一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料及制备方法
文献发布时间：2023-06-19 16:06:26
技术领域
本发明属于建筑技术领域，具体涉及一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料及其制备方法。
背景技术
建筑保温与结构一体化技术是集保温隔热功能与围护结构功能于一体，墙体不需要另行采取保温措施即可满足现行建筑节能标准要求，实现保温与墙体同寿命的建筑节能技术。
以生土作为建筑材料的建筑历史可以追溯至公元前1万年。生土建筑均具有调整室内湿度功能、蓄热性能好、保温隔热、可循环利用、经济、吸收污染等优点，但是在物理力学性能、耐受性等方面存在明显不足，不能满足现在的建筑保温与结构一体化的需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明以生土为基础材料，利用工业和农业副产品对其进行改性，既回收利用了废弃物，又满足保温结构一体化建筑墙体材料的要求。
本发明的第一方面在于公开一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料，其特征在于，包括生土、脱硫石膏、粉煤灰和秸秆。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述秸秆为不同尺寸的复合秸秆。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述秸秆的长度选自0.5-1.0mm、2.0-2.5mm、5.0-8.0mm和10-15mm四种规格中的一种或多种。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述秸秆包括重量比为1:(0.5-1.5)的0.5-1.0mm和5.0-8.0mm两种规格。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述秸秆来源自小麦秸秆、稻草秸秆和谷子秸秆中的一种或多种。
在本发明的一些优选的实施方式中，包括以下重量份的各原料：
750-850重量份的生土，90-110重量份的脱硫石膏，90-110重量份的粉煤灰，3-7重量份的小麦秸秆，优选还包括0.2-0.8重量份的植物蜡。
在本发明的一些优选的实施方式中，包括以下重量份的各原料：
790-810重量份的生土，95-105重量份的脱硫石膏，95-105重量份的粉煤灰，4-6重量份的小麦秸秆0.3-0.6重量份的植物蜡。
本发明的第二方面在于公开第一方面所述的不含植物蜡的改性生土保温结构一体化建筑墙体材料的制备方法，包括以下步骤：
S01，取生土、脱硫石膏、粉煤灰和秸秆，混合，加入10-20％重量比的水，混合，搅拌；
S02，浇筑成型或压制成型为墙体构件。
在本发明的一些优选的实施方式中，通过以下公式的对得到的单位墙体的降温进行回归分析：
T＝a×w
其中，T为改性生土墙体房间的室内平均温度，w为改性生土墙体厚度，k1和k2是调节系数，k1取值为2-2.5，k21取值为0.7-0.9，m、n和l分别为生土、脱硫石膏和粉煤灰的重量含量百分比，α、β、c为转换系数，分别为4-5×10
本发明的第三方面在于公开第一方面所述的含植物蜡的改性生土保温结构一体化建筑墙体材料的制备方法，包括以下步骤：
S11，先将植物蜡融化，趁热喷雾到小麦秸秆上，冷却至室温备用；
S12，与生土、脱硫石膏、粉煤灰混合，加入10-20％重量比的水，混合，搅拌；
S13，浇筑成型或压制成型为墙体构件。
本发明的有益技术效果是：
本发明的改性生土保温结构一体化建筑墙体材料，以脱硫石膏、工业废弃无和农业副产品为原料，绿色、环保。
本发明的改性生土保温结构一体化建筑墙体材料，用工业废弃的脱硫石膏、粉煤灰以及农业副产品秸秆，对生土进行机械性能和干湿循环性能的改性，获得改性材料具有良好的机械性能和干湿循环性能。
本发明的改性生土保温结构一体化建筑墙体材料，采用多种不同尺寸的复合秸秆，显著提高了改性生土材料具有良好的机械性能和干湿循环性能。
一般认为改性生土材料的干湿循环性能主要与其中的矿物性原料相关，在制备本发明的改性生土保温结构一体化建筑墙体材料中，出乎预料的发现了不同的植物秸秆和植物秸秆的含量对于改性材料干湿循环性能的影响，经过进一步的研究发现，这是由于秸秆中的植物蜡组分的影响。经过验证，发现添加极少量的植物蜡，可以显著提高改性材料的干湿循环性能。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
所述生土为建筑用的砂粘土，密度约为2.39g·cm
下述实施例和对比例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例和对比例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
若非特别指出，实施例和对比例为组分、组分含量、制备步骤、制备参数相同的平行试验。
实施例1
一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料
包括795重量份的生土，100重量份的脱硫石膏，100重量份的粉煤灰，5重量份的小麦秸秆(中等长度)。
实施例2
