礦渣、電石渣和陶粒高強牆體保溫材料及其製備方法與流程
2023-05-29 15:10:01 1
本發明涉及一種牆體保溫材料及其製備方法，特別涉及一種高強牆體材料及其製備方法。
背景技術：
：目前，電力、水泥、鋼鐵、制鋁等行業產生大量的固體廢棄物，而這些固體廢棄物，如粉煤灰、礦渣、鋼渣、赤泥等，又亟待大宗利用，綜合治理，降低環境汙染。國內外主要使用的牆體防火保溫材料種類繁多，有機類保溫材料頻頻引起火災，防火效果差，成本高；無機類防火保溫材料又紛繁複雜，常因價格戰導致優質防火保溫材料不能佔據市場。牆體保溫材料主要以高分子材料(如聚苯顆粒板材或其拉擠形成的板材等)，其保溫隔音效果良好，同時質量輕，但是高分子牆體保溫材料有其致命的弱點：(1)耐高溫性能差；(2)強度低；(3)施工複雜，因此提高了應用成本。技術實現要素：發明要解決的技術問題是：針對目前牆體材料價格高，耐火性能差和施工繁雜等問題，本發明提供一種利用無機膠凝材料作為粘結劑，以陶粒為骨料製備牆體材料，可以解決以上問題。本發明旨在提供一種高強牆體材料的製備方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：本發明提供一種礦渣、電石渣和陶粒高強牆體保溫材料，由礦渣粉、電石渣粉、陶粒、砂子、重鈣粉、乳膠粉、纖維素醚、水組成；其質量百分比分別為：礦渣粉：10.0～50.0％；電石渣粉：8.0～40.0％；陶粒：30.0～60.0％；砂子：15.0～30.0％；重鈣粉：5.0～20.0％；乳膠粉：1.5～5.0％；纖維素醚：0.5～2.0％；水：12.0～30.0％。作為本發明的進一步改進，所述的礦渣粉為煉鐵過程形成的粒化高爐礦渣經過粉磨後形成粉末，其主要成分為CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3，其中含有部分的矽酸三鈣和矽酸二鈣物相，具有水硬特性，其密度為2.7～2.9g/cm3，最大粒徑小於0.08mm，比表面積為400～450m2/kg。作為本發明的進一步改進，所述的電石渣粉是電石與水反應形成的產物，工業上來源於生產乙炔氣體產生的副產物，白色粉末，其主要成分為氫氧化鈣，陳放多年的電石渣裡含有部分的碳酸鈣成分。作為本發明的進一步改進，所述的陶粒是由包括黏土、頁巖、煤矸石、汙泥或赤泥的成分經過粉磨、成球和燒結而成的一種強度高、重量輕、多孔的燒結材料，陶粒的粒徑為1-5mm或者5-10mm或者10-25mm不等，顏色為暗紅色或者褐紅色，其堆積密度為300-900km/m3。作為本發明的進一步改進，所述砂子包括人工砂和自然砂，粒徑小於5mm。作為本發明的進一步改進，所述重鈣粉為重質碳酸鈣粉末，主要以石灰石為原料，經過機械粉末加工形成的白色粉末，粒徑為350目。作為本發明的進一步改進，所述乳膠粉為可在分散性乳膠粉，是由高分子聚合乳液加工而成的粉狀熱塑性樹脂材料。作為本發明的進一步改進，所述纖維素醚為以木質纖維或精製短棉纖維作為主要原料，經化學處理後，通過醚化劑發生反應所生成的粉狀纖維素醚。本發明還提供一種礦渣、電石渣和陶粒高強牆體保溫材料的準備方法，以礦渣、電石渣、陶粒、砂子和助劑為原料，利用無機膠凝材料作為粘結劑，以陶粒為骨料製備而成所述高強牆體保溫材料。