一种再生利用石粉和废棉配置保温隔声建材的方法
技术领域
本发明涉及一种再生利用石粉和废棉配置保温隔声建材的方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
在棉花加工生产中，会产生棉绒残余或二次废物，目前大部分废棉都被丢弃在垃圾填埋场、废物坑或露天地区，造成严重的污染。因此，轧棉工业和纺织业长期面临的一个难题是如何处理产生的废棉。
石灰和石灰石大量用作建筑材料，也是许多工业的重要原料，在开采与使用环节产生不低于20％的废弃石灰石废料，废料被丢弃在垃圾填埋场、废物坑或露天地区，会引起粉尘、环境污染等问题，如在春季和夏季的暴风雨中污染空气，造成严重的健康危害，特别是引起哮喘。对于废棉和废弃石灰石废料在土木工程行业中的再生利用，相关的研究报道较少。
粉煤灰、石灰石粉等属于工业固体废料，采用天然形态的废棉和废弃石灰石粉等复合材料作为细集料，优化改善其保温隔声性能，制作一种经济、轻质、环保、保温隔声的新型建筑复合材料，提高固废资源利用效率，对发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会有积极意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种再生利用石粉和废棉配置保温隔声建材的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的一种再生利用石粉和废棉配置保温隔声建材的方法，包括以下步骤：
1)原料干拌和：按重量份计，将1份水泥、4.5-7.5份石粉、0.15-0.25份掺合料、0.005-0.015份高效减水剂及10％-30％的水泥体积替代率的再生废棉，均匀混合，投入混凝土搅拌机中，搅拌至再生废棉均匀散布在混合料中；
2)原料气雾搅拌：在搅拌机搅拌时，用气泵将0.45-0.55份水喷到混合料上，继续搅拌混合不少于3min；
3)材料性能测试：测试拌和均匀的混合料性能满足要求；
4)模具成型：按设计的尺寸制作模具，采用压入的方式将混合料在模具内挤压成型；
5)养护和熟化：将成型的制品，于室温中固化24h，然后在固化槽中固化28d，固化槽中放入饱和石灰水，固化后制品在105℃的通风炉中干燥24h，即得保温隔声建材。
作为改进，所述步骤1)中水泥的强度等级为42.5MPa，比表面积为2200-2300cm2/g，200μm筛余量0.35％，初凝时间为130-160min，终凝时间为210-260min。
作为改进，所述再生废棉通过以下方法制得：
①先称取100kg废棉，加入4kg由浓度为85-95％的NaOH溶液、5-10％的NaCl溶液和1-5％的Na2CO3溶液组成的混合溶液，将废棉在5-30℃的混合溶液中浸泡不少于24h；
②浸泡后的废棉用浓度为85-95％的NaOH溶液滤洗，控制NaOH溶液在30min内由40℃升至90℃，然后在90-95℃保温30min-40min；
③滤洗后的废棉用30-40℃的热水冲洗；
④干燥后即得纤维长度为50μm-300μm，pH值为8-9的再生废棉。
作为改进，所述步骤①中NaOH溶液、NaCl溶液和Na2CO3溶液的体积比为16:3:1。
作为改进，所述石粉为石灰石粉，碳酸钙含量≥75％，28d活性指数≥60％，细度≤15％。
作为改进，所述掺合料采用料粒化高炉矿渣粉，容重为2300-2400kg/m3，比表面积为350-370m2/kg，28d活性指数≥75％，需水量比≤115％。
作为改进，所述高效减水剂采用聚羧酸高性能减水剂，减水率为25％-30％。
作为改进，所述步骤5)中成型的制品为板材或砌块。
与现有技术相比，本发明提供的保温隔声建材，实现了废棉、石粉的再生利用，制作的建筑材料具有较好的力学性能、热工性能和隔声性能，满足建筑轻质板材或砌块的保温隔声功能需求，具有较好的节能与环境效益，符合节能、环保、低成本、轻质建材的发展要求，为废棉的再生利用提供了渠道和可行方案。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的再生废棉，(a)为常规废棉，(b)为再生废棉；
图2为本发明实施例1制得保温隔声砌块的空气声隔声改善量；图中△R是表述空气声隔声改善量，该指标反应了墙体隔声量优化改善的程度，对于墙体隔声有重要意义(尾数分别对应计权，交通噪声的频谱修正量)；
图3为本发明实施例1制得保温隔声砌块的计权隔声量，Rw是计权隔声量单值评级值，指标越大，反应墙体的隔声性能在频谱50-3150Hz的隔声性能相对较好；图中，WB-190为本发明材料190mm厚度，WC-260为混凝土260mm厚度，WB-240为本发明材料240mm厚度，LB-200为轻质材料200mm厚度。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
