CN104675010B - 煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法，复合板材由装饰砂浆面层和轻质微孔混凝土保温层复合而成，以工业化过程排出的煤制气渣为轻质骨料，不仅具有良好的保温性能，质轻，保温，隔热，比强度高，且其全部由无机材料构成，具有不易燃和耐久性好的特点，克服了目前大量使用的板材如聚苯板存在的保温体系易燃、外装修容易空鼓脱落和使用寿命远比建筑物服务年限短的缺点，更重要的，其将工业废渣资源化，极大地降低了板材成本，实现了消除环境污染和建筑节能的双重效益，保护了不可再生的天然建材资源，对国计民生都有现实和长远的意义。

Description

煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体设计一种环保节能型的煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材以及与之配套的制备方法。
背景技术
统计数据显示，我国每年排出约200万吨的煤制气的灰渣（简称煤制气渣），由于不能得到有效的利用，如此规模庞大的废渣对环境造成严重的负面影响。我国制定改燃煤为燃气规划后，将煤首先制为煤气，以煤气作为燃料供应用户，这一规划的实施，进一步加大了煤制气渣的产量，由此造成的环境问题更加突出。另一方面，传统的板材如粘土砖等的大量生产需要大量的优质粘土，进而导致破坏大面积的良田，这对我国这样一个人均土地只有世界人均土地三分之一的国家来说，是一种空前的挑战；同时混凝土用的砂石材料等资源，很多地方都趋于枯竭，不仅影响建筑行业的快速发展，也对不可再生的天然资源的保护提出严重警戒；此外，目前大量使用的板材还存在保温体系易燃、外装修容易空鼓脱落且使用寿命远比建筑物服务年限短等问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法，一方面解决现有煤制气渣作为废料大量堆积、环境污染问题严重、影响居民生活的严重技术问题；另一方面解决现有建材主要使用粘土或其他天然材料、不仅用量大成本高供不应求，还造成不可恢复的严重环境损害、甚至造成某些种类天然建材趋于枯竭的严重问题；此外，还解决现有板材保温体系易燃、外装修容易空鼓脱落且使用寿命远比建筑物服务年限短等技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材，由装饰砂浆面层和轻质微孔混凝土保温层复合而成，其特征在于：
所述装饰砂浆面层的原料组成按每立方米砂浆的重量配合比如下：
河砂 1850 kg/m3～2200 kg/m3；
水泥 400 kg/m3～490 kg/m3；
掺合料 50 kg/m3～85 kg/m3；
减水剂 2.9kg/m3～4.5kg/m3；
自来水 105kg/m3～140kg/m3；
无机颜料 0～6.5 kg/m3。
所述轻质微孔混凝土保温层的原料组成按每立方米浆料的重量配合比如下：
水泥 260 kg/m3～330 kg/m3；
煤制气渣 310kg/m3～460kg/m3；
掺合料 40 kg/m3～70kg/m3；
减水剂 3.2kg/m3～4kg/m3；
自来水 90kg/m3～150kg/m3；
发泡剂 0.5kg/m3～1.2kg/m3。
优选的，所述轻质微孔混凝土保温层中的煤制气渣的化学组分及该组分在煤制气渣中所占的重量百分比为：CaO:17.9～25.9%， SiO2: 36.8～44.5%，Al2O3:14.1～20.5，MgO:0～10%，Fe2O3:0～10%。
进一步优选的，所述轻质微孔混凝土保温层中的煤制气渣的粒径不大于5mm，干容重为550～700kg/m3。
进一步的，所述轻质微孔混凝土保温层的干容重为450～650kg/ m3。
优选的，所述装饰砂浆面层的厚度为3～5mm，轻质微孔混凝土保温层的厚度为50～120mm。
