CN103771807B - 一种轻质粒微孔混凝土自保温砌块及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻质粒微孔混凝土自保温砌块及其制备方法，由质量百分比25%~30%的水泥，10%~20%的工业废渣掺合料，20%~35%的工业废渣轻质粒，25%~30%的水，1.0%~3.5%的复合外加剂，0.1%~0.3%的发泡剂，经配料、搅拌、混合发泡、注模、养护、经凝结硬化制备而成。本发明方法制备出的轻质粒微孔混凝土自保温砌块，强度高，密度低，表观密度500~1200kg/m³，抗压强度3.5~15.0MPa，导热系数0.08~0.25W/（m·K），具有良好的防火阻燃和保温隔热性能，符合国家节能65%的要求。同时，大量利用了工业废渣轻质粒，节省了水泥，有利于节能减排和生态环境的维护。

Description

一种轻质粒微孔混凝土自保温砌块及其制备方法

技术领域

本发明属于土木工程材料领域，涉及一种轻质粒微孔混凝土自保温砌块及其制备方法。

背景技术

微孔混凝土（泡沫混凝土、引气混凝土）由于其含有大量封闭孔隙，因而表现出良好的物理力学性能和使用功能，具有轻质、耐久、整体性好、施工速度快等优点。近年来在建筑市场上得到广泛的应用。但目前微孔混凝土在应用过程中仍存在诸如强度偏低、吸水率过大、干缩过大等问题。其原因是微孔混凝土在生产时引进了大量的气泡，且原料主要以粉料和细颗粒为主，从而在性能上表现出较高的收缩率，开裂现象屡见不鲜，给工程的使用照成危害。

一方面微孔混凝土在生产时，为了提高其强度，往往要求使用大掺量（一般情况下，水泥的用量要占干物料总量的50％～100％）、高标号的水泥，这使得硬化微孔混凝土表面容易出现开裂现象，并且使得价格较高；另一方面，微孔混凝土在生产时为了满足其施工要求的和易性，其用水量比普通混凝土中水泥水化的用水量大得多，导致微孔混凝土保温层在使用过程中存水率大；同时，由于微孔混凝土的多孔性、早期的收缩以及使用过程中产生的裂缝，使微孔混凝土吸收大量外来水分，因而吸水率大。微孔混凝土由于存在上述诸多的缺点和不足，使应用受到很大限制。

工业废渣作为排放量最大的固体废弃物，不能被自然降解，也不能用焚烧的办法来处理。在可持续发展已深入人心的今天，利用工业废渣和建筑节能已成为水泥基材料科学研究的两大主题，要实现可持续发展，就必须对工业废渣的综合应用进行深入系统的研究。因此，本发明具有一定的理论意义和实用价值。

发明内容

技术问题：本发明提供一种可以有效利用工业废弃物，制得微孔混凝土的强度高、吸水率和干缩适当的制备轻质粒微孔混凝土自保温砌块的方法，同时提供一种该方法制备得到的轻质粒微孔混凝土自保温砌块。

技术方案：本发明的制备轻质粒微孔混凝土自保温砌块的方法，包括以下步骤：

1）将占全部原材料质量百分比0.1%~0.3%的泡沫剂加水稀释，采用压缩空气发泡机制备泡沫，同时将占全部原材料质量百分比25%~30%的水泥、10%~20%的工业废渣掺合料、20%~35%的工业废渣轻质粒、1.0%~3.5%的复合外加剂和25%~30%的水混合搅拌均匀，得到料浆；

2）将步骤1）中制备的泡沫加入到料浆中，混合搅拌后形成轻质粒微孔混凝土拌合料；

3）将步骤2）制备得到的轻质粒微孔混凝土拌合料浇注入模，养护后得到轻质粒微孔混凝土自保温砌块。

本发明方法步骤1）中的水泥为强度等级42.5级或52.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

本发明方法的一种优选方案中，步骤1）中的工业废渣掺合料为粉煤灰或钢渣微粉，粉煤灰的45μm筛分细度≤45%，活性指数≥70%，钢渣微粉的比表面积≥400m²/kg，活性指数≥75%。

本发明方法步骤1）中的工业废渣轻质粒是将蒸压加气混凝土细粒或工业锅炉炉底渣，通过机械破碎与筛分，制成的粒径为0.1mm~10mm，堆积密度≤800kg/m³的产物。

