CN104402508A - 一种常压低温加气混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常压低温加气混凝土及其制备方法，本发明的混凝土由粉煤灰、矿渣、砂子、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂等组成。各原料由以下质量配比组成：粉煤灰25～50wt.％，矿渣0～15wt.％，砂子25～50wt.％，碱性激发剂10～25wt.％，发泡剂1～2wt.％，稳泡剂0.5～1wt.％。经混料、搅拌、浇注、预养护、脱模、切割、蒸养工艺制备而成，该工艺无需石灰、水泥原料，无需加压，常压、低温(60-90℃)蒸养制成，利用了固体废弃物，降低了成本，提高了安全生产能力和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种常压低温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％。
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。原材料中基本都要使用石灰和水泥原料，高温(180～240℃)、高压(0.5～1.5MPa)蒸汽养护，成本高、存在安全隐患、天然资源利用多、固体废弃物资源利用少。近几年，由于石灰的乱采乱伐，对环境污染的影响，国家逐渐限制石灰的开采与使用。当前，迫切需要一种低成本、环保、综合利用固体废弃物的加气混凝土技术的诞生。
发明内容
为了降低加气混凝土生产的能耗和减少石灰、水泥等天然和高耗能资源的使用，本发明提供了一种制备工艺简单，性能稳定，常压、低温蒸养的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：
本发明的常压低温加气混凝土的原料，包括粉煤灰、矿渣、砂子、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂。
所述粉煤灰占25～50wt.％，所述的矿渣占0～15wt.％；所述的沙子是河砂、机制砂或尾矿砂，占25～50wt.％，所述的碱性激发剂包括水玻璃和NaOH或KOH，所述发泡剂是双氧水；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。
本发明的常压低温加气混凝土包括以下质量配比的原料：
所述碱性激发剂：占总质量的10～25wt.％，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：占总质量的1～2wt.％，浓度为30wt.％；
所述稳泡剂：占总质量的0.5～1wt.％。
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SiO2的质量含量≥50wt.％，Al2O3质量含量≥20wt.％，Fe2O3质量含量≤5wt.％，含碳量≤5wt.％，烧失量≤10wt.％；
所述矿渣的粒径为10μm≤D50≤100μm，颗粒细度0.080mm筛筛余≤12～25％，含碳量≤wt.5％，烧失量≤10wt.％；
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.％；
蒸养温度为60-90℃，养护湿度为50～90％，养护时间为1～24h；
本发明的上述常压低温加气混凝土的制备方法，包括步骤：
(1)混合搅拌
将粉煤灰、矿渣、砂子、碱性激发剂、稳泡剂与水混合，再与发泡剂混合搅拌得到料浆，搅拌时间为1-10min；
(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℃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养釜，在温度60-90℃，湿度为50～90％的环境下养护，养护时间为1～24h，蒸养结束后得到所述常压低温加气混凝土成品。
本发明制备工艺简单，性能优良、稳定，常压、低温蒸养，成本较低。
具体实施方式
本发明一实施例给出了一种常压低温加气混凝土，包括粉煤灰-砂加气混凝土，主要由以下原料制成：粉煤灰、矿渣、砂子、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂等，其中粉煤灰占25～50wt.％，矿渣占0～15wt.％；砂子是河砂、机制砂或尾矿砂，占25～50wt.％，所述的碱性激发剂包括水玻璃和NaOH或KOH，占10～25wt.％；所述发泡剂是双氧水，占1～2wt.％；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，占0.5～1wt.％。各种原料的性能要求：
碱性激发剂：水玻璃的模数为2.0～3.5，激发剂的模数在1.0～2.0，，或者其他模数，质量浓度在15～40wt.％；
发泡剂：双氧水质量浓度为30wt.％；
所述粉煤灰SiO2的质量含量≥50wt.％，Al2O3质量含量≥20wt.％，Fe2O3质量含量≤5wt.％，含碳量≤5wt.％，烧失量≤10wt.％；
矿渣的粒径为10μm≤D50≤100μm，颗粒细度0.080mm筛筛余≤12～25％，含碳量≤wt.5％，烧失量≤10wt.％；
本发明另一实施例给出了上述常压低温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
将粉煤灰、矿渣、砂子、碱性激发剂、稳泡剂与水混合，再与发泡剂混合搅拌得到料浆，搅拌时间为1-10min，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)预养护
模具放入静养室后，在40～60℃环境下，可以是40、50、60℃，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)常压低温养护
将切割好的半成品放入蒸养釜，在温度60-90℃，可以是60、70、80、90℃等；养护湿度为50～90％，可以是50、60、70、80、90％等；养护时间为1～24h，蒸压结束后得到成品。
本发明得到的常压低温加气混凝土的性能参数是：
实施例一：
量取钠水玻璃150g，模数为3.25，密度为1.38g/ml；称取20g NaOH和50g水混合均匀，再与水玻璃、5g稳泡剂混合均匀，放置24小时，作为液体碱性激发剂。
称取粉煤灰210g，矿渣90g，砂450g作为固体原料，称取10g H2O2作为发泡剂。
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，50℃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70℃，养护湿度80％条件下，养护10h，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3.6MPa(7d)，导热系数为0.156W/(m.K)。
实施例二：