进一步的，所述装饰砂浆面层所用的水泥是42.5普通硅酸盐水泥或52.5普通硅酸盐水泥。
优选的，所述装饰砂浆面层中的河砂级配为：粒径1.25～5mm的占45～60%，粒径1.25mm以下的占40～55%。
优选的，所述装饰砂浆面层的掺合料为S95级矿渣粉。
优选的，所述装饰砂浆面层的减水剂为萘系高效减水剂、萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物、对胺基苯磺酸甲醛缩聚物、磺化酮醛缩聚物、聚丙烯酸盐及其接枝共聚物或聚羧酸高效减水剂。
本发明还涉及一种上述的煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将原状煤制气渣于露天条件下自然风干，风干后即呈松散状态；
步骤二、将已经风干至松散状态的煤制气渣过筛处理，筛除较大颗粒，留取通过筛孔的细渣部分；
步骤三、将细渣烘干，至含水率小于1%，放置备用；
步骤四、模具支护：包括模具整理，模具支设以及涂刷隔离剂；
步骤五、装饰砂浆面层料浆的制备：依据既定配比分别称取装饰砂浆面层的配料，然后混合并搅拌均匀；
步骤六、煤制气渣微孔混凝土浆料的制备：依据既定配比分别称取轻质微孔混凝土保温层的配料，然后混合并搅拌成含均匀汽泡的浆料；
步骤七、摊铺装饰砂浆面层浆料：将步骤五中制备完成的装饰砂浆面层浆料摊铺在模具内，保证摊铺的厚度均匀；
步骤八、制备轻质微孔混凝土保温层：将步骤六中制备好的煤制气渣微孔混凝土浆料摊铺在模具内，使其在装饰砂浆面层浆料之上，保证摊铺的厚度均匀；
步骤九、表面修整、覆盖：将摊铺到模具的微孔混凝土浆料刮平，充满整个模板，浆料上表面正好与模具侧模平齐，然后用塑料薄膜覆盖；
步骤十、脱模：在24h～48h内脱模；
步骤十一、养护：在温度20～40℃、在65%以上相对湿度的条件下养护至5天后，转入自然条件养护至龄期14天，至此，板材制备完成。
与现有技术相比，本发明的技术优势在于：
1、本技术以煤制气渣作为轻质骨料，将煤制气渣开发成新型建筑墙体节能材料，将工业废渣资源化，实现了消除环境污染和建筑节能的双重效益，保护了不可再生的天然建材资源，对国计民生都有现实和长远的意义；
2、煤制气渣板材不仅具有良好的保温性能，质轻，保温，隔热，比强度高，且其全部由无机材料构成，具有不易燃和耐久性好的特点，克服了目前大量使用的板材如聚苯板存在的保温体系易燃、外装修容易空鼓脱落和使用寿命远比建筑物服务年限短的缺点。
本发明板材产品复合板材的各项技术指标检测合格，其容重在490～720kg/m3之间，抗压强度在4.8～6Mpa之间，并在工程得以应用，取得了良好的效果，为我国煤制渣的科学、高效地利用开辟了一条重要途径。
附图说明
图1是本发明煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的结构示意图；
图2是本发明涉及的煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备流程图；
附图标记：1-装饰砂浆面层、2-轻质微孔混凝土保温层。
具体实施方式
一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材，如图1所示，由装饰砂浆面层1和轻质微孔混凝土保温层2复合而成，下面结合三个实施例对板材的配方及制作方法作进行进一步的说明和解释：
实施例1
装饰砂浆面层1的原料组成按每立方米砂浆的重量配合比如下：
河砂 1850 kg/m3；
水泥 450 kg/m3；
掺合料 50 kg/m3；
减水剂 3kg/m3；
自来水 105kg/m3；
轻质微孔混凝土保温层2的原料组成按每立方米浆料的重量配合比如下：
水泥 330 kg/m3；
煤制气渣 380kg/m3；
掺合料 40 kg/m3；
减水剂 4kg/m3；
自来水 90kg/m3；
发泡剂 0.5kg/m3。
实施例1的板材的制作方法如下，如图2所示：
步骤一、将原状煤制气渣于露天自然风干；
