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一种全固废多孔建筑保温材料的制备方法

2021-04-25 20:24:50

一种全固废多孔建筑保温材料的制备方法

  技术领域

  本发明属于建筑材料技术领域,具体涉及一种全固废多孔建筑保温材料的制备方法。

  背景技术

  目前,国内外常用的建筑保温材料分为有机质和无机质两种。有机质建筑保温材料有聚苯乙烯泡沫塑料(EPS、XPS)、聚氨酯硬质泡沫体(PU)等,其优点是质轻、保温、隔热、防水。但这些有机泡沫材料易老化,不能与建筑物同寿命,在建筑物使用期内,需要多次更换保温层。此外EPS(可发性聚苯乙烯)、XPS(绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料)、PU等都是高分子有机材料,具有易燃、不耐高温、燃烧速度快,同时产生大量的有毒气体等缺陷,存在很大的火灾隐患。

  目前,市场上的无机类建筑保温材料主要包括膨胀珍珠岩类、加气混凝土砌块、硫铝硅酸盐无机保温板等,该类材料最大的优点就是防火能力强,但是由于其容重、导热系数均偏高,不利于大面积推广。另外由于生产水泥需排放大量的CO2及其他污染物,大量使用普通硅酸盐水泥必然导致泡沫混凝土材料的环保性能大打折扣。

  总而言之,发展新型保温材料不但前景广阔,而且已经成为未来重要的发展方向。

  发明内容

  本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种全固废多孔建筑保温材料的制备方法,方法简单,生产成本低,产品不但强度高、质轻、保温隔热,还具有耐久性好、使用寿命长、绿色环保等特点,具有优良的防火性能。

  为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种全固废多孔建筑保温材料的制备方法,该方法为:

  S1、将尾矿、钢渣、矿渣和石膏分别在温度为60℃~100℃的条件下烘干至含水量≤1%,然后分别粉磨,得到尾矿粉、钢渣粉、矿渣粉和石膏粉;所述尾矿粉的比表面积为600m2/kg~2000m2/kg;所述钢渣粉的比表面积为600m2/kg~800m2/kg;所述矿渣粉的比表面积为550m2/kg~800m2/kg;

  S2、将粉煤灰和S1中得到的尾矿粉、钢渣粉、矿渣粉和石膏粉混合后,得到基础胶凝材料M;所述粉煤灰的比表面积为600m2/kg~900m2/kg;所述基础胶凝材料M由以下质量分数的原料组成:粉煤灰10%~25%、尾矿粉10%~20%、钢渣粉10%~20%、矿渣粉40%~50%,余量为石膏粉;在此比例下,各种固体废弃物相互协同,水化反应速率能够得到有效控制,同时又具有很好的后期强度增长空间;

  S3、向S2中得到的基础胶凝材料M中加入外加剂,得到胶凝材料N;

  S4、向S3中得到的胶凝材料N中加入聚丙烯纤维、三乙醇胺和硬脂酸钙,混合后分散到水中,得到未发泡料浆P;

  S5、向S4中得到的未发泡料浆P中加入质量分数为25%~50%的双氧水水溶液,搅拌后,得到预发泡料浆;通过控制双氧水的加入速率和比例调节发泡速率,进而实现控制气泡大小和结构的目的。

  S6、将S5中得到的预发泡料浆浇注成型,再经保养、脱模、切割,得到全固废多孔保温材料。

  优选地,S1中所述尾矿为钼尾矿、钒尾矿和铁尾矿中的一种以上。

  优选地,S1中粉磨的时间为1h~3h。

  优选地,S3中所述外加剂为早强剂、速凝剂、硬脂酸钙、水性聚氨酯和三乙醇胺中的一种以上。

  优选地,S3中所述胶凝材料N中外加剂的质量分数为0.3%~3%。

  优选地,S4中所述未发泡料浆P中聚丙烯纤维、胶凝材料N、三乙醇胺、硬脂酸钙和水的质量比为(0.2~0.6):40:(0.3~0.6):(0.3~0.8):(35~55)。

  优选地,S5中所述预发泡料浆中未发泡料浆P和双氧水水溶液的质量比为(30~50):1。

  优选地,S6中所述保养的方法为将预发泡料浆浇注成型的预发泡料浆在温度为45℃~99℃、湿度为90%~100%的条件下养护。

  本发明与现有技术相比具有以下优点:

  1、本发明选用尾矿、钢渣、矿渣、石膏和粉煤灰工业固体废弃物为原料制成基础胶凝材料M,实现了固体废弃物的资源化利用,并且通过控制尾矿粉、钢渣粉、矿渣粉、石膏粉、粉煤灰的比表面积和各原料的质量百分数,调节预发泡料浆的硬化速度,从而控制气泡的大小和孔隙率,得到的多孔建筑保温材料具有尺寸均匀的气泡和孔隙率,在保持泡沫保温材料强度的同时降低导热系数,具有一定的表观密度和较好的保温效果。

  2、本发明的制备方法简单,生产成本低,产品不但强度高、质轻、保温隔热、防火能力强,而且耐久性好、使用寿命长、绿色环保,便于推广使用。通过控制原料中各组分的比表面积和掺入比例、双氧水的加入速率和比例,调节发泡速率,进而实现控制气泡大小和结构的目的

  下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

  附图说明

  图1是本发明实施例1的全固废多孔建筑保温材料的显微镜图。

  具体实施方式

  实施例1

  本实施例的全固废多孔建筑保温材料的制备方法,该方法为:

  S1、将尾矿、钢渣、矿渣和石膏分别在温度为80℃的条件下烘干至含水量≤1%,然后分别粉磨4.5h,得到尾矿粉、钢渣粉和石膏粉;所述尾矿粉的比表面积为1300m2/kg;所述钢渣粉的比表面积为6700m2/kg;所述矿渣粉的比表面积为675m2/kg;所述尾矿为钼尾矿;

  S2、将粉煤灰和S1中得到的尾矿粉、钢渣粉、矿渣粉和石膏粉混合后,得到基础胶凝材料M;所述粉煤灰的比表面积为750m2/kg;所述基础胶凝材料M由以下质量分数的原料组成:粉煤灰18%、尾矿粉15%、钢渣粉15%、矿渣粉45%,余量为石膏粉;

  S3、向S2中得到的基础胶凝材料M中加入外加剂,得到胶凝材料N;所述外加剂为早强剂;所述胶凝材料N中外加剂的质量分数为2.6%;

  S4、向S3中得到的胶凝材料N中加入聚丙烯纤维、三乙醇胺和硬脂酸钙,混合后分散到水中,得到未发泡料浆P;所述未发泡料浆P中聚丙烯纤维、胶凝材料N、三乙醇胺、硬脂酸钙和水的质量比为0.4:40:0.45:5.5:40;

  S5、向S4中得到的未发泡料浆P中加入质量分数为38%的双氧水水溶液,搅拌后,得到预发泡料浆;所述预发泡料浆中未发泡料浆P和双氧水水溶液的质量比为40:1。

  S6、将S5中得到的预发泡料浆浇注成型,再经保养、脱模、切割,得到全固废多孔保温材料;所述保养的方法为将预发泡料浆浇注成型的预发泡料浆在温度为60℃、湿度为95%的条件下养护。

  本实施例制备的全固废多孔建筑保温材料的孔隙率为89.1%、干密度为220kg/m3、抗压强度为0.54MPa、体积吸水率为9.1%、防火性能A1级的全固废多孔建筑保温材料。

  从图1中可以看出,微孔的大小和分布都比较均匀。

  实施例2

  本实施例的全固废多孔建筑保温材料的制备方法,该方法为:

  S1、将尾矿、钢渣、矿渣和石膏分别在温度为60℃的条件下烘干至含水量≤1%,然后分别粉磨4h,得到尾矿粉、钢渣粉和石膏粉;所述尾矿粉的比表面积为600m2/kg;所述钢渣粉的比表面积为600m2/kg;所述矿渣粉的比表面积为800m2/kg;所述尾矿为质量比为1:2:1的钼尾矿、钒尾矿和铁尾矿的混合物;

  S2、将粉煤灰和S1中得到的尾矿粉、钢渣粉、矿渣粉和石膏粉混合后,得到基础胶凝材料M;所述粉煤灰的比表面积为600m2/kg;所述基础胶凝材料M由以下质量分数的原料组成:粉煤灰10%、尾矿粉10%、钢渣粉20%、矿渣粉50%,余量为石膏粉;

  S3、向S2中得到的基础胶凝材料M中加入外加剂,得到胶凝材料N;所述外加剂为质量比为1:2:1:1:3的早强剂、速凝剂、硬脂酸钙、水性聚氨酯和三乙醇胺的混合物;所述胶凝材料N中外加剂的质量分数为3%;

  S4、向S3中得到的胶凝材料N中加入聚丙烯纤维、三乙醇胺和硬脂酸钙,混合后分散到水中,得到未发泡料浆P;所述未发泡料浆P中聚丙烯纤维、胶凝材料N、三乙醇胺、硬脂酸钙和水的质量比为0.2:40:0.3: 0.8:35;

  S5、向S4中得到的未发泡料浆P中加入质量分数为50%的双氧水水溶液,搅拌后,得到预发泡料浆;所述预发泡料浆中未发泡料浆P和双氧水水溶液的质量比为30:1。

  S6、将S5中得到的预发泡料浆浇注成型,再经保养、脱模、切割,得到全固废多孔保温材料;所述保养的方法为将预发泡料浆浇注成型的预发泡料浆在温度为45℃、湿度为100%的条件下养护。

  本实施例制备的全固废多孔建筑保温材料的孔隙率为92.5%、干密度为207kg/m3、抗压强度为0.51MPa、体积吸水率为9.5%、防火性能A1级的全固废多孔建筑保温材料。

  实施例3

  本实施例的全固废多孔建筑保温材料的制备方法,该方法为:

  S1、将尾矿、钢渣、矿渣和石膏分别在温度为100℃的条件下烘干至含水量≤1%,然后分别粉磨5h,得到尾矿粉、钢渣粉和石膏粉;所述尾矿粉的比表面积为2000m2/kg;所述钢渣粉的比表面积为800m2/kg;所述矿渣粉的比表面积为550m2/kg;所述尾矿为质量比为1:1的钼尾矿和钒尾矿的混合物;

  S2、将粉煤灰和S1中得到的尾矿粉、钢渣粉、矿渣粉和石膏粉混合后,得到基础胶凝材料M;所述粉煤灰的比表面积为900m2/kg;所述基础胶凝材料M由以下质量分数的原料组成:粉煤灰25%、尾矿粉20%、钢渣粉10%、矿渣粉40%,余量为石膏粉;

  S3、向S2中得到的基础胶凝材料M中加入外加剂,得到胶凝材料N;所述外加剂为质量比为1:1的早强剂和速凝剂的混合物;所述胶凝材料N中外加剂的质量分数为0.3%;

  S4、向S3中得到的胶凝材料N中加入聚丙烯纤维、三乙醇胺和硬脂酸钙,混合后分散到水中,得到未发泡料浆P;所述未发泡料浆P中聚丙烯纤维、胶凝材料N、三乙醇胺、硬脂酸钙和水的质量比为0.6:40:0.6: 0.3:55;

  S5、向S4中得到的未发泡料浆P中加入质量分数为25%的双氧水水溶液,搅拌后,得到预发泡料浆;所述预发泡料浆中未发泡料浆P和双氧水水溶液的质量比为50:1。

  S6、将S5中得到的预发泡料浆浇注成型,再经保养、脱模、切割,得到全固废多孔保温材料;所述保养的方法为将预发泡料浆浇注成型的预发泡料浆在温度为99℃、湿度为90%的条件下养护。

  本实施例制备的全固废多孔建筑保温材料的孔隙率为91.8%、干密度为214 kg/m3、抗压强度为0.52MPa、体积吸水率为9.3%、防火性能A1级的全固废多孔建筑保温材料。

  实施例4

  本实施例的全固废多孔建筑保温材料的制备方法,该方法为:

  S1、将尾矿、钢渣、矿渣和石膏分别在温度为90℃的条件下烘干至含水量≤1%,然后分别粉磨4h,得到尾矿粉、钢渣粉和石膏粉;所述尾矿粉的比表面积为600m2/kg;所述钢渣粉的比表面积为800m2/kg;所述矿渣粉的比表面积为550m2/kg;所述尾矿为质量比为5:1的钒尾矿和铁尾矿的混合物;

  S2、将粉煤灰和S1中得到的尾矿粉、钢渣粉、矿渣粉和石膏粉混合后,得到基础胶凝材料M;所述粉煤灰的比表面积为600m2/kg;所述基础胶凝材料M由以下质量分数的原料组成:粉煤灰10%、尾矿粉10%、钢渣粉10%、矿渣粉40%,余量为石膏粉;

  S3、向S2中得到的基础胶凝材料M中加入外加剂,得到胶凝材料N;所述外加剂为质量比为1:3:2的硬脂酸钙、水性聚氨酯和三乙醇胺的混合物;所述胶凝材料N中外加剂的质量分数为2%;

  S4、向S3中得到的胶凝材料N中加入聚丙烯纤维、三乙醇胺和硬脂酸钙,混合后分散到水中,得到未发泡料浆P;所述未发泡料浆P中聚丙烯纤维、胶凝材料N、三乙醇胺、硬脂酸钙和水的质量比为0.3:40:0.6:0.4:35;

  S5、向S4中得到的未发泡料浆P中加入质量分数为25%的双氧水水溶液,搅拌后,得到预发泡料浆;所述预发泡料浆中未发泡料浆P和双氧水水溶液的质量比为40:1。

  S6、将S5中得到的预发泡料浆浇注成型,再经保养、脱模、切割,得到全固废多孔保温材料;所述保养的方法为将预发泡料浆浇注成型的预发泡料浆在温度为80℃、湿度为95%的条件下养护。

  本实施例制备的全固废多孔建筑保温材料的孔隙率为90.5%、干密度为217 kg/m3、抗压强度为0.52MPa、体积吸水率为9.2%、防火性能A1级的全固废多孔建筑保温材料。

  实施例5

  本实施例的全固废多孔建筑保温材料的制备方法,该方法为:

  S1、将尾矿、钢渣、矿渣和石膏分别在温度为70℃的条件下烘干至含水量≤1%,然后分别粉磨5h,得到尾矿粉、钢渣粉和石膏粉;所述尾矿粉的比表面积为1800m2/kg;所述钢渣粉的比表面积为700m2/kg;所述矿渣粉的比表面积为700m2/kg;所述尾矿为质量比为2:1的钼尾矿和铁尾矿的混合物;

  S2、将粉煤灰和S1中得到的尾矿粉、钢渣粉、矿渣粉和石膏粉混合后,得到基础胶凝材料M;所述粉煤灰的比表面积为800m2/kg;所述基础胶凝材料M由以下质量分数的原料组成:粉煤灰15%、尾矿粉18%、钢渣粉18%、矿渣粉42%,余量为石膏粉;

  S3、向S2中得到的基础胶凝材料M中加入外加剂,得到胶凝材料N;所述外加剂为质量比为1:4的水性聚氨酯和三乙醇胺的混合物;所述胶凝材料N中外加剂的质量分数为2.5%;

  S4、向S3中得到的胶凝材料N中加入聚丙烯纤维、三乙醇胺和硬脂酸钙,混合后分散到水中,得到未发泡料浆P;所述未发泡料浆P中聚丙烯纤维、胶凝材料N、三乙醇胺、硬脂酸钙和水的质量比为0.5:40:0.4:0.7:35;

  S5、向S4中得到的未发泡料浆P中加入质量分数为45%的双氧水水溶液,搅拌后,得到预发泡料浆;所述预发泡料浆中未发泡料浆P和双氧水水溶液的质量比为50:1。

  S6、将S5中得到的预发泡料浆浇注成型,再经保养、脱模、切割,得到全固废多孔保温材料;所述保养的方法为将预发泡料浆浇注成型的预发泡料浆在温度为50℃、湿度为98%的条件下养护。

  本实施例制备的全固废多孔建筑保温材料的孔隙率为91.4%、干密度为208 kg/m3、抗压强度为0.51MPa、体积吸水率为9.1%、防火性能A1级的全固废多孔建筑保温材料。

  实施例6

  本实施例的全固废多孔建筑保温材料的制备方法,该方法为:

  S1、将尾矿、钢渣、矿渣和石膏分别在温度为60℃的条件下烘干至含水量≤1%,然后分别粉磨4h,得到尾矿粉、钢渣粉和石膏粉;所述尾矿粉的比表面积为1500m2/kg;所述钢渣粉的比表面积为800m2/kg;所述矿渣粉的比表面积为800m2/kg;所述尾矿为钒尾矿;

  S2、将粉煤灰和S1中得到的尾矿粉、钢渣粉、矿渣粉和石膏粉混合后,得到基础胶凝材料M;所述粉煤灰的比表面积为700m2/kg;所述基础胶凝材料M由以下质量分数的原料组成:粉煤灰23%、尾矿粉12%、钢渣粉13%、矿渣粉45%,余量为石膏粉;

  S3、向S2中得到的基础胶凝材料M中加入外加剂,得到胶凝材料N;所述外加剂为质量比为1:4:1的早强剂、硬脂酸钙和三乙醇胺的混合物;所述胶凝材料N中外加剂的质量分数为3%;

  所述外加剂也可以为早强剂、速凝剂、硬脂酸钙、水性聚氨酯和三乙醇胺中的一种以上;

  S4、向S3中得到的胶凝材料N中加入聚丙烯纤维、三乙醇胺和硬脂酸钙,混合后分散到水中,得到未发泡料浆P;所述未发泡料浆P中聚丙烯纤维、胶凝材料N、三乙醇胺、硬脂酸钙和水的质量比为0.6:40:0.6:0.8:40;

  S5、向S4中得到的未发泡料浆P中加入质量分数为25%的双氧水水溶液,搅拌后,得到预发泡料浆;所述预发泡料浆中未发泡料浆P和双氧水水溶液的质量比为35:1。

  S6、将S5中得到的预发泡料浆浇注成型,再经保养、脱模、切割,得到全固废多孔保温材料;所述保养的方法为将预发泡料浆浇注成型的预发泡料浆在温度为99℃、湿度为100%的条件下养护。

  本实施例制备的全固废多孔建筑保温材料的孔隙率为91.5%、干密度为210 kg/m3、抗压强度为0.52MPa、体积吸水率为9.2%、防火性能A1级的全固废多孔建筑保温材料。

  实施例7

  本实施例的全固废多孔建筑保温材料的制备方法,该方法为:

  S1、将尾矿、钢渣、矿渣和石膏分别在温度为60℃~100℃的条件下烘干至含水量≤1%,然后分别粉磨4h,得到尾矿粉、钢渣粉和石膏粉;所述尾矿粉的比表面积为1200m2/kg;所述钢渣粉的比表面积为700m2/kg;所述矿渣粉的比表面积为700m2/kg;所述尾矿为铁尾矿;

  S2、将粉煤灰和S1中得到的尾矿粉、钢渣粉、矿渣粉和石膏粉混合后,得到基础胶凝材料M;所述粉煤灰的比表面积为900m2/kg;所述基础胶凝材料M由以下质量分数的原料组成:粉煤灰12%、尾矿粉10%、钢渣粉15%、矿渣粉50%,余量为石膏粉;

  S3、向S2中得到的基础胶凝材料M中加入外加剂,得到胶凝材料N;所述外加剂速凝剂;所述胶凝材料N中外加剂的质量分数为3%;

  所述外加剂也可以为早强剂、硬脂酸钙、水性聚氨酯或三乙醇胺;

  S4、向S3中得到的胶凝材料N中加入聚丙烯纤维、三乙醇胺和硬脂酸钙,混合后分散到水中,得到未发泡料浆P;所述未发泡料浆P中聚丙烯纤维、胶凝材料N、三乙醇胺、硬脂酸钙和水的质量比为0.2:40:0.5:0.4:50;

  S5、向S4中得到的未发泡料浆P中加入质量分数为30%的双氧水水溶液,搅拌后,得到预发泡料浆;所述预发泡料浆中未发泡料浆P和双氧水水溶液的质量比为40:1。

  S6、将S5中得到的预发泡料浆浇注成型,再经保养、脱模、切割,得到全固废多孔保温材料;所述保养的方法为将预发泡料浆浇注成型的预发泡料浆在温度为99℃、湿度为100%的条件下养护。

  本实施例制备的全固废多孔建筑保温材料的孔隙率为92.3%、干密度为206 kg/m3、抗压强度为0.50MPa、体积吸水率为9.1%、防火性能A1级的全固废多孔建筑保温材料。

  以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

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