棉杆纤维_石膏砌块的制备与性能研究_潘红.pdf

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1、新型墙材NewWallMaterials棉杆纤维/石膏砌块的制备与性能研究潘红李国忠（济南大学建筑材料制备与测试技术山东省重点实验室，济南250022）[摘要]本课题以棉秆纤维、建筑石膏为主要原材料，制备棉秆纤维/石膏砌块。试验考察了棉杆纤维长度和掺量对石膏砌块力学性能的影响，结果表明，当纤维长度为9mm～15mm、掺量为石膏质量的3%时，能明显提高石膏砌块的抗折强度，与未掺加纤维的试样相比，抗折强度提高了33%；利用苯丙乳液对棉杆纤维进行表面改性处理，以改善纤维与石膏基体的界面结合状况，从而提高棉秆纤维/石膏砌块的综合性能，与未处理试样相比，

2、棉秆纤维/石膏砌块的力学性能和耐水性能均得到提高。[关键词]棉杆纤维/石膏砌块；改性；力学性能；耐水性能1前言2试验原料我国是农业大国，农作物秸秆资源来源广泛，（1）建筑石膏：采用山西曲沃石膏制品有限每年产量达数亿吨。然而丰富的农作物秸秆资源在公司生产的建筑石膏粉，灰白色粉末，性能符合我国的利用率却很低，目前仅为33%，其中经技术GBT9776-2008《建筑石膏》，主要物相组成为Ca-处理后利用的仅占2.6%，其余大部分农作物秸秆SO4·1/2H2O，其化学成分见表1。均被作为废弃物通过掩埋、焚烧等方法处理掉。这表1建筑石膏化学成分不仅造成了

3、自然资源的浪费，而且污染了日益恶化的人类生存环境[1、2]成分SO3SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO烧失量结晶水。石膏胶凝材料是与水泥、石灰并称的三大胶凝材料之一，具有成型工艺简单、材含量43.082.740.400.9937.440.808.865.34（%）料生产能耗低、原材料来源广泛等优点。近年来，我国工业副产石膏的排放量逐年增大，但其综合利用（2）棉花秸杆：取自济南市南郊农田，其形貌如率却很低，多以堆场堆弃的方式进行简单处理，既图1所示。棉秆依次经破碎、取皮、打纤、洗涤、烘干占用大量土地，又造成环境污染，此外，在潮湿的环等工序，

4、制成棉秆纤维。棉杆在9FQ-400型饲料粉境下，石膏制品极易吸水，致使其抗折、抗压强度损碎机中进行破碎，破碎后的棉杆长度为50mm～失严重。因此，寻求有效的农作物秸秆、石膏处理方300mm；人工对破碎后的棉杆取皮，将取得的棉杆法，实现工农业副产物资源化再利用，具有重要的皮经打纤制备出棉杆纤维洗涤烘干备用；打纤是纤现实意义[3]。本课题针对农作物秸秆利用率低、石膏制品力学性能和耐水性能较差的问题，以棉杆纤维/石膏砌块为研究对象，研究了棉杆纤维尺寸、掺量对棉杆纤维/石膏砌块性能的影响；利用苯丙乳液对棉杆纤维进行表面改性，以改善纤维与石膏基体的界面结

5、合状况。本课题的实施对农业副产物的建材资源化综合利用具有一定实践意义和理论借鉴价值，可进一步拓宽纤维/石膏复合材料的应用领域。图1棉花秸秆的形貌36墙材革新与建筑节能2013.8新型墙材NewWallMaterials维制备的重要环节，在翻转棉杆皮的同时用橡皮锤1%）时，不足以达到增强抗折的效果，当棉杆纤维反复击打，直至获得棉杆纤维，处理后的棉秆纤维掺量过多时，石膏无法完全包裹棉杆纤维，使其成见图2。型效果不理想。当纤维长度为9mm～15mm，掺量为石膏质量的3%时能明显提高石膏的抗折强度，与未掺加纤维的试样相比，抗折强度提高了33%。故棉杆纤

6、维的最佳长度为9mm～15mm，最佳掺量为3%。3.2棉杆纤维的掺入对石膏砌块的影响棉杆纤维的掺入在提高石膏砌块抗折强度的同时，也会影响石膏砌块的其他性能，比如耐水性能和抗压强度。试验分别采用不同掺量的最图2棉秆纤维形貌佳长度（9mm～15mm）纤维增强石膏制成棉杆纤（3）聚合物乳液：苯丙乳液，北京东方亚科力化维/石膏砌块试样，对试样的力学性能和耐水性工科技有限公司生产。能进行测试，以便研究纤维掺入对石膏性能的影响情况。试验分五组，纤维掺量分别为0%、1%、3结果与讨论2%、3%、4%，测试砌块综合性能。为更直观、清3.1棉杆纤维最佳长度和最佳

7、掺量的确定晰地反映纤维掺入后的影响，将试验结果绘制成为通过探讨不同纤维长度和纤维掺量对砌块图4～图6。力学性能的影响，得出纤维的最佳长度和最佳掺量，试验中分别用不同长度和不同掺量的纤维对石膏进行增强，纤维长度分别为2mm～8mm、9mm～15mm、16mm～22mm，纤维掺量分别为0.5%、1%、2%、3%、4%，测试其对石膏砌块抗折强度的增强效果，试验结果见图3。图4纤维掺量对石膏砌块力学性能的影响图3棉秆纤维掺量对石膏砌块抗折强度的影响从图3可以看出，当纤维长度较小时，石膏与纤维机械结合不牢固，不能起到增强抗折强度的作用，纤维过长时，会导致

8、纤维弯曲结团现象严重，无法搅匀，进而影响增强效果；当纤维掺量较小（小于图5纤维掺量对石膏砌块吸水率的影响2013.8墙材革新与建筑节能37新型墙材Ne