專利名稱：微晶泡沫玻璃墻體材料及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種墻體材料，特別是一種在結(jié)構(gòu)和性能上介于微晶玻璃和泡沫玻璃之間的微晶泡沫玻璃墻體材料及其制法。
背景技術(shù)：
國際上對各種微晶玻璃的研究開發(fā)和應(yīng)用至少已有50年以上的歷史，國內(nèi)從20世紀(jì)80年代已開始研制，現(xiàn)已有一些產(chǎn)品問世。微晶玻璃體密度大(≥2700kg/m3)、耐腐、耐磨、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁、力學(xué)強度大，大量用于非建筑行業(yè)。當(dāng)做成表面光潔的薄板材時，主要用于作裝飾貼面材料，價格昂貴。
泡沫玻璃國外從20世紀(jì)30年代開始研制，國內(nèi)80年代末期開始引進和開發(fā)。它以磨細(xì)玻璃粉為主要原料，加發(fā)泡劑，經(jīng)燒熔發(fā)泡、退火冷卻加工處理而成，具有獨立氣泡結(jié)構(gòu)，體密度很小，導(dǎo)熱系數(shù)小，常溫下為0.052w/m.k，保溫絕熱性好，但抗壓強度小(平均0.7Mpa)，抗折強度小(平均0.5Mpa)，因此主要用作復(fù)合墻體材料的保溫絕熱組成部分。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是利用微晶玻璃力學(xué)強度大，泡沫玻璃輕，保溫、隔熱、吸音性能良好的優(yōu)點；提出一種非粘土的、利廢、節(jié)能的微晶泡沫玻璃環(huán)保型墻體材料及其制法。
2、技術(shù)方案為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的微晶泡沫玻璃墻體材料，其特征在于其組分為玻璃粉、粉煤灰和非金屬礦，玻璃粉的粒度d(0.9)小于130目，粉煤灰的粒度d(0.9)小于120目，非金屬礦的粒度d(0.9)小于230。玻璃粉和粉煤灰的總量配比(重量％)為90-97％，非金屬礦為3-10％。
在玻璃粉和粉煤灰的混合物中，主要氧化物的配比(重量％)為SiO0∶62.43-76.80，Al2O3∶5.41-10.55，CaO∶5.43-14.89，MgO∶1.64-3.75，F(xiàn)eO+Fe2O3∶0.75-3.30，Na2O+K2O∶9.20-14.95。
所述的非金屬礦為堿性長石、硅砂、硅灰石、純堿(Na2CO3)和方解石中的一種或幾種。堿性長石的重量配比(％)為1-5％，方解石為1-2％，硅灰石為1-2％，純堿為1-5％。
所述的玻璃粉為鋼化玻璃粉、平板玻璃粉或啤酒瓶玻璃粉。
本發(fā)明所述的微晶泡沫玻璃墻體材料的制法，其特征在于1)將研磨的玻璃粉、粉煤灰和非金屬礦粉加入水后進行混合；2)含有水份的條件下壓制成型，然后烘干；3)放入窯內(nèi)燒制；4)將燒制后的毛坯切割成型。在第2步中，水份的含量(重量％)為6-8％.其中在第3步燒制過程中，在窖內(nèi)的升溫速度為1-5℃/分，至915-925℃降溫，降溫速率與升溫速率相同，到400℃后自然冷卻。
微晶泡沫玻璃新型墻體材料的主要原料是碎玻璃、粉煤灰、非金屬礦，經(jīng)磨粉混合加發(fā)泡劑燒結(jié)發(fā)泡，制成一種具有獨立氣泡結(jié)構(gòu)的多孔、含微晶增強的泡沫玻璃材料，即在玻璃質(zhì)基質(zhì)中含有大量交織狀硅灰石、鈉硅灰石和折晶石針狀晶體組成的一種玻晶交織結(jié)構(gòu)，增加了材料的強度和韌性。根據(jù)所加粉煤灰、非金屬礦組成和含量的變化，促使微晶泡沫玻璃體密度、導(dǎo)熱系數(shù)，力學(xué)強度發(fā)生互為消長的關(guān)系，從而成為可用于墻體不同部分用途的相應(yīng)建筑材料。
