本發(fā)明涉及一種泡沫玻璃保溫材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：目前我國(guó)是世界上每年新建建筑量最大的國(guó)家，據(jù)2015年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑總量已達(dá)519億m2，每年新建房屋面積高達(dá)20億m2，相當(dāng)于全世界每年新建建筑的50％。在我國(guó)既有建筑中，節(jié)能建筑僅占1％左右，大量老舊建筑急需進(jìn)行節(jié)能改造。我國(guó)新增建筑雖然基本可滿足當(dāng)下節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，但其中95％以上屬于高能耗建筑，單位建筑面積采能耗為發(fā)達(dá)國(guó)家新建建筑的3倍以上。目前國(guó)內(nèi)墻體材料生產(chǎn)能耗和建筑采暖能耗近15000萬(wàn)噸燃煤，建筑能耗在我國(guó)能源消耗總量中所占的比例已從20世紀(jì)70年代末的10％增加到2015年的27.6％。然而，我國(guó)資源占有量不到世界平均水平的1/5，由此可見(jiàn)，節(jié)能環(huán)保的新型墻體材料取代能耗大的粘土磚己經(jīng)刻不容緩。泡沫玻璃保溫材料作為一種新興多孔陶瓷，由于兼具了密度小、強(qiáng)度高、保溫、隔熱和阻燃等優(yōu)良特性，已成為一種新型建筑保溫材料而廣泛應(yīng)用于建筑物的承重、保溫和吸音墻等。泡沫玻璃通常是基礎(chǔ)配方料中混入發(fā)泡劑、成型劑等外加劑，于特制模具中成型后再放入馬弗爐內(nèi)加熱至熔融、發(fā)泡、穩(wěn)泡等工藝而形成，一般由玻璃相、晶體和氣孔三部分組成。其中國(guó)內(nèi)外學(xué)者大部分借助玻璃、玻璃碎屑通過(guò)燒結(jié)工藝制備得到了泡沫玻璃。如：fang等(constructionandbuildingmaterials，2017,134，358–363)用碎玻璃為原料、li2co3為發(fā)泡劑在750℃合成泡沫玻璃；andre′c.bento等(ceramicsinternational，2013,39，2423–2430)以廢舊玻璃為原料、氫氧化鈉為發(fā)泡劑、tio2為增強(qiáng)劑合成泡沫玻璃。但是這兩種制作方法均以玻璃為原料，對(duì)原料要求較高，工業(yè)化批量生產(chǎn)實(shí)施較為困難。隨著人們對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重視，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始嘗試用固體廢棄物為原料燒制泡沫玻璃，如錢(qián)帥等(硅酸鹽學(xué)報(bào)，2014，42，0454-5648)以生活垃圾焚燒制得灰渣然后加入少量玻璃用碳酸鈣為發(fā)泡劑制得泡沫玻璃，但是此種方法制作工藝復(fù)雜，且能耗相對(duì)較高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足指出，本發(fā)明提供了一種泡沫玻璃保溫材料及其制備方法，旨在簡(jiǎn)化現(xiàn)有泡沫玻璃的制作工藝、降低原料成本，同時(shí)保證泡沫玻璃的性能。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明的泡沫玻璃保溫材料，其各原料按重量份的構(gòu)成為：黑棉土30～55重量份、玄武巖15～35重量份、碳酸鈣0.2～0.5重量份、氫氧化鈉10～15重量份、水玻璃15～20重量份。上述配比是申請(qǐng)人通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的較佳的配比，只要在可選范圍內(nèi)調(diào)整黑棉土、玄武巖及碳酸鈣等的配比，都可以制備出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的泡沫玻璃。但是需要說(shuō)明的是，由于試驗(yàn)次數(shù)是有限的，因此不排除還有其他的不屬于上述可選范圍的可行的配比。本發(fā)明泡沫玻璃保溫材料的制備方法，包括如下步驟：(1)首先粉碎黑棉土和玄武巖；然后將粉碎后的黑棉土和玄武巖與碳酸鈣按配比混合，研磨均勻，得到混料；(2)將氫氧化鈉溶于水玻璃中，得到成型劑；(3)將所述混料與所述成型劑充分混勻，注入模具中預(yù)壓成型，然后靜置陳化，最后脫模，得到初坯；(4)將所述初坯放在馬弗爐中煅燒，然后隨爐冷卻至室溫，即得到所述泡沫玻璃保溫材料。優(yōu)選的，步驟(1)中是將黑棉土和玄武巖粉碎至粒徑目數(shù)≥400目。優(yōu)選的，步驟(4)中所述煅燒的溫度為850～900℃、保溫時(shí)間15～45min。優(yōu)選的，步驟(4)中所述靜置陳化的溫度為常溫、時(shí)間為4-8h。上述優(yōu)選條件同樣是申請(qǐng)人通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的粉碎、煅燒等步驟的較佳的執(zhí)行條件，隨著原料配比的改變、設(shè)備狀態(tài)的不同等因素的變化上述條件可以進(jìn)行靈活地調(diào)整。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：1、本發(fā)明提供了一種以分布廣泛的黑棉土和玄武巖為主料、以碳酸鈣為發(fā)泡劑、以氫氧化鈉和水玻璃為助溶劑和成型劑的泡沫玻璃制備方法，原料成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、易于工業(yè)化生產(chǎn)，所得泡沫玻璃綜合性能優(yōu)異，填補(bǔ)了直接使用粘土制作泡沫玻璃的空白，可用于各種不同領(lǐng)域。2、本發(fā)明所獲得的泡沫玻璃導(dǎo)熱系數(shù)小、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高于國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3倍，導(dǎo)熱系數(shù)和強(qiáng)度等性能達(dá)到美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)astmc552-14的要求，是一種可廣泛應(yīng)用的工程建筑保溫材料。3、黑棉土和玄武巖作為本發(fā)明泡沫玻璃原料的主料分布廣泛，可就地取材，不僅可以減少原料運(yùn)輸帶來(lái)的困難，也降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明泡沫玻璃保溫材料制備方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所得泡沫玻璃保溫材料的實(shí)物圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所得泡沫玻璃保溫材料的sem圖。具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，下述實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。下述實(shí)施例所用黑棉土土樣取自肯尼亞內(nèi)羅畢路基土，取樣深度2.0m；所用水玻璃為摩數(shù)2.5的工業(yè)級(jí)水玻璃；所用玄武巖取自長(zhǎng)白山；所用氫氧化鈉為純度大于96％的工業(yè)級(jí)片堿。實(shí)施例1本實(shí)施例泡沫玻璃保溫材料的各原料按重量份的構(gòu)成為：黑棉土47重量份、玄武巖20重量份、碳酸鈣0.4重量份、氫氧化鈉13重量份、水玻璃20重量份。具體的，黑棉土質(zhì)量為35g。如圖1所示，本實(shí)施例泡沫玻璃保溫材料的制備方法，包括如下步驟：(1)首先粉碎黑棉土和玄武巖，過(guò)400目篩；然后將粉碎后的黑棉土和玄武巖與碳酸鈣按配比混合，研磨均勻，得到混料；(2)將氫氧化鈉溶于水玻璃中，得到成型劑；(3)將混料與成型劑充分混勻，注入模具中預(yù)壓成型，然后常溫靜置陳化6h，最后脫模，得到初坯；(4)將初坯放在馬弗爐中850℃煅燒45min，然后隨爐冷卻至室溫，即得到泡沫玻璃保溫材料。圖2和圖3分別為本實(shí)施例所得泡沫玻璃保溫材料的實(shí)物圖和sem圖。實(shí)施例2本實(shí)施例泡沫玻璃保溫材料的各原料按重量份的構(gòu)成為：黑棉土35重量份、玄武巖35重量份、碳酸鈣0.4重量份、氫氧化鈉13重量份、水玻璃20重量份。具體的，黑棉土質(zhì)量為35g。本實(shí)施例泡沫玻璃保溫材料的制備方法與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3本實(shí)施例泡沫玻璃保溫材料的各原料按重量份的構(gòu)成為：黑棉土47重量份、玄武巖20重量份、碳酸鈣0.25重量份、氫氧化鈉13重量份、水玻璃20重量份。具體的，黑棉土質(zhì)量為35g。本實(shí)施例泡沫玻璃保溫材料的制備方法與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4本實(shí)施例泡沫玻璃保溫材料的各原料按重量份的構(gòu)成為：黑棉土44重量份、玄武巖19重量份、碳酸鈣0.4重量份、氫氧化鈉19重量份、水玻璃19重量份。具體的，黑棉土質(zhì)量為35g。本實(shí)施例泡沫玻璃保溫材料的制備方法與實(shí)施例1相同。對(duì)比例1本實(shí)施例泡沫玻璃保溫材料的各原料按重量份的構(gòu)成為：黑棉土47重量份、玄武巖20重量份、碳酸鈣0重量份、氫氧化鈉10重量份、水玻璃15重量份。具體的，黑棉土質(zhì)量為35g。本實(shí)施例泡沫玻璃保溫材料的制備方法與實(shí)施例1相同。對(duì)比例2本實(shí)施例泡沫玻璃保溫材料的各原料按重量份的構(gòu)成為：黑棉土47重量份、玄武巖20重量份、碳酸鈣1.3重量份、氫氧化鈉13重量份、水玻璃20重量份。具體的，黑棉土質(zhì)量為35g。本實(shí)施例泡沫玻璃保溫材料的制備方法與實(shí)施例1相同。上述各實(shí)施例及對(duì)比例所獲得的泡沫玻璃保溫材料的性能如表1所示，astmc552-14中的性能如表2所示。表1樣品導(dǎo)熱系數(shù)w/(m·k)密度kg/m3抗壓強(qiáng)度mpa實(shí)施例10.07993241.175實(shí)施例20.08254761.811實(shí)施例30.08533871.013實(shí)施例40.07622761.018對(duì)比例10.10147492.063對(duì)比例20.06372170.324表26級(jí)8級(jí)10級(jí)12級(jí)14級(jí)16級(jí)24級(jí)抗壓強(qiáng)度(kpa)41455268982796511031655密度(kg/m3)98102110119128136170導(dǎo)熱系數(shù)w/(m·k)0.0840.0840.0840.0840.0860.0870.094通過(guò)對(duì)上述各實(shí)施例中所獲得的泡沫玻璃保溫材料的性能進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果與astmc552-14中的性能進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，以上各實(shí)施例制備而成的泡沫玻璃的抗壓強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)都達(dá)到astmc552-14中的標(biāo)準(zhǔn)。此外，由對(duì)比例可知，不加碳酸鈣會(huì)導(dǎo)致密度大幅增大，導(dǎo)熱系數(shù)也相應(yīng)相應(yīng)增大，所以不符合墻體保溫材料輕質(zhì)保溫的要求；而碳酸鈣加入量過(guò)高，會(huì)使得保溫材料抗壓強(qiáng)度明顯降低，抗壓強(qiáng)度達(dá)不到墻體保溫材料強(qiáng)度要求。以上僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12