CN104016652A - 一种蒸压加气混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸压加气混凝土及其制备方法，本发明的混凝土由矿物原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂、缓释剂等组成。矿物原料中粉煤灰占80~100wt.%，其他矿物原料含有矿渣、偏高岭土、硅灰、钢渣、循环硫化床底灰等；碱性激发剂是矿物原料质量的40~55wt.%；发泡剂是矿物原料质量的0.13~5wt.%，稳泡剂是矿物原料质量的0.03~0.09wt.%，缓释剂是矿物原料质量的2~3.5wt.%。碱性激发剂包括水玻璃和NaOH/KOH，与矿物原料、发泡剂和稳泡剂混合搅拌，可装入模具预制成型，也可浇注成型，在60-160^oC，0.1~1MPa下加压蒸养1~24h。

Description

一种蒸压加气混凝土及其制备方法

技术领域

    本发明涉及一种蒸压加气混凝土材料及其制备方法。

 

技术背景

随着世界能源的不断消耗，各国日益重视节约能源，建筑节能也日趋成为各国政府关注的焦点之一。建筑行业消耗大量资源、能源，也会产生固体废弃物、污水、噪音等。建筑节能是减轻环境污染、解决能源危机的重要途径之一，建筑能耗占社会总能耗30%左右。据估计 2020年全国建筑面积将达到2000年的2倍。国内现有住宅面积约400亿m²，其中达到建筑节能设计标准的不足2亿m²，约占0.5%，新建住宅也只有15%达到节能标准，城镇符合建筑节能标准的建筑不足总数的3%。到2020年，全社会的建筑节能达到65%，特大城市北京则需要执行更高水平的节能标准，达到75%，新建建筑节能水平达到或接近同等气候条件发达国家水平。

    当前我国加气混凝土使用的原材料种类繁多，性能层次不齐。原材料使用粉煤灰的量不超过固体原料的70%，或大量使用石英砂替代粉煤灰，对大宗固体废弃物的利用逐渐减少，不利于我国固废综合利用的总体形势。我国每年仍有大量的粉煤灰外排处置，对城市周围的环境造成巨大的威胁，也是能源的巨大浪费，迫切需要一种高掺量粉煤灰低成本加气混凝土技术的诞生。

 

发明内容

    为了提高粉煤灰在加气混凝土生产中的掺量，本发明提供了一种制备工艺简单，性能稳定，低温、低压蒸养的蒸压加气混凝土及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的蒸压加气混凝土的原料，包括矿物原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂、缓释剂。

所述矿物原料包括粉煤灰，所述粉煤灰占矿物原料的80~100wt.%，其他矿物原料包括矿渣、偏高岭土、硅灰、钢渣或循环硫化床底灰中的一种；所述发泡剂是双氧水或铝粉；所述的碱性激发剂包括水玻璃和NaOH或KOH，所述的稳泡剂是阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、或双离子表面活性剂；所述的缓释剂是脱硫石膏。

本发明的蒸压加气混凝土包括以下质量配比的原料：

所述碱性激发剂：相当于矿物原料质量的40~55 wt.%，包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水；模数为1.0~2.0，质量浓度为15~40wt.%；

所述双氧水：相当于矿物原料质量的1~5 wt.%，浓度为30 wt.%；

所述脱硫石膏：相当于矿物原料质量的2~3.5 wt.%；

所述稳泡剂：相当于矿物原料质量的0.03~0.9 wt.%。

本发明的蒸压加气混凝土包括以下质量配比的原料：

所述碱性激发剂：相当于矿物原料质量的40~55 wt.%，包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水；模数为1.0~2.0，质量浓度为15~40wt.%；

