CN100591501C - 利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法 - Google Patents

利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料领域。利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，其特征在于它包括如下步骤：1)原料的准备；2)原料的选取：①干物料的选取：按质量百分比为：含粘土砂岩粉52～65%、水泥12～18%、生石灰21～30%、石膏2～3%，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.085%～0.12%，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.06～0.09%，选取；②按水与干物料的质量比为0.55～0.65，选取水；3)先将含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏和外加剂混合均匀，然后加入水混合搅拌；再加入铝粉，于42～47℃搅拌60s，得料浆；4)浇注，养护，静停发气；5)切割后拆模，养护，得加气混凝土。该方法固体废弃物含粘土砂岩利用率高、环保。

Description

利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法。
背景技术
加气混凝土的导热系数仅为0.1～0.2千卡/米·时·度，只有粘土砖的1/5。所以，加气混凝土的保温隔热性能比普通粘土砖优越得多，应用加气混凝土可以提高建筑物的保温隔热效果、降低建筑能耗、节省建筑材料。
加气混凝土主要有粉煤灰-石灰系列和砂-石灰系列两种。现有的加气混凝土制品的钙质材料均为水泥、石灰和高炉矿渣等，硅质材料则有粉煤灰、黄砂、凝灰岩、尾矿等，除粉煤灰外，其它硅质材料均要求SiO2含量大于75％，且要求石英态SiO2的含量越高越好。而粉煤灰作为活性矿物掺和料，在新型建材中得到了广泛的运用，粉煤灰作为生产加气混凝土的原材料将来会越来越少，况且粉煤灰加气混凝土存在着耐候性差、砌体易收缩开裂等不足之处。河砂在我国是宝贵的天然资源，利用其生产加气混凝土在我国大量推广应用也不可能。因而寻找新的、廉价的、数量充足的原材料生产加气混凝土新型墙体材料十分重要和迫切。我国是个多山的省份，硅质石料十分丰富。以硅质石料为主要原料生产类似于砂加气的优质混凝土，资源将取之不尽，十分充足。目前，由于颗粒石料主要用于建筑工程、道路工程等，而开采过程中存在的不同含粘土量砂岩作为固体废弃物堆积如山。据统计，每生产100m3碎石，就会产生2030m3的砂岩，大量的砂岩不仅占用土地，还会带来严重的环境污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，该方法固体废弃物含粘土砂岩利用高、环保。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料的准备：含粘土砂岩由包含砂岩和粘土组成，粘土的质量含量为1～15％，砂岩的质量含量为85～99％；砂岩中化学成分SiO2含量为80～95％(质量含量)；将含粘土砂岩粉磨至细度0.08mm筛余10～15％mm，得含粘土砂岩粉；
2)原料的选取：①干物料的选取：干物料由含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂组成，按质量百分比(含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏各原料的质量百分比)为：含粘土砂岩粉52～65％、水泥12～18％、生石灰21～30％、石膏2～3％，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.085％～0.12％，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.06～0.09％，选取含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂；②按水与干物料的质量比为0.55～0.65，选取水；
3)，先将含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏和外加剂混合均匀，然后加入水混合搅拌；再加入铝粉，于42～47℃搅拌60s，得料浆；
4)将搅拌好的料浆浇注入试模，于42～47℃恒温养护，发气静停2h～2.5h；
5)切割后拆模，然后送入蒸压釜中高温饱和蒸汽蒸压养护，得加气混凝土。
步骤2)所述原料的选取为(即B05级加气混凝土)：①干物料的选取：按质量百分比为：含粘土砂岩粉52～63％、水泥14～18％、生石灰21％～28％、石膏2％～3％，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.1％～0.12％，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.07～0.09％，选取含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂；②按水与干物料的质量比为0.60～0.65，选取水。
步骤2)所述原料的选取为(即B06级加气混凝土)：①干物料的选取：按质量百分比为：含粘土砂岩粉55～65％、水泥12～16％、生石灰21％～30％、石膏2％～3％，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.085％～0.1％，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.06～0.08％，选取含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂；②按水与干物料的质量比为0.55～0.60，选取水。
所述的水泥为32.5或42.5普通硅酸盐水泥。所述的生石灰中有效CaO含量70％以上。所述的铝粉为发气剂。
所述的外加剂为木质素磺酸盐和皂角粉的混合物，木质素磺酸盐与皂角粉的质量比为92∶8。外加剂在体系中发挥减水、保塑、稳定气泡的作用。
