專利名稱：：一種用植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及建筑工程
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地說是一種用植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料。
背景技術(shù)：
：目前，在城市化快速發(fā)展的背景下，作為大量消耗能源與資源的建筑業(yè)，必須發(fā)展綠色建筑，改變建筑業(yè)高投入、高消耗、高污染、低效率的模式。村鎮(zhèn)建筑占全國建筑面積50%以上，在資源、環(huán)境與發(fā)展的矛盾日益突出的情況下，村鎮(zhèn)建筑要盡最大努力減少對資源、環(huán)境的壓力，因此，大力發(fā)展村鎮(zhèn)綠色建筑研究與實踐，對建設(shè)新農(nóng)村、營造特色城鎮(zhèn)、減少資源消耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。生土建筑在國外有悠久的歷史，在人們普遍關(guān)注生態(tài)危機、能源危機、環(huán)境污染的今天，生土建筑又重新成為各國學(xué)者關(guān)注研究的熱點。各國研究人員根據(jù)本國的土質(zhì)情況，開展大量試驗研究，探索出影響生土建筑功能和抗震能力的相關(guān)因素，提出了相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)達(dá)國家圍繞生土建筑展開的研究主要集中在三個方面一是如何提高生土強度，為此主要以添加水泥為加強材料，并研究新型土壤改性劑；二是開發(fā)生土建筑專用施工設(shè)備，提高施工效率；三是研究施工工藝與生土墻體物理力學(xué)性能的關(guān)系，比如夯實密度、土的組成與顆粒含量對生土墻體導(dǎo)熱系數(shù)指標(biāo)的影響機理等。發(fā)達(dá)國家的上述技術(shù)成就有效提高了生土建筑的強度、耐久性、施工效率和抗震性能。國內(nèi)關(guān)于生土建筑的研究工作主要集中在兩個方面一是如何提高生土強度和生土建筑的抗震性能，為此主要以添加水泥、石灰、粉煤灰為加強材料，并通過加筋(鋼絲網(wǎng)、農(nóng)作物及植物秸稈)提高生土墻體整體性；二是研究施工工藝與生土墻體物理力學(xué)性能的關(guān)系，比如夯實密度、土的組成與顆粒含量、含水率對生土墻體強度和耐久性的影響機理等。研究思路與國外基本相同，研究工作的深度和系統(tǒng)性和國外先進(jìn)水平相比有一定差距，尤其在提高施工效率以及規(guī)程規(guī)范制訂方面還有很多工作要做?？偟膩碚f，國內(nèi)外相關(guān)研究工作有效提高了生土建筑的強度、耐久性、施工效率和抗震性能，但尚未擺脫生土墻體自重大、用土多、導(dǎo)熱系數(shù)高等生土建筑固有的缺點。隨著經(jīng)濟技術(shù)條件的改善，實心粘土燒結(jié)磚逐漸成為村鎮(zhèn)建筑的主要墻體材料。雖然燒結(jié)粘土磚、普通燒結(jié)粘空心磚和混凝土砌塊等墻體材料的生產(chǎn)工藝和技術(shù)規(guī)范已經(jīng)非常成熟，但其在廣大村鎮(zhèn)建筑中的應(yīng)用仍存在一些問題，這些問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面A.在生產(chǎn)燒結(jié)粘土磚、普通燒結(jié)粘空心磚和混凝土砌塊等這些墻體材料過程中要消耗大量的能源，產(chǎn)生大氣污染，這些材料廢棄后回收利用率低，產(chǎn)生大量不可降解的建筑垃圾；B.在經(jīng)濟落后地區(qū)，廣大農(nóng)民購買工業(yè)化生產(chǎn)墻體材料用于住房建設(shè)尚不現(xiàn)實，將這些建筑材料運輸?shù)狡h(yuǎn)山區(qū)也將產(chǎn)生很高的運輸費用，農(nóng)民難于承受；C.為了保護(hù)耕地，國家出臺了一系列墻改政策，如國務(wù)院辦公廳在2005年發(fā)布了"關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)墻體材料革新和建筑節(jié)能的通知"(國辦發(fā)[2005]33號)。與此宏觀政策相矛盾的是隨著經(jīng)濟條件的改善，普通燒結(jié)實心粘土磚在我國廣大村鎮(zhèn)建筑中的使用卻日漸普及。D.為降低建筑能耗，國家采取了一系列措施，國家發(fā)改委在制定的"節(jié)能中長期專項規(guī)劃"中也規(guī)定了"十一五"期間，在全國范圍內(nèi)新建建筑要嚴(yán)格實施節(jié)能50%的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。