一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料
包括795重量份的生土，100重量份的脱硫石膏，100重量份的粉煤灰，5重量份的小麦秸秆(短)。
实施例3
一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料
包括795重量份的生土，100重量份的脱硫石膏，100重量份的粉煤灰，5重量份的小麦秸秆(长)。
实施例4
一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料
包括795重量份的生土，100重量份的脱硫石膏，100重量份的粉煤灰，5重量份的小麦秸秆(超长)。
实施例5
一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料
包括795重量份的生土，100重量份的脱硫石膏，100重量份的粉煤灰，5重量份的小麦秸秆(短和中等长度，重量比1:1)。
实施例6
一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料
包括795重量份的生土，100重量份的脱硫石膏，100重量份的粉煤灰，5重量份的小麦秸秆(短和长，重量比1:1)。
实施例7
一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料
包括795重量份的生土，100重量份的脱硫石膏，100重量份的粉煤灰，5重量份的小麦秸秆(短和超长，重量比1:1)。
实施例8
一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料
包括794.5重量份的生土，100重量份的脱硫石膏，100重量份的粉煤灰，5重量份的小麦秸秆(短和长，重量比1:1)，0.5重量份的植物蜡。
实施例9
一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料
包括794.5重量份的生土，100重量份的脱硫石膏，100重量份的粉煤灰，5重量份的小麦秸秆(短和长，重量比1:1)，0.3重量份的植物蜡。
实施例10
一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料
包括794.9重量份的生土，100重量份的脱硫石膏，100重量份的粉煤灰，5重量份的小麦秸秆(短和长，重量比1:1)，0.1重量份的植物蜡。
实施例11
一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料
与实施例1的区别在于，通过以下公式的对得到的单位墙体的降温进行回归分析：
T＝a×w
其中，T为改性生土墙体房间的室内平均温度，w为改性生土墙体厚度，k1和k2是调节系数，k1取值为2-2.5，k21取值为0.7-0.9，m、n和l分别为生土、脱硫石膏和粉煤灰的重量含量百分比，α、β、c为转换系数，分别为4-5×10
本实施例的通过生土、脱硫石膏和粉煤灰的重量含量百分比对得到的改性生土材料的单位墙体的降温性能的估算，与实际测定值偏差小，精度高，可以很好的用来对得到的墙体的性能进行提前预估和组分含量的设计。
对比例1
一种改性生土保温结构一体化建筑墙体材料
包括800重量份的生土，100重量份的脱硫石膏，100重量份的粉煤灰。
实验例改性生土的性能测试
取实施例和对比例的材料，按15％重量比加入水，混合，搅拌均匀。实施例8和9中，先将植物蜡融化，趁热喷雾到小麦秸秆上，冷却至室温后，再与其他组分混合。30KN下压制成型，在室温下自然养护，
按照《GB/T9776-2008(建筑石膏)》测定7day抗折强度和7day抗压强度，结果见表1。
按照常规方法进行干湿循环进行冻融循环试验，以表面开始出现明显的破坏开始为标准，统计干湿循环次数，结果见表2。
表1对机械性能的影响
同一列数据中，不同的小写字母表示差异显著，P＜0.05
结果显示，实施例1-10的干湿循环性能均优于对比例1，表明了加入植物秸秆对改性生土材料机械性能的显著影响。实施例5-7的干湿循环性能优于实施例1-4表明了，不同尺寸的混合植物秸秆比单一尺度的植物秸秆更有利于提高改性生土材料的机械性能，其中又以实施例6为最佳。与实施例6相比，实施例8-10的改性生土材料机械性能没有显著差异。
表2对干湿循环性能的影响
同一列数据中，不同的小写字母表示差异显著，P＜0.05
结果显示，实施例1-9的干湿循环性能均优于对比例1，表明了加入植物秸秆对改性生土材料的显著影响。实施例5-7与实施例1-4相比，没有显著差异，表明了不同尺寸的植物秸秆对干湿循环性能影响不大。实施例8和9的干湿循环性能优于实施例1-7和10，表明了添加极少量的植物蜡对于改性生土材料的干湿循环性能的预料不到的影响，而且这种影响与其含量有关。
另外，本专利的研究人员还对添加极少量的植物蜡对于改性生土材料的冻融循环性能的影响，发现实验例8-10和实施例1-9之间没有显著差异，这进一步表明植物蜡对于干湿循环性能的影响的特异性。同时发现，制备方法中，植物蜡加热喷雾在生土上，再与脱硫石膏、粉煤灰和植物秸秆混合，得到的改性生土的干湿循环性能显著变差，表明了，植物蜡与植物秸秆的共同作用。在接下来的工作中，会进一步尝试其作用机理的研究。
以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。