一种利用植物秸秆的混凝土砌块及其制备方法与流程

本发明涉及混凝土砌块技术领域，尤其涉及一种利用植物秸秆的混凝土砌块及其制备方法。

背景技术：

随着经济发展、城镇化进程的加快和人民生活水平的提高，目前对房屋建筑的需求在迅速扩张，而在建筑业中，砖混结构和框剪框架结构依然是主要的建筑体系，粘土实心砖在墙体材料中依然处于霸主地位，这类建筑砌体材料不仅抗震能力低，容易出现渗水、开裂、空鼓，而且耗费工时，造价高，保温效果差，还要消耗宝贵的粘土资源和大量燃煤造成了对环境的污染。

我国环境保护的任务极其艰巨，废弃植物秸秆的处理都极为棘手，近年来在发展中国家和地区，利用价格相对低廉的植物纤维来增强混凝土的兴趣与日俱增。植物纤维作为自然界最为丰富的天然高分子材料，具有长径比大、强度高、表面积大等优点，采用植物纤维填充混凝土砌块，可显著降低成本，但也导致砌块韧性差，力学性能差，易出现裂缝的问题。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种利用植物秸秆的混凝土砌块及其制备方法。

一种利用植物秸秆的混凝土砌块，其原料按重量份包括：水泥60-80份，煤矸石粉10-16份，粉煤灰10-15份，中砂5-12份，废弃植物秸秆复合纤维10-20份，羟丙基甲基纤维素醚2-6份，十二烷基苯磺酸钠1-3份，复合稳泡剂2-4份，减水剂1-2份。

优选地，复合稳泡剂包括：十二烯基琥珀酰胺乙酸铵和羟甲基纤维素。

优选地，十二烯基琥珀酰胺乙酸铵和羟甲基纤维素的质量比为2-4：0.3-0.7。

优选地，废弃植物秸秆复合纤维由废弃植物秸秆依次经碱洗、超声处理、半炭化处理得到。

优选地，废弃植物秸秆复合纤维的具体制备步骤如下：将废弃植物秸秆粉碎，然后加入至氢氧化钠溶液中，室温静置10-20h，过滤，洗涤，取出置于60-100份质量分数为40-60％乙醇溶液中，超声处理20-30min，超声波功率为320-400w，超声温度为40-50℃，超声频率为60-80khz，氮气保护下240-300℃半炭化处理2-6min，降至室温。

优选地，氢氧化钠溶液的浓度为0.6-1mol/l，乙醇溶液的质量分数为40-60％。

优选地，减水剂为聚羧酸减水剂。

上述利用植物秸秆的混凝土砌块制备方法，包括如下步骤：

a、将废弃植物秸秆复合纤维、羟丙基甲基纤维素醚、十二烷基苯磺酸钠、水混合均匀，再加入复合稳泡剂搅拌均匀得到预混料；

b、将水泥、煤矸石粉、粉煤灰、中砂、水混合均匀，加入预混料和减水剂搅拌均匀得到混合水泥浆体，通入蒸汽加热至浆体扩散度为15-17cm，接着注入模具中静养2-4h，其中蒸汽压力为0.6-0.8mpa，蒸汽温度为170-190℃，得到初养坯体；

c、将初养坯体切割后送至蒸养釜恒压蒸压20-26h，蒸汽压力为1.4-1.8mpa，蒸汽温度为200-240℃，干化得到混凝土砌块。

本发明的技术效果如下所示：

本发明将废弃植物秸秆在氢氧化钠溶液中陈化后，在乙醇溶液中超声处理，不仅可将纤维中的杂质充分去除，而且可达到极好的松散效果，送入炭化炉中，通过控制炭化温度与时间进行半炭化处理，在纤维表面形成多孔碳化层，使其自身结构具有极好的力学性能；

预处理纤维在羟丙基甲基纤维素醚的配合下与十二烷基苯磺酸钠、复合稳泡剂作用，可对预处理纤维素的表面发生作用，不仅可有效降低纤维的聚集，有效促使其在泡沫中的分散，防止出现絮状或毛球结构，而且有利于发泡状态下对纤维结构进行空间三维分散，经过蒸压养护后可有效在砌块中形成韧性极好的加强筋状结构，同时可在其中形成均匀的空气层结构，既能降低砌块密度，又能提高保温效果和隔音效果。

本发明方法通过在混凝土中掺入废弃植物纤维，达到废物利用、降低成本并且改善混凝土性能的目的。本发明所得微孔混凝土保温砌块具有良好的自养护效果，干密度仅为600-800kg/m³，抗压强度可达12-16mpa，导热系数低至0.04-0.1w/(m·k)，并降低微孔混凝土的干燥收缩，并在21d左右收缩达到稳定状态，干燥收缩值为0.22mm/m，其性能明显优于国家行业标准的性能指标。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种利用植物秸秆的混凝土砌块制备方法，包括如下步骤：

a、将20kg废弃植物秸秆粉碎，然后加入至200kg浓度为0.6mol/l氢氧化钠溶液中，室温静置20h，过滤，用水洗涤2次，取出置于放入超声槽中，向超声槽中加入100kg质量分数为40％乙醇溶液，超声处理30min，超声波功率为320w，超声温度为50℃，超声频率为60khz，取出送入炭化炉中，氮气保护下升温至300℃保温2min，降至室温得到废弃植物秸秆复合纤维；

