專利名稱：一種秸稈保溫板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于村鎮(zhèn)建筑材料和固體廢棄物再生利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于村 鎮(zhèn)建筑的墻體圍護和保溫材料的保溫板制備方法。
背景技術(shù)：
以前村鎮(zhèn)建設(shè)中使用農(nóng)作物秸稈主要是用于夯土墻等生土建筑，傳統(tǒng)的生土材料 主要是采用粘土和農(nóng)作物秸稈制備，利用粘土的絮凝結(jié)構(gòu)特性使生土材料在干燥后產(chǎn)生強 度，同時利用秸稈的纖維增韌特性來提高生土材料的抗裂性。但是隨著農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā) 展，農(nóng)村居民對住宅的需求也日益增大，農(nóng)村修建住宅使用的建筑材料主要是粘土磚、石 頭、混凝土砌塊和木材，基本上摒棄了傳統(tǒng)的生土材料，而秸稈也幾乎不會用于村鎮(zhèn)建設(shè)。 生產(chǎn)粘土磚、石頭、混凝土砌塊不僅能耗很高而且還會破壞環(huán)境，同時也導(dǎo)致大量的村鎮(zhèn)建 筑成為高能耗建筑，不利于我國的建筑節(jié)能和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。農(nóng)作物秸稈(以下簡稱秸稈)產(chǎn)生量大，來源廣泛，可以再生，是主要的農(nóng)業(yè)固體 廢棄物之一，如果秸稈得到有效利用，將會成為一種豐富的資源，因此秸稈被譽為“第二森 林”。我國農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量高達疒10億t，其中稻草秸稈2.3億t、玉米秸稈2. 2億t、小 麥秸稈1. 2億t、豆類和秋雜糧作物秸稈1億t、花生等作物秸稈1億t。稻草秸稈量已占世 界產(chǎn)量的37%左右，還有大量的野生植物秸稈，成為寶貴的可再生資源。但是秸稈綜合利用 成本高、經(jīng)濟性差、產(chǎn)業(yè)化程度低，造成秸稈產(chǎn)生區(qū)域性、季節(jié)性、結(jié)構(gòu)性過剩。從整體上來 看，我國秸稈利用率和利用水平都比較低。由于秸稈得不到合理利用，一些區(qū)縣出現(xiàn)大面積 焚燒秸稈的情況，嚴(yán)重污染空氣，并威脅航空及高速公路的交通安全。此外，由于技術(shù)和觀 念問題，秸稈綜合利用目前很少考慮將其用于制造建筑材料。根據(jù)國內(nèi)外秸稈綜合利用的 發(fā)展和現(xiàn)狀來看，除了將秸稈作為生物質(zhì)資源以外，利用秸稈制作板材等建筑材料仍然是 能夠大量利用秸稈的有效途徑。如果能夠有效地利用我國豐富的秸稈資源，制造價格低廉 的可用于村鎮(zhèn)建筑的墻體材料，不僅可以降低村鎮(zhèn)建筑造價，而且可以推動農(nóng)作物秸稈的 資源綜合利用。目前，秸稈已經(jīng)被看作是可再生的資源，我國很多省市都已經(jīng)采取多種措施推進 秸稈的資源綜合利用，已經(jīng)開發(fā)出了很多種利用秸稈制造的建筑材料和制品，如用于制作 家具的中低密度秸稈裝飾板，可以作為外墻裝飾的水泥基秸稈裝飾板，還有秸稈纖維增強 硅酸鈣板、氯氧鎂水泥裝飾板，等等。由于制作秸稈人造板時需要添加有機粘接劑，造成秸 稈板材甲醛超標(biāo)。同時，秸稈板材存在耐久性差、易變形、防火性較差等諸多問題，導(dǎo)致國內(nèi) 多條秸稈板材生產(chǎn)線大幅減產(chǎn)甚至最終停產(chǎn)。在西方發(fā)達國家，由于秸稈資源相對匱乏，很 多秸稈板材生產(chǎn)企業(yè)因缺乏秸稈資源，已經(jīng)倒閉或者轉(zhuǎn)移到其他秸稈資源豐富的國家。除 了用秸稈制造主要用于室內(nèi)裝飾和家具的中低密度秸稈裝飾板，目前一些企業(yè)也利用秸稈 制造外墻裝飾板。