一種利用植物秸稈生產的夾芯復合墻板及其制備方法
【專利摘要】一種利用植物秸稈生產的夾芯復合墻板及其制備方法。提供了一種熱工性能優(yōu)良、不燃、耐久性好、經濟適用的利用植物秸稈生產的夾芯復合墻板及其制備方法。包括一對面層和設在一對面層中間的芯層，所述面層和芯層膠結為一整體，其中，位于上方的面層為上面層，位于下方的面層為下面層；所述面層由水泥、建筑廢棄物再生微粉、建筑廢棄物再生細骨料、改性劑、植物纖維和水組成；所述芯層由脫硫石膏、普硅水泥、外加劑、段狀植物秸稈、發(fā)泡劑和水組成。本發(fā)明提高了建筑廢棄物利用率和秸稈利用率，經濟適用，綜合利用建筑廢棄物、植物秸稈的附加值，提高了我國建筑廢棄物、農業(yè)廢棄物在墻材行業(yè)綜合利用水平。
【專利說明】
一種利用植物秸稈生產的夾芯復合墻板及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護和建筑墻體保溫材料技術領域，尤其涉及一種利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板及其制備方法。
【背景技術】
[0002]保護大自然的生態(tài)平衡是全球目前最關注的熱點問題，而農業(yè)秸桿類廢棄物的再利用成為關注的焦點。我國秸桿資源十分豐富，主要為稻草、小麥秸和玉米秸，但對農作物秸桿的處理方式主要是將農作物秸桿直接焚燒處理，這樣不但將有用的資源白白廢棄，而且會造成嚴重的環(huán)境污染，其屢禁不止的主要原因一是秸桿綜合利用差，二是一些關鍵性技術難題尚未突破。因此，如何合理而又有效地利用植物秸桿，不僅是農業(yè)界的一項具有戰(zhàn)略意義的課題，也成為了政府相關部門關注的一個焦點。
[0003]隨著國家環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展政策的不斷深化實施，如何將建筑廢棄物資源化利用，已成為重大技術和社會課題。由于混凝土的凝結硬化是一個非常緩慢的過程，即使經過20年的時間，其水泥的水化還沒有完全結束，有相關研究表明，建筑廢棄物的活性指數為66%。因此，提高建筑廢棄物的高附加值利用有著重要意義。
[0004]建筑構件和部品部件工業(yè)化是實現(xiàn)住宅產業(yè)化的重要物質基礎。使用預制的構件和部品部件建造村鎮(zhèn)和城鎮(zhèn)建筑，可顯著提高建造效率，減少材料浪費和環(huán)境污染，保證建筑質量。其中夾芯墻板是最重要的部品部件，普通夾芯墻板大量使用混凝土和鋼筋等連接件，造成導熱系數大、抗裂性差、成本高。因此，如何充分利用建筑廢棄物和農業(yè)廢棄物，并將其應用于住宅產業(yè)化建筑構件和部品部件的制造，成為了資源化循環(huán)利用發(fā)展的一個令人關注的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明針對以上問題，提供了一種熱工性能優(yōu)良、不燃、耐久性好、經濟適用的利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術方案是:包括一對面層和設在一對面層中間的芯層，所述面層和芯層膠結為一整體，其中，位于上方的面層為上面層，位于下方的面層為下面層；
所述面層由水泥、建筑廢棄物再生微粉、建筑廢棄物再生細骨料、改性劑、植物纖維和水組成;所述芯層由脫硫石膏、普硅水泥、外加劑、段狀植物秸桿、發(fā)泡劑和水組成。
[0007]本發(fā)明中利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板的制備方法，包括如下步驟:
1)在成型模內，先成型下面層:將水泥15-23重量份、建筑廢棄物再生微粉5-10重量份、建筑廢棄物再生細骨料60-80重量份、植物纖維2-3重量份、改性劑1-2重量份與水20-25重量份攪拌成均勻漿體，澆注成厚度均勻一致的下面層，待下面層具備支撐芯層的強度時澆注發(fā)泡芯層；
2)澆注芯層，待發(fā)泡芯層具備支撐上面層的強度時澆注上面層:將脫硫石膏60-70重量份、普硅水泥15-25重量份、段狀植物秸桿10-18重量份、外加劑0.4-0.8份與水100-120重量份攪拌均勻，再加入發(fā)泡劑2.0-3.5重量份攪拌均勻、澆注到下面層的表面，制備成發(fā)泡芯層，使得芯層與下面層膠結為一個整體，待發(fā)泡芯層具備支撐上面層的強度后澆注上面層；
3)，澆注上面層;上面層和下面層的澆注材料相同；
4)經預養(yǎng)、脫模、養(yǎng)護后制得夾芯復合墻板。
[0008]步驟I)中植物纖維制備:
將植物秸桿烘干至含水率5%以下，然后破碎成1-1Ocm長的段狀，再加工成長度不大于20mm、寬度不大于0.2mm的植物纖維；
其中，植物秸桿為廢棄植物秸桿；
步驟2)中段狀植物秸桿制備:
將植物秸桿烘干至含水率5%以下，然后切割成長度為5-10mm的段狀；
其中，植物稻桿為空心植物稻桿。
[0009]步驟I)中建筑廢棄物再生細骨料的制備:
混凝土生產過程、建筑施工過程以及建筑拆除過程中的廢棄混凝土經破碎、篩分后制成碎粒，粒徑優(yōu)選為5mm以下，0.5mm以上，粒徑分布較為均勾；
建筑廢棄物再生微粉的制備:
混凝土生產過程、建筑施工過程以及建筑拆除過程中的廢棄混凝土經破碎、篩分產生的再生細集料和粉塵經過球磨機球磨，至粒徑小于80μηι。
[0010]步驟4)中的養(yǎng)護工序為:先蒸汽養(yǎng)護，再自然養(yǎng)護；
所述蒸汽養(yǎng)護溫度為40 0C-90 0C，養(yǎng)護時間為4h~12h，然后自然養(yǎng)護至25-28天；
所述自然養(yǎng)護為在自然條件下養(yǎng)護25-28天。
[0011]步驟I)中的改性劑包括速凝劑、增強劑、防霉劑中的一種或任意幾種復配；
所述速凝劑為硫酸鈉、氯化鈣和硅酸鈉的一種或任意幾種復配；
所述增強劑為聚合物膠粉、丁苯乳膠、EVA乳液中的一種或任意幾種復配；
所述防霉劑為氧化鋅、硼砂、甲酸鈉、苯酚中的一種或任意幾種復配。
[0012]步驟2)中的外加劑包括催化劑、緩凝劑、穩(wěn)泡劑、增稠劑、防霉劑中的一種或幾種； 所述的催化劑為高錳酸鉀、氧化錳、氧化鐵中的一種或任意幾種復配；
所述的緩凝劑為檸檬酸鈉、酒石酸鉀、丙烯酸鈉中的一種或任意幾種復配；
所述的穩(wěn)泡劑為硬脂酸鈣、硬脂酸銨、硅酮酰胺中的一種或任意幾種復配；
所述的增稠劑為甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉或羥乙基纖維素中的一種或任意幾種復配；
所述的防霉劑為氧化鋅、硼砂、甲酸鈉、苯酚中的一種或任意幾種復配。
[0013]所述廢棄植物秸桿為秸桿、木本植物枝杈；
所述空心植物稻桿為麥稻桿、稻稻桿。
[0014]步驟I)中，先成型下面層，在下面層的表面成型有若干嵌槽，再待下面層具備支撐芯層的強度時澆注芯層。
[0015]步驟2)中，所述發(fā)泡劑的加入量以控制所述芯層的密度不超過300kg/m3為準。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:
I)、本發(fā)明的結構為上、下面層與發(fā)泡芯層通過水泥膠結為一個整體，更加均勻密實，大大提高了夾芯復合墻板的強度和耐久性； 2)、面層中利用了大量植物纖維，提高了面層抗裂能力，芯層中大量利用了空心植物秸桿以及發(fā)泡工藝制得的多孔結構，提高了墻板的熱工性能和隔聲性能，提高了植物秸桿的利用率，利廢環(huán)保，而且對秸桿的加工利用只是簡單的切割(利用秸桿天然的空心結構)或纖維化處理(利用秸桿天然的韌性)，工藝簡單；
3)、面層中充分利用建筑廢棄物再生細骨料，減少天然骨料的開采，節(jié)約資源，保護環(huán)境;將建筑廢棄物微粉作為輔助膠凝材料使用，減少了水泥用量，降低了由于水泥生產所產生的天然資源消耗與環(huán)境污染，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
[0017]本發(fā)明提高了建筑廢棄物利用率和秸桿利用率，經濟適用，綜合利用建筑廢棄物、植物秸桿的附加值，提高了我國建筑廢棄物、農業(yè)廢棄物在墻材行業(yè)綜合利用水平，實現(xiàn)建筑廢棄物、農業(yè)廢棄物資源化規(guī)模利用，發(fā)揮節(jié)能減排、保護環(huán)境的作用，符合發(fā)展循環(huán)經濟、低碳經濟和社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需要。
【附圖說明】
[0018]圖1是發(fā)明的結構示意圖，
圖2是本發(fā)明的優(yōu)化實施方式的結構示意圖；
圖中I是上面層，2是芯層，3是下面層，4是嵌槽，5是成型模。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明如圖1-2所示，包括一對面層和設在一對面層中間的芯層2，所述面層和芯層通過膠凝材料(即水泥和建筑廢棄物再生微粉、水及其它添加劑)膠結為一整體，其中，位于上方的面層為上面層I，位于下方的面層為下面層3;
所述面層由水泥、建筑廢棄物再生微粉、建筑廢棄物再生細骨料、改性劑、植物纖維和水組成;所述芯層由脫硫石膏、普硅水泥、外加劑、段狀植物秸桿、發(fā)泡劑和水組成。
[0020]本發(fā)明中利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板的制備方法包括下面層制備、芯層制備、上面層制備和養(yǎng)護工序，將下面層3、芯層2和上面層I依次放入成型模5內成型。
[0021]面層的制備方法為:
將水泥15-23重量份、建筑廢棄物再生微粉5-10份、建筑廢棄物再生細骨料60-80重量份、植物纖維2-3重量份、改性劑1-2重量份與水20-25重量份攪拌成均勻漿體，澆注成厚度均勻一致的下面層，待下面層具備支撐芯層的強度時后澆注發(fā)泡芯層，待芯層具備支撐上面層的強度時再澆注上面層，所述上面層制備方法同下面層。
[0022]所述改性劑包括速凝劑、增強劑、防霉劑中的一種或任意幾種復配；
所述速凝劑為硫酸鈉、氯化鈣和硅酸鈉的一種或任意幾種復配；
所述增強劑為聚合物膠粉、丁苯乳膠、EVA乳液中的一種或任意幾種復配；
所述防霉劑為氧化鋅、硼砂、甲酸鈉、苯酚中的一種或任意幾種復配。
[0023]所述芯層的制備方法為:
將脫硫石膏60-70重量份、普硅水泥15-25重量份、段狀植物秸桿10-18重量份(體積摻量約50-70%)、外加劑0.4-0.8份與水100-120重量份攪拌均勻，再加入發(fā)泡劑2.0-3.5重量份攪拌均勻，然后澆注到所述下面層的表面，制備成發(fā)泡芯層，使得芯層與下面層膠結為一個整體;所述發(fā)泡劑的加入量以控制所述芯層的密度不超過300 kg/m3為準。
[0024]所述外加劑包括催化劑、緩凝劑、穩(wěn)泡劑、增稠劑、防霉劑中的一種或幾種；
