专利名称：一种植物纤维镁质复合砖及其制作方法
技术领域：
本发明属建筑材料技术领域，具体为一种植物纤维镁质复合砖及其制作方法。
为了加快我国建筑产业化和轻钢轻板体系的发展，本发明对新型墙体材料进行了多年研究和探索。现已研制出一种轻质、节能、利废、廉价的植物纤维复合砖(包括通常的砌块)。这种复合砖主要用于框架结构中内外填充墙，具有巨大市场潜力。
(1)我国气候冷热变化很大，传统建筑墙体材料大多为一砖墙。近年新建筑的许多高层建筑也没有采取保温防热措施，热工性能低下。随着经济的迅速发展，生活水平大幅度提高，对节能建筑提出强烈的要求，作为第一阶段的节能目标是30％，即把原来外墙的传热系数从2.02w/(m2·k)降低到1.5w/(m2·k)。也就是说必须把原来的一砖墙加厚至一砖半墙才能满足节能规定。因此，光依靠加大墙体厚度来达到规定的热工值是不现实的，必须寻求在保温防热上高效能的墙体材料。
(2)我国许多沿海发达地区地处冲积平原，是大面积的软土分布区，地耐力等级低，一般在8～10T/m2，且土层多属高压缩土。为了减少房屋的沉降量，首先必须减轻房屋的自重，因而要求墙体材料必须质轻。这样可以充分利用天然地基，从而省去人工地基的巨大费用和较长的施工期。房屋自重的减轻，也就是减轻地震的作用力，这对抗震来说是非常有利的。
(3)我国是世界上第三大粉煤灰生产国，据统计，2000年我国粉煤灰的排放量为1.6亿吨。火力发电厂是污染较严重的行业，粉煤灰的处置，更是企业的一个难题。目前利用率仅38％左右，主要用于筑路、制造粉煤灰水泥等，煤灰的治理大多是平面开发利用，产品单一；大量的粉煤灰排入灰厂，不但占用了大量土地，而且随着电力工业的发展，粉煤灰的排放量还将进一步增长。而事实上，粉煤灰经适当处理后可制造价值更高的若干墙体材料，是粉煤灰增值应用的有效手段。
(4)我国是农业大国，各类农业废弃物排量很大，我国每年农作物秸秆达6亿吨(仅上海市就有300万吨)，秸杆是宝贵的生物资源。由于一直缺少秸杆有效利用的适宜方式，随意焚烧浪费资源、污染环境的现象较为严重。围绕其综合利用进行技术创新，开发其利用的有效途径，符合我国农业可持续发展和农村可再生资源利用的战略方向。
(5)我国盐湖镁资源极为丰富，仅青海柴达木盆地中氯化镁储量为36.5亿吨。青海钾肥工业每生产1吨氯化钾副产10吨氯化镁。在钾资源开发过程中，有大量的高浓度的生产尾液--氯化镁产生。在未开发镁盐产品的情况下，每年有数百万立方米极有开发价值的含镁尾液排放掉，既是对资源的浪费，同时也对盐湖资源环境造成危害。不仅造成镁资源的巨大浪费，也造成对原生盐湖资源的严重污染。在西部大开发中对盐湖镁系产品开发利用应予以关注并应促进西部资源优势转化为经济优势。
(6)我国是一个海洋大国，随着陆地资源的日趋减少，这片近陆地国土三分之一的蓝色国土将成为重要的资源基地。海水是巨大的液体矿产资源。以制盐母液(苦卤)和卤水为原料的盐化工生产是海盐业有机组成部分，但目前海盐业和全国盐业一样，呈产大于销局面。利用海洋资源也是未来建材工业的发展方向。
(7)我国建筑行业多年来一直属于“粗放”经营，劳动力密集程度仅次于农业。施工水平普遍较低，简易的传统施工技术符合目前的国情，小型砖块仍受到施工单位的欢迎。
本发明提出的植物纤维复合砖(包括通常规格的机制砖、砌块)，由植物纤维、氧化镁(MgO)、粉煤灰、盐酸、辅助胶溶剂卤液发泡剂经加工制作而成。其中各组份的用量配比(重量)为氧化镁 1份植物纤维 0.5-0.8份粉煤灰1-2份盐酸0.05-0.10份卤液 1.4-2.5份上述组份中，氧化镁的含镁活性量为85-90，植物纤维可使用稻草、麦桔杆、芦苇、油菜杆、玉米杆、豆萁等，辅助胶溶剂卤液一般可采用可溶性镁盐----氯化镁溶液，卤液的含卤量(即浓度)一般为20-30％。
上述植物纤维复合砖可以是一种实心的，也可以制成带有均匀分布孔隙的多孔砖，以便在不影响建筑物所需强度的条件下进一步减轻重量，节约材料，其孔隙率一般为15-25％。
