建筑垃圾_秸秆_镁水泥墙体保温材料的试验研究

B3
30/100
9/100
B4
30/100
12/100
1.2.2 工艺流程 建筑垃圾-秸秆-菱镁水泥墙体保温材料制备工艺见图 1。
压强度逐渐降低。这是因为建筑垃圾在粉磨过程中，其中大量废 砖瓦在机械力的作用下颗粒表面层发生晶格畸变，活性点增多， 活性增加，建筑垃圾粉中存在有活性氧化硅和活性氧化铝，掺入 适量的建筑垃圾后，不仅起填料的作用，在碱性环境下，活性二 氧化硅在氯氧镁水泥中还会生成水化硅酸镁凝胶，同样活性氧 化铝会生成水化铝酸镁凝胶，因此，使材料的强度提高[4-5]；但当 掺入的建筑垃圾超过一定量后，体系中氯氧镁水泥含量不足，导致 对强度贡献最大的结晶相 5·1·8 相（即 5Mg（OH）·2 MgCl·2 8H2O） 和 3·1·8 相（即 3Mg（OH）2·MgCl2·8H2O）减少，而由建筑垃圾 中活性氧化硅和活性氧化铝产生的水化产物不足以抵消氯氧 镁水泥减少而引起的强度降低，所以建筑垃圾达到一定量后，材 料强度降低。
2011 年 第 1 期（ 总 第 255 期 ） Number 1 in 2011（Total No.255）
doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2011.01.021
混
凝
土
Concrete
原材料及辅助物料 MATERIAL AND ADMINICLE
建筑垃圾-秸秆-镁水泥墙体保温材料的试验研究
ZHANG Chang-sen 1，LIU Xue-jun 2，XUN He-sheng 3，XIAO Qi-ming 3，LI Lei 1 （1. College of Materials Engineering，Yancheng Institute of Technology，Yancheng 224051，China；2. The Office of Wall Materials Revolution of
1.2 试验方法
1.2.1 配合比设计 墙体保温材料按非承重结构设计其强度，控制 28 d 抗压强
度 >5 MPa；密度控制在 900~1 000 kg/m3；气孔率控制在 30%左 右。配合比中活性 MgO/MgCl2 为 8，水灰比为 0.47，外加剂掺入 量为氧化镁和氯化镁总量的 5.5%，发泡剂为总水量的 0.5%，设 计建筑垃圾掺量和秸杆掺量不同的二组方案，如表 2 所示。
表 1 所示。建筑垃圾经颚式破碎机破碎至 10 mm 以下，放入球
磨机中粉磨 30 min 左右，控制 0.08 mm 方孔筛筛余小于 8%。
（3）秸杆：稻桔杆经粉碎机破碎后，长度控制小于 2 cm，用
2.36 mm 方孔筛筛去碎渣。
表 1 原材料的化学成分
%
成分 废砖瓦 砂浆 混凝土
SiO2 65.48 61.68 48.22
ρ= g0 g1-g2
×ρw
η= g1-g0 ×100% g0
Байду номын сангаас
ω= g1-g0 ×100% g1-g2
式中：ρw— ——水的密度。
（1） （2） （3）
2 试验结果与讨论
2.1 建筑垃圾对墙体保温材料性能的影响
2.1.1 建筑垃圾掺量对力学性能的影响 固定秸杆掺量为 5%不变，改变建筑垃圾掺量，所制材料的
性能的影响。结果表明：随着秸杆掺量的增加，材料的抗折强度逐渐升高，抗压强度逐渐降低；保温性能随秸杆掺量的增加而提高，当秸杆与氧
化镁和氯化镁总量比为 12/100、建筑垃圾粉与氧化镁和氯化镁比总量比为 30/100 时，所制得的材料导热系数最小为 0.068 W（/ m·K），28 d 抗
压强度为 6.8 MPa。
照 JG J51—90《轻集料混凝土技术规程》测定。
（3）样品的体积密度（ρ）、吸水率（η）和显气孔率（ω）测定：
把养护 28 d 的试样以 65 ℃干燥至恒重，放在干燥釜中静置至室
温称量，记为 g0；干燥后的试样浸没在水中静止 24 h 以上，取出， 用湿毛巾将样品拭干，在空气中称量，记为 g1；将上述样品再放 入水中，测得质量，记为 g2。则样品的体积密度（ρ）、吸水率（η）、 显气孔率（ω）分别为：