将20kg废弃植物秸秆复合纤维、2kg羟丙基甲基纤维素醚、3kg十二烷基苯磺酸钠、20kg水混合均匀，再加入4kg复合稳泡剂机械搅拌15min，搅拌速度为1000r/min，得到预混料；

复合稳泡剂由十二烯基琥珀酰胺乙酸铵和羟甲基纤维素按质量比为2：0.7组成；

b、将60kg水泥、16kg煤矸石粉、10kg粉煤灰、12kg中砂、30kg水混合均匀，加入预混料和2kg减水剂搅拌均匀得到混合水泥浆体，通入蒸汽加热至浆体扩散度为15cm，接着注入模具中静养4h，其中蒸汽压力为0.6mpa，蒸汽温度为190℃，得到初养坯体；

c、将初养坯体切割后送至蒸养釜恒压蒸压20h，蒸汽压力为1.8mpa，蒸汽温度为200℃，干化得到混凝土砌块。

实施例2

一种利用植物秸秆的混凝土砌块制备方法，包括如下步骤：

a、将40kg废弃植物秸秆粉碎，然后加入至100kg浓度为1mol/l氢氧化钠溶液中，室温静置10h，过滤，用水洗涤4次，取出置于放入超声槽中，向超声槽中加入60kg质量分数为60％乙醇溶液，超声处理20min，超声波功率为400w，超声温度为40℃，超声频率为80khz，取出送入炭化炉中，氮气保护下升温至240℃保温6min，降至室温得到废弃植物秸秆复合纤维；

将10kg废弃植物秸秆复合纤维、6kg羟丙基甲基纤维素醚、1kg十二烷基苯磺酸钠、40kg水混合均匀，再加入2kg复合稳泡剂机械搅拌30min，搅拌速度为800r/min，得到预混料；

复合稳泡剂由十二烯基琥珀酰胺乙酸铵和羟甲基纤维素按质量比为4：0.3组成；

b、将80kg水泥、10kg煤矸石粉、15kg粉煤灰、5kg中砂、60kg水混合均匀，加入预混料和1kg减水剂搅拌均匀得到混合水泥浆体，通入蒸汽加热至浆体扩散度为17cm，接着注入模具中静养2h，其中蒸汽压力为0.8mpa，蒸汽温度为170℃，得到初养坯体；

c、将初养坯体切割后送至蒸养釜恒压蒸压26h，蒸汽压力为1.4mpa，蒸汽温度为240℃，干化得到混凝土砌块。

实施例3

一种利用植物秸秆的混凝土砌块制备方法，包括如下步骤：

a、将25kg废弃植物秸秆粉碎，然后加入至180kg浓度为0.7mol/l氢氧化钠溶液中，室温静置17h，过滤，用水洗涤3次，取出置于放入超声槽中，向超声槽中加入70kg质量分数为55％乙醇溶液，超声处理22min，超声波功率为380w，超声温度为43℃，超声频率为75khz，取出送入炭化炉中，氮气保护下升温至260℃保温5min，降至室温得到废弃植物秸秆复合纤维；

将12kg废弃植物秸秆复合纤维、5kg羟丙基甲基纤维素醚、1.5kg十二烷基苯磺酸钠、35kg水混合均匀，再加入2.5kg复合稳泡剂机械搅拌26min，搅拌速度为850r/min，得到预混料；

复合稳泡剂由十二烯基琥珀酰胺乙酸铵和羟甲基纤维素按质量比为2.5：0.6组成；

b、将75kg水泥、12kg煤矸石粉、13kg粉煤灰、6kg中砂、50kg水混合均匀，加入预混料和1.3kg减水剂搅拌均匀得到混合水泥浆体，通入蒸汽加热至浆体扩散度为16.5cm，接着注入模具中静养2.5h，其中蒸汽压力为0.75mpa，蒸汽温度为175℃，得到初养坯体；

c、将初养坯体切割后送至蒸养釜恒压蒸压24h，蒸汽压力为1.5mpa，蒸汽温度为230℃，干化得到混凝土砌块。

实施例4

一种利用植物秸秆的混凝土砌块制备方法，包括如下步骤：

a、将35kg废弃植物秸秆粉碎，然后加入至120kg浓度为0.9mol/l氢氧化钠溶液中，室温静置13h，过滤，用水洗涤3次，取出置于放入超声槽中，向超声槽中加入90kg质量分数为45％乙醇溶液，超声处理28min，超声波功率为340w，超声温度为47℃，超声频率为65khz，取出送入炭化炉中，氮气保护下升温至280℃保温3min，降至室温得到废弃植物秸秆复合纤维；

