秸秆纤维页岩烧结微孔材料及其制备方法与流程

本发明属于建材技术领域，涉及一种秸秆纤维页岩烧结微孔材料及其制备方法。

背景技术：

随着我国城市化进程加快，高楼大厦迅速建设，需要大量轻质、隔热、隔音的填充材料。传统的粘土烧结砖质重，隔热、隔音性能差，不符合使用要求，且与国土管理法规冲突，已被严格限制生产。因此，许多人开始研究新的替代材料，例如：

高本立等人选用梅山铁矿的尾矿作为主要掺加料代替部分页岩，尾矿掺加量达到总物料的50%，研制出的页岩尾矿自保温多孔砖，通过对其进行物理力学性能、约束砌体墙抗震性能等方面进行测试，页岩尾矿自保温多孔砖的砌体抗压强度、抗剪强度和弹性模量大于普通多孔砖砌体相应指标的规范规定值。

谢自强等人在普通页岩空心砖的基础上，新开发出一种孔洞多、导热系数低、强度等级更高的节能型烧结页岩空心砖，发现最新研制的节能型烧结页岩空心砖是一种具有保温隔热功能的新型墙体材料。

徐子芳等人采用粉煤灰和煤矸石为主要材料在低温下焙烧实心墙体保温砖，这种砖的抗压强度达到32.9MPa，导热系数为0.405W/(m·K)，同时能够耐酸、耐碱、耐冻融等特点。

张三明等人利用废弃煤矸石等原料生产保温砖，通过对孔洞率、孔型极其排布方式等进行优化，改善了保温砖的热工性能。

周智民等人一方面通过在混凝土中掺入聚苯乙烯颗粒，降低制砖用混凝土的导热系数；另一方面通过确定砖内部垂直传热方向的空气间层排数和错排其排列方式，尽量延长了热量传递路线，最大程度提高了自保温多孔砖的热阻。这种研制出的轻集料混凝土自保温多孔砖，在实际工程中的应用效果非常良好。

蔡金武^[等人研究出了一种烧结空心保温砖，这种保温砖砌成的墙体在寒冷地区凭借自身的保温性能可达到节能50%要求，无需另加保温层；而且在工程应用中无需特殊工艺施工，便于质量控制；同时，造价低于其他保温墙体，可与建筑物同寿命使用，安全可靠，应用前景广阔。

马翠芬等人通过对一种兼承重、保温双重功能的新型节能多孔砖砌体的传热性能、组砌方式、墙体设计等进行研究，该砌体比传统外墙保温系统相比，具有保温层与建筑物同寿命，保温性能可靠，施工方便等优点，造价降低约30%。

李建成等人采用有限元法对不同规格、孔型的混凝土空心砌块的热阻值进行了大量计算,指出孔洞的排数对砌块热阻值的影响最大,并提出“多排孔、薄孔壁”可作为隔热空心砌块热工设计的准则。

马保国等人研究了几种不同成孔机理的造孔剂对粉煤灰页岩烧结砖性能的影响，结果发现矿物内燃造孔剂可以在高温下释放能量，促进试件的烧成，试件的烧成收缩率高，抗压强度损失率低44.7%，试件的气孔率低、体积密度高。热分解型造孔剂高温下吸热分解，试件的烧成收缩尺寸控制效果最好，制品的强度较低,气孔率高于其它两组试样，体积密度值最低。生物质造孔剂在烧成过程中可以为试件提供能量，但由于形成的缺陷尺寸大，掺量体积比为10%的试件的强度损失率最大,达到69.5%。

目前，尽管一些企业在利用煤矸石、粉煤灰制备多孔砖、空心砖，在其保温性能方面大多数上考虑的是利用保温材料对其进行保温，很少考虑其自保温性能，国内专家学者对砖体微孔成孔技术在最近几年才开始，所以在市场上具有自保温功能的微孔砖基本很少。

另一方面，环保法规已禁止焚烧农作物秸秆，农村大量的农作物秸秆没有出路，焚烧秸秆现象仍频繁发生，累禁不止，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供一种秸秆纤维页岩烧结微孔材料及其制备方法。既可制造出轻质、隔热、隔音的填充材料，满足城市建设的需求，又为农作物秸秆找到一条出路，避免焚烧秸秆现象发生。其技术解决方案是：

一种秸秆纤维页岩烧结微孔材料，用如下重量份的原料混合烧结而成：

页岩粉 88-93份

秸秆纤维粉 7-12份

水 适量

所述页岩粉的粒径小于2.0mm；

所述秸秆纤维粉的粒径20～80目。

上述秸秆纤维页岩烧结微孔材料的制备方法，包括步骤：

1、备料

-秸秆粉

（1）将干燥的农作物秸秆切成小于30mm的小段，先用锤式粉碎机将捣为丝状体，再用球磨机加工成粉末微粒状秸秆纤维，并放置于自然环境下干燥；

（2）采用20～80目/mesh的方孔筛对干燥好的秸秆纤维进行筛分，获得粒径为20～80目的秸秆纤维；

-页岩粉

将页岩用粉碎机进行粉碎，再用标准筛对页岩粉末颗粒进行筛分，获得粒径小于2.0mm的页岩颗粒；

2、制作泥料

（1）按配比取秸秆粉、页岩粉于搅拌机中搅拌5～30s，混合均匀，

（2）再缓慢加水搅拌1～3min，制得泥料，水分添加量以便于坯料挤压、密实、成型、避免水分被挤出为原则；

3、压制坯料

（1）用挤压机将泥料挤压成料坯，料坯的几何尺寸由模具确定；挤压压力10MPa～20MPa，并维持压力时间30s～60s；

（2）将成型的料坯置于干燥箱中，以105±5℃恒温干燥24h～48h，控制坯体的含水率在5％以下；

4、将干燥后的料坯置于窑中烧结，焙烧工艺制度如下：

- 干坯经过8～12小时预热（低温、高温）温度达到800℃后，经过3～4小时的焙烧，温度为850～1050℃，然后经过3～4小时的保温，然后随炉自然冷却至环境温度；或