微晶泡沫玻璃的原料主要有碎玻璃粉和粉煤灰，其次為堿性長石(鉀長石、鈉長石)、硅砂、硅灰石、純堿(Na2CO3)和方解石等。碎玻璃粉和粉煤灰占原料總重量90％wt以上，碎玻璃粉的粒度從d(0.9)＝130～250目為宜，電廠粉煤灰的粒度為d(0.9)＝120～150目可直接使用，其它原料粒度為d(0.9)＝230～325目。
玻璃粉可用鋼化玻璃、平板玻璃和啤酒瓶玻璃廢料加工磨細(xì)成粉。其化學(xué)成分如表1所示。其中酒瓶玻璃的化學(xué)成分隨酒瓶種類的不同變化較大，在配制成微晶泡沫玻璃原料時，需根據(jù)成功制成產(chǎn)品的鋼化玻璃或平板玻璃成分作準(zhǔn)，用改變其它成分?jǐn)?shù)量進行成分調(diào)正，如適當(dāng)加減硅粉和堿等。
表1各種玻璃粉化學(xué)成分

電廠粉煤灰其粒度一般可直接使用，其成分也隨原煤成分有所變化，我們成功制作的微晶泡沫玻璃所用粉煤灰化學(xué)成分如表2，若用其他電廠粉煤灰則需據(jù)此成功標(biāo)準(zhǔn)加以調(diào)正成分，使之標(biāo)準(zhǔn)化。制造產(chǎn)品的粉煤灰需事先經(jīng)放射性檢測是否符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，因為成品的放射性含量主要來源于煤礦。
硅砂、堿性長石、方解石與純堿Na2CO3結(jié)合，可增加微晶泡沫玻璃基質(zhì)中的合成玻璃量，從而能增加產(chǎn)品的封閉氣孔數(shù)量，增加產(chǎn)品力學(xué)強度。
當(dāng)使用硅砂、堿性長石、方解石與純堿Na2CO3時，要適量減少玻璃粉和粉煤灰的含量，以使化學(xué)成分平衡。長石和純堿的用量為1～5％，方解石量為1～2％。配以適量硅砂，代替玻璃粉+粉煤灰的相應(yīng)成分?jǐn)?shù)量。
表2粉煤灰化學(xué)成分

硅砂、長石、方解石的化學(xué)成分如表3所示。
表3其它非金屬的礦物原料的化學(xué)成分

純堿除起熔劑的作用外，也有發(fā)泡作用，它在850℃左右發(fā)生分解，產(chǎn)生氣體CO2，其Na2O成分是生成新生晶體折晶石、鈉硅灰石和新生玻璃的組成。方解石在800-920℃發(fā)生分解發(fā)生氣體CO2，所以是本發(fā)明制品(加熱＞900℃)的主要發(fā)泡劑，其分解生成的CaO也是新生玻璃的成分。
硅灰石的用量為1～2％，主要起促晶和微晶增強的作用。玻璃粉、粉煤灰、硅灰石、純堿Na2CO3、方解石、或玻璃粉、粉煤灰、(堿性長石+硅砂+純堿)、硅灰石、方解石等各種原料經(jīng)機械混合均勻，在含水量為6～8％的條件下，壓制成型，經(jīng)烘干后進入窯爐焙燒，發(fā)泡燒結(jié)后，切割成型，便制成磚塊成品。按上述組分(可以組成多種配方)和制作方法，便能獲得多種微晶泡沫玻璃制品。其中輕型與強度是互為消漲關(guān)系的一對矛盾，當(dāng)成分中增加粉煤灰或(硅砂+長石+堿)量，減少玻璃粉量則使強度增加、體密度增大。綜合本發(fā)明所獲得的微晶泡沫玻璃主要物理性質(zhì)與有關(guān)墻體材料的性能比較如表4、表5所示。
表4微晶泡沫玻璃墻體材料與類似產(chǎn)品物理化學(xué)性能比較

表5微晶泡沫玻璃墻體材料與類似產(chǎn)品吸音、隔音性能比較

