CN103803868B - 发泡水泥保温板、用于制作其的粉煤灰提铝残渣组合物及其制作方法 - Google Patents
发泡水泥保温板、用于制作其的粉煤灰提铝残渣组合物及其制作方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种发泡水泥保温板、用于制作其的粉煤灰提铝残渣组合物及其制作方法。该粉煤灰提铝残渣组合物包括以下重量份的：水泥50～70；粉煤灰提铝残渣25～40；激发剂2～5；发泡剂4～7；稳泡剂0.006～2；以及水40～60。粉煤灰提铝残渣中的氧化硅和氧化铝与水泥水化释放的氢氧化钙发生水化反应，形成水硬性材料；同时利用激发剂激发粉煤灰提铝残渣的活性，促进粉煤灰提铝残渣的发生上述反应。具有上述组成的粉煤灰提铝残渣组合物所制备的发泡水泥保温板的各项性能参数如密度、导热系数、抗压强度达到苏JG/T041‑2011《复合发泡水泥板外墙外保温系统应用技术规程》中Ⅰ型发泡水泥保温板主要性能指标的要求。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体而言，涉及一种发泡水泥保温板、用于制作其的粉煤灰提铝残渣组合物及其制作方法。
背景技术
粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，是我国目前排量较大的工业废渣之一，大量粉煤灰的排放对环境造成严重的污染和危害。因此，粉煤灰废弃物的充分利用，对于减少污染、改善环境、节约资源，具有重要的现实意义。
我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、MgO、K2O、Na2O、SO3等，其中氧化硅、氧化铝占主要部分。但是各地粉煤灰的组成不同，对于Al2O3含量高的粉煤灰，可以根据酸法或碱法将铝从粉煤灰中提取出来，充分利用再生资源，提高粉煤灰的综合利用价值。
粉煤灰在提取氧化铝后残留大量固体残渣，大量残渣的排放对环境造成二次污染。因此，对粉煤灰提铝残渣再生资源综合利用，既可以缓解资源匮乏和短缺问题，又可以解决环境污染问题。公开号为CN102276175A中国专利申请公开了一种采用碱法提取的粉煤灰提铝残渣与熟料、石膏一起磨细，得到粉煤灰提铝残渣水泥的技术方案；公开号为CN101863068A的中国专利利用酸法提铝残渣为主要原料，加入石灰、掺加适量石膏和骨料，生产蒸压砖的方法。
但是粉煤灰残渣在利用酸法提取了大部分氧化铝之后，其化学组成、结构及活性与粉煤灰相比具有明显的差异，残渣中主要是非晶态氧化硅微粉及少量未提取的氧化铝，与目前的粉煤灰的组成差别较大。
发明内容
本发明旨在提供一种发泡水泥保温板、用于制作其的粉煤灰提铝残渣组合物及其制作方法，为粉煤灰残渣找到了新的应用途径。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于制作发泡水泥保温板的粉煤灰提铝残渣组合物，该粉煤灰提铝残渣组合物包括以下重量份的：水泥50～70；粉煤灰提铝残渣25～40；激发剂2～5；发泡剂4～7；稳泡剂0.006～2；以及水40～60。
进一步地，上述粉煤灰提铝残渣的粒度小于10μm。
进一步地，上述粉煤灰提铝残渣中氯离子含量小于1wt%。
进一步地，上述激发剂为硫酸盐类激发剂和/或碱性活化剂，优选硫酸盐类激发剂为硫酸钠、硫酸钙，优选碱性活化剂为氢氧化钙。
进一步地，上述激发剂选自硫酸钠、硫酸钙和氢氧化钙组成的组中的一种或多种。
进一步地，上述水泥为普通硅酸盐水泥；发泡剂选自双氧水，优选30wt%的双氧水溶液；稳泡剂为硬脂酸钙或十二烷基硫酸钠。
进一步地，上述粉煤灰提铝残渣组合物还包括：0.3～0.7重量份的减水剂、0.3～0.5重量份的增强纤维、0～2重量份的早强剂。