量取钠水玻璃204g，模数为3.25，密度为1.38g/ml；称取24g NaOH和45g水混合均匀，再与水玻璃、5g稳泡剂混合均匀，放置12小时，作为液体碱性激发剂。
称取粉煤灰300g，砂450g作为固体原料，称取10g H2O2发泡剂，加入固体原料中，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8min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中，密封，60℃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℃，养护湿度70％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600kg/m3，抗压强度为3.8MPa(7d)，导热系数为0.155W/(m·K)。
实施例三：
量取钠水玻璃204g，模数为3.25，密度为1.38g/ml；称取24g NaOH和40g水混合均匀，再与水玻璃、7.5g稳泡剂混合均匀，放置12小时，作为液体碱性激发剂。
称取粉煤灰300g，砂450g作为固体原料，称取15g H2O2发泡剂，加入固体原料中，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，40℃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80℃，养护湿度50％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3.0MPa(7d)，导热系数为0.138W/(m·K)。
实施例四：
量取钠水玻璃150g，模数为3.25，密度为1.38g/ml；称取16g NaOH和40g水混合均匀，再与水玻璃、5g稳泡剂混合均匀，放置24小时，作为液体碱性激发剂。
称取粉煤灰210g，矿渣90g，砂300g作为固体原料，称取10g H2O2发泡剂，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2min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中，密封，40℃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75℃，养护湿度90％条件下，养护24h，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3.0MPa(7d)，导热系数为0.136W/(m·K)。
实施例五：
量取钠水玻璃150g，模数为3.25，密度为1.38g/ml；称取18g NaOH和30g水混合均匀，再与水玻璃、5g稳泡剂混合均匀，放置4小时，作为液体碱性激发剂。
称取粉煤灰240g，矿渣60g，砂150g作为固体原料，称取10g H2O2发泡剂，加入固体原料中，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8min。
将混合后的物料浇注到钢制模具或塑料模具中，密封，50℃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70℃，养护湿度90％条件下，养护18h，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2.5MPa(7d)，导热系数为0.118W/(m·K)。
实施例六：
量取钠水玻璃204g，模数为3.25，密度为1.38g/ml；称取30g NaOH和35g水混合均匀，再与水玻璃、5g稳泡剂混合均匀，放置4小时，作为液体碱性激发剂。
称取粉煤灰270g，矿渣30g，砂150g作为固体原料，称取10g H2O2发泡剂，加入固体原料中，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℃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90℃，养护湿度80％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450kg/m3，抗压强度为2.5MPa(7d)，导热系数为0.133W/(m·K)。
本发明的常压低温加气混凝土以粉煤灰、砂子为主要原料，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 (5)
1.一种常压低温加气混凝土，其特征在于，所述混凝土包括粉煤灰、矿渣、砂子、碱性激发剂、发泡剂、稳泡剂。
2.根据权利要求1所述的常压低温加气混凝土，其特征在于，所述粉煤灰占25～50wt.％，所述的矿渣占0～15wt.％；所述的沙子是河砂、机制砂或尾矿砂，占25～50wt.％，所述的碱性激发剂包括水玻璃和NaOH或KOH，所述发泡剂是双氧水；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。
3.根据权利要求2所述的常压低温加气混凝土，其特征在于，包括以下质量配比的原料：
所述碱性激发剂：占总质量的10～25wt.％，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：占总质量的1～2wt.％，浓度为30wt.％；
所述稳泡剂：占总质量的0.5～1wt.％。
4.根据权利要求2所述的常压低温加气混凝土，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SiO2的质量含量≥50wt.％，Al2O3质量含量≥20wt.％，Fe2O3质量含量≤5wt.％，含碳量≤5wt.％，烧失量≤10wt.％；
所述矿渣的粒径为10μm≤D50≤100μm，颗粒细度0.080mm筛筛余≤12～25％，含碳量≤wt.5％，烧失量≤10wt.％；
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.％；
蒸养温度为60-90℃，养护湿度为50～90％，养护时间为1～24h。
5.一种常压低温加气混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下制备过程：
将粉煤灰、矿渣、砂子、碱性激发剂、稳泡剂与水混合，再与发泡剂混合搅拌得到料浆，搅拌时间为1-10min；
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℃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养釜，在温度60-90℃，湿度为50～90％的环境下养护，养护时间为1～24h，蒸养结束后得到所述常压低温加气混凝土成品。
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