秸稈外墻裝飾板具有質(zhì)量輕、易安裝、價格低、色調(diào)豐富等優(yōu)點。這些廠 家通常利用氯氧鎂水泥作為固結(jié)材料制備秸稈板材，但是氯氧鎂水泥秸稈板材耐水性差， 易變形翹曲，應(yīng)用時需要對板材表面進行較為復(fù)雜的處理，而且氯氧鎂水泥秸稈板材制備成本相對較高，因此用于村鎮(zhèn)建筑的外墻裝飾必然會增加村鎮(zhèn)建筑的建造成本。因此，目前 秸稈外墻裝飾板材主要用于別墅等小型建筑。為了提高秸稈外墻裝飾板的耐水性，一些研 究人員采用低堿度水泥來制備秸稈板材，如硫鋁酸鹽水泥，但是硫鋁酸鹽水泥價格較高，而 且硫鋁酸鹽水泥水化時，其PH值仍然可以達到11，堿性環(huán)境也會使秸稈膨脹并加快秸稈纖 維的降解，造成秸稈裝飾板耐久性降低。此外，現(xiàn)有的秸稈裝飾板生產(chǎn)工藝仍然較為復(fù)雜， 生產(chǎn)設(shè)備投入較大，也不利于秸稈裝飾板在廣大農(nóng)村推廣應(yīng)用。故如何有效地利用秸稈，開發(fā)一種制備成本低、便于生產(chǎn)、綜合性能良好的秸稈保 溫板，成為本領(lǐng)域有待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對傳統(tǒng)村鎮(zhèn)建筑能耗很高、建造成本較高，且大量 農(nóng)作物秸稈無法利用等問題，開發(fā)一種制備成本低、便于生產(chǎn)、力學(xué)性能、耐火性和耐久性 良好，以及具有良好抗裂性和熱工性能的秸稈保溫板，為廣大農(nóng)村提供一種性能優(yōu)良的建 筑墻體材料。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明中采用了如下的技術(shù)方案
一種秸稈保溫板的制備方法，其特征在于，采用了如下配比比例的材料
煅燒脫硫石膏70(T900kg
雙飛粉60l60kg
普通硅酸鹽水泥2(T35kg
乳膠粉3、kg
表面活性劑2 llkg
農(nóng)作物秸稈粉2、m3
玻化微珠廣3m3
水1200 2000kg
采用如下步驟制備a、將上述質(zhì)量份比例的煅燒脫硫石膏、雙飛粉、乳膠粉和普通硅酸 鹽水泥攪拌混合均勻，加水拌合后形成無機膠凝劑待用；b、將上述質(zhì)量份比例的表面活性 劑，加入按照表面活性劑2(Γ30倍稱量的水，混合攪拌至氣泡大量生成時待用；C、將b步驟 制得的混合物加入到a步驟制得的無機膠凝劑中，攪拌混合形成可流動的漿體；d、再將農(nóng) 作物秸稈粉加入到漿體中攪拌混合均勻形成保溫材料料漿；e、再將所述保溫材料料漿澆注 到模具，靜置2 3小時后拆模，室外養(yǎng)護7 14天即可。本技術(shù)方案中，采用的煅燒脫硫石膏可以直接從電廠購買，其主要成分為半水石 膏，加水拌合后，很快溶解于水，生成不穩(wěn)定的過飽和溶液，溶液中的半水石膏經(jīng)過水化反 應(yīng)轉(zhuǎn)化為二水石膏；由于二水石膏比半水石膏的溶解度低，所以二水石膏在溶液中處于高 度過飽和狀態(tài)，二水石膏晶體很快析出，同時漿體中的自由水也因水化和蒸發(fā)而逐漸減少， 使得漿體逐漸減少，結(jié)晶顆粒之間的距離減小，晶體形成凝聚結(jié)構(gòu)，具有凝結(jié)硬化快、早期 強度發(fā)展快的特點，使本發(fā)明涉及的秸稈保溫板在生產(chǎn)時可以快速脫模。同時半水石膏凝 結(jié)硬化過程的微膨脹特性也有助于顯著降低秸稈保溫板的干燥收縮率，提高秸稈保溫板的 抗裂性。其中采用的雙飛粉為重質(zhì)碳酸鈣粉體，此處采用雙飛粉可以起到提高新拌料漿流動性的作用。其中采用的普通硅酸鹽水泥是作為凝膠材料，同時作為防水劑以有效地提高石膏 秸稈裝飾板的耐水性；實施時優(yōu)先采用42. 5級普通硅酸鹽水泥使得效果更好。其中采用的乳膠粉為日?