专利名称：一种用聚苯乙烯/棉花秸秆/石膏生产建筑材料的方法
技术领域：
本发明涉及环保型建筑新材料技术，尤其是利用聚苯乙烯颗粒、棉花秸杆碎料、水泥或石膏为基体的，生产加工复合建筑材料的方法。
背景技术：
随着节能标准的不断提高，建筑围护结构主要采用外保温，使用的保温隔热材料主要有模塑聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)、胶粉聚苯颗粒和聚氨酯硬发泡材料，这些材料均仅具有单一的绝热性能，其防火、抗压、抗裂性能较差，受气候变化的影响，容易造成安全隐患，且燃烧时会产生毒物，难以达到防火及环保要求。文献检索披露①东南大学张云升等，申请号为CN201010252707. 3的“一种秸杆水泥基复合多孔自保温材料及其制备方法”的专利，揭示了该材料各组分的质量百分比农 田秸杆0. 12 14. 83%，水泥28. 70 72. 08%，工业废渣0. 400 43. 52%，发泡剂0. 04 0. 40%，防水剂0. 06 0. 89%，促凝剂0. 11 I. 45%，减水剂0. 06 0. 13%，余量为水。②谢涛等，申请号为CN200710010019. 4的“一种生态无机复合建筑材料”专利，是由无机胶凝料、农作物秸杆植物纤维及三废无机废料、有机材料改性剂和搅拌溶液四部分原料组成，其中，原料的重量组分为无机胶凝料氧化镁I份、半水硫酸钙0. 5份、高铝水泥0. 2份；农作物秸杆植物纤维及三废无机废料农作物秸杆植物纤维粉，或草木粉，或木材加工的下脚料，或刨花或木粉I. 2份；三废无机废料包括粉煤灰0. 3份；废泡沫颗粒，或废纸浆，或蛭石粉，或甘蔗渣，或甘草渣，或麻黄草渣0. 3份；有机材料改性剂0. 026份；搅拌溶液2. 4份。③东南大学材料学院江苏省土木工程材料重点实验室；香港科技大学土木系，九龙清水湾，香港；中国建筑科学研究院建筑材料研究所，在2010年发表的“秸杆/废木屑-氯氧镁水泥复合保温墙体材料的制备技术与性能研究”论文针对秸杆/废木焚烧带来的环境污染问题，本文结合氯氧镁水泥自身的优势，探索了利用氯氧镁水泥与秸杆/木屑复合制备墙体保温墙体材料的可能性，首先通过变化氧化镁、氯化镁以及水的摩尔比关系，确定了最佳的基体配方，此后通过比较不同类型的改性剂，确定了改善氯氧镁水泥耐水性的改性剂的品种及掺量，接着分别探索了采用灌注成型工艺和挤压成型工艺制备秸杆氯氧镁水泥制品及木屑、氯氧镁水泥制品的可行性，并研究了秸杆氯氧镁水泥制品的性能(强度、容重及导热系数)随秸杆掺量的演化关系，本项研究为秸杆/废木材的利用提供了一个途径。新疆作为棉花的主产区，每年产生大量的棉花秸杆，主要是焚烧或者掩埋，棉花秸杆的价值不但没有发挥作用，反而因为焚烧污染环境；另外钢铁企业也会产生巨量的尾料钢渣和水淬高炉矿渣，一个中型的钢铁企业每年至少产生上百万吨的钢渣和高炉矿渣废弃物，这些工业废弃物如果采取填埋或堆放处理，不但占用大量的土地资源，而且还会造成土壤、地下水及大气的二次污染，如何将上述的农业废弃物棉花秸杆和工业废弃物钢渣或高炉矿渣最大化的变废为宝，发挥其经济价值的同时，还能产生很好的社会价值，这正是本发明构思的切入点。本发明充分利用本地的工业和农业废料，生产加工建筑复合材料，该产品自重轻，防火、隔热性能好，利用这种材料制作的墙体材料强度可以满足正常使用条件下的要求，可预制、现浇等方式的使用，同时这种复合材料的生产对生产设备的要求也很低，实用性高，成本低廉，具有重要推广价值。