所述催化劑為高錳酸鉀、氧化錳、氧化鐵中的一種或任意幾種復配；
所述緩凝劑為檸檬酸鈉、酒石酸鉀、丙烯酸鈉中的一種或任意幾種復配；
所述穩(wěn)泡劑為硬脂酸鈣、硬脂酸銨、硅酮酰胺中的一種或任意幾種復配；
所述增稠劑為甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉或羥乙基纖維素中的一種或任意幾種復配；
所述防霉劑為氧化鋅、硼砂、甲酸鈉、苯酚中的一種或任意幾種復配；
發(fā)泡芯層干表觀密度為200kg/m3-300kg/m3，立方體抗壓強度為0.1OMPa-0.40MPa，導熱系數為0.045-0.070ff/(mXK)。
[0025]其中，先成型下面層，在下面層的表面成型有若干嵌槽4，再待下面層具備支撐芯層的強度時后澆注芯層，設置嵌槽，增大芯層與下面層的接觸面積，使得膠合連接可靠，提高連接強度。
[0026]植物秸桿的處理方法為:
1)、植物纖維制備:
將收集的植物秸桿烘干至含水率5%以下，然后破碎成1-1Ocm長的段狀，再通過揉絲機等專用設備加工成長度不大于20mm、寬度不大于0.2mm的植物纖維；
其中，植物秸桿可以是喬木枝干、灌木枝干、雜草、麥桿、稻桿、高粱桿、玉米桿、棉花桿和/或黃豆桿中的一種或幾種的任意混合物。
[0027]揉絲機是將秸桿喂入后，由旋轉的多組切割刀具構件配合對秸桿進行縱向切割，即沿秸桿的莖向切割。這種秸桿的絲化過程，使成品秸桿物料多呈條形狀，即長度遠大于秸桿的寬度，長度和寬度比一般在10:1。
[0028]2)、段狀植物秸桿制備:
將收集的植物秸桿烘干至含水率5%以下，然后采用切割機切割成長度為5-10mm的段狀；
其中，植物秸桿優(yōu)選麥秸桿、稻秸桿等空心植物秸桿;所述空心秸桿用于制備發(fā)泡芯層時有利于提尚芯層的熱工性能；
建筑廢棄物的處理方法為:
I )、建筑廢棄物再生細骨料的制備:
混凝土生產過程、建筑施工過程以及建筑拆除過程中的廢棄混凝土經破碎、篩分后制成碎粒，粒徑優(yōu)選為5mm以下，0.5mm以上，粒徑分布較為均勾；
2)、建筑廢棄物再生微粉的制備:
混凝土生產過程、建筑施工過程以及建筑拆除過程中的廢棄混凝土經破碎、篩分產生的再生細集料和粉塵經過球磨機球磨，至粒徑小于80μηι ；
所述建筑廢棄物再生微粉，其含有大量的硬化水泥漿體(含有大量的Ca(OH)2)和未水化的水泥，這些未水化的水泥具有一定的水化活性，將其磨細成粉后，其仍可進行二次水化形成凝膠和氫氧化鈣等水化產物。
[0029]所述養(yǎng)護工序為:先蒸汽養(yǎng)護，再自然養(yǎng)護；
所述蒸汽養(yǎng)護溫度為40 0C-90 0C，養(yǎng)護時間為4h~12h，然后自然養(yǎng)護至25-28天；
所述自然養(yǎng)護應在自然條件下養(yǎng)護25-28天。
[0030]本發(fā)明中面層的制備有以下三種實施例:
第一種實施例為:
將水泥15重量份、建筑廢棄物再生微粉5份、建筑廢棄物再生細骨料60重量份、植物纖維2重量份、改性劑I重量份與水20重量份攪拌成均勻漿體，澆注成厚度均勻一致的面層。
[0031]第二種實施例為:
將水泥19重量份、建筑廢棄物再生微粉8份、建筑廢棄物再生細骨料70重量份、植物纖維2重量份、改性劑1.5重量份與水22重量份攪拌成均勻漿體，澆注成厚度均勻一致的面層。
[0032]第三種實施例為:
將水泥23重量份、建筑廢棄物再生微粉10份、建筑廢棄物再生細骨料80重量份、植物纖維3重量份、改性劑2重量份與水25重量份攪拌成均勻漿體，澆注成厚度均勻一致的面層。
[0033]芯層制備工序有以下三種實施例:
第一種實施例為:
將脫硫石霄68.4重量份、普娃水泥20重量份、植物稻桿11.6重量份(體積摻量約50%)、外加劑0.74份(高錳酸鉀、檸檬酸鈉、硅酮酰胺、羥丙基甲基纖維素、甲酸鈉)與水100重量份攪拌均勻，再加入發(fā)泡劑雙氧水3.5重量份攪拌均勻，然后澆注到所述下面層的表面，制備成發(fā)泡芯層；發(fā)泡芯層干表觀密度為200kg/m3，立方體抗壓強度為0.1OMPa，導熱系數為0.0462ff/(mXK)o
[0034]第二種實施例為:
將脫硫石霄66.2重量份、普娃水泥20重量份、植物稻桿13.8重量份(體積摻量約60%)、外加劑0.62份(高錳酸鉀、酒石酸鉀、硅酮酰胺、羥丙基甲基纖維素、苯酚)與水110重量份攪拌均勻，再加入發(fā)泡劑雙氧水2.6重量份攪拌均勻，然后澆注到所述下面層的表面，制備成發(fā)泡芯層；發(fā)泡芯層干表觀密度為250kg/m3，立方體抗壓強度為0.20MPa，導熱系數為
0.0582ff/(mXK)o
[0035]第三種實施例為:
將脫硫石霄64重量份、普娃水泥20重量份、植物稻桿16重量份(體積摻量約70%)、夕卜加劑0.5份(高錳酸鉀、丙烯酸鈉、硬脂酸銨、羥丙基甲基纖維素、硼砂)與水120重量份攪拌均勻，再加入發(fā)泡劑雙氧水2.1重量份攪拌均勻，然后澆注到所述下面層的表面，制備成發(fā)泡芯層;發(fā)泡芯層干表觀密度為300kg/m3，立方體抗壓強度為0.30MPa，導熱系數為0.0629W/(mXK) ο
[0036]以上三種實施例關鍵點在于操作時對植物秸桿的利用率及發(fā)泡劑的掌控，以控制固化后芯層密度為200_300kg/m3，同時，強度滿足使用要求。
【主權項】
1.一種利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板，其特征在于，包括一對面層和設在一對面層中間的芯層，所述面層和芯層膠結為一整體，其中，位于上方的面層為上面層，位于下方的面層為下面層； 所述面層由水泥、建筑廢棄物再生微粉、建筑廢棄物再生細骨料、改性劑、植物纖維和水組成;所述芯層由脫硫石膏、普硅水泥、外加劑、段狀植物秸桿、發(fā)泡劑和水組成。2.—種權利要求1所述的利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)在成型模內，先成型下面層:將水泥15-23重量份、建筑廢棄物再生微粉5-10重量份、建筑廢棄物再生細骨料60-80重量份、植物纖維2-3重量份、改性劑1-2重量份與水20-25重量份攪拌成均勻漿體，澆注成厚度均勻一致的下面層，待下面層具備支撐芯層的強度時澆注發(fā)泡芯層； 2)澆注芯層，待發(fā)泡芯層具備支撐上面層的強度時澆注上面層:將脫硫石膏60-70重量份、普硅水泥15-25重量份、段狀植物秸桿10-18重量份、外加劑0.4-0.8份與水100-120重量份攪拌均勻，再加入發(fā)泡劑2.0-3.5重量份攪拌均勻、澆注到下面層的表面，制備成發(fā)泡芯層，使得芯層與下面層膠結為一個整體，待發(fā)泡芯層具備支撐上面層的強度后澆注上面層； 3)，澆注上面層;上面層和下面層的澆注材料相同； 4)經預養(yǎng)、脫模、養(yǎng)護后制得夾芯復合墻板。3.根據權利要求2所述的一種利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板的制備方法，其特征在于，步驟I)中植物纖維制備: 將植物秸桿烘干至含水率5%以下，然后破碎成1-1Ocm長的段狀，再加工成長度不大于20mm、寬度不大于0.2mm的植物纖維； 其中，植物秸桿為廢棄植物秸桿； 步驟2 )中段狀植物秸桿制備: 將植物秸桿烘干至含水率5%以下，然后切割成長度為5-10_的段狀； 其中，植物稻桿為空心植物稻桿。