所述的高温饱和蒸汽蒸压养护为：1MPa高温饱和蒸汽压下，升温时间2h，恒温时间6.5h，降温时间2.5h。
本发明工艺参数的确定：
1)含粘土砂岩粉磨细度的确定：含粘土砂岩的粉磨细度影响其反应活性的发挥，对料浆的稳定性及加气混凝土制品的性能影响较大：含粘土砂岩粒径过小时(0.08mm筛余小于10％)，水料比大，加气混凝土强度不高，且易坍模；反之，如果含粘土砂岩粒径过大(0.08mm筛余大于15％)，混合料浆易离析分层，且不利于发气。本发明确定将含粘土砂岩粉磨至细度0.08mm筛余10～15％；
2)水料比的确定：水料比是加气混凝土制品浇注稳定性的重要参数，对料浆的稠度和稠化速度有重要影响，本发明确定B05级加气混凝土的水料比控制在0.60～0.65；B06级加气混凝土的水料比控制在0.55～0.60；
3)发气温度、铝粉及外加剂掺量的确定：料浆浇注温度控制在42～47℃时适宜于料浆的正常发气。铝粉掺入量(占含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏的总质量比例)B05级为0.1％～0.12％，B06级为0.085％～0.1％；外加剂掺量(占含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏的总质量比例)B05级为0.07～0.09％，B06级为0.06～0.08％。
利用固体废弃物含粘土砂岩代替传统的生产蒸压加气混凝土硅质材料粉煤灰、砂等作为硅质材料制备蒸压加气混凝土砌块，既可解决污染问题，又可以避免过度开采河砂对环境的破坏，经济效益也相当可观；在当前加气混凝土用粉煤灰资源日益缺乏的情况下，利用当地砂岩资源生产加气混凝土具有显著的经济、生态效益，发展前景广阔。因此用含粘土砂岩来生产加气混凝土，使之得到资源化利用，不仅利废、环保，而且具有显著的经济效益和社会效益，其意义深远和重大。
本发明的有益效果是：含粘土砂岩粉所占质量百分比为52～65％，固体废弃物含粘土砂岩利用率高；原料来源广，变废为宝，环保；制备的砌块各项性能达到国家标准要求的合格品要求的指标。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例：
实施例1：
利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，它包括如下步骤：
1)原料的准备：含粘土砂岩由包含砂岩和粘土组成，粘土的质量含量为5％，砂岩的质量含量为95％；砂岩中化学成分SiO2含量为90％(质量含量)，产于湖北武汉蔡甸；将含粘土砂岩粉磨至细度0.08mm筛余14％，得含粘土砂岩粉；
水泥：采用华新42.5级普通硅酸盐水泥；
生石灰：采用武汉晨建新型建材有限公司提供生石灰，磨细至4900孔筛的筛余量13％，有效氧化钙含量为72％，消化时间10～20min，属中速消化石灰；
石膏：采用武汉晨建新型建材有限公司提供的石膏，其4900孔筛的筛余量为14％；
发气剂：铝粉膏，由武汉海联新型建材有限公司提供；
所述的外加剂为木质素磺酸盐和皂角粉的混合物，木质素磺酸盐(如木质素磺酸钠)与皂角粉的质量比为92∶8；
2)原料的选取：①干物料的选取：干物料由含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂组成，按质量百分比为：含粘土砂岩粉60％、水泥15％、生石灰23％、石膏2％，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.115％，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.09％，选取含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂；②按水与干物料的质量比为0.64，选取水；
3)先将含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏和外加剂混合均匀，然后加入水混合搅拌；再加入铝粉，于45℃搅拌60s，得料浆；
4)将搅拌好的料浆浇注入试模，于45℃恒温养护，发气静停2.5h；
5)切割后拆模，然后送入蒸压釜中高温饱和蒸汽蒸压养护，所述的高温饱和蒸汽蒸压养护为：1MPa高温饱和蒸汽压下，升温时间2h，恒温时间6.5h，降温时间2.5h；得加气混凝土。
制备的加气混凝土测试结果如下：
Figure C20081019726400051
实施例2：
利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，它包括如下步骤：
1)原料的准备：含粘土砂岩由包含砂岩和粘土组成，粘土的质量含量为15％，砂岩的质量含量为85％；砂岩中化学成分SiO2含量为85％(质量含量)，产于湖北武汉蔡甸；将含粘土砂岩粉磨至细度0.08mm筛余12％，得含粘土砂岩粉；
水泥：采用华新42.5级普通硅酸盐水泥；
生石灰：采用武汉晨建新型建材有限公司提供石灰，磨细至4900孔筛的筛余量13％，有效氧化钙含量为72％，消化时间10～20min，属中速消化石灰；
石膏：采用武汉晨建新型建材有限公司提供的石膏，其4900孔筛的筛余量为14％；
发气剂：铝粉膏，由武汉海联新型建材有限公司提供；
所述的外加剂为木质素磺酸盐和皂角粉的混合物，木质素磺酸盐(如木质素磺酸钠)与皂角粉的质量比为92∶8；
2)原料的选取：①干物料的选取：干物料由含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂组成，按质量百分比为：含粘土砂岩粉60％、水泥14％、生石灰24％、石膏2％，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.095％，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.08％，选取含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂；②按水与干物料的质量比为0.60，选取水；
3)，先将含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏和外加剂混合均匀，然后加入水混合搅拌；再加入铝粉，于45℃搅拌60s，得料浆；