上述植物纤维复合砖，在其组份中还可以加入发泡剂，使砖块充气，从而构成加气植物纤维复合砖。发泡剂的加入量为砖体总重量的0.1-1.0％。这种复合砖可进一步减轻自身重量。发泡剂一般采用双氧水(含20％左右的过氧化氢)、皂化松香、十二烷基苯磺酸钠、腐植酸钠等之一种。
由于本发明的砖含有植物纤维和镁质材料，故称其为植物纤维镁质复合砖。对于加孔的砖，称其为植物纤维镁质多孔砖；对于加发泡剂的砖，称其为轻质加气植物纤维镁质复合砖。
本发明还提出了植物纤维复合砖的制作方法，具体步骤如下按前述各组份的重量配比，称取氧化镁(含镁活性量为85-90)、氯化镁溶液(浓度为20-30％)、植物纤维(一般应切碎，长度为3-5mm为宜)、粉煤灰，先将氧化镁和氯化镁溶液进行水化反应，卤液加入量为氧化镁重量的1.4-2.5倍；植物纤维(打碎或切碎，其长度一般为3-5mm为宜)加入量为氧化镁重量的0.5-0.8倍，粉煤灰加入量为氧化镁重量的1-2倍；将上述物料送入料斗，搅拌均匀，搅拌时间一般为3-5分钟；再将上述混合料浇入钢模，钢模内壁涂有脱模剂，以便于脱模；将浇入钢模的复合砖送入烘箱进行预热，使复合砖外表成型，热温度为50℃左右，120分钟即可成型，可以脱钢模；复合砖脱模后入成品间，进行自然养护，也可以切割成块后，进行自然养护。养护时间在夏季常温(35℃)下为7天左右，即得植物纤维镁质复合砖。
上述制备工艺中，在混合物料中还可以加入适量盐酸，加入量为氧化镁重量的5-10％，使PH值为7-8，以防止复合砖返卤现象发生。
上述制备工艺中，在混合物料中还可加入发泡剂，加入量为复合砖总重量(水化反应固化后总重量)的0.1-1％，搅拌均匀。由此可制得轻质加气植物纤维镁质复合砖。加入的发泡剂为上述发泡材料之一种。
上述制作方法中，钢模尺寸与通常的机制砖、砌块尺寸相同。如是轻质加气纤维复合砖也可以先制成大块，成品后再切割成标准尺寸的砖块或砌块。
根据不同的模具，可以制成实心砖，也可以制成多孔砖。如是制作轻质加气植物纤维复合砖可先做成大块，再切割成砖、砌块尺寸。
本发明中，植物纤维在产品(砖、多孔砖)中占50％～80％体积比，如稻草、麦桔杆在我国广大农村有着丰富的资源，用它能变废为宝，大大减少由于焚烧稻草麦桔杆而引起的环境污染。
粉煤灰是一种发电厂的工业废料，经处理后的粉煤灰比表面积大，有利于活性成分参加反应，料浆反应水化热利用充分，坯体硬化明显加快，制品的强度，抗裂性能大大改善，料浆水化热分布也比较均匀，所以发气稳定，产品稳定性好，也有利于制品的切割，大大降低原材料的成本。
卤液是一种增加柔和剂，本产品选用氯化镁溶液，能保证MgO与卤液反应的数量及足够的活性，即有利产品质量的稳定，凝结硬化快，早期强度高，也可有效地防止制品早期裂纹的产生。其次卤水浓度不同，所得制品强度有明显差别。适当提高卤水浓度有利于制品强度的提高。为了提高制品强度，防止制品粉化现象的发生，本产品选用卤水含量为20～30％，相当于波美浓度为27～32Be的卤水。
发泡剂是一种加气材料，主要用来减轻块材的重量。
本发明提出轻质加气植物纤维复合砖、植物纤维复合砖及多孔砖具有如下优点1.具有很强的韧性，重量比粘土砖轻。轻质加气植物纤维复合砖重1.6kg/块，粘土砖重为2.5kg/块。
2.抗裂性好，裂痕贯穿后还能有较高强度，而粘土砖没有这特性。
3.便于加工，能任意切割，并对墙体打洞、嵌捞、埋线、穿管、钉钉子等均很方便。
4.复合砖墙体抗裂抗震性能远比粘土砖好(以试验为准)。
5.复合砖材料热阻系数大，保温隔热性能比粘土砖强。其保温隔热性能与同样厚度墙体比较，其数据在粘土砖与“伊通”砖之间。其半砖墙厚保温隔热性能接近粘土砖一砖墙厚性能(120厚轻质加气植物纤维复合砖墙体热阻R＝0.290m2·K/W，传热系数为K＝2.27W/(m2·k)，导热系数为0.41w/(m·k)，普通粘土砖导热系数为0.81w/(m·k))。完全能符合当今有《夏热冬冷地区居住建筑节设计标准》一国家行业标准(JGJ134-2001 J116-2001)的要求。
