专利名称：一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料，该材料是利用 脱硫二水石膏、磨细矿渣、秸秆等农业废弃物经加工并在复合激发剂作用下制备出一种新 型轻质保温墙体材料，属于新材料制备技术领域。本发明材料适用于工业与民用建筑、车站 候车室墙体保温材料。
背景技术：
在自然资源日益紧缺和环境污染日趋严重的今天，如何实现自然资源的可持续发 展和减少环境污染就成为当今各国研究的热点。而我国作为一个正由传统农业型国家向 工业化国家转变过渡的大国，在其转变过程中需要解决的资源和环境问题也日益增多。其 中，在农业方面表现尤为突出的是作为我国主要粮食作物副产品——結秆资源的可再生利 用和大量工矿业固体废弃物资源的可再生利用。秸秆作为稻草、麦草、玉米秆或棉秆等农 作物的副产品，产量巨大，我国农作物秸秆年产量高达6亿吨。秸秆作为一种天然高分子 材料，其来源丰富、价格低廉、密度小，具有良好的生物降解性，属于绿色可再生原料。但 是，由于国内技术水平有限，缺少对秸秆性能的深入研究，对秸秆资源的利用还处于较低的 水平。国内对秸秆的利用主要集中在用作造纸原料、农村沼气发酵材料和牲畜饲料等几方 面，总利用率不足30%，其余绝大部分(70% 80% )秸秆不是直接掩埋，就是焚烧后作为 肥料，这不仅严重浪费资源，而且由于焚烧产生大量烟尘，对空气造成严重污染。在工业方 面，由于我国大部分地区发电都以火力发电为主，为净化处理电厂煤、油等含硫燃料燃烧产 生的废烟气中的二氧化硫成分，会产生大量的工业副产石膏，即脱硫石膏(FGD，Flue Gas Desulphurization Gypsum)，也称脱硫二水石膏。我国目前亟待处理的脱硫石膏量已达 1000万吨以上，其长期大量废弃堆存不但占有土地，还会造成土壤、地下水和环境的污染。 脱硫石膏的主要成分是结晶硫酸钙(CaSO4 · 2H20)，在一般情况下，脱硫石膏水化及凝结硬 化极慢，甚至长期不凝结，且不具有强度。针对其特性，有研究将其用作水泥生产的缓凝剂， 但由于需要对脱硫石膏进行造粒处理处理，一方面由于脱硫石膏塑性差，不利于造粒；另 一方面由于造粒设备和工艺成本高，经造粒处理后脱硫石膏与天然石膏相比不具有价格优 势，因而未得到大量推广。目前，国内对脱硫石膏的应用研究主要集中在利用其轻质、吸潮 特性，将其用于石膏纸材或石膏板材等轻质装饰材料的生产，但其用量仍是非常有限。因此，为有效解决秸秆材料和脱硫石膏材料的利用率问题，亟待寻求一条有效途 径，在不大幅增加成本的基础上，充分发挥秸秆和脱硫石膏材料的性能优点，变废为宝，实 现资源的可持续发展。但是，目前在国内尚未找到十分合理有效的解决方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有能耗低、成本低、施工强度低、环境负担小、保温 隔热性好、强度高和耐水性好的秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料。本发明所述一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料。其特征在于其由以下原材料组成脱硫二水石膏、磨细矿渣、复合激发剂、秸秆纤维和水，各组分所占比例 为脱硫二水石膏50-70份，磨细矿渣30-50份，复合激发剂5-16份，秸秆纤维5_15份， 水35-60份。本发明材料具有能耗低、成本低、施工强度低、环境负担小、保温隔热性好、强 度高和耐水性好等优点，可用于工业与民用建筑、车站候车室墙体保温材料。所述的脱硫二水石膏为磨细脱硫二水石膏，其细度要求能通过0. 15mm筛。所述的磨细矿渣的比表面积在400m2/kg-600m2/kg之间。所述的复合激发剂为碱性激发剂和硫酸盐激发剂按一定比例复配的混合物。所述的秸秆纤维为稻草、麦草、玉米秆或棉秆等农作物加工而成的秸秆纤维，秸秆 纤维长度为10mm-30mm，直径为0. 2mm-0. 5mm。本发明的秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料的制备方法是先按比 例称取脱硫二水石膏、磨细矿渣和复合激发剂，加入搅拌机搅拌30-60S，再按比例加入秸秆 纤维搅拌30-60S，然后按比例加入水搅拌120-180S，搅拌完后立即装模，并进行振动成型 即可。本发明的优点在于(1)充分利用现有工业和农业固体废弃物脱硫二水石膏、秸秆和矿渣为主要原 材料，实现对废弃物资源的重复再利用。(2)以复合激发剂为激发源，脱硫二水石膏不需煅烧，直接与磨细矿渣在激发剂作 用下获得活性，从而降低能耗，节约能源。以磨细矿渣的水化活性特点来提高制品的力学性 能和耐久性能。(3)将秸秆材料与脱硫二水石膏和矿渣胶凝材料复合，以秸秆纤维材料的韧性特 性来提高材料的抗折强度和抗冲击强度，以秸秆纤维材料的轻质和保温特性来降低材料的 表观密度和提高制品的保温隔热性能。同时，又以脱硫二水石膏和磨细矿渣复配的胶凝材 料的高耐水性和高密实性保证了分散于其内部的秸秆纤维材料的耐久性。