3、有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是(1)不含任何粘土。國家建材工業(yè)“十五”規(guī)劃中指出在170個大中城市中，用3年過渡時間完全禁止使用實心粘土磚。墻體材料要重點發(fā)展非粘土類空心制品、混凝土砌塊等。重點發(fā)展年產(chǎn)10-20萬m3加氣混凝土砌塊生產(chǎn)線，年產(chǎn)6000萬塊以上規(guī)模的燒結(jié)空心磚生產(chǎn)線，推廣廢渣高滲量新工藝。即使這樣，由于歷史的基礎(chǔ)太薄弱的原因，到2005年也僅僅能做到從2001年的每年耗用土地66萬畝降到46萬畝。因為空心粘土磚還在大量使用粘土，而全國大部分地區(qū)還不能禁止使用粘土實心磚。而本項發(fā)明可以不使用粘土。
(2)比體密度相同的加氣混凝土性能更優(yōu)良。“十五”規(guī)劃中提到重點發(fā)展蒸壓加氣混凝土砌塊生產(chǎn)線。而本發(fā)明所生產(chǎn)的微晶泡沫玻璃墻體材料，在同樣體密度條件下，力學(xué)性能等指標(biāo)明顯比加氣混凝土更優(yōu)良。本發(fā)明的產(chǎn)品與加氣混凝土有相類似的用途。即輕型、保溫、吸音的墻體材料，但性能更好。
我國于1958年開始進行加氣混凝土研究，1963年進行工業(yè)試驗和應(yīng)用，1965年從瑞典西波列克斯(Siporex)公司引進全套技術(shù)與裝備，以后又相繼從波蘭、羅馬尼亞、德國、日本引進關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備。至1999年，建立了約200條加氣混凝土生產(chǎn)線，到目前整體技術(shù)水平還很低，整個產(chǎn)品合格率也不高，主要是生產(chǎn)抗壓強度為2.5Mpa～3.5Mpa的加氣混凝土砌塊。
本發(fā)明生產(chǎn)的微晶泡沫玻璃墻體材料已可生產(chǎn)抗壓強度3.5Mpa～17Mpa的產(chǎn)品。
(3)符合工業(yè)化大生產(chǎn)的工藝流程。本發(fā)明已經(jīng)過工廠規(guī)模中試生產(chǎn)。其連續(xù)勻速的加溫曲線工藝完全適應(yīng)工業(yè)化連續(xù)大生產(chǎn)的需要。
具體實施例方式
實施例1占總重量90％wt以上的玻璃粉和粉煤灰混合物為主要原料。其化學(xué)成分中各氧化物的重量百分?jǐn)?shù)為SiO266.24、TiO20.18、Al2O36.50、Fe2O30.65、FeO 0.12、MnO 0.01、MgO 3.10、CaO 9.03、Na2O 9.36、K2O 2.81、P2O50.10、燒失量1.30，配以占總原料重量小于10％wt的純堿Na2CO3、方解石和硅灰石。原料組分的粒度如說明書前段所述。經(jīng)機械混合均勻后，含水份6-8％wt的條件下壓制成型。烘干后，入窯燒制。在窯內(nèi)的升溫速度為1～1.5℃/分。至915-925℃降溫，降溫速率與升溫速率相同，到400℃后為自然冷卻，全部在窯內(nèi)自動勻速推行。60℃左右出窯、冷卻至室溫切割為成品。
本實施例的產(chǎn)品主要性能為體密度≤450kg/m3，立方體抗壓強度3.5～4.1Mpa。
實施例2占總重量90％wt以上玻璃粉和粉煤灰混合物。其化學(xué)成分中各氧化物重量百分比分別為SiO265.35、TiO20.24、Al2O37.41、Fe2O30.62、FeO O.28、MnO 0.02、MgO 3.0、CaO 9.28、Na2O 9.14、K2O 2.60、P2O50.1、燒失量1.4。配以占總原料重量≤10％wt的純堿Na2CO3、方解石和硅灰石。原料粒度同說明書前段所述。經(jīng)機械混合均勻后，如同實施例1一樣的壓制成型、入窯燒制、冷卻切割為成品。
本實施例產(chǎn)品的主要性能為五組15塊樣品體密度平均750kg/M3，立方體抗壓強度平均10.7Mpa。
權(quán)利要求