步骤二、将已经风干至松散状态的渣用孔径为5mm的筛子过筛，留取通过筛孔的细渣部分；
步骤三、将细渣烘干至含水率小于1%后备用，同时取样测定其烧失量，实测烧失量为3.2%；
步骤四、模具支护：包括模具整理，支底模即清水面模板、侧模，刷隔离剂；
步骤五、装饰砂浆面层料浆的制备：按上述装饰砂浆面层1配比分别称取各配料，倒入搅拌机混合并搅拌成均匀浆料；
步骤六、煤制气渣微孔混凝土浆料的制备：按上述轻质微孔混凝土保温层2的配比分别称取各配料，倒入搅拌机混合并搅拌成含均匀气泡的浆料；
步骤七、摊铺装饰砂浆面层浆料：将步骤五中制备完成的装饰砂浆面层浆料摊铺在模具内，摊铺至均匀厚度3mm；
步骤八、制备轻质微孔混凝土保温层：将步骤六中制备好的煤制气渣微孔混凝土浆料摊铺在模具内，使其在装饰砂浆面层浆料之上，保证摊铺的均匀厚度为60mm；
步骤九、表面修整、覆盖：将摊铺到模具的微孔混凝土浆料刮平，并用抹子抹平表面，然后用塑料薄膜覆盖；
步骤十、脱模：在20～30℃室温静停24h后脱模；
步骤十一、养护：在温度23℃、70%相对湿度的条件下养护5天后，转入自然条件养护至龄期14天(自然养护期间每天浇1次水，并用塑料薄膜覆盖)。
实施例2
装饰砂浆面层1的原料组成按每立方米砂浆的重量配合比如下：
河砂 2000 kg/m3；
水泥 400 kg/m3；
掺合料 70 kg/m3；
减水剂 3.5kg；
自来水 120kg/m3；
无机颜料 4 kg/m3；
轻质微孔混凝土保温层2的原料组成按每立方米浆料的重量配合比如下：
水泥 295 kg/m3；
煤制气渣 460kg/m3；
掺合料 55kg/m3；
减水剂 3.6kg/m3；
自来水 120kg/m3；
发泡剂 0.9kg/m3。
实施例2的板材的制作方法如下：
步骤一、将原状煤制气渣于露天自然风干；
步骤二、将已经风干至松散状态的渣用孔径为5mm的筛子过筛，留取通过筛孔的细渣部分；
步骤三、将细渣烘干至含水率小于1%后备用，同时取样测定其烧失量，实测烧失量为2.9%；
步骤四、模具支护：包括模具整理，支底模即清水面模板、侧模，刷隔离剂；
步骤五、装饰砂浆面层料浆的制备：按上述装饰砂浆面层1配比分别称取各配料，倒入搅拌机混合并搅拌成均匀浆料；
步骤六、煤制气渣微孔混凝土浆料的制备：按上述轻质微孔混凝土保温层2的配比分别称取各配料，倒入搅拌机混合并搅拌成含均匀气泡的浆料；
步骤七、摊铺装饰砂浆面层浆料：将步骤五中制备完成的装饰砂浆面层浆料摊铺在模具内，摊铺至均匀厚度4mm；
步骤八、制备轻质微孔混凝土保温层：将步骤六中制备好的煤制气渣微孔混凝土浆料摊铺在模具内，使其在装饰砂浆面层浆料之上，保证摊铺的均匀厚度为60mm；
步骤九、表面修整、覆盖：将摊铺到模具的微孔混凝土浆料刮平，并用抹子抹平表面，然后用塑料薄膜覆盖；
步骤十、脱模：在20～30℃室温静停24h后脱模；
步骤十一、养护：在温度23℃、70%相对湿度的条件下养护5天后，转入自然条件养护至龄期14天，自然养护期间每天浇1次水，并用塑料薄膜覆盖。
实施例3
装饰砂浆面层1的原料组成按每立方米砂浆的重量配合比如下：
河砂 2200 kg/m3；
水泥 490 kg/m3；
掺合料 85 kg/m3；
减水剂 4.2kg/m3；
自来水 140kg/m3；
无机颜料 6.5 kg/m3；
轻质微孔混凝土保温层2的原料组成按每立方米浆料的重量配合比如下：
水泥 260 kg/m3；
煤制气渣 310kg/m3；
掺合料 70kg/m3；
减水剂 3.2kg/m3；
自来水 150kg/m3；
发泡剂 1.2kg/m3。
实施例3的板材的制作方法如下：
步骤一、将原状煤制气渣于露天自然风干；
步骤二、将已经风干至松散状态的渣用孔径为5mm的筛子过筛，留取通过筛孔的细渣部分；
步骤三、将细渣烘干至含水率小于1%后备用，同时取样测定其烧失量，实测烧失量为3.2%；
步骤四、模具支护：包括模具整理，支底模即清水面模板、侧模，刷隔离剂；