将18kg废弃植物秸秆复合纤维、3kg羟丙基甲基纤维素醚、2.5kg十二烷基苯磺酸钠、25kg水混合均匀，再加入3.5kg复合稳泡剂机械搅拌20min，搅拌速度为950r/min，得到预混料；

复合稳泡剂由十二烯基琥珀酰胺乙酸铵和羟甲基纤维素按质量比为3.5：0.4组成；

b、将65kg水泥、14kg煤矸石粉、11kg粉煤灰、10kg中砂、40kg水混合均匀，加入预混料和1.7kg减水剂搅拌均匀得到混合水泥浆体，通入蒸汽加热至浆体扩散度为15.5cm，接着注入模具中静养3.5h，其中蒸汽压力为0.65mpa，蒸汽温度为185℃，得到初养坯体；

c、将初养坯体切割后送至蒸养釜恒压蒸压22h，蒸汽压力为1.7mpa，蒸汽温度为210℃，干化得到混凝土砌块。

实施例5

一种利用植物秸秆的混凝土砌块制备方法，包括如下步骤：

a、将30kg废弃植物秸秆粉碎，然后加入至150kg浓度为0.8mol/l氢氧化钠溶液中，室温静置15h，过滤，用水洗涤3次，取出置于放入超声槽中，向超声槽中加入80kg质量分数为50％乙醇溶液，超声处理25min，超声波功率为360w，超声温度为45℃，超声频率为72khz，取出送入炭化炉中，氮气保护下升温至270℃保温4min，降至室温得到废弃植物秸秆复合纤维；

将15kg废弃植物秸秆复合纤维、4kg羟丙基甲基纤维素醚、2kg十二烷基苯磺酸钠、30kg水混合均匀，再加入3kg复合稳泡剂机械搅拌23min，搅拌速度为900r/min，得到预混料；

复合稳泡剂由十二烯基琥珀酰胺乙酸铵和羟甲基纤维素按质量比为3：0.5组成；

b、将70kg水泥、13kg煤矸石粉、12kg粉煤灰、8kg中砂、45kg水混合均匀，加入预混料和1.5kg减水剂搅拌均匀得到混合水泥浆体，通入蒸汽加热至浆体扩散度为16cm，接着注入模具中静养3h，其中蒸汽压力为0.7mpa，蒸汽温度为180℃，得到初养坯体；

c、将初养坯体切割后送至蒸养釜恒压蒸压23h，蒸汽压力为1.6mpa，蒸汽温度为220℃，干化得到混凝土砌块。

对比例1

一种混凝土砌块制备方法，包括如下步骤：

a、将15kg废弃植物秸秆纤维、4kg羟丙基甲基纤维素醚、2kg十二烷基苯磺酸钠、30kg水混合均匀，再加入3kg复合稳泡剂机械搅拌23min，搅拌速度为900r/min，得到预混料；

复合稳泡剂由十二烯基琥珀酰胺乙酸铵和羟甲基纤维素按质量比为3：0.5组成；

b、将70kg水泥、13kg煤矸石粉、12kg粉煤灰、8kg中砂、45kg水混合均匀，加入预混料和1.5kg减水剂搅拌均匀得到混合水泥浆体，通入蒸汽加热至浆体扩散度为16cm，接着注入模具中静养3h，其中蒸汽压力为0.7mpa，蒸汽温度为180℃，得到初养坯体；

c、将初养坯体切割后送至蒸养釜恒压蒸压23h，蒸汽压力为1.6mpa，蒸汽温度为220℃，干化得到混凝土砌块。

对比例2

一种混凝土砌块制备方法，包括如下步骤：

a、将15kg聚丙烯纤维、4kg羟丙基甲基纤维素醚、2kg十二烷基苯磺酸钠、30kg水混合均匀，再加入3kg复合稳泡剂机械搅拌23min，搅拌速度为900r/min，得到预混料；

复合稳泡剂由十二烯基琥珀酰胺乙酸铵和羟甲基纤维素按质量比为3：0.5组成；

b、将70kg水泥、13kg煤矸石粉、12kg粉煤灰、8kg中砂、45kg水混合均匀，加入预混料和1.5kg减水剂搅拌均匀得到混合水泥浆体，通入蒸汽加热至浆体扩散度为16cm，接着注入模具中静养3h，其中蒸汽压力为0.7mpa，蒸汽温度为180℃，得到初养坯体；

c、将初养坯体切割后送至蒸养釜恒压蒸压23h，蒸汽压力为1.6mpa，蒸汽温度为220℃，干化得到混凝土砌块。

将实施例5和对比例1-2所得混凝土砌块参照《蒸压加气混凝土砌块》(gb11968-2006)标准进行性能测试，其结果如下：

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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