抗折强度和抗压强度分别见图 2、3。由图 2、3 可知，材料的强度 随建筑垃圾掺量的增加，强度呈现为先增加后减小趋势；当建 筑垃圾与氧化镁和氯化镁比为 8/100 时，材料的抗折强度和抗压 强度都最高，此后随着建筑垃圾替代量的增加，抗折强度和抗
图 3 抗压强度与建筑垃圾掺量的关系 2.1.2 建筑垃圾掺量对密度、显气孔率和导热系数的影响
图 2 抗折强度与建筑垃圾掺量的关系
图 1 制备工艺流程图
1.2.3 性能测定
（1）强度测定：浆料用 40 mm×40 mm×160 mm 的模具浇筑
成型，标准养护到 7、28 d 龄期测试其强度。
（2）导热系数的测定：浆料用 20 mm×300 mm×300 mm 模
具成型，标准养护 28 d 后，放入烘箱（65 ℃）中烘干至恒重，参
0.093 0.092 0.103 0.096 0.130
2.2 秸秆对墙体保温材料性能的影响
2.2.1 秸秆掺量对力学性能的影响 改变秸秆的掺量，对试样的强度进行测定，其结果见图 4 和
·79·
图 5。可以看出随着秸杆掺量的增加，试块的抗折强度逐渐升高， 抗压强度逐渐降低。材料的内部缺陷是试样破坏的主要因素， 当掺入秸杆纤维后，由于秸杆纤维在材料中处于三维任意分布 状态，浆体硬化过程中改变了其内部结构，减少了内部缺陷，提 高了材料的连续性，在材料受力过程中秸杆纤维与基体共同受 力变形，纤维的牵连作用缓和了材料的荷载应力集中，使基体 裂而不断并能进一步承受载荷，可使材料的抗拉力增强，从而 桔杆的加入使抗折强度得到提高；因此，在秸杆掺量合适的状 态下，可使的材料的抗折强度有明显的提高。由于秸杆纤维材料 中主要起抗拉作用，则对抗压强度没有增加效果，相反由于秸 杆的加入，使整个体系中水泥量的减少，既水化产物的减少，因 此试样的抗压强度有所降低。
表 2 墙体保温材料配合比
编号 w（建筑垃圾）/w（氧化镁 + 氯化镁） w（桔杆）/ w（氧化镁 + 氯化镁）
A0
0
5/100
A1
8/100
5/100
A2
18/100
5/100
A3
30/100
5/100
A4
62/100
5/100
B0
30/100
0
B1
30/100
3/100
B2
30/100
6/100
关键词： 建筑垃圾；秸秆；镁水泥；保温材料
中图分类号： TU528.041
文献标志码： A
文章编号： 1002-3550（2011）01-0078-03
S t u d y o n th e p re p a ra tio n o f w a ll in s u la tio n m a te ria ls w ith co n s tru ctio n w a s te ，s tra w a n d m a g n e s ite o xych lo rid e ce m e n t
0 引言
我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的 30%~40%。 每 1 万 m2 的建筑在建设过程中会产生 600 多 t 建筑垃圾，到 2020 年，我国还将新增建筑面积约 300 亿 m2，产生的建筑垃圾 的总量接近有 1.8 亿 t[1]。而每拆掉 1 万 m2 旧建筑，将产生 7 000~ 12 000 t 建筑垃圾。假设每年拆的建筑物的总面积仅占每年建筑施 工面积的 10%，那么每年产生的建筑垃圾总量将为 4.8 亿 t[1-2]。 另外，我国是一个农业大国，每年农作物秸秆总产量超过 7 亿 t， 但是，秸秆的利用率在我国却很低仅占 5%左右。大量的农作物 秸秆被烧掉，既浪费了大量的自然资源，又对环境造成了污染[3]。 因此，如何合理利用越来越多的建筑垃圾和农作物秸秆，已经成为 各级政府和有关部门所面临的一个重要课题，本研究以菱镁水泥 为胶结料、建筑垃圾为掺合料和秸杆为填充料制备轻质墙体保温 材料，有利于提高资源综合利用率、改善环境、促进可持续发展。
1 试验原材料和方法
1.1 原材料
（1）氧化镁和氯化镁为工业品，购于市场；氧化镁经 800 ℃ 煅烧，其活性为 66.0%；氧化镁为六水氯化镁（MgCl2·6H2O）， MgCl2≥46%。 收稿日期：2010-08-25