住宅建筑外墻耗熱量占整個建筑總耗熱量的29.4938.29%，而燒結(jié)粘土空心磚和混凝土砌塊等的導(dǎo)熱系數(shù)均大于0.45W/(m《)，經(jīng)過計算采用目前的墻體厚度小于300mm的情況下不能滿足國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的第三步要求。因此需要采取保溫隔熱措施，或者使用保溫、隔熱性能更好的墻體材料才能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，而這又是廣大農(nóng)村人口難于承受的。鑒于生土是我國村鎮(zhèn)建筑普遍使用的天然建材，因此，有必要結(jié)合村鎮(zhèn)建筑的經(jīng)濟、技術(shù)和資源條件，在綠色建筑理念指導(dǎo)下，開發(fā)新型生土材料來克服既有生土材料自重大、用土多、導(dǎo)熱系數(shù)高、施工效率低等缺點。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有村鎮(zhèn)建筑生土墻體和實心粘土燒結(jié)磚的不足，提供一種用植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料，提高生土的抗裂能力、抗壓強度以及纖維和粘土、水泥的粘結(jié)力、防火能力、防腐能力等。本發(fā)明的技術(shù)方案是用植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料由生土0%83%、水泥0%83%與植物纖維10%25%、防火劑硼酸、防霉劑硼砂按重量以一定比例放入砂漿攪拌機，加水?dāng)嚢杈鶆?，形成漿料，漿料自然干燥后，即得輕質(zhì)保溫隔熱生土材料，防火劑硼酸的用量為植物纖維重量的0%20%、防霉劑硼砂的用量為植物纖維重量的0%10%。本發(fā)明在生土中摻入植物纖維，提高生土的抗裂能力；在生土中摻入水泥，提高抗壓強度以及纖維和粘土、水泥的粘結(jié)力；加入硼酸提高植物纖維的防火能力；加入硼砂提高植物纖維的防腐能力。將上述材料加水?dāng)嚢璩蓾{料，該漿料自然干燥后，就形成用植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是一)與傳統(tǒng)生土材料相比-1、自重輕。植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料干密度僅為6001200kg/m3,傳統(tǒng)生土夯土墻和土坯墻自重約1800kg/m3。墻體自重較輕可以減輕建筑自重，減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸，基礎(chǔ)尺寸可以縮小，節(jié)約材料，提高結(jié)構(gòu)抗震安全性。2、強度高?？箟簭姸戎颠_(dá)到2.5MPa以上，而傳統(tǒng)生土夯土墻和土坯的抗壓強度約0.5MPa;3、保溫隔熱。傳熱系數(shù)不大于0.25W/(m*K)，屬于絕熱材料，隔熱和保溫能力好，能夠改善建筑熱環(huán)境，減少夏季空調(diào)制冷和冬季取暖能耗，對于村鎮(zhèn)建筑節(jié)能有積極的促進(jìn)作用。而傳統(tǒng)生土夯土墻和土坯的傳熱系數(shù)約為1.0W/(m*K)，隔熱和保溫能力差；4、不開裂。植物纖維在材料中均勻分布，在水泥的輔助加強作用下，植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料外觀致密，無裂縫產(chǎn)生，克服了傳統(tǒng)土坯和夯土外觀粗糙、易于開裂的缺點；5、省土。由于該材料內(nèi)部孔隙率高，所以，比同體積的傳統(tǒng)夯土墻和土坯節(jié)約用土達(dá)50%以上。由于自重輕，用這種新型生土材料制作的砌塊雖然尺寸大，但易于搬運砌筑，施工效率比傳統(tǒng)生土夯土墻和土坯墻高。該材料像木材一樣易于切割，加工性好；6、力學(xué)性能穩(wěn)定。參加纖維和水泥后，材料的力學(xué)性能較為穩(wěn)定，同一配比制作的生土砌塊的抗壓強度值離散性小，工程質(zhì)量更由保證；7、擴大了生土材料在建筑上的使用范圍。用該新型生土材料可以制作板狀建材，鋪設(shè)于樓面、屋面，從而提高這些部位的保溫隔熱和吸聲性能。二)與實心粘土燒結(jié)磚相比-1、自重輕，抗震性能好。植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料干密度僅為利6001200kg/V，實心粘土燒結(jié)磚自重約18001900kg/m3。墻體自重較輕可以減輕建筑自重，減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸，基礎(chǔ)尺寸可以縮小，節(jié)約材料，提高結(jié)構(gòu)抗震安全性。