4.根據權利要求2所述的一種利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板的制備方法，其特征在于，步驟I)中建筑廢棄物再生細骨料的制備: 混凝土生產過程、建筑施工過程以及建筑拆除過程中的廢棄混凝土經破碎、篩分后制成碎粒，粒徑優(yōu)選為5mm以下，0.5mm以上，粒徑分布較為均勾； 建筑廢棄物再生微粉的制備: 混凝土生產過程、建筑施工過程以及建筑拆除過程中的廢棄混凝土經破碎、篩分產生的再生細集料和粉塵經過球磨機球磨，至粒徑小于80μηι。5.根據權利要求2所述的一種利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板的制備方法，其特征在于，步驟4)中的養(yǎng)護工序為:先蒸汽養(yǎng)護，再自然養(yǎng)護； 所述蒸汽養(yǎng)護溫度為40 0C-90 0C，養(yǎng)護時間為4h~12h，然后自然養(yǎng)護至25-28天； 所述自然養(yǎng)護為在自然條件下養(yǎng)護25-28天。6.根據權利要求2所述的一種利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板的制備方法，其特征在于，步驟I)中的改性劑包括速凝劑、增強劑、防霉劑中的一種或任意幾種復配； 所述速凝劑為硫酸鈉、氯化鈣和硅酸鈉的一種或任意幾種復配； 所述增強劑為聚合物膠粉、丁苯乳膠、EVA乳液中的一種或任意幾種復配； 所述防霉劑為氧化鋅、硼砂、甲酸鈉、苯酚中的一種或任意幾種復配。7.根據權利要求2所述的一種利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板的制備方法，其特征在于，步驟2)中的外加劑包括催化劑、緩凝劑、穩(wěn)泡劑、增稠劑、防霉劑中的一種或幾種； 所述的催化劑為高錳酸鉀、氧化錳、氧化鐵中的一種或任意幾種復配； 所述的緩凝劑為檸檬酸鈉、酒石酸鉀、丙烯酸鈉中的一種或任意幾種復配； 所述的穩(wěn)泡劑為硬脂酸鈣、硬脂酸銨、硅酮酰胺中的一種或任意幾種復配； 所述的增稠劑為甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉或羥乙基纖維素中的一種或任意幾種復配； 所述的防霉劑為氧化鋅、硼砂、甲酸鈉、苯酚中的一種或任意幾種復配。8.權利要求3所述的一種利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板的制備方法，其特征在于，所述廢棄植物秸桿為秸桿、木本植物枝杈； 所述空心植物稻桿為麥稻桿、稻稻桿。9.根據權利要求2所述的一種利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板的制備方法，其特征在于，步驟I)中，先成型下面層，在下面層的表面成型有若干嵌槽，再待下面層具備支撐芯層的強度時澆注芯層。10.根據權利要求2所述的一種利用植物秸桿生產的夾芯復合墻板的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述發(fā)泡劑的加入量以控制所述芯層的密度不超過300 kg/m3為準。
【文檔編號】E04C2/30GK106045447SQ201610391116
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】張磊蕾, 王武祥, 廖禮平, 王愛軍
【申請人】中國建筑材料科學研究總院