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（2）建筑垃圾：建筑垃圾取自盐城旧城改造拆迁现场，其成
分构成为：废砖瓦 87%、废混凝土 10%、废砂浆 3%，化学成分见
Al2O3 13.87 10.44 2.14
Fe2O3 5.90 2.11 11.14
CaO 5.64 15.81 21.15
MgO 0.92 1.59 1.55
Loss 1.43 8.60 13.71
总计 93.24 92.24 97.91
（4）发泡剂：FP 植物发泡剂。 （5）外加剂：由市场购买的化工原料自配，主要成分有硫酸 亚铁、磷酸三钠。
张长森 1，刘学军 2，荀和生 3，肖启明 3，李 磊 1 （1. 盐城工学院 材料工程学院，江苏 盐城 224051；2. 盐城市墙体材料改革与建筑节能管理办公室，江苏 盐城 224001；
3. 江苏省墙体改革办公室，江苏 南京 210008）
摘 要： 以氯氧镁水泥为胶结料、建筑垃圾为掺合料、秸杆为填充料制备墙体保温材料，分析了建筑垃圾掺量与秸杆掺量对墙体保温材料
Yancheng，Yancheng 224001，China；3. The Office of Wall Materials Revolution of Jiangsu，Nanjing 210008，China）
Ab s tra ct: The wall insulation materials was prepared from magnesium oxychloride cemen（t MOC）nstruction waste powder，and straw，etc.The effects of construction waste powder and straw with different mix amount on properties of wall insulation material have been studied.The results show that with the amount of straw fiber，bending strength of insulation materials increased，the compressive strength decreased，thermal conductivity reduced.When the ratio of w（straw fiber）to w（MgO and MgCl2）is 12/100，and the ratio of w（construction waste powder）to w（MgO and MgCl）2 is 30/100，wall insulation materials the can be prepared wich thermal conductivity is 0.068 W（/ m·K），28 d compressive strength is 6.8 MPa. Ke y w o rd s : construction waste；straw；MOC；insulation material
建筑垃圾不同掺量所制试样的导热系数、密度、孔隙率和 吸水率见表 3。由表 3 可知，所制试样的体积密度在 1 000 kg/m3 左右，基本符合设计要求；当建筑垃圾与氧化镁和氯化镁的总
量比在为 0~62/100 范围内，导热系数均小于 0.13 W（/ m·K），其 中 A4 试样（建筑垃圾掺量最大）的导热系数较大，结合显气孔 率和吸水率分析可知，A4 试样的显气孔率最大，其吸水率也最 大，而体积密度与其他试样相当，说明 A4 样与其他样比较，封 闭气孔的数量较少，因而导热系数相对较高。这可能是因为建筑 垃圾导致水化产物之间的聚集，使制品封闭气孔减少。
表 3 建筑垃圾掺量与导热系数、密度、孔隙率和吸水率的关系
编号
A0 A1 A2 A3 A4
体积密度 （/ kg/m3）
960 1 050 990 1 030 1 020
吸水率 /% 17.5 17.3 20.4 21.2 30.1
显气孔率 /% 19.2 18.1 20.1 21.6 30.6
导热系数 （/ W（/ m·K））