作為本發明的進一步改進，包括如下步驟：步驟1：陶粒預處理；將陶粒在室溫下用自來水浸泡24h後，濾去表面水分到飽和面幹狀態，待用；步驟2：稱量混合；按質量份計，準備預處理好的陶粒30～60，礦渣粉：8～40，砂子15～30，重鈣粉5～20，乳膠粉1.5～5.0，纖維素醚0.5～2.0；將稱好的原料裝入混凝土攪拌機裡，機械攪拌2～6min，轉速為60～80r/min；步驟3：加水攪拌；在上述攪拌乾料中加入水12.0～30.0，機械攪拌6～8min，轉速為60～80r/min；步驟4：產品成型；將上述攪拌好的新鮮物料裝入規定尺寸的金屬模具中，機械振動5～15s後，用塑料薄膜覆蓋模具表面，在溫度為20±1℃，溼度為80～95％的養護室或養護箱中養護24h；步驟5：脫模養護；將養護24h後的產品脫模後，送入溫度為20±1℃的養護室或在水中繼續養護28天後即可使用。本發明的有益效果如下：本發明的高強度保溫牆體材料達到行業標準JB149-2003(膨脹聚苯板薄抹灰外牆保溫系統)中規定的保溫性能(導熱係數≤0.041W/(m·k))。該牆體保溫材料的骨料使用陶粒，由於陶粒為多孔輕質材料，當其經過預處理(吸水)後，可以提供膠凝體系內養護功能，從而進一步提高牆體材料的強度。該牆體材料28d抗壓強度可達到25MPa，且收縮小。此外，還具有如下優點：(1)具有節能環保意義該發明利用礦渣電石渣作為膠凝體系代替水泥，既為電石渣的資源化利用提供了新途徑，又省去生產水泥所需的高能耗，因此具有節能環保意。(2)應用價值高該專利所涉及的牆體保溫材料，不僅保溫性能優良，強度高，且施工方便，不需要單獨施工，因此具有較高的應用價值。(3)生產成本低該發明專利涉及的膠凝材料為礦渣和電石渣，其來源廣泛，價格便宜，較聚苯顆粒高分子保溫材料，該牆體材料的生產成本低。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明不局限於以下實施例。實施例中所用的原料除另有說明外，均為建築行業通用材料，並可通過商業渠道購得。本發明利用礦渣、電石渣、陶粒、砂子和助劑為原料，生產一種高強度的牆體保溫材料，該牆體材料的配方如下：所述的礦渣粉為煉鐵過程形成的粒化高爐礦渣經過粉磨後形成粉末，其主要成分為CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3，其中含有部分的矽酸三鈣和矽酸二鈣物相，具有一定的水硬特性。其密度為2.7～2.9g/cm3，最大粒徑小於0.08mm，比表面積為400～450m2/kg。所述的電石渣粉是電石與水反應形成的產物，工業上來源於生產乙炔氣體產生的副產物，白色粉末，其主要成分為氫氧化鈣，陳放多年的電石渣裡含有部分的碳酸鈣成分。所述的陶粒是由黏土、頁巖、煤矸石、汙泥或赤泥等經過粉磨、成球和燒結而成的一種強度高、重量輕、多孔的燒結材料，陶粒的粒徑為1-5mm或者5-10mm或者10-25mm不等，顏色為暗紅色或者褐紅色，其堆積密度為300-900km/m3。所述砂子包括人工砂和自然砂，粒徑小於5mm。所述重鈣粉為重質碳酸鈣粉末，主要以石灰石為原料，經過機械粉末加工形成的白色粉末，主要成分為碳酸鈣，粒徑為350目。所述乳膠粉為可在分散性乳膠粉，是由高分子聚合乳液通過高溫高壓、噴霧乾燥、表面處理等一系列工藝加工而成的粉狀熱塑性樹脂材料，主要包括EVA(醋酸乙烯酯與乙烯共聚乳膠粉)、E/VC/VL(乙烯與氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚乳膠粉)及其它類型的乳膠粉。所述的纖維素醚為以木質纖維或精製短棉纖維作為主要原料，經化學處理後，通過氯化乙烯、氯化丙烯或氧化乙烯等醚化劑發生反應所生成的粉狀纖維素醚。主要包括HPMC(羥丙基甲基纖維素，粘度為(22℃,2％水溶液)：200000mPa.s)、CMC(羧甲基纖維素，粘度為(22℃,2％水溶液的表面張力為71mn/n))及其它纖維素醚。