。本發(fā)明的秸稈纖維增強(qiáng)改性脫硫石膏基輕質(zhì)保溫墻體材料的制備方法是先按比 例稱取脫硫二水石膏、磨細(xì)礦渣和復(fù)合激發(fā)劑，加入攪拌機(jī)攪拌30-60S，再按比例加入秸稈 纖維攪拌30-60S，然后按比例加入水?dāng)嚢?20-180S，攪拌完后立即裝模，并進(jìn)行振動(dòng)成型 即可。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)充分利用現(xiàn)有工業(yè)和農(nóng)業(yè)固體廢棄物脫硫二水石膏、秸稈和礦渣為主要原 材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄物資源的重復(fù)再利用。(2)以復(fù)合激發(fā)劑為激發(fā)源，脫硫二水石膏不需煅燒，直接與磨細(xì)礦渣在激發(fā)劑作 用下獲得活性，從而降低能耗，節(jié)約能源。以磨細(xì)礦渣的水化活性特點(diǎn)來(lái)提高制品的力學(xué)性 能和耐久性能。(3)將秸稈材料與脫硫二水石膏和礦渣膠凝材料復(fù)合，以秸稈纖維材料的韌性特 性來(lái)提高材料的抗折強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度，以秸稈纖維材料的輕質(zhì)和保溫特性來(lái)降低材料的 表觀密度和提高制品的保溫隔熱性能。同時(shí)，又以脫硫二水石膏和磨細(xì)礦渣復(fù)配的膠凝材 料的高耐水性和高密實(shí)性保證了分散于其內(nèi)部的秸稈纖維材料的耐久性。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì) 的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。本發(fā)明的一種秸稈纖維增強(qiáng)改性脫硫石膏基輕質(zhì)保溫墻體材料由以下原材料組 成脫硫二水石膏、磨細(xì)礦渣、復(fù)合激發(fā)劑、秸稈纖維和水按一定比例以如下工藝方法制備 而成先按比例稱取脫硫二水石膏、磨細(xì)礦渣和復(fù)合激發(fā)劑，加入攪拌機(jī)攪拌30-60S，再按 比例加入秸稈纖維攪拌30-60S，然后按比例加入水?dāng)嚢?20-180S，攪拌完后立即裝模，并 進(jìn)行振動(dòng)成型即可。實(shí)施例1以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，先將50份脫硫二水石膏、30份磨細(xì)礦渣和5份復(fù)合激發(fā)劑加入攪 拌機(jī)攪拌60s，然后加入5份秸稈纖維再攪拌30s，最后加入35份水?dāng)嚢?20s，攪拌均勻 后立即裝入模具，在高頻振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)成型即可。成型后的墻體材料放在溫度20°C，濕度 90%的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)至28d。經(jīng)測(cè)試，所制得的墻體材料28d抗折強(qiáng)度為7. 7MPa, 28d抗壓 強(qiáng)度為33. 5MPa，軟化系數(shù)為0. 96。實(shí)施例2
以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，先將60份脫硫二水石膏、45份磨細(xì)礦渣和11份復(fù)合激發(fā)劑加入攪 拌機(jī)攪拌60s，然后加入10份秸稈纖維再攪拌30s，最后加入47份水?dāng)嚢?20s，攪拌均勻 后立即裝入模具，在高頻振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)成型即可。成型后的墻體材料放在溫度20°C，濕度 90%的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)至28d。經(jīng)測(cè)試，所制得的墻體材料28d抗折強(qiáng)度為8. 5MPa, 28d抗壓 強(qiáng)度為36. 4MPa,軟化系數(shù)為0. 97。實(shí)施例3以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，先將65份脫硫二水石膏、48份磨細(xì)礦渣和15份復(fù)合激發(fā)劑加入攪 拌機(jī)攪拌60s，然后加入15份秸稈纖維再攪拌30s，最后加入58份水?dāng)嚢?20s，攪拌均勻 后立即裝入模具，在高頻振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)成型即可。成型后的墻體材料放在溫度20°C，濕度 90%的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)至28d。經(jīng)測(cè)試，所制得的墻體材料28d抗折強(qiáng)度為9. 6MPa, 28d抗壓 強(qiáng)度為37. 5MPa，軟化系數(shù)為0. 98。實(shí)施例4以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，先將70份脫硫二水石膏、50份磨細(xì)礦渣和16份復(fù)合激發(fā)劑加入攪 拌機(jī)攪拌60s，然后加入13份秸稈纖維再攪拌30s，最后加入60份水?dāng)嚢?20s，攪拌均勻 后立即裝入模具，在高頻振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)成型即可。成型后的墻體材料放在溫度20°C，濕度 90%的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)至28d。經(jīng)測(cè)試，所制得的墻體材料28d抗折強(qiáng)度為9. IMPa, 28d抗壓 強(qiáng)度為38. 6MPa,軟化系數(shù)為0. 99。在本發(fā)明所列舉各種材料脫硫二水石膏、磨細(xì)礦渣、復(fù)合激發(fā)劑、秸稈纖維和水 的上下限值以及區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種秸稈纖維增強(qiáng)改性脫硫石膏基輕質(zhì)保溫墻體材料。其特征在于其由以下原材料 組成脫硫二水石膏、磨細(xì)礦渣、復(fù)合激發(fā)劑、秸稈纖維和水，各組分所占比例為脫硫二水石膏50-70份磨細(xì)礦渣30-50份復(fù)合激發(fā)劑5-16份秸稈纖維5-15份水35-60 份。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種秸稈纖維增強(qiáng)改性脫硫石膏基輕質(zhì)保溫墻體材料，其特征 在于所述的脫硫二水石膏為磨細(xì)脫硫二水石膏，其細(xì)度要求能通過(guò)0. 15mm篩。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種秸稈纖維增強(qiáng)改性脫硫石膏基輕質(zhì)保溫墻體材料，其特征 在于所述的磨細(xì)礦渣的比表面積在400m2/kg-600m2/kg之間。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種秸稈纖維增強(qiáng)改性脫硫石膏基輕質(zhì)保溫墻體材料，其特征 在于所述的復(fù)合激發(fā)劑為堿性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑按一定比例復(fù)配的混合物。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種秸稈纖維增強(qiáng)改性脫硫石膏基輕質(zhì)保溫墻體材料，其特征 在于所述的秸稈纖維為稻草、麥草、玉米稈或棉稈等農(nóng)作物加工而成的秸稈纖維，秸稈纖 維長(zhǎng)度為 10mm-30mm，直徑為 0. 2mm-0. 5mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于新材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種秸稈纖維增強(qiáng)改性脫硫石膏基輕質(zhì)保溫墻體材料。其特征在于其由以下原材料組成脫硫二水石膏、磨細(xì)礦渣、復(fù)合激發(fā)劑、秸稈纖維和水，各組分所占比例為脫硫二水石膏50-70份，磨細(xì)礦渣30-50份，復(fù)合激發(fā)劑5-16份，秸稈纖維5-15份，水35-60份。本發(fā)明材料具有能耗低、成本低、施工強(qiáng)度低、環(huán)境負(fù)擔(dān)小、保溫隔熱性好、強(qiáng)度高和耐水性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于工業(yè)與民用建筑、車站候車室墻體保溫材料。
文檔編號(hào)C04B18/24GK102001849SQ20091022352
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者劉小琴, 李化建, 秦鴻根, 謝永江, 譚鹽賓, 趙國(guó)堂, 陳惠蘇 申請(qǐng)人:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所