；ぎa(chǎn)品，添加它后可以顯著改善半水石膏等無機膠凝 材料與農(nóng)作物秸稈的界面粘結(jié)強度，提高成型秸稈保溫板的密實度和耐水性，并有助于提 高秸稈保溫板的抗裂性；實施時優(yōu)選采用可再分散性乳膠粉，可使得效果更好。其中采用的表面活性劑，是指能形成吸附界面膜，降低表面張力的物質(zhì)；表面活性 劑具有潤濕和分散作用并且在水-半水石膏體系中攪拌時能夠捕獲大量空氣，使半水石膏 漿體攪拌后，形成含氣量極大的水_空氣泡_半水石膏膠凝材料體系，由于水_空氣泡具有 良好的滾珠潤滑作用，使原材料經(jīng)過短時間攪拌后就可以形成流變性極好的類似于微沫的 輕質(zhì)料漿，以確保保溫板更容易成型。由于料漿中含有大量的空氣泡，料漿凝結(jié)硬化以后， 保溫板中會含有大量的封閉孔，將顯著改善保溫板的熱工性能，有助于降低村鎮(zhèn)建筑的建 筑使用能耗。實施時優(yōu)選采用皂角苷非離子型表面活性劑，可使得效果更好。其中采用的農(nóng)作物秸稈粉，是指選自水稻、小麥和玉米等農(nóng)作物秸稈，再破碎為長 度廣5mm的纖維狀秸稈粉；添加秸稈粉可以有效地提高保溫板的抗裂性，通過半水石膏的 微膨脹和秸稈纖維的增韌，從而有效抑制保溫板的開裂問題，提高村鎮(zhèn)建筑的熱工性能和 美觀性。其中采用的?；⒅槭乾F(xiàn)有的化工原料，通過摻加?；⒅榭梢燥@著降低保溫板 的干密度和導(dǎo)熱系數(shù)，并提高保溫板的耐火性。本技術(shù)方案制備步驟中，a步驟中，優(yōu)選采用強制式攪拌機攪拌60秒后可使得混 合均勻，加水后可再拌合6(Γ90秒使其混合均勻，加入水量為總用水量減去后續(xù)步驟用水 量。b步驟中，表面活性劑可采用精度0. Ig的電子稱稱量，可保證表面活性劑用量精確；所 述氣泡大量生成時是指氣泡生成速率相對最大的時候，一般采用高速攪拌器攪拌12(Γ180 秒后即為該時刻。c步驟中，一般攪拌3(Γ60秒，即可形成流動性良好的微沫漿體。d步驟 中，一般攪拌3(Γ60秒，即可形成流動性良好的秸稈保溫材料料漿。e步驟中，具體實施時， 可在常溫下靜置2 3小時后拆模；拆模后養(yǎng)護時需防雨；所述“養(yǎng)護”是指將拆模得到的板 坯擱置于室外一段時間待其自然干燥硬化的工藝。技術(shù)方案中，先將煅燒脫硫石膏、雙飛粉、乳膠粉和普通硅酸鹽水泥加水拌合均勻 后；再加入拌合均勻的表面活性劑與水的混合物；最后再加入農(nóng)作物秸稈粉進行混合。采 用這樣先后順序可以降低最終制得的秸稈保溫板的干密度和導(dǎo)熱系數(shù)。本發(fā)明在實際應(yīng)用時可以采用澆注方式成型。本發(fā)明涉及的秸稈保溫材料無需采 用特殊攪拌設(shè)備和施工設(shè)備，施工方便，原材料成本低，熱工性能、力學(xué)性能和保溫性能均 能滿足村鎮(zhèn)建筑的應(yīng)用要求。本發(fā)明用于村鎮(zhèn)建筑內(nèi)外墻體的圍護時，常規(guī)的粘接和錨固 工藝即可滿足要求；秸稈保溫板與混凝土、頁巖磚、砌塊、石材等基層的粘接強度較高；秸 稈保溫板耐火性好，體積穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)開裂和翹曲等質(zhì)量問題。申請人:根據(jù)國內(nèi)外秸稈板材的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀，在本發(fā)明中采用煅燒脫硫石膏作 為固結(jié)材料，通過在煅燒脫硫石膏中摻加秸稈纖維作為增強和增韌材料，可以有效地提高 石膏秸稈裝飾板的可加工性和抗裂性，同時通過摻加少量普通硅酸鹽水泥作為防水劑以有 效地提高秸稈保溫板的耐水性，秸稈裝飾板表面可以采用無機涂料來提高裝飾效果。根據(jù)前期的探索性試驗，在脫硫半水石膏中摻加其摻量1 5%的水泥，可以明顯改善秸稈板材 的耐水性，同時固結(jié)材料液相的PH值也小于11，有利于降低秸稈的降解速率，提高秸稈裝 飾板的耐久性。本發(fā)明用于外墻裝飾板時，添加的?