进一步地，上述减水剂为聚羧酸型减水剂；优选增强纤维为聚丙烯纤维或玄武岩纤维；优选早强剂为碳酸锂。
根据本发明的另一方面，提供了一种发泡水泥保温板，该发泡水泥保温采用上述的粉煤灰提铝残渣组合物为原料制备而成。
根据本发明的另一方面，提供了一种发泡水泥保温板的制作方法，该制作方法包括：步骤S1，将上述的粉煤灰提铝残渣组合物中各组分混合形成混合浆料；步骤S2，将混合浆料置于模具中发泡，放置4～6h后拆模，得到预成型保温板；步骤S3，将预成型保温板室温养护28天，得到发泡水泥保温板。
进一步地，上述步骤S1包括：步骤S11，将粉煤灰提铝残渣组合物中的粉煤灰提铝残渣、水泥、激发剂、稳泡剂混合，形成第一混合物；步骤S12，将第一混合物与粉煤灰提铝残渣组合物中的水混合，形成第二混合物；步骤S13，将第二混合物与粉煤灰提铝残渣组合物中的发泡剂混合，形成混合浆料。
进一步地，上述步骤S1包括：步骤S11’，将粉煤灰提铝残渣组合物中的水泥、粉煤灰提铝残渣、激发剂、增强纤维、稳泡剂、减水剂和早强剂混合，形成第一混合物；步骤S12’，将第一混合物与粉煤灰提铝残渣组合物中的水混合，形成第二混合物；步骤S13’，将第二混合物与粉煤灰提铝残渣组合物中的发泡剂混合，形成混合浆料。
进一步地，上述步骤S1还包括粉煤灰提铝残渣的预处理过程，预处理过程包括：将待处理粉煤灰提铝残渣依次进行水洗、过滤，得到滤饼；将滤饼依次进行干燥、研磨，得到氯离子含量小于1wt%的粉煤灰提铝残渣。
应用本发明的技术方案，粉煤灰提铝残渣中的氧化硅和氧化铝与水泥水化释放的氢氧化钙发生水化反应，形成水硬性材料；同时利用激发剂激发粉煤灰提铝残渣的活性，促进粉煤灰提铝残渣的发生上述反应。具有上述组成的粉煤灰提铝残渣组合物所制备的发泡水泥保温板的各项性能参数如密度、导热系数、抗压强度等得到进一步优化，可以达到苏JG/T041-2011《复合发泡水泥板外墙外保温系统应用技术规程》中Ⅰ型发泡水泥保温板主要性能指标的要求。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照具体实施方式，对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种用于制作发泡水泥保温板的粉煤灰提铝残渣组合物，该粉煤灰提铝残渣组合物包括以下重量份的：水泥50～70；粉煤灰提铝残渣25～40；激发剂2～5；发泡剂4～7；稳泡剂0.006～2以及水40～60。
粉煤灰提铝残渣中主要是非晶态氧化硅微粉及少量未提取的氧化铝，在以其作为发泡水泥保温板的粉煤灰提铝残渣组合物成分制备发泡水泥保温的过程中，其中的氧化硅和氧化铝与水泥水化释放的氢氧化钙发生水化反应，形成水硬性材料；同时利用激发剂激发粉煤灰提铝残渣的活性，促进粉煤灰提铝残渣的发生上述反应。具有上述组成的粉煤灰提铝残渣组合物所制备的发泡水泥保温板的各项性能参数如密度、导热系数、抗压强度等得到进一步优化，可以达到苏JG/T041-2011《复合发泡水泥板外墙外保温系统应用技术规程》中Ⅰ型发泡水泥保温板主要性能指标的要求。
以粉煤灰提铝残渣作为制作发泡水泥保温板的粉煤灰提铝残渣组合物的组分，降低了发泡水泥保温板的原料成本，为粉煤灰提铝残渣找到了新的应用途径，避免了将粉煤灰提铝残渣废弃导致的环境污染和资源浪费。本发明粉煤灰提铝残渣组合物中所采用的激发剂和发泡剂采用本领域制备发泡水泥保温板常用的激发剂和发泡剂即可。
在利用本发明的粉煤灰提铝残渣组合物制备发泡水泥保温板时，为了优化原料的可加工性以及改善所制备的发泡水泥保温板的密度和强度，优选上述粉煤灰提铝残渣的粒度小于10μm。
可用于本发明的粉煤灰提铝残渣为酸法提铝残渣，在粉煤灰酸法提取氧化铝的工艺容易在粉煤灰提铝残渣中残留少量氯离子，如果所残留的氯离子量过多，则容易对发泡水泥保温板的制作和性能产生影响，为了尽可能避免这种影响，优选控制上述粉煤灰提铝残渣中氯离子含量小于1wt%。
