CN103964889B - 一种以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土，至少由以下重量份的组分制成：水泥80～150份，石灰180～270份，石膏15～25份，粉煤灰550～650份，纳米二氧化硅30～45份，硅灰35～50份，固体减水剂30～40份，缓凝剂1.5～3份，发气剂1.0～1.5份，稳泡剂1.2～1.7份，水玻璃2.1～3.0份，油酸-三乙醇胺二元混合溶液1.6～2.5份，水400～500份。本发明提供的加气混凝土成本低廉、制备工艺简单，改善了加气混凝土水化产物--托贝莫来石的结晶程度及晶体数量，使得加气混凝土的保温性能与强度都得到改善。

Description

一种以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土。
背景技术
在建筑物能源消耗量急剧增大以及全球呼吁节能减排的背景下，加气混凝土以其良好的力学性能、优异的热工性能以及优越的可加工性等特点大大降低了建筑物的使用能耗。此外，加气混凝土在制作过程中大量使用工业副产物，保护了环境。作为绿色环保材料之一，它不仅可以用于民用建筑的外墙围护、内墙隔断、平坡屋面，而且可以用于工业厂房屋面和外墙，也可以作为四层以下混合结构建筑的承重墙体，更是各类钢结构建筑的内、外墙最佳材料，是目前所有外墙材料中惟一能够满足JGJ26—95节能60％要求的单一材料外墙。
“十一五”规划后加气混凝土存在的主要问题包括质量、工艺、发展及推广应用等问题。特别是目前市场加气混凝土要达到单一材料节能60%的要求，需要大幅度提高块体的厚度，这样增大了成本的同时造成了空间不必要的浪费。我国加气混凝土的研究较为广泛，大多数针对的是密度500kg/m3以上加气混凝土抗压强度和密度的研究，但是密度500kg/m3以下且针对导热性能方面的研究较少。中国专利文献CN103232261A介绍了一种玻化微珠制备加气混凝土的方法，通过在加气混凝土中加入保温效果良好的玻化微珠，降低了加气混凝土的导热系数，提高了加气混凝土的保温性能。专利文献CN103113075A介绍了一种用石英微粉和铁矿尾砂作为主要原料制备了低密度加气混凝土，但是并没有改善加气混凝土的保温性能。专利文献CN103342510A介绍了利用铅锌尾矿制备了加气混凝土，通过掺入部分磨细的石英砂，弥补铅锌尾矿中二氧化硅含量不足的缺陷，提高水化合成水化硅酸钙的含量，从而提高制品的物理性能。然而，现有方法制得的加气混凝土尽管从某一方面改善了加气混凝土的性能，然而并不能使保温性能和强度都得到改善。力学性能以及热工性能作为加气混凝土的一对矛盾体制约着其发展。这就需要开发一种具有良好的保温性能与力学性能的加气混凝土。
发明内容
发明目的：为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有良好的保温性能与力学性能的加气混凝土及其制备方法。
技术方案：本发明提供的一种以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土，至少由以下重量份的组分制成：水泥80～150份，石灰180～270份，石膏15～25份，粉煤灰550～650份，纳米二氧化硅30～45份，硅灰35～50份，固体减水剂30～40份，缓凝剂1.5～3份，发气剂1.0～1.5份，稳泡剂1.2～1.7份，水玻璃2.1～3.0份，油酸-三乙醇胺二元混合溶液1.6～2.5份，水400～500份。
作为优选，所述加气混凝土至少由以下重量份的组分制成：水泥100～120份，石灰210～240份，石膏18～22份，粉煤灰590～600份，纳米二氧化硅35～40份，硅灰40～45份，固体减水剂34～36份，缓凝剂2～2.5份，发气剂1.2～1.4份，稳泡剂1.4～1.6份，水玻璃2.4～3.6份，油酸-三乙醇胺二元混合溶液1.8～2.2份，水440～460份。
作为另一种优选，所述发气剂为铝粉。