所述铝粉：相当于矿物原料质量的0.13~0.39 wt.%；

所述脱硫石膏：相当于矿物原料质量的2~3.5 wt.%；

所述稳泡剂：相当于矿物原料质量的0.03~0.09 wt.%。

在反应原料混合时，需外加一定量的水，使H₂O/Na₂O的摩尔比为10~20；

所述粉煤灰达到国标II级粉煤灰要求，Al₂O₃质量含量≥20 wt.%；

所述其他矿物原料的粒径为10μm≤D₅₀≤100μm，颗粒细度0.080mm筛筛余≤12~25%，含碳量≤5%，烧失量≤10%；

所述碱性激发剂中包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水，模数为1.0~2.0，质量浓度为15~40wt.%；

所述脱硫石膏中的硫酸钙含量≥85%，含水率≤35%；

所述铝粉中活性铝≥85%；颗粒细度0.075mm筛筛余≤2%，发气率 4min 50~60%、15min ≥90%、30min ≥99%，水分散性好，无团聚颗粒；

加压蒸养温度为60-160^oC，压力为0.1~1MPa，养护湿度为70~99%，养护时间为1~24h；

制得的蒸压加气混凝土中，SiO₂与Al₂O₃的摩尔比为：2.5≤SiO₂/ Al₂O₃≤4.5，Na₂O与Al₂O₃的摩尔比为：0.5≤Na₂O/ Al₂O₃≤2。

本发明的上述蒸压加气混凝土的制备方法，包括步骤：

（1）    混合搅拌

将矿物原料、碱性激发剂、稳泡剂与水混合，再与发泡剂、脱硫石膏混合搅拌得到料浆，搅拌时间为1-10 min；

（2）    浇注

将所述料浆浇注到模具中，调节浇注扩散度，使其为15%；

（3）    静养

浇注完成后，将模具放入静养室后，在40~60 ^oC环境下，所述模具中的料浆发泡、稠化、硬化形成强度≥0.1MPa的坯体，坯体硬度达到0.1~0.2MPa后结束静养，静养时间为30~90min；

（4）    脱模切割

将所述坯体翻转脱模，使用切割机进行切割，去除多余底料和顶料；

（5）    蒸压养护

将切割好的半成品放入蒸压釜，在温度60-160^oC，压力为0.1~1Mpa，湿度为70~99%的环境下养护，养护时间为1~24h，蒸压结束后得到所述蒸压加气混凝土成品。

本发明制备工艺简单，性能优良、稳定，低温、低压蒸养，成本较低。

 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例给出的蒸压加气混凝土的微观形貌图。

 

具体实施方式

本发明一实施例给出了一种蒸压加气混凝土，包括粉煤灰基加气混凝土，主要由以下原料制成：粉煤灰为主的硅铝质矿物原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂、缓释剂等，其中矿物原料主要是粉煤灰，其他矿物原料有如矿渣、偏高岭土、硅灰、钢渣、循环硫化床底灰等。碱性激发剂由钠（钾）水玻璃和NaOH/KOH组成。发泡剂可以是双氧水或铝粉。稳泡剂可以是阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、或双离子表面活性剂等。各种原料的配比分别为：

硅铝质矿物原料：80~100 wt.%粉煤灰，0~20%的矿渣、偏高岭土、硅灰、钢渣、循环硫化床底灰等富含硅铝的原料的一种；

碱性激发剂：相当于矿物原料质量的40~55 wt.%。激发剂中包括钠（钾）水玻璃、NaOH/KOH、水。激发剂的模数在1.0~2.0，质量浓度在15~40wt.%；

发泡剂：

选用双氧水——相当于矿物原料质量的1~5 wt.%，双氧水质量浓度为30 wt.%；

或选用铝粉——相当于矿物原料质量的0.13~0.39 wt.%；

脱硫石膏：相当于矿物原料质量的2~3.5 wt.%；

稳泡剂：相当于矿物原料质量的0.03~0.09 wt.%。

上述的各种原料的含量根据需要也可以是其他的配比。

粉煤灰达到国标II级粉煤灰要求，Al₂O₃质量含量不小于20 wt.%；

其他矿物原料的粒径为10μm≤D₅₀≤100μm，颗粒细度0.080mm筛筛余≤12~25%，含碳量≤5%，烧失量≤10%;