如上所描述的，本发明的激发剂可以为现有技术中常用的激发剂，优选硫酸盐类激发剂和/或碱性活化剂，进一步优选硫酸盐类激发剂为硫酸钠、硫酸钙，进一步优选碱性活化剂为氢氧化钙。
在本发明又一种优选的实施例中，上述激发剂选自硫酸钠、硫酸钙和氢氧化钙组成的组中的一种或多种。
此外，本发明的水泥和发泡剂均可采用本领域制备发泡水泥保温板常用的水泥和发泡剂，本发明优选上述水泥为普通硅酸盐水泥；发泡剂选用双氧水，优选所述双氧水浓度为30wt%的双氧水溶液；优选上述稳泡剂为硬脂酸钙或十二烷基硫酸钠。其中，稳泡剂的加入能够提高气泡的稳定性，延长泡沫破灭的时间，进而降低发泡水泥保温板的密度
在本发明的又一种优选的实施例中，上述粉煤灰提铝残渣组合物还包括：0.3～0.7重量份的减水剂、0.3～0.5重量份的增强纤维、0～2重量份的早强剂。上述减水剂的使用能够在一定程度上减少水的用量；上述增强纤维的使用能够进一步提高所制备的发泡水泥保温板的强度；早强剂的使用能够加速水泥的水化速度，提高发泡水泥保温板的早期强度。
可用于本发明的减水剂、增强纤维和早强剂均可采用本领域制备发泡水泥保温板常用的减水剂、增强纤维和早强剂，本发明优选上述减水剂为聚羧酸型减水剂；优选上述增强纤维为聚丙烯纤维或玄武岩纤维；优选上述早强剂为碳酸锂。
在本发明实施方式中，提供了一种发泡水泥保温板的制作方法，该制作方法包括：步骤S1，将上述粉煤灰提铝残渣组合物中各组分混合形成混合浆料；步骤S2，将混合浆料置于模具中发泡，放置4～6h后拆模，得到预成型保温板；以及步骤S3，将预成型保温板室温养护28天，得到发泡水泥保温板。上述制作方法采用本发明的粉煤灰提铝残渣组合物为原料制备发泡水泥保温板，制备流程采用本领域制备发泡水泥保温板的常规流程即可；在步骤S3中将静置预养时间控制在4～6h，使浆料产生适当的强度从而利于脱模，使得所制备的发泡水泥保温板的密度、强度和导热性能满足目前发泡水泥保温板的使用要求。
本发明为了使激发剂和发泡剂的作用充分发挥，优选上述步骤S1包括：步骤S11，将粉煤灰提铝残渣组合物中的粉煤灰提铝残渣、水泥、激发剂、稳泡剂混合，形成第一混合物；步骤S12，将第一混合物与粉煤灰提铝残渣组合物中的水混合，形成第二混合物；步骤S13，将第二混合物与粉煤灰提铝残渣组合物中的发泡剂混合，形成混合浆料。上述过程中，步骤S11是为了让粉料混合得更均匀，粉料混合均匀有利于产品泡径的均匀以及产品强度的提高，步骤S12是为了形成均匀的浆料，浆料的搅拌时间会影响产品最终的质量；步骤S13是为了将双氧水混合均匀，因为双氧水在碱性条件下反应生成氧气速率较快，一般，步骤S13在5～10s内完成。当组合物中含有增强纤维、早强剂和减水剂时，在步骤S11将水泥、粉煤灰提铝残渣、激发剂、增强纤维、稳泡剂、减水剂和早强剂混合，形成第一混合物。
在粉煤灰酸法提取氧化铝的工艺容易在粉煤灰提铝残渣中残留少量氯离子，如果所残留的氯离子量过多，则容易对发泡水泥保温板的制作和性能产生影响，为了尽可能避免这种影响，优选上述步骤S1还包括粉煤灰提铝残渣的预处理过程，预处理过程包括：将待处理粉煤灰提铝残渣依次进行水洗、过滤，得到滤饼；将滤饼依次进行干燥、研磨，得到氯离子含量小于1wt%的粉煤灰提铝残渣。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本发明的有益效果。
以下实施例和对比例中粉煤灰提铝残渣的氯离子含量为0.44%，粒度小于10μm。
实施例1
按以下表1中的重量份数称取各组分，共计10kg。将称量好的粉煤灰提铝残渣微、水泥、激发剂、稳泡剂、早强剂、减水剂及增强纤维，放入搅拌机中搅拌10min后，形成第一混合物；向上述搅拌机中加入水，搅拌4min后形成第二混合物；最后向搅拌机中加入发泡剂，搅拌5s后制成混合浆料。将混合浆料倒入模具中发泡，放置4h后拆模，室温养护至28天即得实施例1的发泡水泥保温板。
