技术领域
[0001] 本
发明涉及一种墙体材料及其制备方法，具体涉及一种高强、轻质、保温、隔热的墙体材料及其制备方法，属于
建筑材料技术领域。
背景技术
[0002] 传统墙体材料具有自重大、隔声性能和保温性能差等
缺陷。
石膏板具有轻质、保温性能和隔热性能良好的优势。目前，石膏墙体板材以天然建筑石膏粉为原料，经由加
水搅拌、成型、养护等步骤制成。这种石膏墙体板材虽然具有较好的使用功能，但天然石膏原材料有限，并且需要先加工成细粉才能使用。
[0003] 我国有很多的火
力发电厂，这些
火力发电厂在工业生产中得到的副产品——
脱硫石膏年
排放量达到1亿吨左右，脱硫石膏不断堆积不但占据了大量的土地资源，还造成了环境污染与资源的浪费。
[0004] 随着经济的快速发展和人们生活水平的快速提高，我国年均消耗的膨胀聚苯乙烯(EPS)
泡沫呈直线上升趋势，而大多使用的EPS泡沫均为一次性制品，如：用于
包装/运输的泡沫箱、一次性餐具、建筑保温板等。EPS泡沫塑料属于有机高分子材料，在自然的条件下降解需要100年以上的时间，降解困难且
回收利用率低，导致一段时间里，河道、湖泊、陆地上随处浮现白色的EPS泡沫塑料，对环境造成了“白色污染”，而焚烧又会产生有毒气体，如：CO、二恶英等，污染大气，威胁人类的身体健康。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于以脱硫石膏和EPS颗粒为原料，提供一种高强、轻质、保温、隔热的新型石膏墙体材料及其制备方法。
[0006] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0007] 一种高强、轻质、保温、隔热的墙体材料，其特征在于，由主料、辅料和适量的水制成，以
质量百分比计，其中：
[0008] 主料由脱硫石膏、
铝酸盐
水泥和普通
硅酸盐水泥组成，脱硫石膏占75％-85％，余量为铝酸盐水泥和普通
硅酸盐水泥；
[0009] 辅料由EPS颗粒、膨胀珍珠岩、石膏
缓凝剂、
纤维、粘结剂、
减水剂和消泡剂组成，EPS颗粒的用量是主料的0.35％-0.45％，膨胀珍珠岩的用量是主料的2.0％-2.5％，石膏缓凝剂的用量是主料的0.05％-0.12％，纤维的用量是主料的1％-1.6％，粘结剂的用量是主料的0.4％-0.6％，减水剂的用量是主料的0.95％-1.25％，消泡剂的用量是主料的0.18％-0.26％。
[0010] 前述的高强、轻质、保温、隔热的墙体材料，其特征在于，前述脱硫石膏是由热电厂的工业残渣在
电阻炉中，以室温为初始
温度，以11℃/min的速度升温至350℃，
煅烧3h，经过自然降温筛制而成的。
[0011] 前述的高强、轻质、保温、隔热的墙体材料，其特征在于，前述铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的用量比例为61:39，水灰比为0.6。
[0012] 前述的高强、轻质、保温、隔热的墙体材料，其特征在于，前述石膏缓凝剂为
柠檬酸。
[0013] 前述的高强、轻质、保温、隔热的墙体材料，其特征在于，前述纤维为PVA纤维。
[0014] 前述的高强、轻质、保温、隔热的墙体材料，其特征在于，前述粘结剂为聚
醋酸乙烯乳液，使用时用水按照1：5-15的比例进行稀释。
[0015] 前述的高强、轻质、保温、隔热的墙体材料，其特征在于，前述减水剂为聚
羧酸高效减水剂。
[0016] 前述的高强、轻质、保温、隔热的墙体材料，其特征在于，前述消泡剂为油脂类消泡剂。
[0017] 制备前述的高强、轻质、保温、隔热的墙体材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0018] Step1：按照配方称取各原料；
[0019] Step2：将粘结剂与水按照1:5-15的比例倒入到搅拌锅A中，低速搅拌120s，使粘结剂与水充分溶解；
[0020] Step3：将EPS颗粒倒入到搅拌锅A中，低速搅拌60s，使EPS颗粒周围充分包裹着粘结剂；
[0021] Step4：将铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥倒入到搅拌锅B中，低速搅拌60s，然后将脱硫石膏倒入到搅拌锅B中，低速搅拌60s，再将石膏缓凝剂倒入到搅拌锅B中，低速搅拌30s，最后将膨胀珍珠岩倒入到搅拌锅B中，低速搅拌30s；
[0022] Step5：Step3与Step4同时结束，将搅拌锅A中的物料倒入到搅拌锅B中，继续低速搅拌30s；
[0023] Step6：将纤维和适量的水同时倒入到搅拌锅C中，低速搅拌30s，然后将减水剂倒入到搅拌锅C中，低速搅拌30s，使减水剂在水中分散均匀；