具体实施例方式实施例详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细 的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。本发明的一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料由以下原材料组 成脱硫二水石膏、磨细矿渣、复合激发剂、秸秆纤维和水按一定比例以如下工艺方法制备 而成先按比例称取脱硫二水石膏、磨细矿渣和复合激发剂，加入搅拌机搅拌30-60S，再按 比例加入秸秆纤维搅拌30-60S，然后按比例加入水搅拌120-180S，搅拌完后立即装模，并 进行振动成型即可。实施例1以质量分数计，先将50份脱硫二水石膏、30份磨细矿渣和5份复合激发剂加入搅 拌机搅拌60s，然后加入5份秸秆纤维再搅拌30s，最后加入35份水搅拌120s，搅拌均勻 后立即装入模具，在高频振动台上振动成型即可。成型后的墙体材料放在温度20°C，湿度 90%的养护室中养护至28d。经测试，所制得的墙体材料28d抗折强度为7. 7MPa, 28d抗压 强度为33. 5MPa，软化系数为0. 96。实施例2
以质量分数计，先将60份脱硫二水石膏、45份磨细矿渣和11份复合激发剂加入搅 拌机搅拌60s，然后加入10份秸秆纤维再搅拌30s，最后加入47份水搅拌120s，搅拌均勻 后立即装入模具，在高频振动台上振动成型即可。成型后的墙体材料放在温度20°C，湿度 90%的养护室中养护至28d。经测试，所制得的墙体材料28d抗折强度为8. 5MPa, 28d抗压 强度为36. 4MPa,软化系数为0. 97。实施例3以质量分数计，先将65份脱硫二水石膏、48份磨细矿渣和15份复合激发剂加入搅 拌机搅拌60s，然后加入15份秸秆纤维再搅拌30s，最后加入58份水搅拌120s，搅拌均勻 后立即装入模具，在高频振动台上振动成型即可。成型后的墙体材料放在温度20°C，湿度 90%的养护室中养护至28d。经测试，所制得的墙体材料28d抗折强度为9. 6MPa, 28d抗压 强度为37. 5MPa，软化系数为0. 98。实施例4以质量分数计，先将70份脱硫二水石膏、50份磨细矿渣和16份复合激发剂加入搅 拌机搅拌60s，然后加入13份秸秆纤维再搅拌30s，最后加入60份水搅拌120s，搅拌均勻 后立即装入模具，在高频振动台上振动成型即可。成型后的墙体材料放在温度20°C，湿度 90%的养护室中养护至28d。经测试，所制得的墙体材料28d抗折强度为9. IMPa, 28d抗压 强度为38. 6MPa,软化系数为0. 99。在本发明所列举各种材料脱硫二水石膏、磨细矿渣、复合激发剂、秸秆纤维和水 的上下限值以及区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
权利要求
1.一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料。其特征在于其由以下原材料 组成脱硫二水石膏、磨细矿渣、复合激发剂、秸秆纤维和水，各组分所占比例为脱硫二水石膏50-70份磨细矿渣30-50份复合激发剂5-16份秸秆纤维5-15份水35-60 份。
2.据权利要求1所述的一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料，其特征 在于所述的脱硫二水石膏为磨细脱硫二水石膏，其细度要求能通过0. 15mm筛。
3.据权利要求1所述的一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料，其特征 在于所述的磨细矿渣的比表面积在400m2/kg-600m2/kg之间。
4.据权利要求1所述的一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料，其特征 在于所述的复合激发剂为碱性激发剂和硫酸盐激发剂按一定比例复配的混合物。
5.据权利要求1所述的一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料，其特征 在于所述的秸秆纤维为稻草、麦草、玉米秆或棉秆等农作物加工而成的秸秆纤维，秸秆纤 维长度为 10mm-30mm，直径为 0. 2mm-0. 5mm。
全文摘要
本发明属于新材料制备技术领域，具体涉及一种秸秆纤维增强改性脱硫石膏基轻质保温墙体材料。其特征在于其由以下原材料组成脱硫二水石膏、磨细矿渣、复合激发剂、秸秆纤维和水，各组分所占比例为脱硫二水石膏50-70份，磨细矿渣30-50份，复合激发剂5-16份，秸秆纤维5-15份，水35-60份。本发明材料具有能耗低、成本低、施工强度低、环境负担小、保温隔热性好、强度高和耐水性好等优点，可用于工业与民用建筑、车站候车室墙体保温材料。
文档编号C04B18/24GK102001849SQ20091022352
公开日2011年4月6日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者刘小琴, 李化建, 秦鸿根, 谢永江, 谭盐宾, 赵国堂, 陈惠苏 申请人:中国铁道科学研究院铁道建筑研究所