一种再生利用石粉和废棉配置保温隔声建材的方法，包括以下步骤：
1)原料干拌和：按重量份计，将1份水泥、4.5-7.5份石粉、0.15-0.25份掺合料、0.005-0.015份高效减水剂及10％-30％的水泥体积替代率(废棉相对于其他材料，容重较低，采用体积法替代率配-置的量，更容易控制，本发明选用的10％-30％的体积替代率，相当于水泥质量的8.5％-26％)的再生废棉，均匀混合，投入混凝土搅拌机中，搅拌至再生废棉均匀散布在混合料中；
2)原料气雾搅拌：在搅拌机搅拌时，用气泵将0.45-0.55份水喷到混合料上，继续搅拌混合不少于3min；
3)材料性能测试：测试拌和均匀的混合料性能满足要求；
4)模具成型：按设计的尺寸制作模具，采用压入的方式将混合料在模具内挤压成型；
5)养护和熟化：将成型的制品，于室温中固化24h，然后在固化槽中固化28d，固化槽中放入饱和石灰水，固化后制品在105℃的通风炉中干燥24h，即得保温隔声建材。
作为改进，所述步骤1)中水泥的强度等级为42.5MPa，比表面积为2200-2300cm2/g，200μm筛余量0.35％，初凝时间为130-160min，终凝时间为210-260min。
作为改进，所述再生废棉通过以下方法制得：
①先称取100kg废棉，加入4kg由浓度为85-95％的NaOH溶液、5-10％的NaCl溶液和1-5％的Na2CO3溶液组成的混合溶液，将废棉在5-30℃的混合溶液中浸泡不少于24h，本发明对废棉的浸泡处理有利于废棉与胶凝材料、集料的粘结，避免废棉纤维的聚集抱团，有利于其均匀分散于浆体中，可以提高废棉纤维的离散与桥接作用，提高其保温隔声效果；
②浸泡后的废棉用浓度为85-95％的NaOH溶液滤洗，控制NaOH溶液在30min内由40℃升至90℃，然后在90-95℃保温30min-40min；
③滤洗后的废棉用30-40℃的热水冲洗；
④干燥后即得纤维长度为50μm-300μm，pH值为8-9的再生废棉。
作为改进，所述步骤①中NaOH溶液、NaCl溶液和Na2CO3溶液的体积比为16:3:1。
作为改进，所述石粉为石灰石粉，碳酸钙含量≥75％，28d活性指数≥60％，细度≤15％。
作为改进，所述掺合料采用料粒化高炉矿渣粉，容重为2300-2400kg/m3，比表面积为350-370m2/kg，28d活性指数≥75％，需水量比≤115％。
作为改进，所述高效减水剂采用聚羧酸高性能减水剂，减水率为25％-30％。
作为改进，所述步骤5)中成型的制品为板材或砌块。
本发明的保温隔声建材的力学、热工及声学性能测试：
28d抗压强度5.3-11.2MPa，抗弯强度1.73-3.46MPa，容重1270-1750kg/m3，质量吸水率9.6％-18.5％，导热系数为0.231-0.268W/m.k，120mm厚度板材空气声隔声性能达到45.7-47.3dB，190mm厚度板材空气声隔声性能达到51.3-53.6dB。
实施例1
一种保温隔声建材，按重量份计，包括以下原料：水泥1份，水泥的体积替代率为15％的再生废棉(0.176份)，石粉4.83份，掺合料0.15份，水0.5份，高效减水剂0.008份；
其中，水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5MPa，比表面积为2250cm2/g，200μm筛余量0.35％，初凝时间为153min，终凝时间为245min，安定性合格；
所述再生废棉通过以下方法制得：
①先称取100kg废棉(如图1(a)所示)，加入4kg由浓度为90％的NaOH溶液、7％的NaCl溶液和3％的Na2CO3溶液按照体积比16：3：1组成的混合溶液，对废棉在25℃的混合溶液中浸泡26h；
②处理后的废棉用浓度为90％的NaOH溶液滤洗，控制NaOH溶液在30min内由40℃升至90℃，然后在90℃保温30min；
③滤洗后的废棉用30℃的热水冲洗；
④干燥后即得纤维长度为50μm-300μm，pH值为8.5的再生废棉(如图1(b)所示)。
其中，所述石粉为石灰石粉，碳酸钙含量79％，28d活性指数62％，细度15％；
所述掺合料采用料粒化高炉矿渣粉，容重为2350kg/m3，比表面积为360m2/kg，28d活性指数78％，需水量比110％；
所述高效减水剂采用聚羧酸高性能减水剂，减水率为25％-30％；
一种再生利用石粉和废棉配置保温隔声建材的方法，包括以下步骤；
1)原料干拌和：将配方量的水泥、再生废棉、石粉、掺合料及高效减水剂均匀混合，投入混凝土搅拌机中，搅拌至再生废棉均匀散布在混合料中；
2)原料气雾搅拌：为了获得更均匀的混合料，在搅拌机搅拌时，用气泵将水喷到混合料上，继续搅拌混合5min；