碱性激发剂包括钠（钾）水玻璃和NaOH/KOH，水玻璃的模数为2.0~3.5，水玻璃与NaOH/KOH复合后的模数为1.0~2.0，或者其他模数。

如图1所示，为本实施例的蒸压加气混凝土的微观形貌图。

本发明另一实施例给出了上述蒸压加气混凝土的制备方法，包括：

（1）              碱性激发剂制备

选择钠（钾）水玻璃和NaOH/KOH为原料，将NaOH/KOH溶解在水中，控制摩尔浓度在5~15mol/L；选择钠（钾）水玻璃，控制模数为2~3.5；将二者混合，控制混合物的总体模数在1.0~2.0；搅拌1~10min，置于塑料容器，静置12~48h。

（2）              混合搅拌

将矿物原料、碱性激发剂、稳泡剂与水混合，再与发泡剂、脱硫石膏混合搅拌，搅拌时间为1-10 min，可以搅拌1、3、5、7、10min等，直至搅拌均匀；

（3）              浇注

将料浆浇注到模具中，调节浇注扩散度在15%左右；

（4）              静养

模具放入静养室后，在40~60 ^oC环境下，可以是40、50、60^oC，料浆发泡、稠化、硬化形成强度≥0.1MPa的坯体，坯体硬度达到0.1~0.2MPa后结束静养，静养时间在30~90min，可以是30、60、90min等；

（5）              脱模切割

坯体翻转脱模，使用切割机进行切割，去除多余底料和顶料；

（6）              蒸压养护

将切割好的半成品放入蒸压釜，在温度60-160^oC，可以是60、80、100、120、140、160^oC等；压力为0.1~1MPa，可以是0.1、0.3、0.5、0.7、1.0MPa等；养护湿度为70~99%，可以是70、80、90、99%等；养护时间为1~24h，蒸压结束后得到成品。

本发明得到的蒸压加气混凝土的性能参数是：

实施例一：

量取钠水玻璃350g，模数为3.25，密度为1.38g/ml；称取40g NaOH和40g水混合均匀，再与水玻璃、0.27g稳泡剂混合均匀，放置24小时，作为液体碱性激发剂。

称取Ⅰ级粉煤灰300g作为矿物原料，称取15g H₂O₂发泡剂，6g脱硫石膏，加入矿物原料中，均匀混合。

将液体碱性激发剂与固体原料混合，搅拌均匀后加入发泡剂，搅拌3min。

将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中，密封，60^oC下静养60min。

坯体翻转脱模，使用切割机进行切割，去除多余底料和顶料。

将切割好的半成品放入蒸压釜，在温度90^oC，压力0.3MPa，养护湿度90%条件下，养护4h，蒸压结束后得到成品。

所得样品在7天后测得的容重为400kg/m³，抗压强度为2.1MPa（7d），导热系数为 0.10W/(m·K)。

 

实施例二：

量取钠水玻璃240g，模数为3.25，密度为1.38g/ml；称取37g NaOH和60g水混合均匀，再与水玻璃、0.16g稳泡剂混合均匀，放置24小时，作为液体碱性激发剂。

称取II级粉煤灰240g，矿渣60g作为矿物原料，称取9g H₂O₂发泡剂，9g脱硫石膏，加入矿物原料中，均匀混合。

将液体碱性激发剂与固体原料混合，搅拌均匀后加入发泡剂，搅拌1min。

将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中，密封，60^oC下静养30min。

坯体翻转脱模，使用切割机进行切割，去除多余底料和顶料。

将切割好的半成品放入蒸压釜，在温度100^oC，压力0.5MPa，养护湿度70%条件下，养护2h，蒸压结束后得到成品。

所得样品在7天后测得的容重为600kg/m³，抗压强度为4.2MPa（7d），导热系数为 0.155W/(m·K)。

 