；⒅榈容p質(zhì)保溫材料作為填料，可以 改善秸稈裝飾板材的熱工性能，使其具有良好的保溫隔熱性，同時也可以使板材具有良好 的防火性能。當(dāng)本發(fā)明用于內(nèi)墻裝飾時，也具有一定的吸音和調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的功能，能夠提 高居住環(huán)境的舒適度。同時由于煅燒脫硫石膏凝結(jié)硬化速度快，可以實現(xiàn)板材的快速脫模， 縮短模具周轉(zhuǎn)周期，提高板材生產(chǎn)速度，有助于降低板材生產(chǎn)成本，還可以有效地促進我國 煅燒脫硫石膏的資源綜合利用。本發(fā)明主要利用了燃煤電廠流化床鍋爐的脫硫石膏作為膠凝材料，為低成本制備 石膏秸稈保溫板開拓一條新的途徑，特別為電廠附近的廣大農(nóng)村可提供高性能生土建筑材 料，同時也解決燃煤電廠脫硫廢棄物和農(nóng)村農(nóng)作物秸稈的綜合利用問題。本發(fā)明還具有以下優(yōu)點
(1)本發(fā)明所使用的主要原材料煅燒脫硫石膏、農(nóng)作物秸稈，均為來源廣泛、價格低廉 的材料，因此生產(chǎn)成本低，便于推廣應(yīng)用。(2)表面活性劑在水中經(jīng)攪拌后形成的水-空氣泡-膠凝材料體系具有良好的滾 珠潤滑作用，可以顯著提高秸稈保溫材料料漿的流動性，便于澆注成型，并顯著降低秸稈保 溫板的干密度和導(dǎo)熱系數(shù)。(3)利用半水石膏凝結(jié)硬化快、微膨脹的特點，可以顯著提高秸稈保溫板的早期強 度，縮短硬化時間，可以實現(xiàn)快速拆模，且干燥收縮率明顯降低，隨著半水石膏摻量的提高， 秸稈保溫板的干燥收縮逐漸減小，有助于提高秸稈保溫板的抗裂性。(4)通過摻加聚合物乳膠粉，可以顯著改善半水石膏等無機膠凝材料與農(nóng)作物秸 稈的界面粘結(jié)強度，提高成型后砂漿的密實度和耐水性，并有助于提高秸稈保溫板的抗裂 性。(5)在秸稈保溫板中摻加?；⒅?，有助于降低保溫板的干密度和導(dǎo)熱系數(shù)，同時 可以提高秸稈保溫板的耐火性。(6)經(jīng)實驗，制得的秸稈保溫板基材的28d抗壓強度最高可以達到2. OMPa, 28d抗 折強度最高可以達到0. SMPa ；干燥收縮值很小，隨著煅燒脫硫石膏摻量增加，還可以產(chǎn)生 微膨脹，抗裂性很好；而干密度低于800 kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)可以低至0. 170ff/(m · K)，是一種 具有保溫抗裂特性的墻體板材。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例和實驗驗證數(shù)據(jù)對本發(fā)明作進一步的詳細說明。實施例1
本實施例中采用如下配比比例的材料 煅燒脫硫石膏700kg 雙飛粉260kg
42. 5級普通硅酸鹽水泥35kg 可再分散乳膠粉(EVA) :3kg皂角苷非離子型表面活性劑2kg 玉米秸稈粉2m3 ?；⒅?m3 水:1200kg 采用如下步驟制備
a、將上述質(zhì)量份比例的煅燒脫硫石膏、雙飛粉、可再分散乳膠粉和42. 5級普通硅酸鹽 水泥攪拌混合均勻，加水拌合后形成無機膠凝劑待用；b、將上述質(zhì)量份比例的皂角苷非離 子型表面活性劑，加入按照表面活性劑2(Γ30倍稱量的水，混合攪拌至氣泡大量生成時待 用；C、將b步驟制得的混合物加入到a步驟制得的無機膠凝劑中，攪拌混合形成可流動的漿 體；d、再將玉米秸稈粉加入到漿體中攪拌混合均勻形成保溫材料料漿；e、再將所述保溫材 料料漿澆注到模具，靜置2 3小時后拆模，室外養(yǎng)護7 14天即可。實施例2
本實施例中采用如下配比比例的材料 煅燒脫硫石膏750kg 雙飛粉210kg
42. 5級普通硅酸鹽水泥30kg 可再分散乳膠粉(EVA) :5kg 皂角苷非離子型表面活性劑5kg 玉米秸稈粉3m3 玻化微珠1m3 水1400kg
