一种秸秆复合建筑材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种秸秆复合建筑材料及其制备方法，提供了新型的复合建筑材料及其制备方法，可以有效的改善秸秆表面性质从而解决秸秆与水泥基材胶合困难的问题。同时新型秸秆复合材料不仅在组成上成分上选择的都是资源丰富且廉价的绿色环保型资源，而且可以获得一种强度性能包括抗压、抗折、抗冻性都以及保温性能都非常优良的新型复合材料。

Straw composite building material and preparation method thereof

The invention discloses a straw composite building material and its preparation method, new composite materials and preparation method thereof are provided, can improve the surface properties of straw stalk and effective to solve the difficult problem of cement substrate bonding. At the same time the new straw composite material not only in the composition of the composition is the choice of green environmental protection with rich resources and cheap, and can obtain a strength properties including compression resistance, frost resistance and insulation properties of new composite materials are very good.

【技术实现步骤摘要】
一种秸秆复合建筑材料及其制备方法
：本专利技术公开一种秸秆复合建筑材料及其制备方法，涉及到一种新型的秸秆水泥基复合材料及一种新型的玉米秸秆表面的改性方法，属于建筑材料

技术介绍
：玉米秸秆主要成分是纤维素等，当秸秆皮掺入到水泥基材料中时遇碱溶液后纤维素分解为单糖，而糖类含有许多-OH官能团，在碱性介质中与游离的Ga2+生成不稳定的络合物，与此同时，羟基易与水分子通过氢键缔合，使水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，阻碍了水化进程，从而会导致胶凝材料强度尤其是早期强度损失严重。除此之外，通过扫描电镜获得的秸秆皮表观形貌如图1所示，可以看出玉米秸秆韧皮纤维的外表面结构致密并且非常平滑，带有一层光亮的蜡质的“保护膜”，因此可知玉米秸秆韧皮在与胶凝材料复合过程中会产生一定的界面粘结不牢固现象，同样会使胶凝材料强度产生下降。因此，这些因素在一定程度上限制了秸秆在建筑材料中的应用。所以对秸秆表面进行预处理就尤为重要。常用的秸秆表面处理方式有机械破坏、化学处理、物理处理等。机械处理工艺简单，会让秸秆表面的粗糙度有所增加，但是机械的破坏力较强，会使秸秆原有的二氧化硅骨架遭到破会从而强度大幅的下降；化学处理如氢氧化钠溶液浸泡法，能够使秸秆内部的纤维素等有机物质分解为糖类物质溶出，但是秸秆内部会残留30%左右的碱液，对一些工程来说碱浓度过高会造成反碱现象。常用的硅酸盐系列水泥在与秸秆复合时会使其严重缓凝、强度大幅下降，当秸秆掺量为10%时，其强度可下降至1MPa以下，即便是秸秆经过氢氧化钠溶液浸泡等方法处理，强度提高幅度也很小，最终实际强度很低无法应用于制备建材制品中。专利
技术实现思路
：本专利技术提供了一种秸秆复合建筑材料，解决了秸秆水泥基复合材料强度低、抗冻性能差、秸秆掺量小等技术难题。本专利技术进一步提供了一种秸秆复合建筑材料的制备方法，获得一种强度、保温性以及抗冻性都非常优良的新型复合材料。本专利技术所述的一种秸秆复合建筑材料，其特征在于是由以下重量份数比的原料制成的：矿渣40-70，粉煤灰10-30，碱组分10-20，表面碳化玉米秸秆2-20，硅灰2-15，煅烧硅藻土2-10，水泥熟料1-5；水25-50。所述的碱组分由50-70重量份数水玻璃和30-50重量份数氢氧化钠组成。所用煅烧硅藻土经过5-40min粉磨、200-1000℃煅烧制成。所述的表面碳化玉米秸秆是经过表面浅层碳化的韧皮部分，且长度为1-15mm。本专利技术所述的一种秸秆复合建筑材料的制备方法，具体步骤如下：1）取玉米秸秆皮粉碎至1-20mm的细丝充分烘干，烘干后真空状态下进行碳化处理：等压氮气保护碳化10-30min、碳化温度200-350℃，取出秸秆待降至室温后封存待用；2）按比称取碱组分材料水玻璃和氢氧化钠，混合搅拌均匀待用；3）按比称取矿渣、粉煤灰、硅灰、煅烧硅藻土、水泥熟料、水及步骤1）的表面碳化秸秆，混合后搅拌均匀；4）将步骤1）、步骤3）中的原料混合后进行机械搅拌，低速运转并徐徐加入步骤2）的碱组分溶液拌合，低速搅拌90~120秒钟后停止10~15秒钟，继续高速搅拌90~120秒钟后即得。本专利技术包含了秸秆表面处理方法——表面碳化法,在一定的温度条件下真空碳化一定的时间可有效地将秸秆表面的有机质挥发出去，使原本光滑的秸秆皮表面呈现出凹凸不平的叠片层状，如图2扫描电镜图所示，从而能够增加秸秆与水泥基材之间的粘结力。