2、循環(huán)使用。該材料廢棄后摻加農(nóng)家肥后可以還田，也可以破碎后重新生產(chǎn)建筑砌塊，所以具有綠色建筑材料重復(fù)使用(Reuse)和循環(huán)使用(Recycle)的特征，保護(hù)耕地，具有良好的生態(tài)效應(yīng)；3、保溫隔熱。傳熱系數(shù)不大于0.25W/(m*K)，屬于絕熱材料，隔熱和保溫能力好，能夠改善建筑熱環(huán)境，減少夏季空調(diào)制冷和冬季取暖能耗，對于村鎮(zhèn)建筑節(jié)能有積極的促進(jìn)作用。而傳統(tǒng)生土夯土墻和土坯的傳熱系數(shù)約為0.75W/(m*K)，隔熱和保溫能力差；4、施工效率高。由于自重輕，用這種新型生土材料制作的砌塊雖然尺寸大，但易于搬運砌筑，施工效率比實心粘土磚墻高；5、保持傳統(tǒng)建筑風(fēng)貌。該新型生土材料保持了傳統(tǒng)生土材料的顏色、質(zhì)感，用于村鎮(zhèn)建筑時更易于保持村鎮(zhèn)的傳統(tǒng)風(fēng)貌，對發(fā)展民俗旅游有積極的促進(jìn)作用；6、價格低廉，節(jié)約建材運輸費用。該材料的主要原料都是就地取材，節(jié)約了材料運輸費用。該產(chǎn)品的生產(chǎn)過程簡單，對設(shè)備和施工現(xiàn)場水電條件要求不高，所以，植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料具有價格低廉的特點，適合在廣大村鎮(zhèn)地區(qū)尤其是西部地區(qū)村鎮(zhèn)建設(shè)中使用；7、省土。由于該材料內(nèi)部孔隙率高，所以，比同體積的實心粘土磚墻節(jié)約用土達(dá)50%以上。由于自重輕，用這種新型生土材料制作的砌塊雖然尺寸大，但易于搬運砌筑，施工效率比實心粘土磚墻高；總之，植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料具有輕質(zhì)、保溫、隔熱、吸音等效果，這種材料可以加工成建筑砌塊使用，也可以整體灌漿形成建筑墻體，還可以制作成片狀板材鋪設(shè)樓、屋面，提高這些部位的保溫隔熱和吸聲能力。而且就地取材，制作工藝流程簡單，符合綠色建材"3R"(Reuse—重新使用，Reduce—減少使用，Recycle—循環(huán)使用)原則。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1是本發(fā)明的用植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料；圖2、圖3,是發(fā)明的用植物纖維增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料；圖4是本發(fā)明的用植物纖維增強的水泥材料。具體實施例方式實施例1:高強度植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料制作1、用飼料破碎機將植物或農(nóng)作物秸稈破碎成植物纖維備用；2、制訂植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料的配合比如下表所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>C表示水泥，E表示生土，P表示植物纖維；表中配比為干料重量比。3、按照材料的重量配比準(zhǔn)備材料；4、將防火劑和防腐劑放在容器中充分?jǐn)嚢柚镣耆诮?，備用?、將生土、纖維和水泥放入砂漿攪拌機中，倒入溶解后的防火劑和防腐劑加水?dāng)嚢瑁?、攪拌均勻后(時間不少于10分鐘)，將攪拌均勻的拌和物倒入事前準(zhǔn)備好的模具當(dāng)中，表面抹光，24小時后脫模；7、將脫模后的砌塊曬干或風(fēng)干，干燥過程要不斷翻曬，防止砌塊收縮不均勻，干燥后的砌塊抗壓強度高達(dá)5MPa，可用于承重墻的砌筑。實施例2:低強度植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料制作1、用飼料破碎機將植物或農(nóng)作物秸稈破碎成植物纖維備用；2、制訂低強度植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料的配合比如下表所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>C表示水泥，E表示生土，P表示植物纖維；表中配比為干料重量比。3、其余制作過程同實施例1。按此方法制作的砌塊自重約600kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)約0.1W/(mK)，保溫隔熱能力更強，可用于砌筑節(jié)能建筑的框架填充墻。