步骤五、装饰砂浆面层料浆的制备：按上述装饰砂浆面层1配比分别称取各配料，倒入搅拌机混合并搅拌成均匀浆料；
步骤六、煤制气渣微孔混凝土浆料的制备：按上述轻质微孔混凝土保温层2的配比分别称取各配料，倒入搅拌机混合并搅拌成含均匀气泡的浆料；
步骤七、摊铺装饰砂浆面层浆料：将步骤五中制备完成的装饰砂浆面层浆料摊铺在模具内，摊铺至均匀厚度5mm；
步骤八、制备轻质微孔混凝土保温层：将步骤六中制备好的煤制气渣微孔混凝土浆料摊铺在模具内，使其在装饰砂浆面层浆料之上，保证摊铺的均匀厚度为60mm；
步骤九、表面修整、覆盖：将摊铺到模具的微孔混凝土浆料刮平，并用抹子抹平表面，然后用塑料薄膜覆盖；
步骤十、脱模：在20～30℃室温静停24h后脱模；
步骤十一、养护：在温度23℃、70%相对湿度的条件下养护5天后，转入自然条件养护至龄期14天，自然养护期间每天浇1次水，并用塑料薄膜覆盖。
其中，以上三个实施例中，本技术对我国目前的煤制气渣的物化特性进行了深入的测试分析，各地煤制气渣为细颗粒状，大于5mm的颗粒约占15%～25%，主要为未燃碳，筛除5mm以上的颗粒后，干容重为550～700kg/m3,各地煤制气渣的化学成分大致为CaO:17.9～25.9%, SiO2: 36.8～44.5%, Al2O3:14.1～20.5%,MgO和Fe2O3分别在10%以下；轻质微孔混凝土保温层2中的煤制气渣的粒径不大于5mm，堆积干容重为550～670kg/m3 ，轻质微孔混凝土保温层2的干容重为580～750kg/m3；所述装饰砂浆面层1的厚度为3～5mm，轻质微孔混凝土保温层2的厚度为50～120mm；装饰砂浆面层1所用的水泥是42.5普通硅酸盐水泥或52.5普通硅酸盐水泥，所述装饰砂浆面层1中的河砂级配为：粒径1.25～5mm的占45～60%，粒径1.25mm以下的占40～55%；装饰砂浆面层1的掺合料为S95级矿渣粉，所述装饰砂浆面层1的减水剂为萘系高效减水剂、萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物、对胺基苯磺酸甲醛缩聚物、磺化酮醛缩聚物、聚丙烯酸盐及其接枝共聚物或聚羧酸高效减水剂。
对三个实施例的产品进行抽样检测，每个实施例取9块板材，主要力学性能按JG/T169-2005 《建筑隔墙用轻质条板》进行产品质量检测，表1为具体检测结果。
表1 .产品质量检测结果数据表
从表1可以看出，实施例产品的主要物理力学性能指标均达到建筑隔墙用轻质条板的技术要求。
本发明以煤制气渣为轻骨料研制成功了煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材，板材的各项技术指标检测合格，其容重在600～650kg/m3之间，抗压强度在4.8～6Mpa之间，可以用作外挂墙板或隔墙板。本发明产品取得了良好的技术经济和环境效益。

Claims (9)

1.一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法，所述煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材由装饰砂浆面层（1）和轻质微孔混凝土保温层（2）复合而成，其特征在于：所述装饰砂浆面层（1）的原料组成按每立方米砂浆的重量配合比如下：
河砂 1850 kg/m3～2200 kg/m3；
水泥 400 kg/m3～490 kg/m3；
掺合料 50 kg/m3～85 kg/m3；
减水剂 2.9kg/m3～4.5kg/m3；
自来水 105kg/m3～140kg/m3；
无机颜料 0～6.5 kg/m3；
所述轻质微孔混凝土保温层（2）的原料组成按每立方米浆料的重量配合比如下：
水泥 260 kg/m3～330 kg/m3；
煤制气渣 310kg/m3～460kg/m3；
掺合料 40 kg/m3～70kg/m3；
减水剂 3.2kg/m3～4kg/m3；
自来水 90kg/m3～150kg/m3；
