一种适用于生土砌块的生土抹灰粘结材料及其制备方法

摘要

一种适用于生土砌块的生土抹灰粘结材料。本发明属于建筑材料技术领域，提供一种生土材料改性方法和利用改性后生土制备抹灰粘结材料的方法，可改善生土材料的物理力学性能、抗裂性以及耐久性，具有就地取材、简单易行、经济环保的特点，由以下组份组成：80-90%生土、4.4-10%水泥、4.4-10%活性混合材、0.2-0.5%植物纤维和1-2%外加剂，本发明通过将生土预处理、备料、制备混合料，最后得浆状生土抹灰粘结材料，本发明节能环保、可循环再生、保水性好、粘结强度高、抗裂性好、成本低、取材方便、经济实用、生产过程简单，设备投资小，并且操作简便，便于实施推广，还有保持传统生土材料的颜色、质感的特点。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种适用于生土砌块的生土抹灰粘结材料及其制备方法。

背景技术

生土泛指未经焙烧而仅仅经过简单密实加工的原状土类材料，从人类社会形成以来，生土一直是最主要的建筑材料，中国的生土建筑已经至少有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。

全世界仍有大约1/3的人口居住在生土建筑中，我国农村至今尚有1亿多人居住在各种类型的生土建筑中。我国地域辽阔，广大农村地区在气候、资源、经济、交通等方面存在的巨大差异和多样性，始终是全面推进农村房屋建设可持续发展所面临的最大挑战。在技术层面上，基于本地资源和建筑传统，开发经济环保的农村特色建材及适宜性建造技术，是应对该项挑战最有效的途径之一。在此背景下，生土材料，作为当前生态性价比最高，且拥有广泛而深厚应用基础的传统建材，显现出重要的优化研究价值和应用推广潜力。

传统的生土材料和水泥基材料相比，其强度、耐水性等性能均明显较差；但生土材料具有可循环利用、取材方便、环境协调性以及热工性能好、造价低廉等特点，是典型的生态型建筑材料。因此如果能够利用现代工业技术改进古老的生土材料，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。

国内对于生土材料的研究主要以天然生土为主要材料，添加植物纤维、水泥和其他添加剂加水拌合后压制成型生土墙体材料，如生土砌块等，生产工艺简单、可循环使用并易于降解、保温隔热性能好、造价低廉、保持传统生土墙体机理和质感等特点，是一种适用于村镇建筑及旅游建筑的绿色环保墙体材料，既可用于替代传统夯土、土坯，也可替代实心粘土烧结砖作为村镇建筑的墙体材料。砌块建筑作为一种适合我国国情的建筑形式，具有抗震性能较为突出、施工技术方便、工程造价低等优越性，无疑有着广阔的前景。

但是，目前与生土砌块配套的抹灰材料一般多采用普通抹灰砂浆，由于普通抹灰砂浆性能与生土砌块物理力学性能相差较大，故在实际应用中必然存在很多弊端，且不利于土体废弃后的循环再利用。因此，目前在建筑行业常用的普通水泥砂浆不能很好地应用到生土砌块中。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生土材料改性方法和利用改性后生土制备抹灰粘结材料的方法，可改善生土材料的物理力学性能、抗裂性以及耐久性，具有就地取材、简单易行、经济环保的特点。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：由以下重量百分比的组份组成：80-90%生土、4.4-10%水泥、4.4-10%活性混合材、0.2-0.5%植物纤维和1-2%外加剂；所述外加剂包括保水剂、激发剂、增强剂中的一种或任意几种复配；