[0024] Step7：Step5与Step6同时结束，将搅拌锅C中的物料倒入到Step5搅拌好的搅拌锅B中，然后将消泡剂加入到搅拌锅B中，先低速搅拌60s，再高速搅拌30s，搅拌结束后将搅拌锅B中的物料倒入到模具中，振捣成型，自然养护。
[0025] 本发明的有益之处在于：
[0026] (1)将EPS颗粒掺入墙体材料中，由于EPS颗粒的掺入，使得墙体材料变得更加轻质，同时EPS颗粒又兼具保温作用，提高了墙体材料的保温性能，本发明提供的墙体材料既解决了脱硫石膏堆放的问题，又解决了废弃EPS造成的“白色污染”问题，本发明具有非常重要的现实意义；
[0027] (2)主料除了有脱硫石膏以外，还增加了铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的加入提升了石膏墙体材料的耐水性能和强度；
[0028] (3)由于EPS颗粒和膨胀珍珠岩重量小、保温性能好，所以EPS颗粒与膨胀珍珠岩的加入显著降低了墙体材料的表观
密度，并提高了本发明的墙体材料的保温性能和隔热性能；
[0029] (4)对EPS颗粒进行了改性处理——用粘结剂对EPS颗粒进行了充分的包裹，很好的改善了EPS颗粒的表面憎水性，使EPS颗粒表面具有亲水性，从而能够与胶凝材料较好的结合在一起，改善了EPS颗粒的上浮状况，进而改善了墙体材料的整体性能；
[0030] (5)PVA纤维具有强度较高、在水中分散较好的性质，PVA纤维主要发挥着缠绕EPS颗粒和膨胀珍珠岩的作用以及连接结合胶凝材料的作用，能够抑制EPS颗粒和膨胀珍珠岩(保温、隔热的
骨料)上浮，使EPS颗粒和膨胀珍珠岩在墙体材料中分布均匀，而且能够提高本发明的墙体材料的抗压强度和抗折强度。
具体实施方式
[0031] 以下结合具体
实施例对本发明作具体的介绍。
[0032] 实施例1
[0033] 以质量百分比计，称取主料：脱硫石膏、铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，其中，脱硫石膏占85％，铝酸盐水泥占9.15％、普通硅酸盐水泥占5.85％，总计100％。
[0034] 以质量百分比计，称取辅料：EPS颗粒、膨胀珍珠岩、石膏缓凝剂(柠檬酸)、纤维(PVA纤维)、粘结剂(聚醋酸乙烯乳液)、减水剂(
聚羧酸高效减水剂)和消泡剂(油脂类消泡剂)，其中，EPS颗粒的用量是主料的0.45％，膨胀珍珠岩的用量是主料的2.5％，柠檬酸的用量是主料的0.08％，PVA纤维(聚乙烯醇纤维)的用量是主料的1.6％，聚醋酸乙烯乳液的用量是主料的0.6％，聚羧酸高效减水剂的用量是主料的1.25％，油脂类消泡剂的用量是主料的0.26％。
[0035] 以质量百分比计，称取适量的实验室用水，实验室用水的用量是主料的60％。
[0036] 脱硫石膏：来源于新疆石河子天富热电厂的工业残渣，将工业残渣放入电阻炉中，以室温为初始温度，以11℃/min的速度升温至350℃，煅烧3h，自然降温后筛制而成。
煤炭火力发电产生的脱硫石膏，性能大致与天然石膏一致，用脱硫石膏替换天然石膏，不仅不会影响
石膏板的性能，还会减少土地资源的浪费(大量的脱硫石膏会占用土地资源)。
[0037] 铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥：自身强度较高，混合遇水之后产生闪凝现象，可以与石膏的初凝时间匹配，提升石膏的抗裂性、耐水性，并提升了石膏的强度。
[0038] EPS颗粒是在工业生产与生活中产生的废弃物，由于其回收率低、降解困难，所以大量堆放易对环境造成危害，但其具有保温的性能，因此属于废弃物的二次利用；膨胀珍珠岩具有良好的保温、耐火、耐久性能，EPS颗粒和膨胀珍珠岩可作为石膏墙体材料的骨料。
[0039] PVA纤维(聚乙烯醇纤维)属于新一代高科技的绿色建材，具有强度高、模量高、纤维不粘结且在水中分散性好的优势，与EPS颗粒、石膏有良好的
亲和性和结合性，且PVA纤维具有无毒无污染。
[0040] 将聚醋酸乙烯乳液与水按照1:5的比例倒入到搅拌锅A中，低速搅拌120s，使聚醋酸乙烯乳液与水充分溶解，然后将EPS颗粒倒入到搅拌锅A中，低速搅拌60s，使EPS颗粒周围充分包裹着聚醋酸乙烯乳液。
[0041] 将铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥倒入到搅拌锅B中，低速搅拌60s，然后将脱硫石膏倒入到搅拌锅B中，低速搅拌60s，再将柠檬酸倒入到搅拌锅B中，低速搅拌30s，最后将膨胀珍珠岩倒入到搅拌锅B中，低速搅拌30s。