實施例3:僅使用植物纖維增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料制作當(dāng)工程所在地的生土粘性很好時，可以不添加水泥作為膠結(jié)材料，僅使用植物纖維對生土進(jìn)行加強。這種植物纖維增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料具有更好的環(huán)境效應(yīng)和更為低廉的造價，制作方法如下1、用飼料破碎機將植物或農(nóng)作物秸稈破碎成植物纖維備用；2、制訂植物纖維增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料的常用配合比如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>E表示生土，P表示植物纖維；表中配比為干料重量比。3、生土重量稱量前，需要做簡易的含水率測試，生土重量應(yīng)扣減生土含水量；4、將防火劑和防腐劑放在容器中充分?jǐn)嚢柚镣耆诮?，備用?、將生土、纖維放入砂漿攪拌機中，加水?dāng)嚢瑁瑪嚢钑r倒入添加劑；6、攪拌均勻后(攪拌時間不少于10分鐘)，將攪拌均勻的拌和物倒入事前準(zhǔn)備好的模具當(dāng)中，表面抹光，24小時后脫模；7、將脫模后的砌塊曬干或風(fēng)干，干燥過程要不斷翻曬，防止砌塊收縮不均勻，干燥后的砌塊可用于承重墻或填充墻的砌筑。實施例4:植物纖維增強輕質(zhì)保溫隔熱水泥砌塊制作在生土難于獲得的情況下，可以僅使用植物纖維和水泥制作植物纖維增強的輕質(zhì)保溫隔熱水泥砌塊。制作方法如下1、用飼料破碎機將植物或農(nóng)作物秸稈破碎成植物纖維備用；2、制訂植物纖維水泥增強輕質(zhì)保溫隔熱生土砌塊的常用配合比如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>C表示水泥，P表示植物纖維；表中配比為干料重量比。3、按照材料的重量配比準(zhǔn)備材料。4、將防火劑和防腐劑放在容器中充分?jǐn)嚢柚镣耆诮?，備用?、將水泥、纖維放入砂漿攪拌機中，加水?dāng)嚢?，攪拌時倒入添加劑；6、攪拌均勻后(攪拌時間不少于10分鐘)，將攪拌均勻的拌和物倒入事前準(zhǔn)備好的模具當(dāng)中，表面抹光，24小時后脫模；7、將脫模后的砌塊曬干或風(fēng)干，干燥過程要不斷翻曬，防止砌塊收縮不均勻，干燥后的砌塊可用于承重墻或填充墻的砌筑。上述實施例中可以使用其它無機纖維、廢紙纖維取代植物纖維；可以使用石灰、石膏膠結(jié)材料取代水泥；為增強抗壓強度可以適量摻入砂或礦渣作為骨料。權(quán)利要求1.一種用植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料，其特征是由生土0％～83％、水泥0％～83％與植物纖維10％～25％、防火劑硼酸、防霉劑硼砂以植物纖維重量按一定比例放入砂漿攪拌機，加水?dāng)嚢杈鶆?，形成漿料，漿料自然干燥后，即得輕質(zhì)保溫隔熱生土材料；防火劑硼酸的用量為植物纖維重量的0％～20％、防霉劑硼砂的用量為植物纖維重量的0％～10％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料，其特征是可以用其它無機纖維、廢紙纖維取代植物纖維。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料，其特征是可以用石灰、石膏膠結(jié)材料取代水泥。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料，其特征是為增強抗壓強度可以適量摻入砂或礦渣作為骨料。全文摘要本發(fā)明是一種用植物纖維和水泥增強的輕質(zhì)保溫隔熱生土材料。它是以天然生土為主要材料，添加植物纖維、水泥和其它添加劑加水拌和后自然干燥而成，具有自重輕、保溫隔熱性能好、生產(chǎn)工藝簡單、可以循環(huán)使用并易于降解、造價低廉、保持傳統(tǒng)生土墻體肌理和質(zhì)感等特點，是一種適用于村鎮(zhèn)建筑及旅游建筑的綠色環(huán)保墻體材料，既可用于替代傳統(tǒng)夯土、土坯，也可替代實心粘土燒結(jié)磚作為村鎮(zhèn)建筑的墻體材料，還可用來鋪設(shè)樓面和屋面，提高這些部位的保溫隔熱以及吸聲性能。文檔編號C04B18/24GK101428994SQ20081023354公開日2009年5月13日申請日期2008年11月10日優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日發(fā)明者柏文峰,博董申請人:昆明理工大學(xué)