專利名稱：一種具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷材料的制備領(lǐng)域，具體是一種具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快，城市噪聲與空氣污染日趨嚴峻，熱島效應日益明顯，為緩解熱島效應、綠化城市環(huán)境、提高城市泄洪能力、降低建筑能耗，對屋頂、墻體、天臺及公路兩側(cè)等地方的綠化、降噪、隔熱需求越來越強烈?，F(xiàn)有的綠化技術(shù)采用槽式床，即以磚塊、木方或硬質(zhì)塑料邊框等砌成槽，在槽內(nèi)鋪以防護層或固定框、排水層、濾水層、保水層或保水劑以及土壤或土壤替代物(栽培基)等，如專利“自然生態(tài)式屋頂綠化技術(shù)”(CN101131027A)、“屋頂綠化長效輕型基質(zhì)配方” (CN1460408A)、“屋頂綠化系統(tǒng)” (CN 101368431A)、“一種樓頂無土綠化的方法” (CN1143612C)、“屋頂綠化的生產(chǎn)方法”(CN1614176A)、“栽培用無紡布毯及其在草坪毯生產(chǎn)和屋頂綠化施工的方法”(CN1371596A)、“屋頂綠化栽植池”(CN2737143Y)、“模塊式多功能屋頂綠化裝置”(CN101297628A)等，但這些技術(shù)所需材料種類多，施工復雜，苗床的設(shè)置與更換困難，需要單獨的防護層、排水層、濾水層、保水層及栽培基等，缺乏美觀性，且栽培基通常是通過保護層的機械式固定，結(jié)合不牢，容易被洪水沖走或流失而導致下水道堵塞。另外，栽培基若采用椰纖、稻殼、鋸末等輕質(zhì)有機質(zhì)，其強度低、植物固著力弱，且不耐高溫，容易引起火災。此外，現(xiàn)有的吸音技術(shù)采用植物纖維、復合板材及多層多結(jié)構(gòu)多組份材料，如“植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法”(CN100346032C)、“一種吸音建筑材料的制作方法”(CN101497207B)、“綠色吸音墻體建筑物”(CNM95713Y)、“無砂混凝土邊坡綠化磚” (CN201891122U)、“一種利用工業(yè)固體廢棄物制取超細無機纖維的方法”(CN100584791C)、 “生物活性外墻及屋面裝飾材料”(CN 1198498A)、“可以吸收車輛沖擊的組裝式生態(tài)隔音壁”(CN101260654B)等，它們均不能直接進行植物栽培，需借助于栽培基等，結(jié)構(gòu)復雜，施工困難(施工成本高)，吸音性能差，且也不耐高溫。因此，開發(fā)一種吸音性能優(yōu)良，直接植物栽培效果好(無需借助于外加栽培基)，強度高，結(jié)構(gòu)簡單，施工容易的耐高溫陶瓷材料具有重要的社會意義和經(jīng)濟價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種吸音性能優(yōu)良， 直接植物栽培效果好(無需借助于外加栽培基)，強度高，結(jié)構(gòu)簡單，施工容易的耐高溫陶瓷材料，直接應用于屋頂、墻體、天臺、公路兩側(cè)等地方的植物栽培及降噪、隔熱。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料，所述材料的顯氣孔率為47 93%，孔徑分布5 830 μ m,吸水率43 305%，容重0. 39 1. 27g/cm3，抗壓強度1. 8 15. 9MPa，耐火度大于IOOO0C，平均吸音系數(shù)0. 31 0. 92。本發(fā)明陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟
(1)按質(zhì)量份數(shù)計，稱取粘土0 45份、石英0 22份、石灰石0 25份、長石0 12份、城市污泥0 90份、疏浚泥0 90份、陶瓷廢料0 90份、建筑廢棄物0 90份、 礦渣0 80份和煤渣0 80份為主要原料，再稱取粘結(jié)劑0 7份、分散劑0 6份、膠凝劑0 15份和發(fā)泡劑0 80份為輔料；將上述主要原料和輔料混合、球磨或攪拌5 3000min，制得均勻粉料；
(2)將上述粉料成型，在50 150°C下干燥廣7 后備用；
