[发明专利]一种竹骨料的改性制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种竹骨料的改性制备方法和应用，以毛竹为主要原料，切碎成竹颗粒，振动筛选后，将其先后用水煮、水洗、海藻酸钠溶液浸泡、氯化钙溶液浸泡和烘干等处理方法将竹颗粒制备成可运用于建筑领域中的一种竹骨料。通过本发明改性方法处理的竹骨料所制备的混凝土成品抗压强度是未经处理的竹颗粒所制备竹颗粒混凝土成品抗压强度的10～20倍，并且比未经处理的竹颗粒具有更好的抗冻和耐腐蚀性能；相比于普通混凝土，还具备了很高的孔隙率，能够起到很好的吸音、保温效果，而且由于竹骨料的存在，比普通混凝土轻30～40％，便于运输和装配，具备很高的实用价值。

技术领域

本发明涉及建筑材料化学技术领域，具体涉及一种竹骨料的改性制备方法及其应用。

背景技术

随着社会经济的不断发展，我国能源需求不断提高，建筑领域的能耗不断增加。混凝土是现代建筑材料中必不可少的材料之一，传统混凝土是根据对混凝土硬度、强度等要求的不同，用不同比例的水泥、砂、石子和水以及少量添加剂掺和而成的。混凝土表现为抗压能力强，但其脆性、自重大，抗拉、抗折能力弱，并且吸音、隔热、保温性能较差，无法满足现有功能性场合对混凝土的要求。

为满足建筑市场的需求，各种轻型墙体材料应运而生，但都存在着一些局限性。如玻璃纤维或碳纤维混凝土虽然克服了传统混凝土的脆性和抗拉、抗折等性能弱的特点，可是成本高；植物纤维混凝土，韧性、抗拉、抗折性能都较好，而且成本低，隔音保温效果佳，但制备的混凝土抗压强度很低，而且易腐蚀。中国竹类资源丰富，栽培利用历史悠久，被称为“竹子文明的国度”。我国现有竹林面积约670多万公顷，占世界竹林总面积的1/4，因此，合理开发利用这种可再生资源是必然趋势。然而，竹颗粒作为一种新型的混凝土功能材料，从上世纪七十年代才开始进入大众的视野。所以，目前国内外工程对竹颗粒混凝土的研究仍然比较有限，之前所做的实验都没能够成功的投入生产实践中去。这主要归因于：一方面，竹颗粒有机体和水泥砂浆无机体的界面结合，是水泥基复合材料中纤维和水泥基体传递应力的关键，是影响材料力学性能的主要因素。水泥凝胶体与竹颗粒表面分子间吸附力和表面物理作用决定了界面的粘结强度，其界面过渡区呈现多孔、破碎形态，此过渡带厚度由于竹颗粒的高吸水性以及湿度变化产生的尺寸不稳定性，随着水胶比的增加而增加，而在水泥固化时又开始减小；经过反复的干湿循环和热胀冷缩，会在混凝土中产生纤维和水泥界面的薄弱层，竹颗粒与砂浆之间因出现细微的位移导致粘结强度下降，此外纤维自身的抗拉强度和弹性模量也会因为吸湿而降低。另一方面，混凝土本身带有较强碱性，水泥在水化过程中生成的Ca(OH)₂在混凝土内部会释放很多活跃的氢氧根离子，从而使混凝土内部pH值达12～14。这些碱液会使竹颗粒中的半纤维素和木质素溶解出来，从而使各纤维束之间的连接削弱，导致竹颗粒自身的强度和韧性的下降，逐步失去在混凝土中的理想增强作用。此外，竹材内部会存在大量水溶性营养物质，且竹细胞处于充满自由水和有氧环境中，易于虫菌的滋生繁衍导致丧失功能性，不利于竹材在建筑中的长期使用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的痛点和难点，提供一种竹骨料的改性制备方法及其应用。经改性后的竹骨料不但抗菌抗腐作用有了很大的提升，而且硬度高，还不失其原有的特性。利用该竹骨料作为原材料所制备竹骨料混凝土牢固、质轻、吸音效果更好，可操作性强，具备很高的实用价值。

本发明采用如下技术方案实现：

一种竹骨料的改性制备方法，包括以下步骤：

(1)切碎：将采集的毛竹切碎成竹颗粒，竹颗粒经过振动筛选后颗粒大小为长10～20mm、宽2～10mm、厚1～5mm；

(2)水煮：将步骤(1)处理的竹颗粒浸入沸水中，继续加温煮1～3小时，浴比为1:5～15；

(3)水洗：将步骤(2)煮过的竹颗粒放入清水中，清洗3～5遍；(4)海藻酸钠溶液浸泡：将步骤(3)洗好的竹颗粒浸入海藻酸钠溶液中，浸泡30～60min，浴比为1:5～10；