專利名稱：一種廢渣泡沫混凝土與納米孔真空板復(fù)合材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于資源綜合利用領(lǐng)域和建材領(lǐng)域，特別涉及一種利用各種工業(yè)廢渣及經(jīng)分選的建筑垃圾制造泡沫混凝土并與納米孔真空絕熱板復(fù)合制造復(fù)合墻體材料的方法。
背景技術(shù)：
我國快速的工業(yè)發(fā)展導(dǎo)致了大量工業(yè)固體廢棄物的堆存。根據(jù)《2010-2011年度大宗工業(yè)固體廢物綜合利用發(fā)展報(bào)告》提供的數(shù)據(jù)，2011年我國大宗工業(yè)固體廢物總產(chǎn)生量為34.6億噸，綜合利用量為15.8億噸，當(dāng)年凈增堆存18.8億噸。另外根據(jù)工信部《大宗工業(yè)固廢綜合利用“十二五”規(guī)劃》的預(yù)測，到2015年我國大宗工業(yè)固廢的堆存總量將達(dá)到270億噸，相當(dāng)于滿載的重載列車首尾相連繞地球50圈。此外，我國的城鎮(zhèn)化建設(shè)每年還產(chǎn)生大量的建筑垃圾。而我國基礎(chǔ)建設(shè)目前每年消耗160億噸以上的天然礦物原料。因此，急需更好的能夠?qū)⒋罅抗腆w廢棄物轉(zhuǎn)化為建筑材料的創(chuàng)新技術(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，泡沫混凝土主要用來制成砌塊，用來填充框架結(jié)構(gòu)或砌筑自保溫的承重或非承重墻體或現(xiàn)場澆注用于建筑外墻的保溫。專利CN102501299A《一種泡沫混凝土保溫砌塊的制備方法》公開了一種泡沫混凝土保溫砌塊的制備方法，其制備工藝為:用發(fā)泡機(jī)將發(fā)泡劑用機(jī)械方式充分發(fā)泡，并與水泥漿均勻混合，然后經(jīng)過泵送系統(tǒng)將泡沫混凝土輸送到模具進(jìn)行大塊澆筑；將大塊泡沫混凝土切割成符合尺寸要求的小塊泡沫混凝土 ；在成品模具內(nèi)部對此放置成型的泡沫混凝土塊，在模具中灌入混凝土，壓振成型后撤掉成品模具，得到成型砌塊；將上述的成型砌塊放置一段時(shí)間后得到成品。近幾年也出現(xiàn)了泡沫混凝土與面板復(fù)合的建筑的外墻外材料。專利CN102491699A《一種復(fù)合裝飾泡沫混凝土砌塊及其制作方法》提供了一種復(fù)合裝飾泡沫混凝土砌塊及其制作方法，包括泡沫混凝土砌塊本體，所述泡沫混凝土砌塊本體的至少一個(gè)側(cè)壁復(fù)合有裝飾面板；所述裝飾面板上設(shè)連接結(jié)構(gòu)將裝飾面板和泡沫混凝土砌塊復(fù)合為一體。所述裝飾面板為裝飾瓷磚、大理石或人造大理石；所述連接結(jié)構(gòu)為楔形凸塊或凸條。裝飾面板與泡沫混凝土砌塊復(fù)合為一體，無需在將墻砌好后再進(jìn)行外墻裝飾，使用更加方便，且裝飾效果好。在利用固體廢棄物生產(chǎn)泡沫混凝土方面也有一些新的技術(shù)出現(xiàn)。專利CN102815964A《一種建筑垃圾回收再利用工藝》公開了一種建筑垃圾回收再利用工藝，包括以下步驟:一、廢混凝土、廢砂漿與廢磚渣收集；二、破碎與篩分:對所收集廢混凝土、廢砂漿與廢磚渣進(jìn)行破碎與篩分，獲得再生粗骨料和再生細(xì)骨料；三、泡沫混凝土制備:水泥漿料制備:對水泥、水以及再生粗骨料和再生細(xì)骨料進(jìn)行均勻攪拌后獲得水泥漿料；泡沫稀釋液添加:將由發(fā)泡劑和水均勻混合形成的泡沫稀釋液，添加至水泥漿料中并攪拌均勻制得泡沫混凝土。專利CN102040362A《利用廢棄水泥砂漿的泡沫混凝土材料、混凝土及制備方法》涉及一種利用廢棄水泥砂漿制作泡沫混凝土材料、混凝土及制備方法，所述泡沫混凝土材料包括:廢棄水泥砂漿、水泥、木膠粉、石膏、熟石灰、發(fā)泡劑泡沫。專利CN101182175《煤矸石-粉煤灰泡沫混凝土》涉及輕質(zhì)泡沫混凝土。該發(fā)明由煤矸石、粉煤灰、水泥、石灰、石膏、填料及發(fā)泡劑組成。