一种秸秆纤维复合混凝土砖及其加工工艺制造技术

本申请公开了一种秸秆纤维复合混凝土砖及其加工工艺，所述混凝土砖包括如下质量份的组分：水泥350~400份、粉煤灰35~40份、细砂600~800份、粗骨料1000~1200份、秸秆纤维50~60份、玻璃纤维0.2~0.3份和水150~180份；所述秸秆纤维采用氢氧化钠表面改性以及采用硅酸锂系处理剂做耐久改性；本申请在已掺加秸秆纤维的混凝土拌和物中，添加玻璃纤维，由于玻璃纤维单丝直径仅为几微米，质量轻，起到很好的填充作用；并对秸秆纤维进行改性，可使秸秆纤维与混凝土拌和物之间有效连结，因此，可显著提高混凝土砖的抗压强度。凝土砖的抗压强度。

【技术实现步骤摘要】
一种秸秆纤维复合混凝土砖及其加工工艺


[0001]本申请涉及建筑墙体砌筑材料技术的领域，尤其是涉及一种秸秆纤维复合混凝土砖及其加工工艺。

技术介绍

[0002]随着全球气候变暖以及地球资源的短缺，人类生存环境日益恶化，环境的可持续发展越来越受到世界各国人民的关注。目前我国农村住宅主要结构形式是砌体结构，传统的烧结粘土砖仍是砌筑墙体的主要材料，其中以实心粘土砖为主。然而每年我国烧制粘土砖浪费大量宝贵的耕地资源，同时烧制粘土砖消耗大量能源，产生大量CO2，污染环境，我国禁止生产传统的实心粘土砖的工作在2003年就已经开始，在未来的建筑市场中，新型的建筑材料将替代粘土烧结砖被广泛运用。
[0003]我国作为农业大国，每年产生各类农作物秸秆达9亿吨，居世界秸秆产量之首。其中黑龙江省秸秆资源全国最多，约占全国总量的八分之一，每年秸秆资源量达到1.3亿吨，可收集量超过1亿吨。随着经济发展，秸秆作为农村生活燃料的需求正逐步减少，加之秸秆产量的逐年增长，秸秆运输成本、综合利用成本较高，经济性能差，因此每年出现地区性、季节性的秸秆处理困难。目前仅有少量的秸秆被开发用于造纸、发电、食用菌种植和动物饲料，大部分情况下，农民为了赶农时、图方便，在田间对秸秆直接进行就地焚烧，造成了严重的空气污染和大量的社会、经济和生态问题。随着经济的发展和人们节能环保意识的不断提高，世界各国纷纷开始研究将农作物秸秆作为可利用资源运用到生态建筑中，并开始应用和推广。目前，国内外已有大量研究人员将秸秆制成建筑材料来使用，如秸秆水泥砌块、秸秆人造板、秸秆纸面草板等，研究表明秸秆建筑材料具有保温隔热性能、隔音性能以及良好的抗震性能等优点。
[0004]秸秆纤维复合混凝土砖充分利用农业废弃物秸秆，提高秸秆资源的利用率，很大程度上改善中国的资源与能源短缺，解决了很多农村环境污染的问题，但是，目前我国还没有相对统一的秸秆纤维复合混凝土砖的建筑规范和施工工艺，同时，秸秆纤维复合砖与传统墙体砌筑材料相比，存在抗压强度低，易受潮，使用寿命低等问题。