本发明方法的一种优选方案中，步骤1）中的工业废渣轻质粒采用蒸压加气混凝土细粒，将其进行吸水预处理、呈饱和面干状态后，再与其他组分混合搅拌均匀，得到料浆。

本发明方法的步骤1）中，发泡剂为泡沫剂或泡沫剂与引气剂的混合物，所述泡沫剂为物理发泡的植物蛋白型泡沫剂或动物蛋白型泡沫剂，制备泡沫时，将泡沫剂与水按质量比1∶40~1∶80投放到压缩空气发泡机中。

本发明方法的步骤1）中，复合外加剂包括质量百分比为20%~35%的减水剂、30%~50%的稳泡剂和20%~35%的防水剂

本发明的一种轻质粒微孔混凝土自保温砌块，是按照上述方法制备得到的。

本发明方法制备的轻质粒微孔混凝土自保温砌块具有良好的自养护效果，制品表观密度500kg/m³~1200kg/m³，抗压强度3.5MPa~15.0MPa，导热系数0.08W/（m·K）~0.25W/（m·K），其性能明显优于国家建材行业标准的性能指标。

本发明方法通过在微孔混凝土中掺入蒸压加气混凝土废弃物（ALC轻质粒）以及锅炉、电厂的炉底渣，达到废物利用、降低成本并且改善混凝土性能的目的。本发明的轻质粒微孔混凝土自保温砌块具有良好的自养护效果，表观密度500kg/m³~1200kg/m³，抗压强度3.5MPa~15.0MPa，导热系数0.08W/（m·K）~0.25W/（m·K），其性能明显优于国家行业标准的性能指标。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.掺入的工业废渣轻质粒作为一种轻集料，它具有轻质多孔的特性。而轻集料区别于普通集料，是在于它内部含有大量的孔隙，存在一种微孔微管系统。这一微孔微管在拌合过程中可吸收一定的水分，而随着水泥水化反应的进行，水分的减少，吸收的水分又逐渐被释放出来，提供给水泥颗粒继续水化之用。轻集料的这种吸水和供水的“微泵”作用可大大改善集料界面区的孔结构，它能减少或避免集料下面由于内分层现象形成的水囊，减小集料表面的水灰比，增加了附近水泥石的密实性，提高了界面的粘结力；而且，由于轻集料表面粗糙且具有微孔，它和水泥石结合的有效面积比普通集料和水泥石的界面粘结面积大得多，它们之间的机械啮合作用较强；所以轻质粒和水泥石的界面粘结力要比普通集料和水泥石的粘结力强得多。

2.掺入体积不变的集料可有效地减少混凝土的收缩，由于轻质粒体积稳定性好，掺入轻质粒使干缩值相应下降；当轻质粒体积掺量较大时，颗粒间存在相互咬合现象，轻质粒不但取代了等体积的泡沫混凝土，还起到骨料支撑作用，限制收缩，因此，体积掺量较大时，对减小干缩作用更明显。

改善微孔混凝土性能如下：

（1）以ALC轻质粒掺量30%为例，采用物理发泡方式，制备干密度为750kg/m³的微孔混凝土，28d抗压强度为5.9MPa，导热系数0.17W/（m·K），并降低微孔混凝土的干燥收缩，并在21d左右收缩达到稳定状态，干燥收缩值为1.1mm/m。

（2）轻质粒制备成饱和面干状态，可减少在搅拌过程中吸收浆体中的水分，使浆体干硬，不利于泡沫的稳定存在。

（3）可以利用轻质粒吸水和供水的“微泵”作用，解决微孔混凝土的内养护问题。

（4）轻质粒密度较低，和浆体搅拌均匀后使浆体密度降低，有利于避免出现搅拌不均匀使泡沫上浮，微孔混凝土和易性差以及强度、弹性模量下降的缺点。

（5）作为工业废渣物的ALC轻质粒和炉底渣，用于制备微孔混凝土，经济效益好。

附图说明

图1为不同掺量蒸压加气混凝土轻质粒微孔混凝土（物理发泡）气孔结构的SEM照片；其中图1a为未掺蒸压加气混凝土轻质粒，图1b为蒸压加气混凝土轻质粒掺量为30%。

图2为不同掺量工业锅炉炉底渣的微孔混凝土（物理发泡）气孔结构的SEM照片；其中图2a为电厂炉底渣掺量为20%时微孔混凝土内部的气孔结构，图2b为电厂炉底渣掺量35%时微孔混凝土内部的气孔结构。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

