本發(fā)明涉及建筑材料，更具體地說(shuō)，涉及一種高強(qiáng)自保溫鹽堿性生土墻體材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、生土泛指未經(jīng)焙燒而僅僅經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單密實(shí)加工的原狀土類材料，生土經(jīng)壓制或澆注成型后成為多種尺寸的磚，生土磚可用于砌筑1～3層的生土建筑；其是人類從原始進(jìn)入文明的最具有代表性的特征之一。

2、生土建筑中最早、最普通的方式就是夯土建筑。生土建筑是一種最古老，而迄今還一直被廣泛采用的建筑類型。從人類社會(huì)形成以來(lái)，由于生土分布廣泛，取土方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，并且采用生土建造的建筑具有冬暖夏涼、堅(jiān)固耐久的特性，所以生土一直是重要的建筑材料。此外，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在人們普遍關(guān)注生態(tài)環(huán)境危機(jī)的今天，更應(yīng)遵從人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的觀念，從生態(tài)文明的社會(huì)層面上，重新審視“生土”這一古老的建筑材料，清醒地認(rèn)識(shí)到“生土”材料是極具有發(fā)展前景的綠色建筑材料。

3、傳統(tǒng)生土建筑是在素土中加入稻草后壓坯制成生土磚，再利用生土磚砌成墻體等建筑結(jié)構(gòu)而成。該種方式制備所得生土磚的抗彎、抗剪、抗折強(qiáng)度都相對(duì)很低，且耐候性極低，致使其在抗震方面存在著先天性不足，使用壽命較短。

4、因此，研究如何對(duì)生土材料進(jìn)行改性和提高成型工藝技術(shù)水平，增強(qiáng)生土材料的強(qiáng)度，提高生土建筑的使用年限，就成為生土材料研究首先需要解決的問(wèn)題。

5、關(guān)于如何提高生土材料的綜合性能，目前有很多相關(guān)的研究。如，公開號(hào)為cn102010173a的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，其公開了一種保溫抗裂生土磚制備方法。該申請(qǐng)案通過(guò)有效利用燃煤電廠脫硫灰和農(nóng)業(yè)固體廢棄農(nóng)作物秸稈，提供一種成本低廉、便于生產(chǎn)、力學(xué)性能和耐久性較好，以及具有良好抗裂性和熱工性能，可以再生循環(huán)利用的保溫抗裂生土磚制備方法。該申請(qǐng)案制備得到的生土磚的抗壓強(qiáng)度僅能夠可以達(dá)到1.2mpa。

6、又如，公開號(hào)為cn111454019a的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，其公開了一種鄉(xiāng)村高強(qiáng)度生土材料的制備方法。該申請(qǐng)案中生土材料組分包括：廢棄建筑物的粉碎物細(xì)骨料14～18份、素土55～60份、植物纖維粉碎物1～2份和交聯(lián)酯化改性混合液20～30份，將上述組分混合攪拌后放入模具固化制成生土塊。雖然該申請(qǐng)案制備所制得的生土材料抗壓強(qiáng)度明顯提高，抗壓強(qiáng)度能達(dá)到12mpa，但其中交聯(lián)酯化改性混合液的制備過(guò)程過(guò)于復(fù)雜。

7、再如，公開號(hào)為cn109279857a的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)案，其公開了一種高性能生土磚及其制備方法。該申請(qǐng)案中的原料包括生土、水泥、熟石灰、水玻璃和聚丙烯纖維，另外還包括苯丙乳液、氯化鈣和粘結(jié)劑，所配坯料在12mpa的壓力下壓制成型，壓制出的磚坯相比于傳統(tǒng)土坯磚，強(qiáng)度提高了2倍以上。該申請(qǐng)案雖然可解決傳統(tǒng)生土磚不防水、耐久性能差等問(wèn)題，但是該生土磚不具備自保溫的要求，且不具備吸收地震波的抵抗地震破壞功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、1、要解決的技術(shù)問(wèn)題