3)材料性能测试：拌和均匀的混合料，取样制作试件，其后测试其物理、力学、热工和声学性能，满足设计要求后，即可用其制作建筑保温砌块；
4)砌块制作：按设计的尺寸制作模具，采用压入的方式将混合料在模具内挤压成型，压力保持3min；
5)养护和熟化：将成型的砌块，于室温中固化24h，然后在固化槽中固化28d，固化槽中放入饱和石灰水，固化后砌块在105℃的通风炉中干燥24h，即得保温隔声砌块。
实施例1制得保温隔声砌块的力学性能、热工及声学参数测试：
28d抗压强度10.3MPa，抗弯强度3.21MPa，容重1630kg/m3，质量吸水率13.4％，导热系数为0.252W/m.k，120mm厚度砌块的空气声隔声性能达到45.2dB，190mm厚度砌块的空气声隔声性能达到50.1dB。采用双面抹灰，材料外观尺寸稳定，便于加工制作，190mm厚砌块的热工和隔声性能达到绿色建筑性能的指标需要，保温隔声效果良好。
另外，将实施例1制得保温隔声砌块与黏土砖、混凝土墙体等材料进行性能对比，具体如下表1和图2-3所示。
表1实施例1制得保温隔声砌块的性能
分析表1可知，采用本发明制作厚度为190mm双面抹灰墙体，其隔声量比轻质砌块、空心砖、轻质板材的隔声量有较大的改善，空气隔声改善量达到13-20dB，其隔声性能指标达到高要求住宅、绿色建筑的高隔声量要求，满足“3A”住宅性能认定的隔声指标要求。
另外，通过图2-3可知，与轻质砌块、空心砌块或轻质板材墙体比较，本发明较大的提高了墙体的隔声性能指标。采用本发明的190mm厚度墙体，其隔声性能指标，均可以达到建筑对隔声性能的高指标要求。
在绿色建筑性能认定中，试点采用新型环保材料、再生利用固废材料，做到绿色友好可持续发展，试点样板房中的砌块采用本发明的砌块制作，砌块尺寸为240×115×90mm、180×180×90mm两种规格。
实施例2
一种保温隔声建材，按重量份计，包括以下原料：水泥1份，水泥的体积替代率为21％的再生废棉(0.258份)，石粉6.39份，掺合料0.20份，水0.49份，高效减水剂0.012份；
其中，水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5MPa，比表面积为2250cm2/g，200μm筛余量0.35％，初凝时间为153min，终凝时间为245min，安定性合格；
所述再生废棉通过以下方法制得：
①先称取100kg废棉，加入4kg由浓度为90％的NaOH溶液、7％的NaCl溶液和3％的Na2CO3溶液按照体积比16：3：1组成的混合溶液，对废棉在20℃的混合溶液中浸泡30h；
②处理后的废棉用浓度为90％的NaOH溶液滤洗，控制NaOH溶液在30min内由40℃升至90℃，然后在90℃保温40min；
③滤洗后的废棉用40℃的热水冲洗；
④干燥后即得纤维长度为50μm-300μm，pH值为8.5的再生废棉。
所述石粉为石灰石粉，碳酸钙含量79％，28d活性指数62％，细度15％；
所述掺合料采用料粒化高炉矿渣粉，容重为2350kg/m3，比表面积为360m2/kg，28d活性指数78％，需水量比110％；
所述高效减水剂采用聚羧酸高性能减水剂，减水率为25％-30％；
一种再生利用石粉和废棉配置保温隔声建材的方法，包括以下步骤；
1)原料干拌和：将配方量的水泥、再生废棉、石粉、掺合料及高效减水剂均匀混合，投入混凝土搅拌机中，搅拌至再生废棉均匀散布在混合料中；
2)原料气雾搅拌：为了获得更均匀的混合料，在搅拌机搅拌时，用气泵将水喷到混合料上，继续搅拌混合4min；
3)材料性能测试：拌和均匀的混合料，取样制作试件，其后测试其物理、力学、热工和声学性能，满足设计要求后，即可用其制作建筑保温砌块；
4)砌块制作：按设计的尺寸制作模具，采用压入的方式将混合料在模具内挤压成型，压力保持4min；
5)养护和熟化：将成型的砌块，于室温中固化24h，然后在固化槽中固化28d，固化槽中放入饱和石灰水，固化后砌块在105℃的通风炉中干燥24h，即得保温隔声砌块。
实施例2制得保温隔声砌块的力学性能、热工及声学参数测试：
28d抗压强度6.85MPa，抗弯强度2.31MPa，容重1570kg/m3，质量吸水率15.1％，导热系数为0.238W/m.k，200mm厚度墙体空气声隔声性能达到52.3dB。采用双面抹灰，材料外观尺寸稳定，便于加工制作，190mm厚墙体其热工和隔声性能达到绿色建筑性能的指标需要，保温隔声效果良好。
在绿色建筑性能认定中，试点采用新型环保材料、再生利用固废材料，做到绿色友好可持续发展，试点样板房中的砌块采用本发明的材料制作，砌块尺寸为390×190×140mm、190×190×140mm两种规格。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