一种轻质粒微孔混凝土自保温砌块，由以下原材料按质量百分比配制而成：水泥30%，工业废渣掺合料20%，工业废渣轻质粒20%，水25%，复合外加剂1.0%，发泡剂0.3%。

其中，水泥为P·Ⅱ52.5级硅酸盐水泥，性能满足GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的要求。工业废渣掺合料为粉煤灰，粉煤灰45μm筛分细度≤45%，活性指数≥70%，性能满足GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求。工业废渣轻质粒为蒸压加气混凝土细粒，通过机械破碎和筛分，其粒径为0.1~10mm，堆积密度≤800kg/m³，使用时，将其制成饱和面干状态。复合外加剂包括质量百分比为20%的减水剂、50%的稳泡剂和30%的防水剂。发泡剂为植物蛋白型泡沫剂，制泡沫时，将其与水按质量比1∶40稀释。

具体制备流程和步骤如下：

1）将水泥、工业废渣掺合料、工业废渣轻质粒、复合外加剂和水准确计量并混合搅拌均匀，得到料浆，控制其稠度。

将泡沫剂与水准确计量，并混合均匀，通过机械发泡制成泡沫。

2）将制备的泡沫加入到浆体中，混合搅拌后形成轻质粒微孔混凝土拌合料。其中，泡沫的掺量按照以下步骤确定：1.根据水泥、工业废渣掺合料、工业废渣轻质粒及用水量，计算混合料的实体积；2.通过混合料体积，确定泡沫体积；3.按泡沫体积、泡沫密度、泡沫剂稀释倍数，计算泡沫剂的用量；4.通过所计算的湿密度控制泡沫体积掺量。

3）将制备好的微孔混凝土拌合料进行浇筑入模，常温条件下养护24h拆模，即得到节能环保型轻质粒微孔混凝土自保温砌块，该制品具有良好的自养护效果。

实施例2：

原材料按以下质量百分比配制而成：水泥25%，工业废渣掺合料20%，工业废渣轻质粒25%，水27%，复合外加剂1.5%，发泡剂0.25%。

其中，水泥、工业废渣轻质粒同实施例1。工业废渣掺合料为钢渣微粉，其比表面积≥400m²/kg，活性指数≥75%，其性能满足GB/T20491-2006《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》的要求。复合外加剂包括质量百分比为25%的减水剂、40%的稳泡剂和35%的防水剂。发泡剂为植物蛋白型泡沫剂，制泡沫时，将其与水按质量比1∶60稀释。

制备步骤同实施例1。

实施例3：

原材料按以下质量百分比配制而成：水泥25%，工业废渣掺合料15%，工业废渣轻质粒30%，水29%，复合外加剂2.5%，发泡剂0.2%+引气剂0.05%。

其中，水泥、工业废渣掺合料、工业废渣轻质粒同实施例1。复合外加剂包括质量百分比为30%的减水剂、45%的稳泡剂和25%的防水剂。发泡剂为植物蛋白型泡沫剂，制泡沫时，将其与水按质量比1∶80稀释。引气剂为十二烷基硫酸钠（K12），是一种白色至淡黄色粉末，具有良好的乳化、发泡、渗透、去污和分散性能。

制备步骤同实施例1。

实施例4：

原材料按以下质量百分比配制而成：水泥25%，工业废渣掺合料10%，工业废渣轻质粒35%，水30%，复合外加剂3.5%，引气剂0.1%。

其中，水泥为P·O42.5级普通硅酸盐水泥，性能满足GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的要求，由于普通硅酸盐水泥中混合材料的含量高于硅酸盐水泥，故采用普通硅酸盐水泥时，工业废渣掺合料占原材料的质量百分比相应较低。工业废渣掺合料、工业废渣轻质粒同实施例1。复合外加剂包括质量百分比为35%的减水剂、30%的稳泡剂和35%的防水剂。引气剂同实施例3。

制备步骤同实施例1。

实施例5：

原材料按以下质量百分比配制而成：水泥27%，工业废渣掺合料10%，工业废渣轻质粒30%，水30%，复合外加剂2.5%，发泡剂0.1%。

其中，水泥同实施例4。工业废渣掺合料同实施例2。工业废渣轻质粒为工业锅炉炉底渣，通过机械破碎和筛分，其粒径为0.1~10mm，堆积密度≤800kg/m³。复合外加剂包括质量百分比为35%的减水剂、30%的稳泡剂和35%的防水剂。发泡剂为动物蛋白型泡沫剂，制泡沫时，将其与水按质量比1∶80稀释。

制备步骤同实施例1。

实施例6：

原材料按以下质量百分比配制而成：水泥27%，工业废渣掺合料10%，工业废渣轻质粒30%，水30%，复合外加剂2.5%，发泡剂0.1%。

其中，水泥同实施例1。工业废渣掺合料同实施例2。工业废渣轻质粒同实施例5。复合外加剂包括质量百分比为30%的减水剂、50%的稳泡剂和20%的防水剂。发泡剂为动物蛋白型泡沫剂，制泡沫时，将其与水按质量比1∶60稀释。

制备步骤同实施例1。

实施例7：

原材料按以下质量百分比配制而成：水泥30%，工业废渣掺合料10%，工业废渣轻质粒25%，水30%，复合外加剂2.0%，发泡剂0.3%。

其中，水泥同实施例4。工业废渣掺合料同实施例1。工业废渣轻质粒同实施例5。复合外加剂包括质量百分比为25%的减水剂、45%的稳泡剂和30%的防水剂。发泡剂为动物蛋白型泡沫剂，制泡沫时，将其与水按质量比1∶40稀释。

制备步骤同实施例1。

Claims (6)

1.一种制备轻质粒微孔混凝土自保温砌块的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将占全部原材料质量百分比0.1％～0.3％的发泡剂加水稀释，采用压缩空气发泡机制备泡沫，同时将占全部原材料质量百分比25％～30％的水泥、10％～20％的工业废渣掺合料、20％～35％的工业废渣轻质粒、1.0％～3.5％的复合外加剂和25％～30％的水混合搅拌均匀，得到料浆，所述工业废渣掺合料为粉煤灰或钢渣微粉，所述粉煤灰的45μm筛分细度≤45％，活性指数≥70％，所述钢渣微粉的比表面积≥400m²/kg，活性指数≥75％，所述工业废渣轻质粒是将蒸压加气混凝土细粒或工业锅炉炉底渣，通过机械破碎与筛分，制成的粒径为0.1mm～10mm，堆积密度≤800kg/m³的产物；

2)将所述步骤1)中制备的泡沫加入到料浆中，混合搅拌后形成轻质粒微孔混凝土拌合料；

3)将所述步骤2)制备得到的轻质粒微孔混凝土拌合料浇注入模，养护后得到轻质粒微孔混凝土自保温砌块。

2.根据权利要求1所述的制备轻质粒微孔混凝土自保温砌块的方法，其特征在于，所述步骤1)中的水泥为强度等级42.5级或52.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1或2所述的制备轻质粒微孔混凝土自保温砌块的方法，其特征在于：所述步骤1)中的工业废渣轻质粒采用蒸压加气混凝土细粒，将其进行吸水预处理、呈饱和面干状态后，再与其他组分混合搅拌均匀，得到料浆。

4.根据权利要求1或2所述的制备轻质粒微孔混凝土自保温砌块的方法，其特征在于，所述步骤1)中的发泡剂为泡沫剂或泡沫剂与引气剂的混合物，所述泡沫剂为物理发泡的植物蛋白型泡沫剂或动物蛋白型泡沫剂，制备泡沫时，将泡沫剂与水按质量比1∶40～1∶80投放到压缩空气发泡机中。

5.根据权利要求1或2所述的制备轻质粒微孔混凝土自保温砌块的方法，其特征在于，所述步骤1)中的复合外加剂包括质量百分比为20％～35％的减水剂、30％～50％的稳泡剂和20％～35％的防水剂。

6.一种轻质粒微孔混凝土自保温砌块，其特征在于，该砌块是按照权利要求1至5任一权利要求所述方法制备得到的。