发明内容
本发明的目的在于利用废弃的棉花秸杆和钢渣或高炉矿渣，研制一种强度高、防火、保温性能优良的复合建筑材料，为环保型建筑保温材料增添了新品种。本发明的目的是这样实现的一种用聚苯乙烯/棉花秸杆/石膏生产建筑材料的方法，材料以重量份数配制，由建筑石膏或水泥90-110份、或石膏100份和水泥10-20份，棉花秸杆碎料1-10份、聚苯乙烯颗粒1-12份、高炉矿渣或钢渣40-70份，或矿渣20-40份和钢渣20-30份，水50-80份、或缓凝剂0. 1-0. 5份组成；生产时，先将棉花秸杆碎料、矿渣或钢渣、或矿渣和钢渣置于搅拌机中搅拌，时间45-60S，再添加石膏或水泥、或石膏和水泥 继续搅拌，时间30-60S，在添加水和聚苯乙烯颗粒后，据需要添加缓凝剂，搅拌60-90S，即得成品的复合建筑材料；其中聚苯乙烯颗粒需预处理将95-105份的丙烯酸酯乳液与45-55份水置于容器中，混合均勻，加入聚苯乙烯颗粒，搅拌l_5min后，即可添加使用；其中要求棉花稻杆碎料长5_30mm,宽I. 0-2. Omm ;高炉矿洛或钢洛的粒径< 5mm ；聚苯乙烯颗粒粒径< 5mm,堆积密度12_22kg/m3 ；其中缓凝剂为DH系列石膏缓凝剂，与石膏添加时配伍。所述的方法，选用的原材料均为市售产品，石膏或水泥符合国家的产品标号。本发明利用建筑产业中形成的聚苯颗粒废料和炼钢企业形成的高炉矿渣和钢渣为主要原材料，先对聚苯颗粒废料进行改性预处理，使之易于与石膏或水泥浆体结合，掺入一定比例的矿渣或钢渣，以石膏浆体或/和水泥浆体为胶凝材料，加入适量棉花秸杆作为纤维增强材料，再与适量水拌合制作成建筑砌块或墙体板材，从而形成一种具有一定抗压抗折受力能力，兼有保温、节能、废物利用的新型墙体材料，产品一经上市，备受消费者青睐，彰显技术进步。
具体实施例方式本发明结合实施例作进一步的说明。原料配制实施例I取建筑石膏100份，棉花秸杆碎料3份，聚苯乙烯颗粒I. 5份，高炉矿渣36份和钢渣24份，水70份，缓凝剂0. I份；其中棉花秸杆碎料长5mm，宽2. Omm ;高炉矿渣和钢渣粒径为4mm ;聚苯乙烯颗粒粒径为4mm,堆积密度20kg/m3,7天抗压强度I. 5MPa,容重840kg/m3 ；生产时，先将棉花秸杆碎料、矿渣和钢渣置于搅拌机中搅拌，时间45S，再添加石膏继续搅拌40S，在添加水和预处理聚苯乙烯颗粒后、添加缓凝剂，搅拌90S，即得成品的复合建筑材料；其中聚苯乙烯颗粒需预处理先将95份的丙烯酸酯乳液与50份水置于容器中，混合均匀，加入聚苯乙烯颗粒，搅拌2分钟后取出聚苯乙烯颗粒后再添加使用。实施例2
