CN102643069A - 一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块及其制备方法。由脱硫石膏，矿渣粉，超细粉煤灰，偏高岭土，石灰，早强剂，膨润土，淀粉醚，憎水剂，十二烷基硫酸钠，人造矿物纤维和膨胀聚苯乙烯颗粒（EPS颗粒）组成。使用本发明可解决脱硫石膏的资源化高效利用问题，亦可有效解决脱硫石膏水化较慢和传统石膏保温产品耐水性差，保温性能不理想的问题。本发明适用于各类建筑物的墙体保温工程施工，亦可满足一定的强度要求。

Description

一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块及其制备方法
技术领域
本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块及其制备方法。
背景技术
脱硫石膏又称烟气脱硫石膏，是对工厂烟气进行脱硫净化处理而得到的工业副产石膏。作为世界第一大煤炭消费国，我国每年煤炭燃烧产生大量SO2对大气造成严重污染，脱硫工艺减少了气体SO2的排放却使得固体脱硫石膏排放量与日俱增，加之工业废气脱硫石膏成分复杂，同时含有一定水分，而石膏矿相变化对温度十分敏感，这为脱硫石膏的高效应用带来了很大难题。而另一方面我国建材业对石膏的需求量越来越大，如何优化脱硫石膏资源利用结构，平衡资源供求迫在眉睫。用脱硫石膏替代天然石膏生产各种石膏建材，不仅可以减少天然石膏的消耗量，减少矿山开采给环境带来的负面影响，还可以为建筑材料制品行业带来新的机遇。
目前市场上保温砌块产品主要以无机保温砌块为主，无机保温砌块虽有较优的防火性能，但其保温性能和防水性不佳，较有机保温产品差，大大限制了其作为建筑功能材料在工程领域的应用。
本发明提供一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，以工业废弃物脱硫石膏、高炉粒化矿渣、粉煤灰、偏高岭土和石灰等构成复合胶凝体系，以膨胀聚苯乙烯颗粒(EPS颗粒)作为保温骨料，添加多种外加剂和人造矿物纤维，并适当引气后成型，经蒸汽养护制成。本发明不仅实现了脱硫石膏等工业废弃物的大规模资源化利用目标，同时得到了保温性、耐水性、耐久性以及安全性能均十分优异的建筑保温产品，能带来良好的经济和社会效益，应用前景广阔。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块及其制备方法。
本发明提出的一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，由脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰、偏高岭土、石灰、早强剂、膨润土、淀粉醚、憎水剂、十二烷基硫酸钠、人造矿物纤维和膨胀聚苯乙烯颗粒（EPS颗粒）组成，各组份的重量比为：
脱硫石膏                 100
矿渣粉                   40-120
超细粉煤灰               10-40
偏高岭土                 10-50
石灰                     1-5
早强剂                   0.1-3
膨润土                   4-18
淀粉醚                   0.06-2
憎水剂                   1-4
十二烷基硫酸钠           0.002-0.018
人造矿物纤维             2-7
EPS颗粒                 6-20。
各组份较佳的重量比为：
脱硫石膏                 100
矿渣粉                   40-110
超细粉煤灰               10-35
偏高岭土                 12-30
石灰                     2-5
早强剂                   0.2-2.8
膨润土                   5-15
淀粉醚                   0.08-2
憎水剂                   1-3
十二烷基硫酸钠           0.006-0.012
人造矿物纤维             3-7
EPS颗粒                 6-16。
本发明中，所述脱硫石膏为电厂烟气脱硫石膏在60oC低温下干燥除去自由水的非煅烧的脱硫石膏，SO3含量大于和等于35%。
本发明中，所述矿渣粉为S95矿渣粉或S105矿渣粉中的一种。
本发明中，所述超细粉煤灰为特殊燃煤工艺产生的超细粉煤灰微珠，颗粒直径为0.5-12μm，玻璃体含量达85%以上，活性指数大于或等于90%。
本发明中，所述偏高岭土为高岭土矿物在600-800oC温度下煅烧3-8h，经粉磨而得，比表面积大于或等于350m2/Kg。
本发明中，所述石灰为生石灰粉，全部通过0.315mm筛孔。
本发明中，所述早强剂为硫酸铝和偏铝酸钠中的一种，均为工业级化工产品。
本发明中，所述膨润土为钠基膨润土，比表面积大于等于400m2/Kg。
本发明中，所述淀粉醚为羟丙乙基淀粉醚。
本发明中，所述憎水剂为有机硅类憎水剂。
本发明中，所述十二烷基硫酸钠为工业级产品。
本发明中，所述人在矿物纤维由辉绿岩或玄武岩在1400-1550oC温度下熔融，机械拉丝、切断而成，直径3-10μm，长度3-15mm。
本发明中，所述EPS颗粒为膨胀聚苯颗粒，最大粒径10mm，堆积密度8-20Kg/m3。