所述水為自來水。一種礦渣、電石渣和陶粒高強牆體保溫材料，其製備方法具有如下步驟：(1)陶粒預處理將陶粒在室溫下用自來水浸泡24h後，濾去表面水分到飽和面幹狀態，待用。(2)稱量混合按質量份計，準備預處理好的陶粒30～60，礦渣粉：8～40，砂子15～30，重鈣粉5～20，乳膠粉1.5～5.0，纖維素醚0.5～2.0。將稱好的原料裝入混凝土攪拌機裡，機械攪拌2～6min，轉速為60～80r/min。(3)加水攪拌在上述攪拌乾料中(按質量份計)加入水12.0～30.0，機械攪拌6～8min，轉速為60～80r/min。(4)產品成型將上述攪拌好的新鮮物料裝入規定尺寸的金屬模具中，機械振動5～15s後，用塑料薄膜覆蓋模具表面，在溫度為20±1℃，溼度為80～95％的養護室或養護箱中養護24h。(5)脫模養護將養護24h後的產品脫模後，送入溫度為20±1℃的養護室或在水中繼續養護28天後即可使用。實施例一一種利用礦渣、電石渣和陶粒生產高強牆體材料的設計及其製備方法，該製備方法具有如下步驟：(1)陶粒預處理將陶粒在室溫(溫度為20±1℃)下用自來水浸泡24h後，濾去表面多餘水分到飽和面幹狀態，待用。(2)稱量混合按質量份計，準備預處理好的陶粒40，礦渣粉：15，砂子25，重鈣粉13，乳膠粉2.0，纖維素醚1.2。將稱好的原料裝入混凝土攪拌機裡，機械攪拌4min，轉速為70r/min。(3)加水攪拌在上述攪拌乾料中(按質量份計)加入水25，機械攪拌8min，轉速為70r/min。(4)產品成型將上述攪拌好的新鮮物料裝入規定尺寸的金屬模具中，機械振動5s後，用塑料薄膜覆蓋模具表面，在溫度為20±1℃，溼度為85％的養護室或養護箱中養護24h。(5)脫模養護將養護24h後的產品脫模後，送入溫度為20±1℃的養護室或在水中繼續養護28天後即可使用。實施例二一種利用礦渣、電石渣和陶粒生產高強牆體材料的設計及其製備方法，該製備方法具有如下步驟：(1)陶粒預處理將陶粒在室溫下用自來水浸泡24h後，濾去表面水分到飽和面幹狀態，待用。(2)稱量混合按質量份計，準備預處理好的陶粒30，礦渣粉：30，砂子25，重鈣粉15，乳膠粉2.0，纖維素醚1.2。將稱好的原料裝入混凝土攪拌機裡，機械攪拌4min，轉速為60r/min。(3)加水攪拌在上述攪拌乾料中(按質量份計)加入水20，機械攪拌5min，轉速為60r/min。(4)產品成型將上述攪拌好的新鮮物料裝入規定尺寸的金屬模具中，機械振動7s後，用塑料薄膜覆蓋模具表面，在溫度為20±1℃，溼度為85％的養護室或養護箱中養護24h。(5)脫模養護將養護24h後的產品脫模後，送入溫度為20±2℃的養護室或在水中繼續養護28天後即可使用。實施例三一種利用礦渣、電石渣和陶粒生產高強牆體材料的設計及其製備方法，該製備方法具有如下步驟：(1)陶粒預處理將陶粒在室溫下用自來水浸泡24h後，濾去表面水分到飽和面幹狀態，待用。(2)稱量混合按質量份計，準備預處理好的陶粒35，礦渣粉：25，砂子16，重鈣粉13，乳膠粉2.1，纖維素醚1.2。將稱好的原料裝入混凝土攪拌機裡，機械攪拌5min，轉速為70r/min。(3)加水攪拌在上述攪拌乾料中(按質量份計)加入水20，機械攪拌7min，轉速為80r/min。(4)產品成型將上述攪拌好的新鮮物料裝入規定尺寸的金屬模具中，機械振動6s後，用塑料薄膜覆蓋模具表面，在溫度為20±1℃，溼度為90％的養護室或養護箱中養護24h。(5)脫模養護將養護24h後的產品脫模後，送入溫度為20±1℃的養護室或在水中繼續養護28天後即可使用。