[0042] 搅拌锅A与搅拌锅B需同时搅拌结束，然后将搅拌锅A中的物料倒入到搅拌锅B中，继续低速搅拌30s。
[0043] 将PVA纤维和适量的水同时倒入到搅拌锅C中，低速搅拌30s，然后将聚羧酸高效减水剂倒入到搅拌锅C中，低速搅拌30s，使聚羧酸高效减水剂在水中分散均匀。
[0044] 搅拌锅B(搅拌锅A中的物料与搅拌锅B中的物料已经混合)与搅拌锅C需同时搅拌结束，将搅拌锅C中的物料倒入到搅拌锅B中，然后将油脂类消泡剂加入到搅拌锅B中，先低速搅拌60s，再高速搅拌30s，搅拌结束后将搅拌锅B中的物料倒入到40mm×40mm×160mm的模具中，随后进行振捣成型，最后在实验室条件下自然养护7d。
[0045] 根据GB/T17669.3-1999《建筑石膏力学性能测定》对制得的新型石膏墙体材料进行了力学性能的测试，所测得的结果如表1所示。
[0046] 表1新型石膏墙体材料力学性能技术参数
[0047]项目 表观密度 抗折强度 抗压强度
参数 1.07g/cm3 3.85MPa 7.49MPa
[0048] 实施例2
[0049] 以质量百分比计，称取主料：脱硫石膏、铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，其中，脱硫石膏占80％，铝酸盐水泥占12.2％、普通硅酸盐水泥占7.8％，总计100％。
[0050] 以质量百分比计，称取辅料：EPS颗粒、膨胀珍珠岩、石膏缓凝剂(柠檬酸)、纤维(PVA纤维)、粘结剂(聚醋酸乙烯乳液，使用时与水按照1:6的比例混合)、减水剂(聚羧酸高效减水剂)和消泡剂(油脂类消泡剂)，其中，EPS颗粒的用量是主料的0.4％，膨胀珍珠岩的用量是主料的2.25％，柠檬酸的用量是主料的0.08％，PVA纤维的用量是主料的1.3％，聚醋酸乙烯乳液的用量是主料的0.5％，聚羧酸高效减水剂的用量是主料的1.1％，油脂类消泡剂的用量是主料的0.22％。
[0051] 以质量百分比计，称取适量的实验室用水，实验室用水的用量是主料的60％。
[0052] 按照与实施例1相同的方法进行石膏墙体材料的制作，同样在实验室条件下自然养护7d。
[0053] 按照与实施例1相同的方法对制得的石膏墙体材料进行力学性能的测试，所测得的结果如表2所示。
[0054] 表2新型石膏墙体材料力学性能技术参数
[0055]项目 表观密度 抗折强度 抗压强度
参数 1.12g/cm3 5.55MPa 8.67MPa
[0056] 实施例3
[0057] 以质量百分比计，称取主料：脱硫石膏、铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，其中，脱硫石膏占75％，铝酸盐水泥占15.25％、普通硅酸盐水泥占9.75％，总计100％。
[0058] 以质量百分比计，称取辅料：EPS颗粒、石膏缓凝剂(柠檬酸)、纤维(
玄武岩纤维)、粘结剂(聚醋酸乙烯乳液，使用时与水按照1：7.5的比例混合)、减水剂(
萘磺酸减水剂)、建筑速溶胶粉和消泡剂(油脂类消泡剂)，其中，EPS颗粒的用量是主料的0.35％，膨胀珍珠岩的用量是主料的2％，柠檬酸的用量是主料的0.08％，PVA纤维的用量是主料的1.0％，聚醋酸乙烯乳液的用量是主料的0.4％，聚羧酸高效减水剂的用量是主料的0.95％，油脂类消泡剂的用量是主料的0.18％。
[0059] 以质量百分比计，称取适量的实验室用水，实验室用水的用量是主料的60％。
[0060] 按照与实施例1相同的方法进行石膏墙体材料的制作，同样在实验室条件下自然养护7d。
[0061] 按照与实施例1相同的方法对制得的石膏墙体材料进行力学性能的测试，所测得的结果如表3所示。
[0062] 表3新型石膏墙体材料力学性能技术参数
[0063]项目 表观密度 抗折强度 抗压强度
3
参数 1.18g/cm 4.20MPa 9.50MPa
[0064] 由表1、表2和表3给出的参数可知，与现有的石膏墙体相比，采用本发明提供的配方和方法制备得到的墙体材料抗压强度、抗折强度都有大幅度的上升，表观密度有显著的降低，表观密度越低，墙体材料的保温性能和隔热性能越好，故该墙体材料的保温性能和隔热性能优良。
[0065] 综上，本发明以脱硫石膏、铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥为胶凝材料，以EPS颗粒和膨胀珍珠岩为保温、隔热的骨料，以PVA纤维为辅料(主要发挥缠绕EPS颗粒和膨胀珍珠岩的作用以及连接结合胶凝材料的作用)，使得制得的石膏墙体材料具有高强、轻质、保温、隔热的优良性能。
[0066] 需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