实施例2
按以下表1中的重量份数称取各组分，共计10kg。将称量好的粉煤灰提铝残渣微、水泥、激发剂、稳泡剂、减水剂及增强纤维，放入搅拌机搅拌速度搅拌7min后，形成第一混合物；向上述搅拌机中加入水，搅拌5min后形成第二混合物；最后向搅拌机中加入双氧水发泡剂，搅拌6s后制成混合浆料。将混合浆料倒入模具中发泡，放置5h后拆模，室温养护至28天即得实施例2的发泡水泥保温板。
实施例3
按以下表1中的重量份数称取各组分，共计10kg。将称量好的粉煤灰提铝残渣微、水泥、激发剂、稳泡剂、减水剂、早强剂及增强纤维，搅拌5min后，形成第一混合物；向上述搅拌机中加入水，搅拌7min后形成第二混合物；最后向搅拌机中加入发泡剂，搅拌6s后制成混合浆料。将混合浆料倒入模具中发泡，放置5h后拆模，室温养护至28天即得实施例3的发泡水泥保温板。
实施例4
按以下表1中的重量份数称取各组分，共计10kg。将称量好的粉煤灰提铝残渣微、水泥、激发剂、稳泡剂、减水剂、早强剂及增强纤维，放入搅拌机搅拌9min后，形成第一混合物；向上述搅拌机中加入水，搅拌8min后形成第二混合物；最后向搅拌机中加入发泡剂，搅拌10s后制成混合浆料。将混合浆料倒入模具中发泡，放置6h后拆模，室温养护至28天即得实施例4的发泡水泥保温板。
实施例5
按以下表1中的重量份数称取各组分，共计10kg。将称量好的粉煤灰提铝残渣微、水泥、激发剂、稳泡剂、减水剂、早强剂及增强纤维，放入搅拌机搅拌8min后，形成第一混合物；向上述搅拌机中加入水，搅拌7min后形成第二混合物；最后向搅拌机中加入发泡剂，搅拌8s后制成混合浆料。将混合浆料倒入模具中发泡，放置6h后拆模，室温养护至28天即得实施例5的发泡水泥保温板。
对比例1
按以下表1中的重量份数称取各组分，共计10kg。将称量好的粉煤灰提铝残渣微、水泥、激发剂、稳泡剂及增强纤维，放入搅拌机中搅拌10min后，形成第一混合物；向上述搅拌机中加入水，搅拌8min后形成第二混合物；最后向搅拌机中加入发泡剂，搅拌10s后制成混合浆料。将混合浆料倒入模具中发泡，放置6h后拆模，室温养护至28天即得对比例1的发泡水泥保温板。
对实施例1至5以及对比例1的发泡水泥保温板的密度、导热系数、抗压强度、吸水率和阻燃等级进行测试，其中采用GB/T5486规定的试验方法检测发泡水泥保温板的干密度，采用GB/T10294规定的试验方法检测发泡水泥保温板的导热系数，采用GB/T5486规定的试验方法检测发泡水泥保温板的抗压强度，采用江苏省工程建设推荐性技术规程（苏JG/T041-2011）中关于“复合发泡水泥板外墙外保温系统应用技术规程”的附录A中规定的方法检测发泡水泥保温板的吸水率；采用GB 8624-1997规定的试验方法检测发泡水泥保温板的阻燃等级，测试结果见表2。
表1
表2
| 密度/(kg/m3) | 导热系数/(w/(m.k)) | 抗压强度/MPa | 吸水率/% | 阻燃等级 | |
| 实施例1 | 216 | 0.073 | 0.72 | 5.7 | A |
| 实施例2 | 204 | 0.062 | 0.60 | 5.3 | A |
| 实施例3 | 219 | 0.071 | 0.55 | 5.6 | A |
| 实施例4 | 173 | 0.059 | 0.65 | 5.9 | A |
| 实施例5 | 156 | 0.061 | 0.62 | 9.5 | A |
| 对比例1 | 145 | 0.066 | 0.48 | 16.9 | A |
| Ⅰ型指标 | ≤300 | ≤0.08 | ≥0.50 | ≤10.0 | -- |