取建筑石膏100份，棉花秸杆碎料I份，聚苯乙烯颗粒2. 5份，高炉矿渣36份和钢渣24份，水60份，缓凝剂0. I份；其中棉花秸杆碎料长5mm，宽2. Omm ;矿渣和钢渣粒径为4. 5mm ;聚苯乙烯颗粒粒径为4. 5mm,堆积密度，20kg/m3，7天抗压强度2. 2MPa，表观密度850kg/m3 ;生产时,先将棉花稻杆碎料、矿洛和钢洛置于搅拌机中搅拌，时间55S,再添加石膏续搅拌45S，在添加水和预处理聚苯乙烯颗粒后，添加加缓凝剂，搅拌80S，即得成品的复合建筑材料；其中聚苯乙烯颗粒需预处理先将95份的丙烯酸酯乳液与50份水置于容器中，混合均匀，加入聚苯乙烯颗粒，搅拌2分钟后取出聚苯乙烯颗粒后再添加使用。实施例3取水泥100份、棉花秸杆碎料I份、聚苯颗粒2. 5份、高炉矿渣36份和钢渣24份、水50份；其中棉花稻杆碎料长5mm,宽2. Omm ;矿洛和钢洛粒径3. 8mm ;聚苯颗粒粒径3. 8mm,堆积密度18kg/m3，7天抗压强度9. OMPa，表观密度1040kg/m3 ;生产时，先将棉花秸杆碎料、矿渣和钢渣置于搅拌机中搅拌，时间50S，再添加水泥继续搅拌48S，在添加水和预处理聚 苯乙烯颗粒后，搅拌70S，即得成品的复合建筑材料；其中聚苯乙烯颗粒需预处理先将95份的丙烯酸酯乳液与50份水置于容器中，混合均匀，加入聚苯乙烯颗粒，搅拌2分钟后取出聚苯乙烯颗粒后再添加使用。实施例4取石膏100份、水泥10份、棉花秸杆碎料5份、聚苯颗粒2. 5份、高炉矿渣36份和钢渣24份、水70份；其中棉花秸杆碎料长5_，宽2. Omm ;矿渣和钢渣粒径4_ ;聚苯颗粒粒径4mm，堆积密度18kg/m3，7天抗压强度3. 5MPa，表观密度840kg/m3 ;生产时，先将棉花秸杆碎料、矿渣和钢渣置于搅拌机中搅拌，时间56S，再添加石膏和水泥继续搅拌52S,在添加水和预处理聚苯乙烯颗粒后，搅拌80S，即得成品的复合建筑材料；其中聚苯乙烯颗粒需预处理先将95份的丙烯酸酯乳液与50份水置于容器中，混合均匀，加入聚苯乙烯颗粒，搅拌2分钟后取出聚苯乙烯颗粒后再添加使用。实施例5取石膏100份、水泥10份、棉花秸杆碎料5份、聚苯颗粒2. 5份、高炉矿渣60份、水70份；其中棉花稻杆碎料长5mm,宽2. Omm ;矿洛粒径4mm ;聚苯颗粒粒径4mm,堆积密度18kg/m3，7天抗压强度3. 4MPa，表观密度832kg/m3 ;生产时，先将棉花秸杆碎料、矿渣置于搅拌机中搅拌，时间48S，再添加石膏和水泥继续搅拌60S，在添加水和预处理聚苯乙烯颗粒后，搅拌77S，即得成品的复合建筑材料；其中聚苯乙烯颗粒需预处理先将95份的丙烯酸酯乳液与50份水置于容器中，混合均匀，加入聚苯乙烯颗粒，搅拌2分钟后取出聚苯乙烯颗粒后再添加使用。实施例6取石膏100份、棉花秸杆碎料5份、聚苯颗粒2. 5份、钢渣50份、水60份、缓凝剂
0.I份；其中棉花稻杆碎料长5mm,宽2. Omm ;钢洛粒径5mm ;聚苯颗粒粒径4mm,堆积密度18kg/m3, 7天抗压强度2. 3MPa，表观密度950kg/m3 ;生产时，先将棉花秸杆碎料、钢渣置于搅拌机中搅拌，时间58S，再添加石膏继续搅拌，时间58S，在添加水和预处理聚苯乙烯颗粒后，添加缓凝剂，搅拌78S，即得成品的复合建筑材料；其中聚苯乙烯颗粒需预处理先将95份的丙烯酸酯乳液与50份水置于容器中，混合均匀，加入聚苯乙烯颗粒，搅拌2分钟后取出聚苯乙烯颗粒后再添加使用。