作为另一种优选，所述固体减水剂包括聚羧酸高效减水剂、萘系高效减水剂和脂肪酸高效减水剂。
作为另一种优选，所述缓凝剂包括柠檬酸钠、磷酸钠和木质素。
作为另一种优选，所述稳泡剂包括阿拉伯树胶粉稳泡剂和烷基醇酰胺稳泡剂。
作为另一种优选，所述油酸-三乙醇胺二元混合溶液为油酸、三乙醇胺和水按体积比为1：（2～4）：（30～40）配制的混合溶液。
本发明还提供了上述以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）将水泥、石灰、石膏、粉煤灰、纳米二氧化硅、硅灰混匀；再加入固体减水剂、缓凝剂混匀；再加入水继续搅拌均匀；再加入水玻璃、油酸-三乙醇胺二元混合溶液搅匀；最后加入发气剂和稳泡剂搅匀，得混合料；
（2）将混合料浇筑成形，50-70℃、90%以上湿度下养护1-2h，再于180-200℃、1.20-1.30MPa蒸压下养护12-15h；冷却、拆模、切割即得。
有益效果：本发明提供的加气混凝土成本低廉、制备工艺简单，利用纳米二氧化硅具有超高活性和高比表面积的特性，通过纳米材料的微集料效应、填充效应以及具活性火山灰效应，与粉煤灰、硅灰一起形成致密结构，经过钙质材料激发后再经蒸压养护技术后形成轻质（400～500kg/m3）、高强（2.5～3.5MPa）、低导热（0.08～0.1W/(m·K)）自保温加气混凝土；改善了加气混凝土水化产物--托贝莫来石的结晶程度及晶体数量，使得加气混凝土的保温性能与强度都得到改善。
附图说明
图1为本发明加气混凝土的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步说明。
实施例1
将PII52.5型水泥、生石灰粉、石膏、粉煤灰、纳米二氧化硅、硅灰按107份：223份：20份：604份：33份：40份的干质量比一次性投入搅拌机搅拌均匀；再加入35份聚羧酸高效减水剂和2.6份柠檬酸钠混合均匀；再加入370份50℃的水，水料比为0.4；随着浆体流动性的增加，逐步加大电机的转速，提高浆体体系的均匀化程度；再加入1.94份水玻璃和2份油酸-三乙醇胺二元混合溶液，继续搅拌浆体，温度控制在38℃；将1.3份阿拉伯树胶粉稳泡剂，1.15份铝粉和30份37℃的水配置成悬浮液后加入其内；搅拌1.5min后，将浆体倒入试模浇注成型，养护1.5h（温度60℃，湿度>90%），取出静养，然后入釜190℃、1.25MPa蒸压14h，出釜拆模即得。
所述油酸-三乙醇胺二元混合溶液为油酸、三乙醇胺和水按体积比为1：3：36配制的混合溶液。
实施例2
将PII52.5型水泥、生石灰粉、石膏、粉煤灰、纳米二氧化硅、硅灰按104份：217份：20份：588份：34份：48份的干质量比一次性投入搅拌机搅拌；再加入35份萘系高效减水剂和2.6份磷酸钠混合均匀；再加入370份50℃的水，水料比为0.4；随着浆体流动性的增加，逐步加大电机的转速，提高浆体体系的均匀化程度；加入1.94份水玻璃和2份油酸-三乙醇胺二元混合溶液，温度控制在37℃；将1.4份烷基醇酰胺稳泡剂，1.15份铝粉和30份37℃的水配置成悬浮液后加入其内；搅拌1.5min后，将浆体倒入试模浇注成型，养护1.5h（温度60℃，湿度>90%），取出静养，然后入釜190℃、1.25MPa蒸压14h，出釜拆模即得。
所述油酸-三乙醇胺二元混合溶液为油酸、三乙醇胺和水按体积比为1：2：40配制的混合溶液。
实施例3
将PII52.5型水泥、生石灰粉、石膏、粉煤灰、纳米二氧化硅、硅灰按102份：223份：21份：576份：34份：48份的干质量比一次性投入搅拌机搅拌；再加入35份脂肪酸高效减水剂和2.8份木质素混合均匀；再加入370份50℃的水，水料比为0.4；随着浆体流动性的增加，逐步加大电机的转速，提高浆体体系的均匀化程度；加入1.94份水玻璃和2份油酸-三乙醇胺二元混合溶液，温度控制在37℃；将1.35份阿拉伯树胶粉稳泡剂，1.15份铝粉和30份37℃的水配置成悬浮液后加入其内；搅拌1.5min后，将浆体倒入试模浇注成型，养护1.5h（温度60℃，湿度>90%），取出静养，然后入釜190℃、1.25MPa蒸压14h，出釜拆模即得。