2、本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)自保溫鹽堿性生土墻體材料及其制備方法，從而解決現(xiàn)有生土墻體材料存在的強(qiáng)度與保溫性能有待進(jìn)一步提高，以及其制備原料相對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題。本發(fā)明制備所得的墻體材料，不僅可以有效改善其力學(xué)性能和自保溫性能，同時(shí)其原料成本低廉，制備方法簡(jiǎn)單易行。

3、2、采取的技術(shù)方案

4、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

5、本發(fā)明第一方面提供了一種高強(qiáng)自保溫鹽堿性生土墻體材料，該墻體材料坯料配料包含膠凝材料、生土、硬輕質(zhì)粒狀物和水，其中，膠凝材料、生土、水構(gòu)成生土墻體材料坯料的a組分，硬輕質(zhì)粒狀物為生土墻體材料坯料的b組分，所述硬輕質(zhì)粒狀物為將飽水的木質(zhì)素纖維聚合體顆粒進(jìn)行冷凍處理得到的冰-木質(zhì)素纖維聚合體復(fù)合結(jié)構(gòu)，且按自然堆積狀態(tài)下的體積份數(shù)計(jì)量，生土墻體材料的坯料配料中b組分體積份數(shù)占比為a組分體積份數(shù)與b組分體積份數(shù)之和的10～30％。

6、目前，在高壓成型的生土墻體材料中，無(wú)法直接加入木質(zhì)素纖維聚合體作為輕骨料，以起到隔熱、隔音、抗震的作用，具體原因如下：由于木質(zhì)素纖維聚合體其自身存在彈性，在壓制成型結(jié)束之后，其會(huì)在生土墻體材料坯體內(nèi)部快速回彈以恢復(fù)部分形變，會(huì)破壞制備所得坯體的致密性，且降低其成型質(zhì)量。本發(fā)明通過(guò)對(duì)木質(zhì)素纖維聚合體進(jìn)行改性處理，即先將木質(zhì)素纖維聚合體進(jìn)行飽水處理，然后將其進(jìn)行冷凍處理，將飽水的木質(zhì)素纖維聚合體進(jìn)行冷凍，形成冷凍狀態(tài)的木質(zhì)素纖維聚合體，從彈性輕質(zhì)粒狀物變?yōu)閯傂缘谋?木質(zhì)素纖維聚合體復(fù)合結(jié)構(gòu)的硬輕質(zhì)粒狀物，在壓制成型后不會(huì)回彈，從而提高生土磚的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和致密性。同時(shí)，該形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其外部為剛性體，內(nèi)部為木質(zhì)素纖維聚合體，避免了壓制過(guò)程中木質(zhì)素纖維聚合體直接堆積。如果生土墻體材料坯體中存在堆積的絮狀物結(jié)構(gòu)，會(huì)造成局部強(qiáng)度和致密度降低。此外，在壓制成型之后，生土墻體材料坯體存在緩慢升溫的過(guò)程，為墻體材料坯體中膠凝原料的充分水化反應(yīng)提供更多時(shí)間。此外，隨著木質(zhì)素粒狀物的解凍，其中的固態(tài)水成型后轉(zhuǎn)化為液態(tài)毛細(xì)水，提供給膠凝材料的水化反應(yīng)使用，使水化反應(yīng)加速和完全，減少養(yǎng)護(hù)所需外部供水量。最重要的是，隨著生土坯體的逐漸升溫，木質(zhì)素纖維聚合體無(wú)形變且原位變?yōu)檐涊p質(zhì)骨料，該過(guò)程不會(huì)對(duì)生土坯體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力破壞，從而在墻體材料中起到隔音、隔熱、抗震的效果。