但是目前現(xiàn)有技術(shù)中所制備的泡沫混凝土大多以高標(biāo)號普通硅酸鹽水泥為主要膠凝材料，不僅成本較高，還存在強(qiáng)度/體積密度比值低等問題。另外由于生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥需排放大量的CO2及其他污染物，大量使用普通硅酸鹽水泥必然導(dǎo)致泡沫混凝土材料的綠色度大打折扣。在真空絕熱材料的生產(chǎn)技術(shù)方面，現(xiàn)有技術(shù)大多使用傳統(tǒng)的保溫材料作為支撐芯材，但由于真空絕熱材料生產(chǎn)成本較高，真空密閉層在建筑現(xiàn)場施工過程中易遭受破壞，因此真空絕熱材料只用于體積限制性強(qiáng)和對絕熱性能要求極高，并且用量較少和最終產(chǎn)品的單位體積價(jià)值較高的場合，如天然氣液化儲(chǔ)罐的保冷，大型冷凍設(shè)備及家用電冰箱的保冷
等ο在住宅產(chǎn)業(yè)化的墻體材料制造技術(shù)方面，主要采用巖棉、礦棉、玻璃棉以及有機(jī)泡沫類材料作為輕質(zhì)墻體的主要原材料。制造工藝為:或制造全輕質(zhì)材料與全重質(zhì)外墻板及內(nèi)墻板復(fù)合，或采用全輕質(zhì)材料制造墻體半成品，然后在現(xiàn)場施工內(nèi)外保護(hù)層，但普遍存在外墻抗沖擊能力差，施工便捷性不夠或成本高、碳足跡大等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是住宅產(chǎn)業(yè)化輕質(zhì)墻體材料所面臨的抗沖擊和抗氣候作用能力不理想，厚度和重量偏大，導(dǎo)致運(yùn)輸和施工不夠便捷，固廢利用率不高的瓶頸問題，并進(jìn)一步大幅度降低墻體的傳熱系數(shù)和減小碳足跡，突破住宅產(chǎn)業(yè)化在墻體材料方面存在的關(guān)鍵制約難題。一種廢渣泡沫混凝土與納米孔真空板復(fù)合材料的制造方法，具體實(shí)施方案如下: (O將具有火山灰反應(yīng)活性的固體廢棄物A磨細(xì)至比表面積400m2/kg-2000m2/kg，所
述固體廢棄物A包括高爐水淬礦渣和配料，配料是指鋼渣、粉煤灰、以廢磚瓦為主的建筑垃圾、輕燒的高嶺土尾礦或輕燒的鋁土礦尾礦中的一種或幾種的混合體。高爐水淬礦渣占固體廢棄物A的1_95%，配料占固體廢棄物的5-99%。(2)將上述固體廢棄物A的磨細(xì)粉按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)85%_98%，并與2%_15%的外加劑混合均勻，得到膠凝材料A。所述外加劑為以下物質(zhì)中的一種或幾種的組合，這些物質(zhì)包括燃煤煙氣脫硫石膏、天然石膏、天然硬石膏、水玻璃(以干基計(jì)算)、工業(yè)燒堿、工業(yè)純堿、工業(yè)小蘇打、工業(yè)硫酸鈉、水泥熟料、工業(yè)石灰等。上述外加劑除液態(tài)水玻璃外，在使用前要磨細(xì)至比表面積200m2/kg-1000m2/kg。液態(tài)水玻璃可在泡沫混凝土打泡前直接加入。(3)將步驟(2)所得膠凝材料A按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)20%_70%再與30%_80%的固體廢棄物B細(xì)顆粒混合，并外加膠凝材料A與固體廢棄物B細(xì)顆?？偭恐偷?5%-30%的水、1%-3%的增強(qiáng)纖維、0.1%-0.3%的減水劑，混合均勻，得到混合泥漿B。所述固體廢棄物B細(xì)顆粒的中固體廢棄物B為各種硬顆粒尾礦、冶金廢渣、燃煤窯爐的爐渣或廢舊混凝土中的一種或多種。所述固體廢棄物B細(xì)顆粒的粒度范圍在10um-300um，細(xì)顆粒的莫氏硬度3-8，不含超標(biāo)的有毒有害物質(zhì)。所述增強(qiáng)纖維是耐堿玻璃纖維、玄武巖纖維、石英纖維或有機(jī)纖維中的一種或多種。所述的水為自來水，或三級以上自然地表水體中的水，或相當(dāng)于自來水質(zhì)量的地下水，或污水經(jīng)深度處理后達(dá)到三級地表水質(zhì)量的中水。