所述油酸-三乙醇胺二元混合溶液为油酸、三乙醇胺和水按体积比为1：4：30配制的混合溶液。
实施例4
将PII52.5型水泥、生石灰粉、石膏、粉煤灰、纳米二氧化硅、硅灰按80份：270份：15份：550份：30份：40份的干质量比一次性投入搅拌机搅拌均匀；再加入30份聚羧酸高效减水剂和1.5份柠檬酸钠混合均匀；再加入370份50℃的水；随着浆体流动性的增加，逐步加大电机的转速，提高浆体体系的均匀化程度；再加入2.1份水玻璃和1.6份油酸-三乙醇胺二元混合溶液，继续搅拌浆体，温度控制在38℃；将1.2份阿拉伯树胶粉稳泡剂，1.0份铝粉和30份37℃的水配置成悬浮液后加入其内；搅拌1.5min后，将浆体倒入试模浇注成型，养护1.5h（温度60℃，湿度>90%），取出静养，然后入釜190℃、1.25MPa蒸压14h，出釜拆模即得。
所述油酸-三乙醇胺二元混合溶液为油酸、三乙醇胺和水按体积比为1：3：36配制的混合溶液。
实施例5
将PII52.5型水泥、生石灰粉、石膏、粉煤灰、纳米二氧化硅、硅灰按150份：180份：25份：650份：45份：50份的干质量比一次性投入搅拌机搅拌；再加入40份萘系高效减水剂和3.0份磷酸钠混合均匀；再加入470份50℃的水；随着浆体流动性的增加，逐步加大电机的转速，提高浆体体系的均匀化程度；加入3.0份水玻璃和2.5份油酸-三乙醇胺二元混合溶液，温度控制在37℃；将1.7份烷基醇酰胺稳泡剂，1.5份铝粉和30份37℃的水配置成悬浮液后加入其内；搅拌1.5min后，将浆体倒入试模浇注成型，养护1.5h（温度60℃，湿度>90%），取出静养，然后入釜190℃、1.25MPa蒸压14h，出釜拆模即得。
所述油酸-三乙醇胺二元混合溶液为油酸、三乙醇胺和水按体积比为1：3：36配制的混合溶液。
实施例6
将PII52.5型水泥、生石灰粉、石膏、粉煤灰、纳米二氧化硅、硅灰按100份：210份：22份：590份：35份：45份的干质量比一次性投入搅拌机搅拌均匀；再加入34份聚羧酸高效减水剂和2.0份柠檬酸钠混合均匀；再加入410份50℃的水；随着浆体流动性的增加，逐步加大电机的转速，提高浆体体系的均匀化程度；再加入2.4份水玻璃和1.8份油酸-三乙醇胺二元混合溶液，继续搅拌浆体，温度控制在38℃；将1.4份阿拉伯树胶粉稳泡剂，1.2份铝粉和30份37℃的水配置成悬浮液后加入其内；搅拌1.5min后，将浆体倒入试模浇注成型，养护1.5h（温度60℃，湿度>90%），取出静养，然后入釜190℃、1.25MPa蒸压14h，出釜拆模即得。
所述油酸-三乙醇胺二元混合溶液为油酸、三乙醇胺和水按体积比为1：3：36配制的混合溶液。
实施例7
将PII52.5型水泥、生石灰粉、石膏、粉煤灰、纳米二氧化硅、硅灰按120份：240份：18份：600份：40份：40份的干质量比一次性投入搅拌机搅拌；再加入36份萘系高效减水剂和2.5份磷酸钠混合均匀；再加入430份50℃的水；随着浆体流动性的增加，逐步加大电机的转速，提高浆体体系的均匀化程度；加入3.6份水玻璃和2.2份油酸-三乙醇胺二元混合溶液，温度控制在37℃；将1.6份烷基醇酰胺稳泡剂，1.4份铝粉和30份37℃的水配置成悬浮液后加入其内；搅拌1.5min后，将浆体倒入试模浇注成型，养护1.5h（温度60℃，湿度>90%），取出静养，然后入釜190℃、1.25MPa蒸压14h，出釜拆模即得。
所述油酸-三乙醇胺二元混合溶液为油酸、三乙醇胺和水按体积比为1：3：36配制的混合溶液。
对比例