本发明提出的以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块的制备方法，具体步骤为：
(1) 按前述各重量比例称取各组份，将脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰、偏高岭土、石灰、早强剂、膨润土、淀粉醚、憎水剂、十二烷基硫酸钠、人造矿物纤维和EPS颗粒通过机械干拌至均匀状态。
(2) 准确称取步骤(1)中材料和水，先将水加入搅拌机，在搅拌机叶片转动情况，再将步骤(1)中材料匀速投入搅拌机继续搅拌至均匀状态。加水量为本发明材料重量的70%-170%。
(3) 将步骤(2)中所得浆料按具体工程规格要求成型，静停1-5h后进行蒸汽养护，蒸养过程中升温速率为10-40℃/h，蒸养温度为30-90℃，蒸养时间为2-12h，降温速率为10-40℃/h。蒸养结束后即得所需产品。
本发明中，步骤(2)中较佳加水量为本发明材料重量的70-150%。
本发明中，步骤(3)中所述较佳静停时间为1-4h，升温速率为10-30℃/h，蒸养温度为40-90℃，蒸养时间为4-12h，降温速率为10-30℃/h。
本发明中，脱硫石膏作与矿渣粉、超细粉煤灰、偏高岭土和石灰组成水硬性复合胶凝材料。脱硫石膏提供二水石膏，矿渣粉、超细粉煤灰和偏高岭土提供活性二氧化硅和活性三氧化二铝及少量氧化钙，生石灰水化后则提供系统更多的氢氧化钙。复合胶凝材料水化后的产物主要是钙矾石和CSH凝胶，具有较好的强度。超细粉煤灰由于颗粒极细，在用量合适情况下，与超细粉煤灰、偏高岭土等形成最紧密堆积体系，可实现强度最大化。掺入早强剂的目的是为了激发复合胶凝材料体系的水化活性，促进早期强度的增长。膨润土吸水膨胀，提高浆体体系的粘度和保水性，有利于施工，它也能参与复合胶凝体系的水化反应，对强度发展有利。淀粉醚溶于水后起到增粘保水作用。加入憎水剂的目的在于提高保温轻质砌块的憎水性，防止其吸水而引起导热系数增加。十二烷基硫酸钠不仅能作为人造矿物纤维的分散剂，还有助于轻质砌块体系引入一定量微小封闭的气泡，进一步降低容重和导热系数。膨胀聚苯乙烯(EPS)颗粒密度小，导热系数远低于无机保温骨料，且性能稳定，将其作为保温骨料可以大大改善砌块的保温隔热性能。采用蒸汽养护工艺可以使得制品在短时间内获得较高的强度，提高生产周转率。
本发明为一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，在满足一定力学性能、保温性能、防水性和耐久性能的前提下，最大限度地采用各种工业废弃物为原材料，具有很高的环境效益和社会效益。
本发明可供石膏建材生产厂或一般建筑材料厂生产，广泛适用于墙体保温工程施工中。 
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1，一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，按脱硫石膏100，S105矿渣粉40，超细粉煤灰10，偏高岭土10，石灰1，硫酸铝早强剂0.1，膨润土4，淀粉醚2，憎水剂1，十二烷基硫酸钠0.002，人造矿物纤维2和EPS颗粒6的重量比例称取各组份，通过机械干拌至均匀状态。准确称取前述混合材料和水，先将水加入搅拌机，在搅拌机叶片转动情况，再将混合材料匀速投入搅拌机搅拌至均匀状态。加水量为本发明材料重量的70%。所得浆料按具体工程规格要求成型，静停1h后实行蒸汽养护，蒸养过程中升温速率为10℃/h，蒸养温度为30℃，蒸养时间为2h，降温速率为10℃/h。蒸养结束后即得所需产品。该保温砌块干密度为300kg/m3，立方体抗压强度为1.5MPa，导热系数为0.078W/(m2·K)，90天线性收缩率为0.019%。
实施例2，一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，按脱硫石膏100，S95矿渣粉120，超细粉煤灰40，偏高岭土50，石灰5，偏铝酸钠早强剂3，膨润土18，淀粉醚0.06，憎水剂4，十二烷基硫酸钠0.018，人造矿物纤维7和EPS颗粒10的重量比例称取各组份，通过机械干拌至均匀状态。准确称取前述混合材料和水，先将水加入搅拌机，在搅拌机叶片转动情况，再将混合材料匀速投入搅拌机搅拌至均匀状态。加水量为本发明材料重量的120%。所得浆料按具体工程规格要求成型，静停5h后实行蒸汽养护，蒸养过程中升温速率为40℃/h，蒸养温度为90℃，蒸养时间为12h，降温速率为40℃/h。蒸养结束后即得所需产品。该保温砌块干密度为250kg/m3，立方体抗压强度为1.0 MPa，导热系数为0.065 W/(m2·K)，90天线性收缩率为0.011%。
实施例3，一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，按脱硫石膏100，S105矿渣粉80，超细粉煤灰25，偏高岭土30，石灰3，偏铝酸钠早强剂2.3，膨润土10，淀粉醚2，憎水剂3，十二烷基硫酸钠0.006，人造矿物纤维5和EPS颗粒20的重量比例称取各组份，通过机械干拌至均匀状态。准确称取前述混合材料和水，先将水加入搅拌机，在搅拌机叶片转动情况，再将混合材料匀速投入搅拌机搅拌至均匀状态。加水量为本发明材料重量的170%。所得浆料按具体工程规格要求成型，静停2h后实行蒸汽养护，蒸养过程中升温速率为15℃/h，蒸养温度为60℃，蒸养时间为8h，降温速率为20℃/h。蒸养结束后即得所需产品。该保温砌块干密度为260kg/m3，立方体抗压强度为1.1MPa，导热系数为0.071 W/(m2·K)，90天线性收缩率为0.014%。