技术实现思路

[0005]基于上述缺点，本申请提供一种秸秆纤维复合混凝土砖及其加工工艺，以混凝土为主要原料，向混凝土中添加秸秆纤维、玻璃纤维，制备出高抗压强度的秸秆纤维复合混凝土砖。
[0006]第一方面，本申请提供一种秸秆纤维复合混凝土砖，采用如下技术方案：
[0007]一种秸秆纤维复合混凝土砖，所述混凝土砖每立方米包括如下质量份的组分：水泥350～400份、粉煤灰35～40份、细砂600～800份、粗骨料1000～1200份、秸秆纤维50～60份、玻璃纤维0.2～0.3份和水150～180份；所述秸秆纤维采用氢氧化钠表面改性以及采用硅酸锂系处理剂做耐久改性。
[0008]本申请是向混凝土拌和物中添加秸秆纤维和玻璃纤维，其中秸秆纤维中的纤维素和半纤维素在碱性环境中会转化为糖酸，与混凝土拌和物中的游离钙离子结合生成糖酸钙，包裹在水泥颗粒周围，阻碍水泥的水化反应；玻璃纤维是由叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石七种矿石为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制成的一种性能优异的无机非金属材料，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高等优点。由于玻璃纤维单丝直径仅为几微米，质量轻，当玻璃纤维添加在掺有秸秆纤维的混凝土拌和物中时，起到很好的填充作用；并且对秸秆纤维进行氢氧化钠以及采用硅酸锂系处理剂进行改性，可使秸秆纤维与混凝土拌和物之间有效连结，因此，可显著提高混凝土砖的抗压强度。
[0009]优选的，所述秸秆纤维复合混凝土的水灰比为0.45、砂率为39％，且所述秸秆纤维的掺量按照质量百分比占水泥掺量的15％，所述粉煤灰的掺量按照质量百分比占水泥掺量的10％，所述玻璃纤维的掺量按照体积百分比占水泥的0.05％。
[0010]通过采用上述技术方案，粉煤灰、水泥、秸秆纤维被视为凝胶材料，专利技术人发现水灰比、砂率、秸秆纤维掺量、玻璃纤维掺量以及粉煤灰掺量5因素协同作用，有助于获得最优抗压强度的秸秆纤维复合混凝土砖，且成型情况最好，通过试验发现当水灰比为0.45、砂率为39％、粉煤灰掺量按照质量百分比占水泥掺量的10％、秸秆纤维掺量按照质量百分比占水泥掺量的15％以及玻璃纤维掺量按照体积百分比占水泥的0.05％，混凝土砖的力学性能最优。
[0011]优选的，所述粗骨料包括质量比为3：7的粒径为4～6mm和粒径为10～20mm的两种粒径的石子混合配制而成。
[0012]通过采用上述技术方案，采用不同粒径的石子充当粗骨料，4～6mm粒径的石子可填充在10～20mm石子之间的缝隙内，有助于提高混凝土砖的抗压强度。
[0013]优选的，所述秸秆纤维的长度为3～10cm。
[0014]通过采用上述技术方案，将秸秆纤维的长度限定在3～10cm不等，长度适中，有助于秸秆纤维在混凝土中的混合均匀性，从而保证混凝土砖具有较高的抗压强度。
[0015]由于玻璃纤维表面较为光滑，玻璃纤维与混凝土拌和物之间缺少有效拉结；秸秆纤维在受压时容易拉脱、拔出，降低了秸秆纤维混凝土的抗压强度；因此，两种纤维在掺入混凝土拌和物之前均需经过改性处理，改善秸秆与水泥基体界面的黏结条件，消除对水泥基材料的缓凝和阻凝作用。
[0016]优选的，所述秸秆纤维采用如下方法进行改性：采用质量浓度为3.5％的NaOH溶液浸泡处理，然后洗涤、风干，再将秸秆纤维表面均匀浸涂硅酸锂系处理剂，使得秸秆纤维的表面处于饱和面干状态。
[0017]通过采用上述技术方案，秸秆纤维采用质量浓度为3.5％的氢氧化钠溶液处理，有助于去除表面蜡质层，溶解影响水泥凝结硬化的木质素、戊聚糖等成分；又因为秸秆纤维吸水性较好，加入到混凝土中会严重影响水灰比，因此在秸秆纤维表面均匀浸涂硅酸锂系处理剂，硅酸锂系处理剂粘附在秸秆纤维表面，有助于降低其吸水性，减小对混凝土水灰比的影响，并且硅酸锂系处理剂处理后还可显著提高混凝土砖的耐久性。
[0018]优选的，所述硅酸锂系处理剂采用如下方法制备：(1)按照如下质量份称量硅酸铝锂30～50份、硅酸镁锂70～100份和水100～150份；(2)将硅酸镁锂浸水溶胀，然后将硅酸铝锂均匀拌合在溶胀液中，制得硅酸锂系处理剂。
[0019]通过采用上述技术方案，硅酸锂系处理剂属于无机水溶性表面处理剂，由于硅酸镁锂具有纳米微晶结构，在水中可以分散形成溶胀液，具有较好的胶粘性，但是硅酸镁锂溶胀液易发生沉降，向硅酸镁锂溶胀液中添加硅酸铝锂，有助于保持溶胀液的均匀性，而且硅酸镁锂渗入秸秆纤维内部以及粘附在秸秆纤维表面，还有助于提高混凝土砖的耐久性。
[0020]优选的，所述玻璃纤维的长度为3～5mm，所述玻璃纤维用硅烷偶联剂混合处理溶液进行改性，所述硅烷偶联剂混合处理溶液按照如下方法进行配置：228mL乙醇，20mL蒸馏水，3mL乙酸，1.2mLKH550混合搅拌15分钟，配制成溶液待用；取玻璃纤维浸泡于无水乙醇中10min，取出后放入到之前配置的硅烷偶联剂混合处理溶液中3h，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种秸秆纤维复合混凝土砖，其特征在于，所述混凝土砖每立方米包括如下质量份的组分：水泥350～400份、粉煤灰35～40份、细砂600～800份、粗骨料1000～1200份、秸秆纤维50～60份、玻璃纤维0.2～0.3份和水150～180份；所述秸秆纤维采用氢氧化钠表面改性以及采用硅酸锂系处理剂做耐久改性。2.根据权利要求1所述的一种秸秆纤维复合混凝土砖，其特征在于：所述秸秆纤维复合混凝土的水灰比为0.45、砂率为39％，且所述秸秆纤维的掺量按照质量百分比占水泥掺量的15％，所述粉煤灰的掺量按照质量百分比占水泥掺量的10％，所述玻璃纤维的掺量按照体积百分比占水泥的0.05％。3.根据权利要求1所述的一种秸秆纤维复合混凝土砖，其特征在于，所述混凝土砖每立方米包括如下质量份的组分：水泥337.5份、粉煤灰37.5份、细砂704份、粗骨料1100份、秸秆纤维56.25份、玻璃纤维0.256份和水168.75份。4.根据权利要求1所述的一种秸秆纤维复合混凝土砖，其特征在于：所述粗骨料包括质量比为3：7的粒径为4～6mm和粒径为10～20mm的两种粒径的石子混合配制而成。5.根据权利要求1所述的一种秸秆纤维复合混凝土砖，其特征在于：所述秸秆纤维的长度为3～10cm。6.根据权利要求5所述的一种秸秆纤维复合混凝土砖，其特征在于，所述秸秆纤维采用如下方法进行改性：采用质量浓度为3.5％的NaOH溶液浸泡处理，然后洗涤、风干，再将秸秆纤维表面均匀浸涂硅酸锂系处理剂，使得秸秆纤维的表面处于饱和面干状态。7.根据权利要求6所述的一种秸秆纤维复合混凝土砖，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中昊，邓宏宇，付强，李长青，
申请(专利权)人：黑龙江中科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：