4)将搅拌好的料浆浇注入试模，于45℃恒温养护，发气静停2h；
5)切割后拆模，然后送入蒸压釜中高温饱和蒸汽蒸压养护，所述的高温饱和蒸汽蒸压养护为：1MPa高温饱和蒸汽压下，升温时间2h，恒温时间6.5h，降温时间2.5h；得加气混凝土。
制备的加气混凝土测试结果如下：
Figure C20081019726400062
实施例3(即B05级加气混凝土)：
利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，它包括如下步骤：
1)原料的准备：含粘土砂岩由包含砂岩和粘土组成，粘土的质量含量为1％，砂岩的质量含量为99％；砂岩中化学成分SiO2含量为80％(质量含量)；将含粘土砂岩粉磨至细度0.08mm筛余10％mm，得含粘土砂岩粉；
所述的水泥为32.5普通硅酸盐水泥；所述的生石灰中有效CaO含量为71％；所述的铝粉为发气剂；
所述的外加剂为木质素磺酸盐和皂角粉的混合物，木质素磺酸盐(如木质素磺酸钙)与皂角粉的质量比为92∶8；外加剂在体系中发挥减水、保塑、稳定气泡的作用；
2)原料的选取：①干物料的选取：干物料由含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂组成，按质量百分比(含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏各原料的质量百分比)为：含粘土砂岩粉52％、水泥18％、生石灰28％、石膏2％，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.1％，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.07％，选取含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂；②按水与干物料的质量比为0.60，选取水；
3)，先将含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏和外加剂混合均匀，然后加入水混合搅拌；再加入铝粉，于42℃搅拌60s，得料浆；
4)将搅拌好的料浆浇注入试模，于42℃恒温养护，发气静停2h；
5)切割后拆模，然后送入蒸压釜中高温饱和蒸汽蒸压养护，所述的高温饱和蒸汽蒸压养护为：1MPa高温饱和蒸汽压下，升温时间2h，恒温时间6.5h，降温时间2.5h；得加气混凝土。
实施例4(即B05级加气混凝土)：
利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，它包括如下步骤：
1)原料的准备：含粘土砂岩由包含砂岩和粘土组成，粘土的质量含量为15％，砂岩的质量含量为99％；砂岩中化学成分SiO2含量为95％(质量含量)；将含粘土砂岩粉磨至细度0.08mm筛余15％mm，得含粘土砂岩粉；
所述的水泥为42.5普通硅酸盐水泥；所述的生石灰中有效CaO含量为85％；所述的铝粉为发气剂；
所述的外加剂为木质素磺酸盐和皂角粉的混合物，木质素磺酸盐(如木质素磺酸钠)与皂角粉的质量比为92∶8；外加剂在体系中发挥减水、保塑、稳定气泡的作用；
2)原料的选取：①干物料的选取：干物料由含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂组成，按质量百分比(含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏各原料的质量百分比)为：含粘土砂岩粉63％、水泥14％、生石灰21％、石膏2％，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.12％，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.09％，选取含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂；②按水与干物料的质量比为0.65，选取水；
3)，先将含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏和外加剂混合均匀，然后加入水混合搅拌；再加入铝粉，于47℃搅拌60s，得料浆；
4)将搅拌好的料浆浇注入试模，于47℃恒温养护，发气静停2.5h；
5)切割后拆模，然后送入蒸压釜中高温饱和蒸汽蒸压养护，所述的高温饱和蒸汽蒸压养护为：1MPa高温饱和蒸汽压下，升温时间2h，恒温时间6.5h，降温时间2.5h；得加气混凝土。
实施例5(即B06级加气混凝土)：
利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，它包括如下步骤：
1)原料的准备：含粘土砂岩由包含砂岩和粘土组成，粘土的质量含量为1％，砂岩的质量含量为85％；砂岩中化学成分SiO2含量为80％(质量含量)；将含粘土砂岩粉磨至细度0.08mm筛余10％mm，得含粘土砂岩粉；
所述的水泥为32.5普通硅酸盐水泥；所述的生石灰中有效CaO含量为71％(质量)；所述的铝粉为发气剂；
所述的外加剂为木质素磺酸盐和皂角粉的混合物，木质素磺酸盐(如木质素磺酸钠)与皂角粉的质量比为92∶8；外加剂在体系中发挥减水、保塑、稳定气泡的作用；
2)原料的选取：①干物料的选取：干物料由含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂组成，按质量百分比(含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏各原料的质量百分比)为：含粘土砂岩粉55％、水泥12％、生石灰30％、石膏3％，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.085％，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.06％，选取含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂；②按水与干物料的质量比为0.55，选取水；