Claims (10)

1.一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，由脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰、偏高岭土、石灰、早强剂、膨润土、淀粉醚、憎水剂、十二烷基硫酸钠、人造矿物纤维和膨胀聚苯乙烯颗粒组成，各组份的重量比为：
脱硫石膏                 100
矿渣粉                   40-120
超细粉煤灰               10-40
偏高岭土                 10-50
石灰                     1-5
早强剂                   0.1-3
膨润土                   4-18
淀粉醚                   0.06-2
憎水剂                   1-4
十二烷基硫酸钠           0.002-0.018
人造矿物纤维             2-7
膨胀聚苯乙烯颗粒         6-20。
2.根据权利要求1所述的以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，其特征在于各组份的重量比为：
脱硫石膏                 100
矿渣粉                   40-110
超细粉煤灰               10-35
偏高岭土                 12-30
石灰                     2-5
早强剂                   0.2-2.8
膨润土                   5-15
淀粉醚                   0.08-2
憎水剂                   1-3
十二烷基硫酸钠           0.006-0.012
人造矿物纤维             3-7
膨胀聚苯乙烯颗粒          6-16。
3.根据权利要求1所述的一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，其特征在于所述硫石膏为电厂烟气脱硫石膏在60℃低温下干燥除去自由水的非煅烧的脱硫石膏，SO3含量大于等于35%。
4.根据权利要求1所述的一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，其特征在于所述矿渣粉为S95矿渣粉或S105矿渣粉中的一种；所述超细粉煤灰为特殊燃煤工艺产生的超细粉煤灰微珠，颗粒直径为0.5-12μm，玻璃体含量达85%以上，活性指数大于或等于90%；所述偏高岭土为高岭土矿物在600-800oC温度下煅烧3-8h，经粉磨而得，比表面积大于或等于350m2/Kg；所述石灰为生石灰粉，全部通过0.315mm筛孔。
5.根据权利要求1所述的一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，其特征在于所述早强剂为硫酸铝和偏铝酸钠中的一种，均为工业级化工产品；所述膨润土为钠基膨润土，比表面积大于等于400m2/Kg；所述淀粉醚为羟丙乙基淀粉醚；所述憎水剂为有机硅类憎水剂；所述十二烷基硫酸钠为工业级产品。
6.根据权利要求1所述的一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，其特征在于所述人在矿物纤维由辉绿岩或玄武岩在1400-1550oC温度下熔融，机械拉丝、切断而成，直径3-10μm，长度3-15mm。
7.根据权利要求1所述的一种以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块，其特征在于所述EPS颗粒为膨胀聚苯颗粒，最大粒径10mm，堆积密度8-20Kg/m3。
8.一种如权利要求1所述的以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)按重量比例称取各组份，将脱脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰、偏高岭土、石灰、早强剂、膨润土、淀粉醚、憎水剂、十二烷基硫酸钠、人造矿物纤维和膨胀聚苯乙烯颗粒通过机械干拌至均匀状态；
(2)准确称取步骤(1)中材料和水，先将水加入搅拌机，在搅拌机叶片转动情况，再将步骤(1)中材料匀速投入搅拌机继续搅拌至均匀状态，加水量为原料总重量的70%-170%；
(3)将步骤(2)中所得浆料按具体工程规格要求成型静停1-5h后实行蒸汽养护，蒸养过程中升温速率为10-40℃/h，蒸养温度为30-90℃，蒸养时间为2-12h，降温速率为10-40℃/h；
蒸养结束后即得所需产品。
9.根据权利要求8中所述的以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块的制备方法，其特征在于步骤(2)中加水量为原料总重量的70-150%。
10.根据权利要求8中所述的以非煅烧脱硫石膏为主要胶凝材料的膨胀聚苯乙烯颗粒保温砌块的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述静停时间为1-4h，升温速率为10-30℃/h，蒸养温度为40-90℃，蒸养时间为4-12h，降温速率为10-30℃/h。
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