(4)將市售水泥混凝土發(fā)泡劑按濃度3%_30%與水混合，并外加占發(fā)泡劑干基質(zhì)量0%-50%的市售穩(wěn)泡劑，在打泡機(jī)中打泡。按泡沫泥漿濕體積密度為700kg/m3-2200kg/m3，將打好的泡沫與混合泥漿B混合均勻。(5)模具準(zhǔn)備:將刻有花紋圖案或平面的塑料薄板平鋪在模具底部，在塑料板上及模具邊部均勻涂一層脫模劑。將用于固定納米孔真空絕熱板的鋼絲網(wǎng)架預(yù)先固定在磨具上，并固定塑料套管為復(fù)合板預(yù)留螺栓孔，以及在設(shè)計(jì)好的部位固定金屬預(yù)埋件。(6)將準(zhǔn)備好的濕體積密度1000kg/m3-2200kg/m3的高密度泡沫泥漿先在模具底部澆注2cm-4cm，使其高度與鋼絲網(wǎng)架平面基本持平。然后將0.5cm-l.5cm厚的納米孔真空絕熱板平鋪在鋼絲網(wǎng)架上，然后在其上平鋪第二層鋼絲網(wǎng)架并與第一層鋼絲網(wǎng)架連接固定，使納米孔真空絕熱板被固定在兩層鋼絲網(wǎng)架之間。第二層鋼絲網(wǎng)架固定完成后，再澆注濕體積密度為700kg/m3-1000kg/m3的低體積密度泡沫泥衆(zhòng),燒筑厚度為6cm_20cm。(7)將澆注滿的模具刮平后送入養(yǎng)護(hù)室，養(yǎng)護(hù)溫度為50°C_99°C，相對濕度為90%-100%，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為6小時(shí)-20小時(shí)。(8)養(yǎng)護(hù)階段完成后進(jìn)行脫模及修整。然后放入倉庫自然干燥10天至28天后可直接在露天服役的外表面進(jìn)行噴涂或其他裝飾處理。也可不作外裝飾直接在建筑上使用。本發(fā)明的有益效果
(I)本發(fā)明采用各種工業(yè)廢渣或經(jīng)過分選的部分建筑垃圾為主要原料制造高強(qiáng)度泡沫混凝土，膠凝材料基本不使用水泥，不僅能夠消納大量的固體廢棄物，還能由于減少水泥的使用而減排大量的CO2及其他污染物，減少由于煅燒水泥熟料引起的燃料消耗，解決傳統(tǒng)住宅產(chǎn)業(yè)化的墻體材料普遍存在的碳足跡過大的問題。(2)采用納米孔真空絕熱板置于泡沫混凝中間一次性澆筑成型，自帶具有裝飾功能的抗沖擊密封層。由于使用了抽真空的薄層納米孔超級絕熱材料作為主要絕熱單元，墻體傳熱能力可比普通強(qiáng)體下降100%以上，并可使墻體的總厚度和總重量都降低30%以上，解決目前住宅產(chǎn)業(yè)化的墻體材料安裝不便的瓶頸問題，并由于減少了墻體厚度和重量而帶動(dòng)降低鋼結(jié)構(gòu)和建筑基礎(chǔ)的造價(jià)。(3)特別制備的固廢膠凝材料，比傳統(tǒng)水泥制造的住宅產(chǎn)業(yè)化的墻體材料抗沖擊強(qiáng)度大幅度提高，耐候性大幅度提高，解決了目前住宅產(chǎn)業(yè)化墻體材料普遍存在的抗沖擊能力和耐候能力不足的瓶頸問題。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1、
(I)將高爐水淬礦渣磨細(xì)至比表面積630m2/kg，轉(zhuǎn)爐鋼渣磨細(xì)至比表面積510m2/kg。(2)將上述高爐水淬礦渣磨細(xì)粉按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)74%，鋼渣磨細(xì)粉15%與10%的電廠脫硫石膏和1%的水泥熟料混合均勻，得到膠凝材料A。其中電廠脫硫石膏在使用前磨細(xì)至比表面積560m2/kg,水泥熟料磨細(xì)至比表面積360m2/kg。(3)將步驟(2 )所得膠凝材料A按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)40%與60%的固體廢棄物細(xì)顆?；旌希⑼饧诱寄z凝材料A與細(xì)顆粒之和總量15%的水，外加占膠凝材料A與細(xì)顆粒之和總量3%的增強(qiáng)纖維和外加膠凝材料A與細(xì)顆粒之和總量0.2%的PC減水劑混合均勻，得到混合泥漿B。所述固體廢棄物細(xì)顆粒為經(jīng)細(xì)碎和分級的廢舊混凝土，粒度范圍在10um-300um，顆粒的莫氏硬度3-7，不含超標(biāo)的有毒有害物質(zhì)。所述增強(qiáng)纖維是玄武巖纖維。所述的水為自來水。
(4)將市售水泥混凝土發(fā)泡劑按濃度8%與水混合，并外加占發(fā)泡劑干基質(zhì)量20%的穩(wěn)泡劑，在打泡機(jī)中打泡。將打好的泡沫與混合泥漿B混合均勻，根據(jù)加入泡沫的多少分別得到濕體積密度為1000kg/m3和2200kg/m3的泡沫泥漿。( 5 )模具準(zhǔn)備:將刻有花紋圖案的塑料薄板平鋪在模具底部，在塑料板上及模具邊部均勻涂一層脫模劑。將用于固定納米孔真空絕熱板的鋼絲網(wǎng)架預(yù)先固定在磨具上，并固定塑料套管為復(fù)合板預(yù)留螺栓孔，以及在設(shè)計(jì)好的部位固定金屬預(yù)埋件。(6)將準(zhǔn)備好的濕體積密度2200kg/m3的高密度泡沫泥漿先在模具底部澆注2cm，使其高度與鋼絲網(wǎng)架平面基本持平。然后將1.5cm厚的納米孔真空絕熱板平鋪在鋼絲網(wǎng)架上，然后在其上平鋪第二層鋼絲網(wǎng)架并與第一層連接固定，使納米孔真空絕熱板被固定在兩層鋼絲網(wǎng)架之間。第二層鋼絲網(wǎng)架固定完成后，再澆注濕體積密度為1000kg/m3的低體積密度泡沫泥漿，澆筑厚度為12.5cm。(7)將澆注滿的模具刮平后送入養(yǎng)護(hù)室，養(yǎng)護(hù)溫度為95°C，相對濕度為95%，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8小時(shí)。(8)養(yǎng)護(hù)階段完成后進(jìn)行脫模及修整。然后放入倉庫自然干燥10天至28天后直接在露天服役的外表面進(jìn)行噴涂裝飾處理，得到具有自帶裝飾功能的高抗沖擊廢渣泡沫混凝土與納米孔真空絕熱板復(fù)合材料，其性能見表I。該材料為預(yù)留錨固金屬件、螺栓孔，可便捷運(yùn)輸，可快速拼裝施工的住宅產(chǎn)業(yè)化部品板材。表1.實(shí)施例1廢洛泡沫混凝土與納米孔真空絕熱板復(fù)合材料性能
權(quán)利要求
1.一種廢渣泡沫混凝土與納米孔真空板復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，具體實(shí)施方案如下: (1)將具有火山灰反應(yīng)活性的固體廢棄物A磨細(xì)至比表面積400m2/kg-2000m2/kg； (2)將上述固體廢棄物A的磨細(xì)粉的一種或幾種的混合體按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)85%-98%，并與2%-15%的外加劑混合均勻，得到膠凝材料A ;上述外加劑除液態(tài)水玻璃外，在使用前要磨細(xì)至比表面積200m2/kg-1000m2/kg ;液態(tài)水玻璃在泡沫混凝土打泡前直接加入； (3)將步驟(2)所得膠凝材料A按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)20%-70%再與30%-80%的固體廢棄物B細(xì)顆粒混合，并外加膠凝材料A與固體廢棄物B細(xì)顆粒總量之和的15%-30%的水、1%-3%的增強(qiáng)纖維、0.1%-0.3%的減水劑，混合均勻，得到混合泥漿B ； (4)將市售水泥混凝土發(fā)泡劑按濃度3%-30%與水混合，并外加占發(fā)泡劑干基質(zhì)量0%-50%的市售穩(wěn)泡劑，在打泡機(jī)中打泡；按泡沫泥漿濕體積密度為700kg/m3-2200kg/m3，將打好的泡沫與混合泥漿B混合均勻； (5)模具準(zhǔn)備:將刻有花紋圖案或平面的塑料薄板平鋪在模具底部，在塑料板上及模具邊部均勻涂一層脫模劑；將用于固定納米孔真空絕熱板的鋼絲網(wǎng)架預(yù)先固定在磨具上，并固定塑料套管為復(fù)合板預(yù)留螺栓孔，以及在設(shè)計(jì)好的部位固定金屬預(yù)埋件； (6)將準(zhǔn)備好的濕體積密度1000 kg/m3-2200kg/m3的高密度泡沫泥漿先在模具底部澆注2cm-4cm，使高密度泡沫泥漿高度與鋼絲網(wǎng)架平面持平，然后將0.5cm-l.5cm厚的納米孔真空絕熱板平鋪在鋼絲網(wǎng)架上，然后在納米孔真空絕熱板上平鋪第二層鋼絲網(wǎng)架并與第一層鋼絲網(wǎng)架連接固定，使納米孔真空絕熱板被固定在兩層鋼絲網(wǎng)架之間；第二層鋼絲網(wǎng)架固定完成后，再澆注濕體積密度為700kg/m3-1000kg/m3的低體積密度泡沫泥漿，澆筑厚度為 6cm_20cm ； (7)將澆注滿的模具刮平后送入養(yǎng)護(hù)室，養(yǎng)護(hù)溫度為50°C-99°C、相對濕度為90%-100%，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為6小時(shí)-20小時(shí)； (8)養(yǎng)護(hù)階段完成后進(jìn)行脫模及修整，然后放入倉庫自然干燥10天至28天后直接在露天服役的外表面進(jìn)行噴涂或其他裝飾處理，或不作外裝飾直接在建筑上使用。
2.如權(quán)利要求1所述一種廢渣泡沫混凝土與納米孔真空板復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述具有火山灰活性的固體廢棄物A包括高爐水淬礦渣和配料，配料是指鋼渣、粉煤灰、以廢磚瓦為主的建筑垃圾、輕燒的高嶺土尾礦或輕燒的鋁土礦尾礦中的一種或幾種的混合體，高爐水淬礦渣占固體廢棄物A的1_95%，配料占固體廢棄物的5-99%。
3.如權(quán)利要求1所述一種廢渣泡沫混凝土與納米孔真空板復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述外加劑為燃煤煙氣脫硫石膏、天然石膏、天然硬石膏、以干基計(jì)算的水玻璃、工業(yè)燒堿、工業(yè)純堿、工業(yè)小蘇打、工業(yè)硫酸鈉水、泥熟料、或工業(yè)石灰中的一種或幾種。
4.如權(quán)利要求1所述一種廢渣泡沫混凝土與納米孔真空板復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述固體廢棄物B細(xì)顆粒的中固體廢棄物為各種硬顆粒尾礦、冶金廢渣、燃煤窯爐的爐渣，或廢舊混凝土中的一種或幾種；所述固體廢棄物B細(xì)顆粒的粒度范圍在10um-300um,細(xì)顆粒的莫氏硬度3_8，不含超標(biāo)的有毒有害物質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述一種廢渣泡沫混凝土與納米孔真空板復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述增強(qiáng)纖維是耐堿玻璃纖維、玄武巖纖維、石英纖維，或有機(jī)纖維中的一種或幾種。
全文摘要
一種廢渣泡沫混凝土與納米孔真空板復(fù)合材料的制造方法，屬于資源綜合利用領(lǐng)域和建材領(lǐng)域。本發(fā)明采用各種工業(yè)廢渣或經(jīng)過分選的部分建筑垃圾為主要原料制造高強(qiáng)度泡沫混凝土與納米孔真空絕熱板的復(fù)合材料。采用納米孔真空絕熱板置于泡沫混凝中間一次性澆筑成型，形成自帶具有裝飾功能的抗沖擊密封層。本發(fā)明的復(fù)合墻體材料傳熱能力可比普通墻體下降100%以上，可使墻體的總厚度和總重量都降低30%以上，解決目前住宅產(chǎn)業(yè)化的墻體材料安裝不便的瓶頸問題，并由于減少了墻體厚度和重量而帶動(dòng)降低鋼結(jié)構(gòu)和建筑基礎(chǔ)的造價(jià)。墻體材料比傳統(tǒng)水泥制造的住宅產(chǎn)業(yè)化的墻體材料抗沖擊強(qiáng)度大幅度提高，耐候性大幅度提高。
文檔編號C04B18/16GK103193446SQ20131007795
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者倪文, 吳輝, 張玉燕, 李德忠, 王思靜 申請人:北京科技大學(xué)