6.复合砖与一般水泥砂浆粘附力很好(以试验为准)。
7.复合砖价格较便宜。
8.复合砖充分利用废物再生，无污染，符合环境保护的大趋势。
9.植物纤维复合砖及多孔砖目前平均抗压强度可达到9Mpa；以后还能达到更高，重量也比粘土砖及多孔砖轻。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明实施例1(发泡)氧化镁(含镁活性量为85-90)10.00kg氯化镁溶液(浓度为25％) 24.00kg稻草(切成3-5mm长度) 5.00kg发泡剂(采用双氧水) 0.20kg粉煤灰 20.00kg盐酸 0.80kg体积比 氧化镁∶粉煤灰∶草＝1∶2∶5重量比 氧化镁∶粉煤灰∶草＝1∶2∶0.5先将氧化镁和氯化镁溶液进行水化反应，然后将各种物料由传送带送入料斗，搅拌3-5分钟，使之混合均匀，再加入发泡剂，经剧烈快速搅拌3分钟，使之混合均匀。然后注入钢模，送入烘箱，加热至50℃，180分钟后即予脱模。从烘箱出来后，放入成品间，此时也可切割成块，然后养护7天左右即可。
测试结果抗压强度 2.7Mpa
测试结果抗压强度10.29Mpa
盐酸 0.72kg体积比 氧化镁∶粉煤灰∶草＝1∶2∶5重量比 氧化镁∶粉煤灰∶草＝1∶2∶0.5制备工艺同例1。测试结果抗压强度 9.8Mpa
权利要求
1.一种植物纤维镁质复合砖，其特征在于由植物纤维、氧化镁、粉煤灰、盐酸、氯化镁溶液经加工制作而成，其中各组份的重量配比如下含镁活性量为85-90的氧化镁 1份植物纤维 0.5-0.8份粉煤灰 1-2份盐酸 0.05-0.10份浓度为20-30％的氯化镁溶液 1.4-2.5份
2.根据权利要求1所述的复合砖，其特征在于该砖带有均匀分布的孔隙，孔隙率为15-25％。
3.根据权利要求1所述的复合砖，其特征在于材料组份中还加有发泡剂，加入量为砖重量的0.1-1.0％。
4.根据权利要求3所述的复合砖，其特征在于所用的发泡剂为下述一种双氧水、皂化松香、十二烷基苯磺酸钠、腐植酸钠。
5.一种如权利要求1所述的植物纤维镁质复合砖的制作方法，其特征在于具体步骤如下按各组份的重量配比称取氧化镁(含镁活性量为85-90)、氯化镁溶液(浓度为20-30％)、植物纤维、粉煤灰，先将氧化镁和氯化镁溶液进行水化反应，卤液加入量为氧化镁重量的1.4-2.5倍；植物纤维打碎或切碎，加入量为氧化镁重量的0.5-0.8倍，粉煤灰加入量为氧化镁重量的1-2倍；将上述物料送入料斗，搅拌均匀；再将上述混合物料浇入钢模，将浇入钢模的复合砖送入烘箱进行预热，使复合砖外表成型，脱钢模；复合砖脱模后入成品间，进行自然养护，即得植物纤维镁质复合砖。
6.根据权利要求5所述的复合砖的制作方法，其特征在于混合物料中还加有盐酸，其加入量为氧化镁重量的5-10％，使PH值为7-8。
7.根据权利要求5所述的复合砖的制作方法，其特征在于在混合物料中还加有发泡剂，加入量为复合砖重量的0.1-1.0％，搅拌均匀。
全文摘要
本发明属建筑材料技术领域,具体为一种植物纤维镁质复合砖及其制备方法。它由植物纤维、氧化镁、粉煤灰、氯化镁卤液等组份按一定重量配比经加工制作而成。该复合砖与粘土砖相比,具有重量轻、韧性强、抗烈和抗压性能好等。由此组成的墙体,可便于打洞、埋线、穿管、钉钉子等施工操作,且隔热保温性能好。是一种理想的墙体建筑材料。
文档编号C04B28/32GK1375476SQ02111490
公开日2002年10月23日 申请日期2002年4月25日 优先权日2002年4月25日
发明者戴复东, 沈永兴, 周威武, 胡向磊, 孟刚 申请人:同济大学高新建筑技术设计研究所