由表2看出，实施例1至5的发泡水泥保温板的各项性能均优于对比例1的各项性能，且其性能参数满足苏JG/T041-2011《复合发泡水泥板外墙外保温系统应用技术规程》中Ⅰ型发泡水泥保温板主要性能指标的要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种用于制作发泡水泥保温板的粉煤灰提铝残渣组合物，其特征在于，所述粉煤灰提铝残渣组合物包括以下重量份的：
2.根据权利要求1所述的粉煤灰提铝残渣组合物，其特征在于，所述粉煤灰提铝残渣的粒度小于10μm。
3.根据权利要求1所述的粉煤灰提铝残渣组合物，其特征在于，所述粉煤灰提铝残渣中氯离子含量小于1wt％。
4.根据权利要求1所述的粉煤灰提铝残渣组合物，其特征在于，所述激发剂为硫酸盐类激发剂和/或碱性活化剂。
5.根据权利要求4所述的粉煤灰提铝残渣组合物，其特征在于，所述激发剂选自硫酸钠、硫酸钙和氢氧化钙组成的组中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的粉煤灰提铝残渣组合物，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥；所述发泡剂选自双氧水；所述稳泡剂为硬脂酸钙或十二烷基硫酸钠。
7.根据权利要求6所述的粉煤灰提铝残渣组合物，其特征在于，所述发泡剂为30wt％的双氧水溶液。
8.根据权利要求1所述的粉煤灰提铝残渣组合物，其特征在于，所述粉煤灰提铝残渣组合物还包括：0.3～0.7重量份的减水剂、0.3～0.5重量份的增强纤维、0～2重量份的早强剂。
9.根据权利要求8所述的粉煤灰提铝残渣组合物，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸型减水剂。
10.根据权利要求9所述的粉煤灰提铝残渣组合物，其特征在于，所述增强纤维为聚丙烯纤维或玄武岩纤维。
11.根据权利要求9所述的粉煤灰提铝残渣组合物，其特征在于，所述早强剂为碳酸锂。
12.一种发泡水泥保温板，其特征在于，所述发泡水泥保温板采用权利要求1至11中任一项所述的粉煤灰提铝残渣组合物为原料制备而成。
13.一种发泡水泥保温板的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
步骤S1，将权利要求1至11中任一项所述的粉煤灰提铝残渣组合物中各组分混合形成混合浆料；
步骤S2，将所述混合浆料置于模具中发泡，放置4～6h后拆模，得到预成型保温板；
步骤S3，将所述预成型保温板室温养护28天，得到所述发泡水泥保温板。
14.根据权利要求13所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S11，将所述粉煤灰提铝残渣组合物中的粉煤灰提铝残渣、水泥、激发剂、稳泡剂混合，形成第一混合物；
步骤S12，将所述第一混合物与所述粉煤灰提铝残渣组合物中的水混合，形成第二混合物；
步骤S13，将所述第二混合物与所述粉煤灰提铝残渣组合物中的发泡剂混合，形成所述混合浆料，或
所述步骤S1包括：
步骤S11’，将所述粉煤灰提铝残渣组合物中的水泥、粉煤灰提铝残渣、激发剂、增强纤维、稳泡剂、减水剂和早强剂混合，形成第一混合物；
步骤S12’，将所述第一混合物与所述粉煤灰提铝残渣组合物中的水混合，形成第二混合物；
步骤S13’，将所述第二混合物与所述粉煤灰提铝残渣组合物中的发泡剂混合，形成所述混合浆料。
15.根据权利要求13所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S1还包括所述粉煤灰提铝残渣的预处理过程，所述预处理过程包括：
将待处理粉煤灰提铝残渣依次进行水洗、过滤，得到滤饼；
将所述滤饼依次进行干燥、研磨，得到氯离子含量小于1wt％的所述粉煤灰提铝残渣。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |