[发明专利]一种改性生土建材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及生土建筑材料及其制备方法。

背景技术

中国的生土建筑已经具有6000多年的历史，许多古老的生土建筑保存至今，成为中华文 明的见证和历史瑰宝。生土建筑材料就地取材，不需要高温焙烧，经过简单加工就可以用于 修建生土建筑。而且生土建筑废弃后，生土建材可以直接还田作为耕种土壤或再次用于修建 生土建筑，因此生土建材是一种可重复利用的节能环保材料。近年来，随着农村经济的快速 发展，农村居民对住宅的需求也日益增大，农村修建住宅使用的建筑材料主要是粘土砖、石 头、混凝土砌块和木材，逐渐摒弃了生土建材，生产这些材料不仅能耗很高而且还会破坏环 境。由于生土建材的生产能耗极低，仅为烧结粘土砖生产能耗的1％，为了环境保护和缓解 能源消耗的压力，人们开始重新审视生土建筑和生土建材，研制节能环保的生土建筑材料具 有重要的意义。

传统的生土建材和现代工业文明衍生出来的水泥基建筑材料以及烧结粘土砖相比，其强 度、耐水性等性能均明显较差；但是生土建材具有可重复利用、取材容易、环境协调性以及 热工性能好等特点，因此如果能够利用现代工业技术改进古老的生土建材，使其获得较高的 强度和良好的耐久性，就可能使生土成为广大农村地区重要的建筑材料，也可能使传统生土 建筑重新焕发生机。目前对生土建材的研究主要集中在利用水泥、石灰等胶凝材料对生土进 行改性，以提高生土建材的强度和耐久性，延长生土建筑的使用年限。如《低温建筑技术》 2007年第2期(总第116期)中的“新疆高寒地区改性生土坯体墙体材料的试验研究”一文， 公开的改性生土坯体组分及其比例为石灰∶粉煤灰∶水泥∶粘土＝7∶5∶2∶86。该改性生土建材具 有以下主要不足之处：①采用的改性材料为水泥和石灰工业产品，多消耗了宝贵的资源和能 源；②由于水泥和石灰均是强碱性材料，不利于生土建材废弃后的循环再利用；③该材料的 组分多，材料消耗多，生产成本较高；④利用水泥或石灰改性的生土建材干燥收缩值高达40～ 50mm/m，可能导致改性生土建材墙体产生严重的、无法解决的开裂问题，使其美观和热工性 能明显下降；⑤经水泥和石灰改性的生土建材的体积稳定性难以达到要求，在干湿变化较大 的环境中，其体积稳定性会逐渐变差，导致严重开裂，甚至丧失强度。

发明内容

本发明目的在于针对现有改性生土建材的不足之处，提供一种改性生土建材及其制备方 法，具有组分少，材料体积稳定性、抗裂性好，利用燃煤电厂的废弃物，节约资源和能源， 方法简单，成本较低，废弃后的生土建材还可以循环再利用等特点。

本发明的机理：粘土中的矿物主要是α-石英，α-石英性质非常稳定，在水化过程中几 乎不发生变化，因此可以将粘土视为惰性物质。煅烧石膏主要影响生土建材的早期强度，煅 烧石膏水化速度很快，使生土建材可以快速硬化，以获得较高的早期强度，同时明显降低生 土建材的干燥收缩值。固硫灰中含有烧粘土质矿物(活性SiO₂和Al₂O₃)和一定量的f-CaO和 II-CaSO₄，因此自身即可组成火山灰反应系统。与水混合后，固硫灰自身组分之间可以发生 火山灰反应，从而生成具有水硬性的物质，如C-S-H和钙矾石等。固硫灰中f-CaO含量较高， f-CaO可以和烧粘土质矿物发生水化反应，而CaSO₄和固硫灰中的II-CaSO₄则起到了激发作用， CaO-SiO₂-Al₂O₃系统与CaSO₄和固硫灰中II-CaSO₄的水化相互影响。因此固硫灰中的 CaO-SiO₂-Al₂O₃系统的火山灰水化反应活性提高了生土建材的后期强度，同时也使生土建材具 有较好的耐水性。

实现本发明目的的技术方案是：一种改性生土建材的组分及其重量百分数为：

粘土：        50～80％

固硫灰：      10～30％

煅烧石膏：    10～20％

其中：粘土为一般粘土；固硫灰为燃煤电厂的流化床锅炉燃烧后排放的燃煤灰渣；煅烧 石膏为燃煤电厂烟气脱硫后的废石膏或其他废石膏经煅烧而成。