实施例7取水泥100份、棉花秸杆碎料5份、聚苯颗粒2份、矿渣60份、水60份；其中棉花秸杆碎料长5mm,宽2. Omm ;矿洛粒径2mm ;聚苯颗粒粒径4mm,堆积密度18kg/m3，7天抗压强度6. 5MPa，表观密度920kg/m3 ;生产时，先将棉花秸杆碎料、矿渣置于搅拌机中搅拌，时间53S，再添加水泥继续搅拌60S，在添加水和预处理聚苯乙烯颗粒后，搅拌66S，即得成品的复合建筑材料；其中聚苯乙烯颗粒需预处理先将95份的丙烯酸酯乳液与50份水置于容器中，混合均匀，加入聚苯乙烯颗粒，搅拌2分钟后取出聚苯乙烯颗粒后再添加使用。本方法使用的SJD30型强制式单卧轴混凝土搅拌机，由上海东星建材试验设备有限公司生产；聚苯乙烯颗粒由新疆圣峰建筑材料有限公 司生产；缓凝剂由山东临沂黑马石膏建材有限公司生产DH系列石膏缓凝剂；丙烯酸酯乳液由潍坊正源防水材料有限公司生产；高炉矿渣或钢渣是新疆八一钢铁有限责任公司钢铁生产的废料；水泥符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》标准，石膏符合国家GB/T9776-2008的标准，为市售商品。
权利要求
1.一种用聚苯乙烯/棉花秸杆/石膏生产建筑材料的方法，其特征在于材料以重量份数配制，由建筑石膏或水泥90-110份、或石膏100份和水泥10-20份，棉花秸杆碎料1-10份、聚苯乙烯颗粒1-12份、高炉矿渣或钢渣40-70份，或矿渣20-40份和钢渣20-30份，水50-80份、或缓凝剂0. 1-0. 5份组成；生产时，先将棉花秸杆碎料、矿渣或钢渣、或矿渣和钢渣置于搅拌机中搅拌，时间45-60S，再添加石膏或水泥、或石膏和水泥继续搅拌，时间30-60S，在添加水和聚苯乙烯颗粒后，据需要添加缓凝剂，搅拌60-90S，即得成品的复合建筑材料； 其中聚苯乙烯颗粒需预处理将95-105份的丙烯酸酯乳液与45-55份水置于容器中，混合均勻，加入聚苯乙烯颗粒，搅拌l_5min后，即可添加使用； 其中要求棉花稻杆碎料长5_30mm,宽I. 0-2. Omm ;高炉矿洛或钢洛的粒径< 5mm ;聚苯乙烯颗粒粒径< 5mm,堆积密度12_22kg/m3 ； 其中缓凝剂为DH系列石膏缓凝剂，与石膏添加时配伍。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于试验选用的原材料均为市售产品，石膏或水泥符合国家的产品标号。
全文摘要
本发明提供的一种用聚苯乙烯/棉花秸秆/石膏生产建筑材料的方法，材料以重量份数配制，由建筑石膏或水泥90-110份、或石膏100份和水泥10-20份，棉花秸秆碎料1-10份、聚苯乙烯颗粒1-12份、高炉矿渣或钢渣40-70份，或矿渣20-40份和钢渣20-30份，水50-80份、或缓凝剂0.1-0.5份组成；生产时，先将棉花秸秆碎料、矿渣或钢渣、或矿渣和钢渣置于搅拌机中搅拌，时间45-60S，再添加石膏或水泥、或石膏和水泥继续搅拌，时间30-60S，在添加水和聚苯乙烯颗粒后，据需要添加缓凝剂，搅拌60-90S，即得成品的复合建筑材料。
文档编号C04B16/08GK102775119SQ201210290499
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者何金春, 冯勇, 晋强, 罗立权 申请人:新疆农业大学