将PII52.5型水泥、生石灰粉、石膏、粉煤灰、纳米二氧化硅、硅灰按80份：223份：21份：588份：0份：72份的干质量比一次性投入搅拌机搅拌；再加入35份脂肪酸高效减水剂和2.8份木质素混合均匀；再加入370份50℃的水，水料比为0.4；随着浆体流动性的增加，逐步加大电机的转速，提高浆体体系的均匀化程度；加入1.94份水玻璃和2份油酸-三乙醇胺二元混合溶液，温度控制在37℃；将1.35份阿拉伯树胶粉稳泡剂，1.15份铝粉和30份37℃的水配置成悬浮液后加入其内；搅拌1.5min后，将浆体倒入试模浇注成型，养护1.5h（温度60℃，湿度>90%），取出静养，然后入釜190℃、1.25MPa蒸压14h，出釜拆模即得。
所述油酸-三乙醇胺二元混合溶液为油酸、三乙醇胺和水按体积比为1：3：36配制的混合溶液。
测定实施例1至7以及对比例的加气混凝土的抗压强度和导热系数。
表1实施例加气混凝土的抗压强度和导热系数
样品 抗压强度/MPa 导热系数/（W/(m·k））
实施例1 2.58 0.0805
实施例2 2.75 0.0821
实施例3 2.61 0.0816
实施例4 2.57 0.0801
实施例5 2.49 0.0789
实施例6 2.55 0.0797
实施例7 2.59 0.0812
对比例 2.32 0.0860

Claims (7)

1.一种以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土，其特征在于：由以下重量份的组分制成：水泥80～150份，石灰180～270份，石膏15～25份，粉煤灰550～650份，纳米二氧化硅30～45份，硅灰35～50份，固体减水剂30～40份，缓凝剂1.5～3份，发气剂1.0～1.5份，稳泡剂1.2～1.7份，水玻璃2.1～3.0份，油酸-三乙醇胺二元混合溶液1.6～2.5份，水400～500份；所述油酸-三乙醇胺二元混合溶液为油酸、三乙醇胺和水按体积比为1：(2～4)：(30～40)配制的混合溶液。
2.根据权利要求1所述的一种以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土，其特征在于：至少由以下重量份的组分制成：水泥100～120份，石灰210～240份，石膏18～22份，粉煤灰590～600份，纳米二氧化硅35～40份，硅灰40～45份，固体减水剂34～36份，缓凝剂2～2.5份，发气剂1.2～1.4份，稳泡剂1.4～1.6份，水玻璃2.4～3.6份，油酸-三乙醇胺二元混合溶液1.8～2.2份，水440～460份。
3.根据权利要求1所述的一种以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土，其特征在于：所述发气剂为铝粉。
4.根据权利要求1所述的一种以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土，其特征在于：所述固体减水剂包括聚羧酸高效减水剂、萘系高效减水剂和脂肪酸高效减水剂。
5.根据权利要求1所述的一种以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土，其特征在于：所述缓凝剂包括柠檬酸钠、磷酸钠和木质素。
6.根据权利要求1所述的一种以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土，其特征在于：所述稳泡剂包括阿拉伯树胶粉稳泡剂和烷基醇酰胺稳泡剂。
7.权利要求1-6任一项所述的加气混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将水泥、石灰、石膏、粉煤灰、纳米二氧化硅、硅灰混匀；再加入固体减水剂、缓凝剂混匀；再加入水继续搅拌均匀；再加入水玻璃、油酸-三乙醇胺二元混合溶液搅匀；最后加入发气剂和稳泡剂搅匀，得混合料；
(2)将混合料浇筑成形，50-70℃、90％以上湿度下养护1-2h，再180-200℃、1.20-1.30MPa蒸压下养护12-15h；冷却、拆模、切割即得。
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