具體制備步驟同實施例1。實施例3
本實施例中采用如下配比比例的材料 煅燒脫硫石膏800kg 雙飛粉154kg
42. 5級普通硅酸鹽水泥30kg 可再分散乳膠粉(EVA) :8kg 皂角苷非離子型表面活性劑8kg 玉米秸稈粉3m3 ?；⒅?m3 水1550kg
具體制備步驟同實施例1。實施例4
本實施例中采用如下配比比例的材料 煅燒脫硫石膏850kg 雙飛粉107kg
42. 5級普通硅酸鹽水泥25kg 可再分散乳膠粉(EVA) :8kg皂角苷非離子型表面活性劑10kg 玉米秸稈粉4m3 ?；⒅?m3 水:1700kg
具體制備步驟同實施例1。實施例5
本實施例中采用如下配比比例的材料 煅燒脫硫石膏900kg 雙飛粉60kg
42. 5級普通硅酸鹽水泥20kg 可再分散乳膠粉(EVA) :9kg 皂角苷非離子型表面活性劑11kg 玉米秸稈粉4m3 ?；⒅?m3 水2000kg
具體制備步驟同實施例1。本實施例1 5的秸稈保溫板均可作村鎮(zhèn)建筑內(nèi)外墻體保溫圍護材料，其中，實施 例1為力學(xué)性能最佳的配合比；實施例5是導(dǎo)熱系數(shù)最低的配合比。實驗結(jié)果
將實施例1、實施例3和實施例5中的原材料混合攪拌均勻并按照國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑保溫 砂漿》(GB/T20473— 2006)的要求成型試件，測試力學(xué)性能、導(dǎo)熱系數(shù)和干燥收縮。實驗方 法和結(jié)果如下
1)試件的抗折強度和抗壓強度的測定參照《建筑砂漿基本性能試驗方法》(JGJ70— 2009)，試驗結(jié)果見表1。表1秸稈保溫板基材的力學(xué)性能/MPa
倒j=· jC 專Id7d28dIdfT J /U28d1030.60.80.61.22.030.20.30.60.4LO1.450.2030.5030.5LO
2)?；⒅楸厣皾{的線收縮率測定參照《建筑砂漿基本性能試驗方法》(JGJ70— 2009)，試驗結(jié)果見表2。
表2秸稈保溫板基材的線收縮率(%)
權(quán)利要求
1. 一種秸稈保溫板的制備方法，其特征在于，采用了如下配比比例的材料煅燒脫硫石膏70(T900kg雙飛粉6(T260kg普通硅酸鹽水泥2(T35kg乳膠粉3、kg表面活性劑2 llkg農(nóng)作物秸稈粉2、m3玻化微珠廣3m3水1200 2000kg采用如下步驟制備a、將上述質(zhì)量份比例的煅燒脫硫石膏、雙飛粉、乳膠粉和普通硅酸 鹽水泥攪拌混合均勻，加水拌合后形成無機膠凝劑待用；b、將上述質(zhì)量份比例的表面活性 劑，加入按照表面活性劑2(Γ30倍稱量的水，混合攪拌至氣泡大量生成時待用；C、將b步驟 制得的混合物加入到a步驟制得的無機膠凝劑中，攪拌混合形成可流動的漿體；d、再將農(nóng) 作物秸稈粉加入到漿體中攪拌混合均勻形成保溫材料料漿；e、再將所述保溫材料料漿澆注 到模具，靜置2 3小時后拆模，室外養(yǎng)護7 14天即可。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種秸稈保溫板的制備方法，采用了煅燒脫硫石膏、雙飛粉、普通硅酸鹽水泥、乳膠粉、表面活性劑、農(nóng)作物秸稈粉、?；⒅楹退仍?，再采用攪拌混合、澆注成型養(yǎng)護等步驟制備。本方法制得的秸稈保溫板，具有制備成本低、便于生產(chǎn)、力學(xué)性能、耐火性和耐久性良好，以及具有良好抗裂性和熱工性能等優(yōu)點，為廣大農(nóng)村提供一種性能優(yōu)良的建筑墻體材料。
文檔編號C04B18/24GK102060495SQ20101055922
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者唐祖全, 張亞杰, 張立敏, 騰躍, 范英儒, 賈興文, 錢覺時, 馬英 申請人:重慶大學(xué)