1.一種微晶泡沫玻璃墻體材料，其特征在于其組分為玻璃粉、粉煤灰和非金屬礦，玻璃粉的粒度d(0.9)小于130目，粉煤灰的粒度d(0.9)小于120目，非金屬礦的粒度d(0.9)小于230目。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微晶泡沫玻璃墻體材料，其特征在于玻璃粉和粉煤灰的總量配比(重量％)為90-97％，非金屬礦為3-10％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微晶泡沫玻璃墻體材料，其特征在于在所述的玻璃粉和粉煤灰的混合物中，主要氧化物的配比(重量％)為SiO0∶62.43-76.80，Al2O3∶5.41-10.55，CaO∶5.43-14.89，MgO∶1.64-3.75，F(xiàn)eO+Fe2O3∶0.75-3.30，Na2O+K2O∶9.20-14.95。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微晶泡沫玻璃墻體材料，其特征在于所述的非金屬礦為堿性長石、硅砂、硅灰石、純堿(Na2CO3)和方解石中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微晶泡沫玻璃墻體材料，其特征在于所述的堿性長石的重量配比(％)為1-5％，方解石為1-2％，硅灰石為1-2％，純堿為1-5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微晶泡沫玻璃墻體材料，其特征在于所述的玻璃粉為鋼化玻璃粉、平板玻璃粉或啤酒瓶玻璃粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微晶泡沫玻璃墻體材料的制法，其特征在于1)將研磨的玻璃粉、粉煤灰和非金屬礦粉加入水后進行混合；2)在含有水份的條件下壓制成型，然后烘干；3)放入窯內(nèi)燒制；4)將燒制后的毛坯切割成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微晶泡沫玻璃墻體材料的制法，其特征在于在第2步中，水份的含量(重量％)為6-8％。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微晶泡沫玻璃墻體材料的制法，其特征在于在第3步燒制過程中，在窖內(nèi)的升溫速度為1-5℃/分，至915-925℃降溫，降溫速率與升溫速率相同，到400℃后自然冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微晶泡沫玻璃墻體材料,其特征在于其組分為玻璃粉、粉煤灰和非金屬礦,玻璃粉的粒度d(0.9)小于130目,粉煤灰的粒度d(0.9)小于120目,非金屬礦的粒度d(0.9)小于230目。本發(fā)明的制法是:將研磨的玻璃粉、粉煤灰和非金屬礦粉加入水后進行混合;在含有水份的條件下壓制成型,然后烘干;放入窯內(nèi)燒制;將燒制后的毛坯切割成型。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)不含任何粘土。(2)比體密度相同的加氣混凝土性能更優(yōu)良。(3)符合工業(yè)化大生產(chǎn)的工藝流程。本發(fā)明已經(jīng)過工廠規(guī)模中試生產(chǎn)。其連續(xù)勻速的加溫曲線工藝完全適應(yīng)工業(yè)化連續(xù)大生產(chǎn)的需要。
文檔編號C03C3/076GK1389417SQ0213795
公開日2003年1月8日 申請日期2002年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月15日
發(fā)明者陳克榮, 曾家湖, 陳小明 申請人:南京大學(xué), 深圳市南灃創(chuàng)業(yè)科技有限公司