基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块制造技术

基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块，涉及环保墙体材料技术领域。本发明专利技术的目的是为了解决矿渣在目前建筑基体中利用率低、秸秆焚烧污染环境，传统的混凝土砌块力学性能、保温隔热性能差及其在温度大于400℃时抗压性能下降明显的问题。方法：本发明专利技术在基体中掺入导电碳纤维，使新型秸秆复合砌块具有压敏性、温敏性和磁敏性，除具有高导电性能之外，其还具有耐腐蚀、耐磨、耐高温、强度高及质轻等特点，应用非常广泛。由于导电碳纤维的高导电性，其在基体中的添加量非常小，但掺入碳纤维，可根据电阻率的可逆变化对应于可逆的弹性变形，进而判断砌块的非弹性变化和断裂状态。本发明专利技术可获得基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块。基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块。基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块。

【技术实现步骤摘要】
基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块


[0001]本专利技术涉及环保墙体材料
，具体涉及基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块。

技术介绍

[0002]目前，矿渣作为高炉炼铁的副产品，仅部分用于铺路、替代水泥以及作为充填建筑基体等，致使其水硬活性没有得到充分发挥。2009年以来，我国粒化高炉矿渣的年产量高达2.4亿吨以上，其在水泥基混凝土中的利用率约为 30％～40％左右。相比于碱矿渣水泥基混凝土，秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料(AASCM) 采用碱激发剂(氢氧化钙、氢氧化钠、硫酸钠、硫酸钙、碳酸钠、水玻璃等)激发工业副产物(粒化高炉矿渣、粉煤灰、炉渣、磷渣、钢渣等)，资源丰富，价格低廉，充分利用矿渣的水硬活性，是实现绿色建筑节能低碳环保的首选材料。由于AASCM的制造工艺十分简单，无需高温煅烧熟料，其煤耗降低66％～86％，电耗降低50％，其原材料中可不含水泥，省去了水泥“两磨一烧”的繁琐工艺，并节省由于生产水泥而消耗的大量燃料、电能和矿物资源(石灰石、粘土等)，避免排放大量温室气体(CO2)和有毒气体(SO2、NO
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)污染环境。而通过掺加偏高岭土、石英砂、减水剂，以及石膏、氧化镁等膨胀剂得到的AASCM 具有凝结时间快、脱膜时间短、早强高强等优点，大大加快了预制构件工业化生产进度，缩短工期，实现了新型砌块快硬早强的目的，是一种低能耗绿色环保型建筑材料。
[0003]秸秆作为一种可再生的建筑材料，将其应用于建筑墙体可达到降低成本、就地取材以及改善农民居住环境的目的，并有助于提高建筑物的保温隔热效果。建筑物隔热保温是节约能源、改善居住环境和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30％～40％，绝大部分是采暖和空调的能耗，故建筑节能意义重大。此外，通过对农作物秸秆复合砌块的制作工艺、基本力学性能和热工性能等的研究，具有广泛的开发和应用前景。每年夏收和秋冬之际，大量的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧，既产生了大量浓重的烟雾，造成严重的大气污染，造成空气能见度下降，可见范围降低，直接影响民航、铁路、高速公路的正常运营，容易引发交通事故，影响人身安全，又浪费了宝贵的可再生资源。显然，焚烧这种处理方法在众多地方成为一种公害。因此，改革传统落后的秸秆利用方式，发展秸秆循环经济势在必行，如何解决秸秆的合理去向及有效利用问题显得尤为紧迫。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决矿渣在目前建筑基体中利用率低、秸秆焚烧污染环境，传统的混凝土砌块力学性能、保温隔热性能差及其在温度大于400℃时抗压性能下降明显的问题，而提供基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块。
[0005]一种基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块，所述的生态秸秆复合砌块包括保温隔声层3、防水层2和内层结构，所述的内层结构由秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料1和秸秆板绝热保温材料4组成；
[0006]所述的秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料1的内壁上固接有“π”型结构的肋5，秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料1的内部填充有秸秆板绝热保温材料4；所述的秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料1的外表面设置有防水层2，所述的防水层2的外表面设置有保温隔声层3。
[0007]另一种基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块，所述的生态秸秆复合砌块包括保温隔声层3、防水层2和内层结构，所述的内层结构由两层秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料1和一层秸秆板绝热保温材料4组成，所述的秸秆板绝热保温材料4设置在两层秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料1之间；内层结构的外表面设置有防水层2，所述的防水层2的外表面设置有保温隔声层3。
[0008]本专利技术的生态秸秆复合砌块采用秸秆板为主要保温隔热材料，制成一种适用于混凝土框架结构、木结构、钢结构和混合结构的秸杆复合砌块，是一种新型墙体材料，具有轻质、保温、节能环保、成本低廉、防火、防水、防渗和防虫鼠害等优点，在农村建设领域中具有广泛的应用前景。我国丰富的秸秆资源，为新型墙体材料的应用和推广提供了重要的可能。如能将这些新型的墙体材料与当地自然资源和工业废弃物相结合，不仅能够节约大量的资源，且有利于环境保护和人体健康。本专利技术生态秸秆复合砌块具有优异的力学性能，与传统混凝土砌块相比，保温性能更好，如在隔热性能方面，传统混凝土砌块在温度大于 400℃时，其抗压性能将下降40％，而新型秸秆复合砌块将不受到明显的影响。