7、進(jìn)一步的，生土墻體材料的坯料配料中b組分體積份數(shù)占比為a組分體積份數(shù)與b組分體積份數(shù)之和的10～25％。

8、進(jìn)一步的，所述木質(zhì)素纖維聚合體的內(nèi)部為實(shí)芯。

9、進(jìn)一步的，所述木質(zhì)素纖維聚合體的粒徑為3～10mm。

10、進(jìn)一步的，所述木質(zhì)素纖維聚合體的氣干密度小于0.9g/cm3，從而減少所得生土坯體的容重。

11、進(jìn)一步的，所述木質(zhì)素纖維聚合體顆粒采用實(shí)芯桿狀農(nóng)作物的秸稈、樹枝或者樹木破碎后的顆粒。

12、進(jìn)一步的，以膠凝材料和生土的質(zhì)量之和為整體計(jì)，具體為：膠凝材料質(zhì)量占比為20～50％，生土的質(zhì)量占比為50～80％。

13、進(jìn)一步的，水的添加量占膠凝材料和生土質(zhì)量之和的10～20％。

14、進(jìn)一步的，所述木質(zhì)素纖維聚合體的氣干密度小于0.7g/cm3，從而進(jìn)一步減低所得生土坯體的容重。

15、進(jìn)一步的，所述生土為鹽堿性生土，從而進(jìn)一步擴(kuò)大生土的取材范圍。

16、進(jìn)一步的，所述水為鹽堿水，從而進(jìn)一步增大該墻體材料原料中水的取材范圍。

17、進(jìn)一步的，所述膠凝材料為通用水泥、礦物基膠凝材料、堿礦渣水泥中的任一種。

18、進(jìn)一步的，所述膠凝材料為堿礦渣水泥，堿礦渣水泥中的堿性激發(fā)劑包括氫氧化鈉和硅酸鈉。當(dāng)生土選擇為鹽堿性生土，水選擇為鹽堿水，兩者中的鹽堿成分也可參加堿礦渣水泥的水化激發(fā)過(guò)程，使堿礦渣水泥中的堿加入量減少，從而降低了堿礦渣水泥的用料成本。

19、進(jìn)一步的，所述硅酸鈉占?jí)A性激發(fā)劑量質(zhì)量比為40％～70％，且其模數(shù)為1～2。

20、進(jìn)一步的，氫氧化鈉和硅酸鈉為粉狀原料或者液體原料。更進(jìn)一步的，氫氧化鈉和硅酸鈉為粉狀原料。

21、進(jìn)一步的，所述氫氧化鈉和硅酸鈉合計(jì)折合為氧化鈉占?jí)A礦渣水泥的質(zhì)量比為6～10％。

22、進(jìn)一步的，所述堿礦渣水泥中的礦渣微粉為s95級(jí)別以上礦粉。更進(jìn)一步的，礦渣微粉為s95級(jí)礦粉。

23、本發(fā)明第二方面提供了一種上述高強(qiáng)自保溫鹽堿性生土墻體材料的制備方法，包括：將包含膠凝材料、生土、硬輕質(zhì)粒狀物和水的原料進(jìn)行混合均勻，得到墻體材料坯料；其中硬輕質(zhì)粒狀物的改性方法為：將木質(zhì)素纖維聚合體浸水達(dá)到飽水狀態(tài)，再將其放入低溫環(huán)境冷卻到零度以下，以得到硬輕質(zhì)粒狀物。

24、進(jìn)一步的，包含膠凝材料、生土、硬輕質(zhì)粒狀物和水的原料進(jìn)行混合均勻，以得到墻體材料坯料，具體包括：將膠凝材料以及生土混合均勻并降溫，得到0℃～5℃粉狀物混合料；以及按照配合比將所得的粉狀物混合料、0～5℃的水以及硬質(zhì)粒狀物混合均勻，在0～5℃存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間少于0.5h，得到墻體材料坯料。

25、在制備墻體材料坯體的過(guò)程中，在0℃～5℃下混勻，通過(guò)限定低溫環(huán)境，從而能夠讓木質(zhì)素纖維聚合體在制備過(guò)程中更好保持冷凍狀態(tài)，在壓制過(guò)程中，能夠有效防止硬質(zhì)木質(zhì)素纖維變成軟輕質(zhì)骨料，以防因其解凍變?yōu)閺椥泽w而破壞生土坯體的致密性以及降低成型質(zhì)量。同時(shí)，以上制備過(guò)程中的低溫限定，還能夠延長(zhǎng)坯體中硬質(zhì)木質(zhì)素纖維變成軟輕質(zhì)骨料所需的時(shí)間，從而進(jìn)一步為膠凝原料的充分反應(yīng)提供更多時(shí)間。

26、進(jìn)一步的，在將木質(zhì)素纖維聚合體浸水達(dá)到飽水狀態(tài)之后進(jìn)行的對(duì)其表面進(jìn)行干燥，再將其放入低溫環(huán)境冷卻到零度以下。

27、進(jìn)一步的，將所述墻體材料坯料在5～20mpa壓制成型，以得到墻體材料坯體。

28、進(jìn)一步的，將所得的墻體材料坯體經(jīng)養(yǎng)護(hù)后得到墻體材料；所得墻體材料的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到10mpa以上。

29、進(jìn)一步的，所得墻體材料的軟化系數(shù)為0.8～0.9。

30、進(jìn)一步的，所得墻體材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.1～0.6w/k.m。

31、進(jìn)一步的，所得墻體材料的容重為1800～2100kg/m3。

32、采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

33、(1)本發(fā)明通過(guò)將軟質(zhì)粒狀物的木質(zhì)素纖維聚合體進(jìn)行冷凍形成硬輕質(zhì)顆粒，從而將彈性體的木質(zhì)素纖維聚合體變?yōu)閯傂缘谋?木質(zhì)素纖維聚合體復(fù)合結(jié)構(gòu)，在壓制成型后，剛性的冰-木質(zhì)素纖維聚合體不會(huì)快速回彈，克服了高壓成型的墻體材料中無(wú)法加入隔熱、隔音、抗震的木質(zhì)素纖維聚合體輕骨料顆粒的技術(shù)問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)將軟輕質(zhì)粒狀物以冰-木質(zhì)素纖維聚合體加入墻體材料坯料中，避免產(chǎn)生絮狀物堆積，從而提高高壓成型生土材料的致密度，進(jìn)而大幅度提高墻體材料的耐久性、耐候性。

34、(2)本發(fā)明通過(guò)對(duì)木質(zhì)素纖維聚合體進(jìn)行水浸，以使其變?yōu)轱査疇顟B(tài)，然后將其在零度以下冷凍，形成強(qiáng)度更高的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在墻體材料坯體中膠凝組分水化的過(guò)程中，木質(zhì)素聚合物中固態(tài)水成型后轉(zhuǎn)化為液態(tài)毛細(xì)水，可提供給膠凝材料的水化反應(yīng)使用，使水化反應(yīng)加速和完全，在密封的養(yǎng)護(hù)條件不需要外加水，免去養(yǎng)護(hù)過(guò)程的大量外加水。

35、(3)本發(fā)明進(jìn)一步將生土墻體材料中水優(yōu)選為鹽堿水，所用生土優(yōu)選為鹽堿性生土，進(jìn)一步擴(kuò)大可用的生土材料和水的來(lái)源。同時(shí)，鹽堿性生土以及鹽堿水中的鹽堿成分也可參加堿礦渣膠凝材料的水化激發(fā)過(guò)程，使堿礦渣水泥中的堿加入量減少，降低了堿礦渣水泥的加工成本。

36、(4)本發(fā)明中通過(guò)生土墻體材料既可以是實(shí)心磚，還可以被加工成多孔的砌塊。當(dāng)加工成砌塊時(shí)，其容重大幅度減輕后，還可被用作高層建筑的外墻、內(nèi)墻的自保溫墻體材料，進(jìn)一步拓寬生土墻體材料的用途。