同时经过表面碳化后的秸秆固定碳和二氧化硅的含量增加，糖类等可浸出物物质减少，所以延缓水化进程的物质减少，从而对水泥基材的强度影响较小。为了使秸秆水泥基复合材料有较高的强度和抗冻性，以便利用该复合材料制备出性能优异然的秸秆砌块、秸秆墙板等建筑材料，而本专利技术中使用一种强度高、凝结快的经硅灰、煅烧硅藻土改性碱激发矿渣-粉煤灰绿色新型胶凝材料与秸秆复合，本专利技术的新型复合材料的早期和后期强度的大幅度提高可以显著增加复合材料的抗冻性能。本专利技术强度和抗冻性得到改善的同时，由于秸秆的掺量大，大幅度的提高了其保温性能，所以本专利技术的新型秸杆复合材料是一种具有多方面优良性能的较为理想的材料，本专利技术的积极效果在于：提供了新型的复合建筑材料及其制备方法，包含了一种新型的秸秆表面处理方法—表面碳化法，可以有效的改善秸秆表面性质从而解决秸秆与水泥基材胶合困难的问题。同时新型秸秆复合材料不仅在组成上成分上选择的都是资源丰富且廉价的绿色环保型资源，而且可以获得抗压、抗折、抗冻性都以及保温性能都非常优良的新型复合材料。附图说明：图1为原秸秆皮表面扫描电镜图；图2为本专利技术所用的表面碳化秸秆表面扫描电镜图。具体实施方式：通过以下实施例进一步举例描述本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术，在不背离本专利技术的技术解决方案的前提下，对本专利技术所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本专利技术的权利要求范围之内。实施例1：1）取玉米秸秆皮粉碎至1-20mm的细丝充分烘干，烘干后真空状态下进行碳化处理：等压氮气保护碳化10min、碳化温度200℃，取出秸秆待降至室温后封存待用；2）取碱组分材料水玻璃50kg和氢氧化钠30kg，混合搅拌均匀待用；3）称取矿渣40kg、粉煤灰10kg、碱组分10kg、表面碳化秸秆4kg、硅灰2kg、煅烧硅藻土2kg、水泥熟料1kg，水25kg及步骤1）的表面碳化玉米秸秆2kg，混合后搅拌均匀；4）将步骤1）、步骤3）中的原料混合后进行机械搅拌，低速运转并徐徐加入步骤2）的碱组分10kg溶液拌合，60±2r/min低速搅拌90秒钟后停止10秒钟，继续80±4r/min高速搅拌90秒钟后即得。实施例2：1）取玉米秸秆皮粉碎至1-20mm的细丝充分烘干，烘干后真空状态下进行碳化处理：等压氮气保护碳化20min、碳化温度250℃，取出秸秆待降至室温后封存待用；2）称取碱组分材料水玻璃60kg和氢氧化钠40kg，混合搅拌均匀待用；3）称取矿渣55kg、粉煤灰20kg、碱组分15kg、表面碳化秸秆10kg、硅灰8kg、煅烧硅藻土4kg、水泥熟料3kg，水40kg及步骤1）的表面碳化玉米秸秆10kg，混合后搅拌均匀；4）将步骤1）、步骤3）中的原料混合后进行机械搅拌，低速运转并徐徐加入步骤2）的碱组分溶液拌合，60±2r/min低速搅拌90秒钟后停止10秒钟，继续80±4r/min高速搅拌90秒钟后即得。实施例3：1）取玉米秸秆皮粉碎至1-20mm的细丝充分烘干，烘干后真空状态下进行碳化处理：等压氮气保护碳化25min、碳化温度300℃，取出秸秆待降至室温后封存待用；2）称取碱组分材料水玻璃65kg和氢氧化钠45kg，混合搅拌均匀待用；3）称取矿渣60kg、粉煤灰25kg、碱组分20kg、表面碳化秸秆15kg、硅灰10kg、煅烧硅藻土8kg、水泥熟料4kg，水45kg及步骤1）的表面碳化玉米秸秆20kg，混合后搅拌均匀；4）将步骤1）、步骤3）中的原料混合后进行机械搅拌，低速运转并徐徐加入步骤2）的碱组分20kg溶液拌合，60±2r/min低速搅拌90秒钟后停止10秒钟，继续80±4r/min高速搅拌90秒钟后即得。实施例4：1）取玉米秸秆皮粉碎至1-20mm的细丝充分烘干，烘干后真空状态下进行碳化处理：等压氮气保护碳化20min、碳化温度350℃，取出秸秆待降至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种秸秆复合建筑材料，其特征在于是由以下重量份数比的原料制成的：矿渣 40‑70，粉煤灰 10‑30，碱组分 10‑20，表面碳化玉米秸秆 2‑20，硅灰 2‑15，煅烧硅藻土 2‑10，水泥熟料 1‑5；水 25‑50。

【技术特征摘要】
1.一种秸秆复合建筑材料，其特征在于是由以下重量份数比的原料制成的：矿渣40-70，粉煤灰10-30，碱组分10-20，表面碳化玉米秸秆2-20，硅灰2-15，煅烧硅藻土2-10，水泥熟料1-5；水25-50。2.根据权利要求1所述的一种秸秆复合建筑材料，其特征在于：所述的碱组分由50-70重量份数水玻璃和30-50重量份数氢氧化钠组成。3.根据权利要求1所述的一种秸秆复合建筑材料及其制备方法其特征在于：所用煅烧硅藻土经过5-40min粉磨、200-1000℃煅烧制成。4.根据权利要求1所述的一种新型秸秆复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的表面碳化玉米秸秆是经过表面浅层碳化的韧皮部分，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖力光，李静瑶，刘喜旭，李诺，
申请(专利权)人：吉林建筑大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22