实施例三：

量取钾水玻璃240g，模数为3.25，密度为1.65g/ml；称取45g KOH和50g水混合均匀，再与水玻璃、0.2g稳泡剂混合均匀，放置12小时，作为液体碱性激发剂。

称取II级粉煤灰240g，偏高岭土60g作为矿物原料，称取0.87g 铝粉，6g脱硫石膏，加入矿物原料中，均匀混合。

将液体碱性激发剂与固体原料混合，搅拌均匀后加入发泡剂，搅拌3min。

将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中，密封，40^oC下静养90min。

坯体翻转脱模，使用切割机进行切割，去除多余底料和顶料。

将切割好的半成品放入蒸压釜，在温度60^oC，压力0.1MPa，养护湿度99%条件下，养护2h，蒸压结束后得到成品。

所得样品在7天后测得的容重为500kg/m³，抗压强度为3.7MPa（7d），导热系数为0.136W/(m·K)。

 

实施例四：

量取钠水玻璃220g，模数为3.25，密度为1.38g/ml；称取50g NaOH和80g水混合均匀，再与水玻璃、0.13g稳泡剂混合均匀，放置36小时，作为液体碱性激发剂。

称取II级粉煤灰270g，硅灰30g作为矿物原料，称取0.56g 铝粉，9g脱硫石膏，加入矿物原料中，均匀混合。

将液体碱性激发剂与固体原料混合，搅拌均匀后加入发泡剂，搅拌3min。

将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中，密封，50^oC下静养30min。

坯体翻转脱模，使用切割机进行切割，去除多余底料和顶料。

将切割好的半成品放入蒸压釜，在温度80^oC，压力0.5MPa，养护湿度99%条件下，养护8h，蒸压结束后得到成品。

所得样品在7天后测得的容重为700kg/m³，抗压强度为7.8MPa（7d），导热系数为0.168W/(m.K)。

 

实施例五：

量取钠水玻璃300g，模数为3.25，密度为1.38g/ml；称取40g NaOH和80g水混合均匀，再与水玻璃、0.2g稳泡剂混合均匀，放置36小时，作为液体碱性激发剂。

称取II级粉煤灰270g，钢渣30g作为矿物原料，称取11g H₂O₂发泡剂，6g脱硫石膏，加入矿物原料中，均匀混合。

将液体碱性激发剂与固体原料混合，搅拌均匀后加入发泡剂，搅拌5min。

将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中，密封，60^oC下静养60min。

坯体翻转脱模，使用切割机进行切割，去除多余底料和顶料。

将切割好的半成品放入蒸压釜，在温度120^oC，压力0.7MPa，养护湿度99%条件下，养护12h，蒸压结束后得到成品。

所得样品在7天后测得的容重为500kg/m³，抗压强度为3.5MPa（7d），导热系数为   0.138W/(m.K)。

 

实施例六：

量取钠水玻璃210g，模数为3.25，密度为1.38g/ml；称取45g NaOH和40g水混合均匀，再与水玻璃、0.09g稳泡剂混合均匀，放置12小时，作为液体碱性激发剂。

称取II级粉煤灰265g，硅灰45g作为矿物原料，称取0.4g 铝粉，9g脱硫石膏，加入矿物原料中，均匀混合。

将液体碱性激发剂与固体原料混合，搅拌均匀后加入发泡剂，搅拌3min。

将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中，密封，60^oC下静养60min。

坯体翻转脱模，使用切割机进行切割，去除多余底料和顶料。

将切割好的半成品放入蒸压釜，在温度110^oC，压力0.9MPa，养护湿度90%条件下，养护12h，蒸压结束后得到成品。

所得样品在7天后测得的容重为800kg/m³，抗压强度为11.5MPa（7d），导热系数为0.19W/(m.K)。

本发明的蒸压加气混凝土以粉煤灰为主要原料，结合其他矿物原料，应用先进的化学发泡技术制备而成，制作工艺简单、性能可靠，稳定性好。产品可用作防火材料、保温材料、隔音材料、绝热材料等。