所述保水剂是低粘度甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素中的一种；

所述激发剂是硫酸钠、氯化钙和硅酸钠的一种或任意几种复配；

所述增强剂是聚合物胶粉、丁苯乳胶、干酪素中的一种或任意几种复配。

在组成所述外加剂的组份中：所述保水剂的重量百分比是0.001-0.004%，所述激发剂的重量百分比是0.5-1.5%，所述增强剂的重量百分比是0.5-1.0%。

所述生土为生土或劣质土；所述劣质土包括盐渍土、砂化土和/或干化河道淤泥。

所述活性混合材是硅灰、矿渣微粉、高岭土中的一种或任意几种复配。

所述植物纤维是乔木枝干、灌木枝干、杂草、麦秆、稻杆、高粱杆、玉米杆、棉花杆和/或黄豆杆中的一种或几种经纤维化处理后的任意混合物。

本发明材料的制备方法，包括以下步骤：

1）、生土预处理，

将生土过0.50mm筛，除去杂质，待用；

2）、备料，

按所述比例取生土、水泥、活性混合材、植物纤维和外加剂，混合均匀，得混合料；

3）、制备混合料，

将混合料放入搅拌机中，搅拌过程中加入水，水的加入量为干粉料总重量的31-34%，控制浆体稠度在60-80mm；得生土抹灰粘结浆料。

所述植物纤维按以下方法处理：将植物秸秆切成1-3cm长的小段，将切成小段的秸秆用石灰水浸泡作防腐处理，然后粉碎成长度是10-20mm的纤维状。

所述生土抹灰粘结浆料抹涂于生土砌块表面，干燥、固化，干化后所述生土抹灰粘结浆料的干密度是1404-1460kg/m³，粘结强度是0.15-0.25MPa。

本发明旨在提供一种生土砌块配套的生土抹灰粘结材料，生土抹灰粘结材料与生土砌块同样采用生土制备，材性相同，通过调整生土抹灰粘结材料的材料组成，使其粘结强度、抗裂性和耐久性满足要求，可广泛应用于乡村建设中；而且生土抹灰粘结材料在废弃后粉碎即可撒入土中，进入自然循环系统，不对环境造成任何污染隐患和后遗症，这种优势是普通抹灰砂浆不可能实现的。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1）、节能环保，可循环再生，生土材料中掺加了少量的胶凝材料、活性混合材和外加剂，在生土材料废弃后，可循环再利用。材料废弃粉碎后撒入土中可进入自然循环系统中，也可以破碎后重新生产生土制品，具有绿色建筑材料重复使用和循环使用的特征，保护耕地，具有良好的生态效应；

2）、生土材料改性后各项物理力学性能良好，改性后生土抹灰粘结材料保水性好、粘结强度高、抗裂性好；

3）、保持传统建筑风貌，该生土抹灰粘结材料保持了传统生土材料的颜色、质感，用于房屋建筑时更易保持房屋的传统风貌；

4）、成本低，该生土抹灰粘结材料大量应用地方性生土材料，取材方便，经济实用，节约了材料运输费用。该产品的生产过程简单，设备投资小，并且操作简便，便于实施推广。

在生土材料中掺加无机胶凝材料、活性混合材等，促使生土材料内部的SiO₂发生一系列的化学变化，胶结成具有一定强度的硅酸盐材料，从而提高生土粘结材料的物理力学性能、抗裂性和耐久性；掺加的激发剂可以提供SO₄^2-、OH^-和Ca²⁺，与溶解于液相的Al₂O₃反应生成稳定的钙矾石，从而有利于Ca²⁺扩散到颗粒内部，与内部活性Al₂O₃和SiO₂反应，提高活性激发的程度。掺加的有机聚合物增强材料具有良好的胶合能力、保水性和成膜性，可提高生土浆体的保水率，形成的聚合物胶膜可增强与生土材料的结合，改善生土微观结构，提高生土材料的粘结强度；添加的植物纤维可以和生土材料有效粘结，提高了土体的延性，增加变形能力，提高抗裂性。

具体实施方式

为了理解本发明，下面进行进一步的详细说明。

本发明采用的技术方案为：由以下重量百分比的组份组成：80-90%生土、4.4-10%水泥、4.4-10%活性混合材、0.2-0.5%植物纤维和1-2%外加剂；所述外加剂包括保水剂、激发剂、增强剂中的一种或任意几种复配；将各组份按比例备料后放入搅拌机中，搅拌混合均匀，向其中加入水后再搅拌，制成混合料。

所述保水剂是低粘度甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素中的一种，可保证生土抹灰粘结材料的保水性、稠度、分层度等满足要求；