對比例一一種牆體材料的製備，其製備方法具有如下步驟：(為了與實施例一形成對比，該牆體材料的配方中，與實施例一唯一不同的是陶粒沒有經過預處理，其他配比都相同。)(1)稱量攪拌按質量份計，準備未處理的陶粒35，礦渣粉：25，砂子16，重鈣粉13，乳膠粉2.1，纖維素醚1.2。將稱好的原料裝入混凝土攪拌機裡，機械攪拌5min，轉速為70r/min。(2)加水混合在上述攪拌乾料中(按質量份計)加入水20，機械攪拌7min，轉速為80r/min。(3)試樣成型將上述攪拌好的新鮮物料裝入規定尺寸的金屬模具中，機械振動6s後，用塑料薄膜覆蓋模具表面，在溫度為20±1℃，溼度為90％的養護室或養護箱中養護24h。(4)脫模養護將養護24h後的產品脫模後，送入溫度為20±1℃的養護室或在水中繼續養護28天後即可使用。將實施例一、二、三和對比例一所得成品性能進行對比可知，三個實施例的導熱係數均滿足行業標準JB149-2003所要求的導熱係數，所有實施例的抗壓強度均達到25MPa；由對比例一和實施例一對比可知，經過預處理陶粒形成的牆體材料180d幹縮量是實施例一的4倍，28d自收縮量是實施例一的5倍，因此，陶粒經過預處理後可以降低牆體材料的收縮量，同時提高牆體材料的強度。表1實施例一、二、三和對比例的實測數據對比檢驗項目對比例一實施例一實施例二實施例三180d幹收縮(％)400×10-6100×10-6120×10-6110×10-628d自收縮(％)100×10-620×10-622×10-621×10-628d抗壓強度(MPa)25.328.225.726.3導熱係數(W/(m·k))0.0360.0360.0400.041由上表可知：實施例一、二、三及對比例生產的產品導熱係數均符合行業標準JB149-2003所規定的要求。本發明所用的礦渣為粒化高爐礦渣，是煉鐵過程中熔融的廢渣經過水淬處理後形成的粒狀物。本發明所用的礦渣是指前述的粒化高爐礦渣經過粉磨以後形成的礦渣粉。其主要成分為二氧化矽、氧化鈣和氧化鐵等；由於礦渣的形成由於是高溫煉鐵過程中形成的，因此其內部還有大量的矽酸三鈣和矽酸二鈣等活性水硬性物相，該物質賦予礦渣粉具有水硬性特徵。電石渣生產乙炔氣體過程中電石水解後產生的工業廢渣，主要成分為氫氧化鈣，屬於工業廢棄物。發明利用礦渣和電石渣這兩種工業廢物作為膠凝材料，既節約了成本，又有效的保護了環境，同時又生產一種性能優良的牆體材料，可以說一舉多得。發明中，膠凝材料是礦渣和電石渣。通過電石渣激發礦渣活性，形成水硬性膠凝材料。發明利用陶粒作為牆體材料的主要骨料。陶粒是黏土、頁巖、煤矸石、汙泥、赤泥等經過粉磨、成球和燒結而成的一種強度高、重量輕、多孔的材料，陶粒的粒徑為1-5mm,5-10mm不等。本發明所用陶粒的主要作用為：(1)作為牆體材料的主要骨料；(2)由於陶粒重量輕，可以減輕牆體材料的自重；(3)利用陶粒內養護機理提高牆體材料的強度；(4)由於陶粒中空多孔，可以賦予牆體材料良好的保溫隔音性能。因此利用礦渣、電石渣和陶粒作為牆體材料的主要原材料，將使生產成本降低，同時賦予牆體材料多功能高性能的特性。本發明所涉及的牆體材料，純粹利用無機材料製備而成，其耐火性能優良；由於陶粒強度高，且具有內養護功能，解決了牆體材料高強低的缺點；同時該牆體材料使用方便，便於切割，不需要單獨施工。此外，本發明利用赤泥和礦渣作為主要原材料生產牆體材料，可以解決二者帶來巨大的環境汙染。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1 2 3