(3)將上述干燥成型體在80(T135(TC下燒制3 360min，即可制得具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料。所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇或羧甲基纖維素鈉或兩者的混合物。所述分散劑為檸檬酸銨、三聚磷酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉和水玻璃中的任意一種或以上；
所述膠凝劑為明膠、海藻酸鈉、魔芋粉和黃原膠中的任意一種或以上； 所述發(fā)泡劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、炭粉和淀粉中的任意一種或以
上；
所述球磨為干法球磨或濕法球磨；所述攪拌為干法攪拌或濕法攪拌；所述濕法球磨或濕法攪拌的加水量為10 85份。所述成型為注漿成型、注模成型或0. 1 400MPa的粉壓成型。所述步驟(2)中的干燥為真空干燥或氣氛干燥；所述氣氛為氮氣或空氣。所述步驟(3)中的燒制為微波或氣氛燒制；所述氣氛為氮氣或空氣。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果包括本發(fā)明陶瓷材料結(jié)構(gòu)簡單， 施工方便，具有吸水、保濕等特點，無需設(shè)置防護層、排水層、濾水層、保水層及栽培基等即可直接應用于屋頂、墻體、天臺、公路兩側(cè)等地方的植物栽培與降噪、隔熱，特別適用于植物根系生長。


圖1為本發(fā)明陶瓷材料的SEM圖； 圖2為本發(fā)明種植剖面圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進行。實施例1 步驟為
(1)按質(zhì)量份數(shù)計，稱取粘土5份、石英10份、石灰石12份、長石6份、建筑廢棄物60 份，礦渣4份、煤渣3份；粘結(jié)劑羧甲基纖維素鈉7份、膠凝劑魔芋粉3份和黃原膠1份、發(fā)泡劑十二烷基苯磺酸鈉5份；
(2)干法球磨180min，加水觀份，再濕法攪拌120min；(3)注漿成型；
(4)在空氣氣氛下，50°C干燥12h；
(5)在空氣氣氛下，1260°C燒成30min。制備的陶瓷顯氣孔率76%，孔徑分布35 319 μ m,吸水率125%，容重0. 72g/cm3,抗壓強度2. 6MPa，耐火度大于1200°C，平均吸聲系數(shù)0. 65(頻率分別在250、500、1000、2000Hz 時的平均值，以下實施例相同)，其微觀結(jié)構(gòu)如圖1所示，用于種植景天科的佛甲草，長勢良好，如圖2所示。實施例2 步驟為
(1)按質(zhì)量份數(shù)計，稱取石英22份、長石12份、城市污泥3份、疏浚泥3份、陶瓷廢料 50份、建筑廢棄物4份、礦渣4份、煤渣2份；粘結(jié)劑聚乙烯醇0. 5份、分散劑檸檬酸銨0. 5 份；
(2)加水19份，濕法球磨30min；
(3)400MPa下粉壓成型；
(4)在空氣氣氛下，120°C干燥Mh；
(5)在微波條件下，800°C燒成360min。制備的陶瓷顯氣孔率67%，孔徑分布17 260 μ m,吸水率73%，容重0. 91g/cm3,抗壓強度5. 6MPa，耐火度大于1000°C，平均吸聲系數(shù)0. 49 (頻率分別在250,500,1000,2000Hz 時的平均值，以下同樣)。用于種禾本科的狗牙根草，長勢良好。實施例3 步驟為
(1)按質(zhì)量份數(shù)計，稱取粘土45份、長石2份、陶瓷廢料3份、城市污泥50份；分散劑三聚磷酸鈉6份；
(2)干法攪拌5min;
(3)0.IMPa下粉壓成型；
(4)在真空氣氛下，75°C干燥Ih；
(5)在空氣氣氛下，1350°C燒成!3min。制備的陶瓷顯氣孔率83%，孔徑分布42 830 μ m,吸水率168%，容重0. 56g/cm3,抗壓強度2. IMPa，耐火度大于1250°C，平均吸聲系數(shù)0. 77。用于種植禾本科的細葉結(jié)縷草，長勢良好。實施例4
步驟為
(1)按質(zhì)量份數(shù)計，稱取石灰石25份、城市污泥7份、疏浚泥5份、陶瓷廢料6份、建筑廢棄物7份、礦渣50份；分散劑木質(zhì)素磺酸鈉3份、膠凝劑明膠15份，發(fā)泡劑木炭30份；
(2)加水80份，濕法攪拌240min；
(3)注模成型；
(4)在氮氣氣氛下，50°C干燥72h；
(5)在微波條件下，1000°C燒成300min。制備的陶瓷顯氣孔率47%，孔徑分布5 95 μ m,吸水率43%，容重1. 27g/cm3,抗壓強度15. 9MPa，耐火度大于1300°C，平均吸聲系數(shù)0. 31。用于種植禾本科的地毯草，長勢良好。實施例5 步驟為
(1)按質(zhì)量份數(shù)計，稱取疏浚泥50份、煤渣50份；分散劑水玻璃6份、膠凝劑海藻酸鈉 3份、發(fā)泡劑十二烷基硫酸鈉12份和淀粉80份；
(2)加水54份，濕法攪拌3000min；
(3)注模成型；
(4)在真空氣氛下，150°C干燥6h；
(5)在氮氣氣氛下，1150°C燒成120min。制備的陶瓷顯氣孔率93%，孔徑分布50 465 μ m,吸水率305%，容重0. 39g/cm3,抗壓強度1. 8MPa，耐火度大于1100°C，平均吸聲系數(shù)0. 92。用于種植禾本科的野牛草，長勢良好。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料，其特征在于，所述材料的顯氣孔率為47 93%，孔徑分布5 830 μ m,吸水率43 305%，容重0. 39 1. 27g/cm3,抗壓強度 1. 8 15. 9MPa，耐火度大于1000°C，平均吸音系數(shù)0. 31 0. 92。
2.權(quán)利要求1所述陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)按質(zhì)量份數(shù)計，稱取粘土0 45份、石英0 22份、石灰石0 25份、長石0 12份、城市污泥0 90份、疏浚泥0 90份、陶瓷廢料0 90份、建筑廢棄物0 90份、 礦渣0 80份和煤渣0 80份為主要原料，再稱取粘結(jié)劑0 7份、分散劑0 6份、膠凝劑0 15份和發(fā)泡劑0 80份為輔料；將上述主要原料和輔料混合、球磨或攪拌5 3000min，制得均勻粉料；(2)將上述粉料成型，在50 150°C下干燥廣7 后備用；(3)將上述干燥成型體在80(T135(TC下燒制3 360min，即可制得具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇或羧甲基纖維素鈉或兩者的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述分散劑為檸檬酸銨、三聚磷酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉和水玻璃中的任意一種或以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述膠凝劑為明膠、海藻酸鈉、魔芋粉和黃原膠中的任意一種或以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述發(fā)泡劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、炭粉和淀粉中的任意一種或以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述球磨為干法球磨或濕法球磨；所述攪拌為干法攪拌或濕法攪拌；所述濕法球磨或濕法攪拌的加水量為10 85份。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述成型為注漿成型、注模成型或 0. 1 400MPa的粉壓成型。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述干燥為真空干燥或氣氛干燥；所述氣氛為氮氣或空氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述燒制為微波或氣氛燒制；所述氣氛為氮氣或空氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有吸音和植物栽培功能的陶瓷材料及其制備方法，該材料的顯氣孔率為47~93%，孔徑分布5~830μm，吸水率43~305%，容重0.39~1.27g/cm3，抗壓強度1.8~15.9MPa，耐火度大于1000℃，平均吸音系數(shù)0.31~0.92。本發(fā)明材料結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，具有吸水、保濕等特點，無需設(shè)置防護層、排水層、濾水層、保水層及栽培基等即可直接應用于屋頂、墻體、天臺、公路兩側(cè)等地方的植物栽培與降噪、隔熱，特別適用于植物根系生長。
文檔編號C04B38/02GK102515823SQ20111037056
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者朱雯莉, 王燕民, 稅安澤, 覃東 申請人:華南理工大學