所述激发剂是硫酸钠、氯化钙和硅酸钠的一种或任意几种复配；可明显提高生土抹灰粘结材料的强度；

所述增强剂是聚合物胶粉、丁苯乳胶、干酪素中的一种或任意几种复配，可以显著改善生土抹灰粘结材料的粘结强度和抗裂性，防止墙面龟裂、开裂。

在组成所述外加剂的组份中：所述保水剂的重量百分比是0.001-0.004%，所述激发剂的重量百分比是0.5-1.5%，所述增强剂的重量百分比是0.5-1.0%。

所述生土为生土或劣质土；所述劣质土包括盐渍土、砂化土和/或干化河道淤泥。

所述水泥为42.5强度等级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；

所述活性混合材是硅灰、矿渣微粉、高岭土中的一种或任意几种复配，可显著提高生土抹灰粘结材料的粘结强度；

所述植物纤维是乔木枝干、灌木枝干、杂草、麦秆、稻杆、高粱杆、玉米杆、棉花杆和/或黄豆杆中的一种或几种经纤维化处理后的任意混合物。纤维化处理：将植物秸秆切成1cm-3cm长的小段，将切成小段的秸秆用石灰水浸泡作防腐处理，然后粉碎成纤维状。植物纤维三维乱向分布于水化产物和聚合物网格中，一方面可固结凝聚生土颗粒，另一方面在宏观尺度上起到增强阻裂作用。

本发明材料的制备方法，包括以下步骤：

1）、生土预处理，

将生土过0.50mm筛，除去杂质，待用；

2）、备料，

按所述比例取生土、水泥、活性混合材、植物纤维和外加剂，混合均匀，得混合料；

3）、制备混合料，

将混合料放入搅拌机中，搅拌过程中加入水，水的加入量为干粉料总重量的31-34%，控制浆体稠度在60-80mm；得生土抹灰粘结浆料。

本发明中对砂浆稠度的测试方法参照标准JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》，稠度通过砂浆稠度仪直接测定，用试锥下沉深度表示，单位为mm。因为浆体稠度是影响浆体性能的重要因素，所以需要将稠度控制在同一水平，结合流动性综合考虑合适稠度为60-80mm。

所述植物纤维按以下方法处理：将植物秸秆切成1-3cm长的小段，将切成小段的秸秆用石灰水浸泡作防腐处理，然后粉碎成长度是10-20mm的纤维状。

所述生土抹灰粘结浆料抹涂于生土砌块表面，干燥、固化，控制温度为0-30℃，控制时间为6-18小时，干化后所述生土抹灰粘结浆料的干密度是1404-1460kg/m³，粘结强度是0.15-0.25MPa。

实施例1：

将所述一般生土80%、42.5强度等级硅酸盐水泥10%、硅灰10%、杂草0.5%、低粘度甲基纤维素0.001%、硫酸钠1.5%、聚合物胶粉1.0%和34%水；首先将一般生土过0.50mm筛，除去杂质，按所述比例取生土、42.5强度等级硅酸盐水泥、硅灰、木纤维、低粘度甲基纤维素外加剂、硫酸钠、聚合物胶粉和水各组份，将各组份放入搅拌机中，搅拌混合均匀后，向其中加入34%水，继续搅拌均匀，制成混合料，其中控制浆体稠度在80mm，干密度1404kg/m³，粘结强度0.25MPa。

实施例2：

将所述盐渍土85%、普通硅酸盐水泥6.0%、矿渣微粉6.0%、高粱杆0.3%、羟丙基甲基纤维素0.003%、氯化钙1.0%、丁苯乳胶0.75%和32%水；首先将盐渍土过0.50mm筛，除去杂质，按所述比例取盐渍土、普通硅酸盐水泥、矿渣微粉、高粱杆、羟丙基甲基纤维素、氯化钙、丁苯乳胶和水各组份，将各组份放入搅拌机中，搅拌混合均匀后，向其中加入32%水，继续搅拌均匀，制成混合料，其中控制浆体稠度在70mm，干密度1434kg/m³，粘结强度0.21MPa。

实施例3：

将所述干涸的河道淤泥90%、42.5强度等级硅酸盐水泥4.4%、高岭土4.4%、黄豆杆0.4%、羟乙基纤维素0.004%、硅酸钠0.5%、干酪素0.5%和31%水；首先将干涸的河道淤泥过0.50mm筛，除去杂质，按所述比例取干涸的河道淤泥、42.5强度等级硅酸盐水泥、高岭土、黄豆杆、羟乙基纤维素、硅酸钠、干酪素和水各组份，将各组份放入搅拌机中，搅拌混合均匀后，向其中加入31%水，继续搅拌均匀，制成混合料，其中控制浆体稠度在60mm，干密度1460kg/m³，粘结强度0.15MPa。

按以上实施例制备的生土抹灰粘结材料，抗裂性好，满足抹灰粘结材料的要求。