发泡剂 0.5kg/m3～1.2kg/m3；
其制备方法包括如下步骤：
步骤一、将原状煤制气渣于露天条件下自然风干，风干后即呈松散状态；
步骤二、将已经风干至松散状态的煤制气渣过筛处理，筛除较大颗粒，留取通过筛孔的细渣部分；
步骤三、将细渣烘干，至含水率小于1%，放置备用；
步骤四、模具支护：包括模具整理，模具支设以及涂刷隔离剂；
步骤五、装饰砂浆面层料浆的制备：依据既定配比分别称取装饰砂浆面层的配料，然后混合并搅拌均匀；
步骤六、煤制气渣微孔混凝土浆料的制备：依据既定配比分别称取轻质微孔混凝土保温层的配料，然后混合并搅拌成含均匀汽泡的浆料；
步骤七、摊铺装饰砂浆面层浆料：将步骤五中制备完成的装饰砂浆面层浆料摊铺在模具内，保证摊铺的厚度均匀；
步骤八、制备轻质微孔混凝土保温层：将步骤六中制备好的煤制气渣微孔混凝土浆料摊铺在模具内，使其在装饰砂浆面层浆料之上，保证摊铺的厚度均匀；
步骤九、表面修整、覆盖：将摊铺到模具的微孔混凝土浆料刮平，充满整个模板，浆料上表面正好与模具侧模平齐，然后用塑料薄膜覆盖；
步骤十、脱模：在24h～48h内脱模；
步骤十一、养护：在温度20～40℃、在65%以上相对湿度的条件下养护至5天后，转入自然条件养护至龄期14天，至此，板材制备完成。
2.根据权利要求1所述的一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法，其特征在于：所述轻质微孔混凝土保温层（2）中的煤制气渣的化学组分及该组分在煤制气渣中所占的重量百分比为：CaO:17.9～25.9%，SiO2: 36.8～44.5%，Al2O3:14.1～20.5%，MgO:0～10%，Fe2O3:0～10%。
3.根据权利要求1所述的一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法，其特征在于：所述轻质微孔混凝土保温层（2）中的煤制气渣的粒径不大于5mm，堆积干容重为550～670kg/m3。
4.根据权利要求1所述的一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法，其特征在于：所述轻质微孔混凝土保温层（2）的干容重为580～750kg/ m3。
5.根据权利要求1所述的一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法，其特征在于：所述装饰砂浆面层（1）的厚度为3～5mm，轻质微孔混凝土保温层（2）的厚度为50～120mm。
6.根据权利要求1所述的一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法，其特征在于：所述装饰砂浆面层（1）所用的水泥是42.5普通硅酸盐水泥或52.5普通硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1所述的一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法，其特征在于：所述装饰砂浆面层（1）中的河砂级配为：粒径1.25～5mm的占45～60%，粒径1.25mm以下的占40～55%。
8.根据权利要求1所述的一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法，其特征在于：所述装饰砂浆面层（1）的掺合料为S95级矿渣粉。
9.根据权利要求1所述的一种煤制气渣轻质微孔混凝土复合板材的制备方法，其特征在于：所述装饰砂浆面层（1）的减水剂为萘系高效减水剂、萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物、对胺基苯磺酸甲醛缩聚物、磺化酮醛缩聚物、聚丙烯酸盐及其接枝共聚物或聚羧酸高效减水剂。
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