以上所述，仅为本发明优化的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种蒸压加气混凝土，其特征在于，所述混凝土包括矿物原料、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂、缓释剂。

2.根据权利要求1所述的蒸压加气混凝土，其特征在于，所述矿物原料包括粉煤灰，所述粉煤灰占矿物原料的80~100wt.%，其他矿物原料包括矿渣、偏高岭土、硅灰、钢渣或循环硫化床底灰中的一种；所述发泡剂是双氧水或铝粉；所述的碱性激发剂包括水玻璃和NaOH或KOH，所述的稳泡剂是阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、或双离子表面活性剂；所述的缓释剂是脱硫石膏。

3.根据权利要求2所述的蒸压加气混凝土，其特征在于，包括以下质量配比的原料：

所述碱性激发剂：相当于矿物原料质量的40~55 wt.%，包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水；模数为1.0~2.0，质量浓度为15~40wt.%；

所述双氧水：相当于矿物原料质量的1~5 wt.%，浓度为30 wt.%；

所述脱硫石膏：相当于矿物原料质量的2~3.5 wt.%；

所述稳泡剂：相当于矿物原料质量的0.03~0.9 wt.%。

4.根据权利要求2所述的蒸压加气混凝土，其特征在于，包括以下质量配比的原料：

所述碱性激发剂：相当于矿物原料质量的40~55 wt.%，包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水；模数为1.0~2.0，质量浓度为15~40wt.%；

所述铝粉：相当于矿物原料质量的0.13~0.39 wt.%；

所述脱硫石膏：相当于矿物原料质量的2~3.5 wt.%；

所述稳泡剂：相当于矿物原料质量的0.03~0.09 wt.%。

5.根据权利要求2所述的蒸压加气混凝土，其特征在于，在反应原料混合时，需外加一定量的水，使H₂O/Na₂O的摩尔比为10~20；

所述粉煤灰达到国标II级粉煤灰要求，Al₂O₃质量含量≥20 wt.%；

所述其他矿物原料的粒径为10μm≤D₅₀≤100μm，颗粒细度0.080mm筛筛余≤12~25%，含碳量≤5%，烧失量≤10%；

所述碱性激发剂中包括钠/钾水玻璃、NaOH/KOH、水，模数为1.0~2.0，质量浓度为15~40wt.%；

所述脱硫石膏中的硫酸钙含量≥85%，含水率≤35%；

所述铝粉中活性铝≥85%；颗粒细度0.075mm筛筛余≤2%，发气率 4min 50~60%、15min ≥90%、30min ≥99%，水分散性好，无团聚颗粒；

加压蒸养温度为60-160^oC，压力为0.1~1MPa，养护湿度为70~99%，养护时间为1~24h；

制得的蒸压加气混凝土中，SiO₂与Al₂O₃的摩尔比为：2.5≤SiO₂/ Al₂O₃≤4.5，Na₂O与Al₂O₃的摩尔比为：0.5≤Na₂O/ Al₂O₃≤2。

6.一种蒸压加气混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下制备过程：

将矿物原料、碱性激发剂、稳泡剂与水混合，再与发泡剂、脱硫石膏混合搅拌得到料浆，搅拌时间为1-10 min；

将所述料浆浇注到模具中，调节浇注扩散度，使其为15%；

浇注完成后，将模具放入静养室后，在40~60 ^oC环境下，所述模具中的料浆发泡、稠化、硬化形成强度≥0.1MPa的坯体，坯体硬度达到0.1~0.2MPa后结束静养，静养时间为30~90min；

将所述坯体翻转脱模，使用切割机进行切割，去除多余底料和顶料；

将切割好的半成品放入蒸压釜，在温度60-160^oC，压力为0.1~1MPa，湿度为70~99%的环境下养护，养护时间为1~24h，蒸压结束后得到所述蒸压加气混凝土成品。