[0009]本专利技术所使用的碱矿渣胶凝材料(秸秆增强)是以工业副产品——粒化高炉矿渣为原料，使用恰当的碱激发剂激发，经搅拌而成的胶凝材料。其胶砂件抗压强度不低于C50 混凝土，其黏结性能与环氧类有机胶基本持平，且在历经最高温度不高于600℃时，其高温后抗压强度不会降低；且此种胶凝材料生产工艺简单，无需高温煅烧熟料，其煤耗降低 60％～80％，电耗降低40％～50％，是值得推广的一种新型绿色胶凝材料。此外，利用矿渣等工业废料生产碱矿渣胶凝材料，对减少废渣占用场地、保护自然生态环境、降低环境污染及综合利用资源等均具有深远意义。
[0010]本专利技术使用秸秆纤维，秸秆纤维来源丰富，属于可再生资源，显著降低了墙材成本，达到资源化利用的目的。此外利用了秸杆等农业废弃资源，实现了农民增收，节能环保的目的，开创了材料高附加值利用的先河；同时有利于提高建筑抗震能力和材料回收再利用，且成本低，与同类产品相比具有明显的技术优势和经济优势。本专利技术研发了秸秆增强碱矿渣胶凝材料，在一定程度上提高基体的韧性和抗拉强度，已成为建筑领域的研究热点。
[0011]本专利技术在基体中掺入导电碳纤维，使新型秸秆复合砌块具有压敏性、温敏性和磁敏性。碳纤维综合性能非常优异，具有很多其它材料无可比拟的优点，除具有高导电性能之外，其还具有耐腐蚀、耐磨、耐高温、强度高及质轻等特点，应用非常广泛。由于导电碳纤维的高导电性，其在基体中的添加量非常小，但掺入碳纤维，可根据电阻率的可逆变化对应于可逆的弹性变形，进而判断砌块的非弹性变化和断裂状态。据此，可通过电阻率的变化来确定其处于安全、损伤或破坏的哪一阶段。同时其体积电导率会随疲劳次数增多而发生不可逆的降低，因此进行疲劳损伤监测。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013](1)本专利技术基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块，主要将保温隔热性能良好的秸秆板作为保温芯料，外侧辅以秸秆碱矿渣胶凝材料(AASCM)作为热桥阻断材料，砌块表面布置防水层、保温层、隔声层等形成一体化生态秸秆复合砌块，并在基体中添加碳纤维作为
健康检测的导电载体。本专利技术生态秸秆复合砌块作为量大面广的墙体材料，构成绿色建筑的宜居生态系统，可有效利用矿渣、秸秆等工农业废弃物，使废弃资源得以循环再利用，减少环境污染，显著降低建筑能耗，改善室内环境。对生态秸秆复合砌块的研发，将有效缓解我国能源紧缺局面，推动低碳经济和建筑行业的可持续发展，在以农业为主要产业，具有极为广阔的市场和产业化前景。
[0014]与传统砌体材料相比，本专利技术的生态秸秆复合砌块具有很好的隔热、保温性能，建筑材料的导热系数越低，隔热效果越好。研究表明利用控温热箱法测定秸秆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块，其特征在于所述的生态秸秆复合砌块包括保温隔声层(3)、防水层(2)和内层结构，所述的内层结构由秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料(1)和秸秆板绝热保温材料(4)组成；所述的秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料(1)的内壁上固接有“π”型结构的肋(5)，秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料(1)的内部填充有秸秆板绝热保温材料(4)；所述的秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料(1)的外表面设置有防水层(2)，所述的防水层(2)的外表面设置有保温隔声层(3)。2.根据权利要求1所述的基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块，其特征在于所述的秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料(1)按照以下步骤制备：将氢氧化钠加入到水玻璃中，搅拌至无明显絮状物，静置1.5～2h，得到混合物a，所述的氢氧化钠与水玻璃的质量比为0.04582：0.1914；将水玻璃加入到矿渣中，搅拌1～2min后，加入自来水，继续搅拌6～8min，得到混合物b，所述的水玻璃、矿渣与自来水的质量比为6：1.423：1.82；将混合物a与混合物b加入到模具中，然后加入增强纤维，振动成型，再振捣至表面平整，在19～21℃的温度条件、不低于50％的湿度条件下养护24～48h后脱模，得到秸秆纤维增强碱矿渣胶凝材料(1)，所述的混合物a与混合物b的质量比为1.2394：9.243。3.根据权利要求2所述的基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块，其特征在于所述的水玻璃为氢氧化钠、硅酸钠、硅酸钾或碳酸钠，其掺杂量为矿渣质量的8％、10％、12％或14％；所述的矿渣含有的元素及质量分数：SiO2为33.63％～35％、Al2O3为7.57％～8％、Fe2O3为3.14％～3.5％、CaO为42.53％～45％、MgO为10.18％～10.5％、MnO为0.16％～0.25％、S为1.21％～1.5％和TiO2为0.36％～0.5％，余量为杂质；所述的增强纤维为植物纤维、聚丙烯纤维或微细钢纤维，其掺杂量为矿渣质量的1％、2％、3％或5％，所述的植物纤维为稻草纤维、麦秸纤维或玉米秸纤维。4.根据权利要求1所述的基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块，其特征在于所述的所述的秸秆板绝热保温材料(4)为秸秆板。5.根据权利要求1所述的基于绿色建筑所用的生态秸秆复合砌块，其特征在于所述的防水层(2)为SBS改性沥青防水涂料；所述的保温隔声层(3)为苯板。...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晶，刘劭同，曲子健，宋丽卓，徐庆海，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：