3)，先将含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏和外加剂混合均匀，然后加入水混合搅拌；再加入铝粉，于42℃搅拌60s，得料浆；
4)将搅拌好的料浆浇注入试模，于42℃恒温养护，发气静停2h；
5)切割后拆模，然后送入蒸压釜中高温饱和蒸汽蒸压养护，所述的高温饱和蒸汽蒸压养护为：1MPa高温饱和蒸汽压下，升温时间2h，恒温时间6.5h，降温时间2.5h；得加气混凝土。
实施例6(即B06级加气混凝土)：
利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，它包括如下步骤：
1)原料的准备：含粘土砂岩由包含砂岩和粘土组成，粘土的质量含量为15％，砂岩的质量含量为99％；砂岩中化学成分SiO2含量为95％(质量含量)；将含粘土砂岩粉磨至细度0.08mm筛余15％mm，得含粘土砂岩粉；
所述的水泥为32.5或42.5普通硅酸盐水泥；所述的生石灰中有效CaO含量为80％；所述的铝粉为发气剂；
所述的外加剂为木质素磺酸盐和皂角粉的混合物，木质素磺酸盐(如木质素磺酸钙)与皂角粉的质量比为92∶8；外加剂在体系中发挥减水、保塑、稳定气泡的作用；
2)原料的选取：①干物料的选取：干物料由含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂组成，按质量百分比(含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏各原料的质量百分比)为：含粘土砂岩粉65％、水泥12％、生石灰21％、石膏2％，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.1％，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.08％，选取含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂；②按水与干物料的质量比为0.60，选取水；
3)，先将含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏和外加剂混合均匀，然后加入水混合搅拌；再加入铝粉，于47℃搅拌60s，得料浆；
4)将搅拌好的料浆浇注入试模，于47℃恒温养护，发气静停2.5h；
5)切割后拆模，然后送入蒸压釜中高温饱和蒸汽蒸压养护，所述的高温饱和蒸汽蒸压养护为：1MPa高温饱和蒸汽压下，升温时间2h，恒温时间6.5h，降温时间2.5h；得加气混凝土。

Claims (5)

1.利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料的准备：含粘土砂岩由砂岩和粘土组成，粘土的质量含量为1～15％，砂岩的质量含量为85～99％；砂岩中化学成分SiO2含量为80～95％；将含粘土砂岩粉磨至细度0.08mm筛余10～15％，得含粘土砂岩粉；
2)原料的选取：①干物料的选取：干物料由含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂组成，按质量百分比为：含粘土砂岩粉52～65％、水泥12～18％、生石灰21～30％、石膏2～3％，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.085％～0.12％，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.06～0.09％，选取含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂；②按水与干物料的质量比为0.55～0.65，选取水；
3)，先将含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏和外加剂混合均匀，然后加入水混合搅拌；再加入铝粉，于42～47℃搅拌60s，得料浆；
4)将搅拌好的料浆浇注入试模，于42～47℃恒温养护，发气静停2h～2.5h；
5)切割后拆模，然后送入蒸压釜中高温饱和蒸汽蒸压养护，得加气混凝土。
2.根据权利要求1所述的利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，其特征在于：步骤2)所述原料的选取为：①干物料的选取：按质量百分比为：含粘土砂岩粉52～63％、水泥14～18％、生石灰21％～28％、石膏2％～3％，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.1％～0.12％，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.07～0.09％，选取含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂；②按水与干物料的质量比为0.60～0.65，选取水。
3.根据权利要求1所述的利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，其特征在于：步骤2)所述原料的选取为：①干物料的选取：按质量百分比为：含粘土砂岩粉55～65％、水泥12～16％、生石灰21％～30％、石膏2％～3％，铝粉为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.085％～0.1％，外加剂为含粘土砂岩粉、水泥、生石灰和石膏总质量的0.06～0.08％，选取含粘土砂岩粉、水泥、生石灰、石膏、铝粉和外加剂；②按水与干物料的质量比为0.55～0.60，选取水。
4.根据权利要求1所述的利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，其特征在于：所述的外加剂为木质素磺酸盐和皂角粉的混合物，木质素磺酸盐与皂角粉的质量比为92∶8。
5.根据权利要求1所述的利用含粘土砂岩制备加气混凝土的方法，其特征在于：所述的高温饱和蒸汽蒸压养护为：1MPa高温饱和蒸汽压下，升温时间2h，恒温时间6.5h，降温时间2.5h。
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