- 干坯经过4～5小时预热温度达到350℃～400℃，经过2小时的保温，再继续升温到850～1050℃并保温1～2小时，然后随炉自然冷却约12小时至环境温度。

本发明的有益效果：

用上述原料和工艺制得的秸秆纤维页岩烧结微孔材料，经测试，吸水率均到达15%以上，显气孔率到达27%以上。经过检测发现，烧制砖坯体内部形成了一定数量均匀分布的微孔，常温下导热系数不大于0.40～0.50W/(m·K)，从而达到增强材料保温隔热的目的，而且，其平均抗压强度在20～30MPa,密度1494～1733/(kg/·m^-3)，满足GB26538-2011《烧结保温砖和保温砌块》中的强度要求，不光可以作为填充墙使用，强度上也满足承重砖的使用要求。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

参见图1，本秸秆纤维页岩烧结微孔材料的制备方法，包括如下步骤：

1、备料

-秸秆粉

（1）将干燥的农作物秸秆切成小于30mm的小段，先用锤式粉碎机将捣为丝状体，再用球磨机加工成粉末微粒状秸秆纤维，并放置于自然环境下干燥；

（2）采用20～80目/mesh的方孔筛对干燥好的秸秆纤维进行筛分，获得粒径为20～80目的秸秆纤维；

-页岩粉

将页岩用粉碎机进行粉碎，再用标准筛对页岩粉末颗粒进行筛分，获得粒径小于2.0mm的页岩颗粒；

2、制作泥料

（1）按配比取秸秆粉、页岩粉于搅拌机中搅拌5～30s，混合均匀，

（2）再缓慢加水搅拌1～3min，制得泥料，水分添加量以便于坯料挤压、密实、成型、避免水分被挤出为原则；

3、压制坯料

（1）用挤压机将泥料挤压成料坯，料坯的几何尺寸由模具确定；挤压压力10MPa～20MPa，并维持压力时间30s～60s；

（2）将成型的料坯置于干燥箱中，以105±5℃恒温干燥24h～48h，控制坯体的含水率在5％以下；

4、将干燥后的料坯置于窑中烧结，焙烧工艺制度如下：

- 干坯装窑后，点火升温，8～12小时达到800℃，对干坯进行预热，再升温至850～1050℃，保温焙烧3～4小时，然后熄火，随炉自然冷却至环境温度；或

- 干坯装窑后，点火升温，4～5小时达到350℃～400℃，对干坯进行预热，再升温至850～1050℃，保温焙烧1～2小时，然后熄火，随炉自然冷却至环境温度。

用上述原料和工艺制得的秸秆纤维页岩烧结微孔材料，经测试，吸水率均到达15%以上，显气孔率到达27%以上。经过检测发现，烧制砖坯体内部形成了一定数量均匀分布的微孔，常温下导热系数不大于0.40～0.50W/(m·K)，从而达到增强材料保温隔热的目的，而且，其平均抗压强度在20～30MPa,密度1494～1733/(kg/·m^-3)，满足GB26538-2011《烧结保温砖和保温砌块》中的强度要求，不光可以作为填充墙使用，强度上也满足承重砖的使用要求。该材料与现有粘土标准砖对比，有如下优势：

1、生产方面

节能、节料、成本低。页岩烧结微孔砖相比同样体积的实心粘土砖可节土约10%～30%。节煤约20%～40%。由于页岩烧结微孔砖重量的降低，从而提高了砖坯装运和出窑的效率，大大降低生产成本，节约运输费用15%～20%。实现了对农业秸秆等废弃物的处理，到达节能环保的效果，保护生态平衡,实现可持续生产。

2、施工方面

①无需在墙体外（内）侧做保温层。页岩烧结微孔砖用来做建筑物的墙体可以使得其自身就具有保温隔热性能，无需在墙体内侧或外侧施加保温层，而且烧结页岩砖的使用寿命远远超过70年，可保证保温效果与建筑物同寿命，克服了内外保温层若干年后需要进行更新维修的重大隐患；并有效避免了在传统型砖砌体外（内）侧做保温层、做防裂砂浆在开裂、渗透、脱落等质量问题和安全问题，减少二次改造和多次维修费用

②页岩烧结微孔砖砖体轻质，相比粘土砖质量降低20%～40%，强度降低5～15%，用来做墙体使其自重降低约10%～30%，基础荷载减少,建筑造价成本降低约5%～8%,有效的解决了在传统空心砌块做保温层存在的增加房屋荷载的问题。

3、使用方面

页岩烧结微孔砖导热系数不大于0.40～0.50W/(m·K)，相比实心砖较低，故墙体的绝缘效果优于实心粘土砖墙体，保温隔热效果显著，为此可降低采暖与空调设备的使用和费用，同时能够相应的减少有害气体的排放量。