CN104891895A - 一种自保温砌块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自保温砌块及其制备方法，属于建材技术领域。一种自保温砌块，所用原料质量份数比为：水泥400-450份，中性锆硅渣25-80份，石英砂淤砂1-140份，硬脂酸钙1-2份，减水剂4-10份和聚丙烯纤维1-2份。本发明的有益效果是：不产生二次副产品，利废环保，不需蒸压养护、强度发展快，生产周期短，可大大降低生产成本，砌块的后期强度性能会继续缓慢提高，而不下降，因此制品长期力学性能良好，同时砌块吸水率低于18%，其抗冻性等耐久性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及建材技术领域，特别涉及一种自保温砌块及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展和人口的不断增加，资源消耗和环境污染不断加剧，对经济技术发展的约束日益突出，成为制约我国国民经济发展的重要问题。节能减排已经逐渐成为共识。随着我国对建筑节能工作的重视，随着与建筑节能有关政策的实施，建筑保温节能材料得到迅速的发展和利用。发泡混凝土具有寿命长、无毒害、轻质（200-800kg/m3）、热工性能优越、吸音隔音、防火等优异性能，得到了人们的关注和兴趣。目前国内发泡混凝土主要有现场发泡混凝土和发泡混凝土制品（发泡混凝土保温板、发泡混凝土砌块和发泡混凝土轻质板材）。现场发泡混凝土密度在范围300-700 kg/m3，主要用于屋面找坡兼屋面保温材料，或作为地板采暖绝热层；发泡混凝土保温板主要用于墙体建筑外保温或防火隔离带，此类发泡混凝土密度一般为200-300 kg/m3；发泡混凝土轻质板材，通常采用GRC隔墙板生产工艺，通常采用密度为600 kg/m3的发泡混凝土制作成各种轻质板材，在框架结构中用作隔热填充墙体或与薄钢板制成复合墙板。发泡混凝土砌块，具有质量轻、导热系数小、防火、抗冻性好、施工方便等优点，较早出现的发泡混凝土大多利用硫铝酸盐水泥制备（专利CN104150951A和CN104086215A），选用硫铝酸盐水泥的目的是缩短凝结时间，缩短产品成型周期，但是硫铝酸盐的水化产物中钙矾石含量大，后期强度有所下降，且遇高温达到70℃时钙矾石部分脱水变形，影响其长期性能。同时利用固体废弃物制备发泡混凝土的专利也大量出现，总体分为两种类型，一种是选用具备火山灰效应或水化潜能的废弃物制备发泡混凝土，如利用粉煤灰和硫酸镁CN103979919A、碱性炉灰、碱性矿渣和碱性炉渣等CN104250071A，CN104119099A，CN104108912A， CN104193274A等，这类砌块多数需要蒸压养护才能达到理想强度，用于自保温墙体；另外一类是废弃物做轻骨料制备混凝土砌块，如人造石板废弃物CN103964789A 、改性橡胶CN103864382A, 废旧混凝土CN103588429A, CN103588429A和CN104119099A、页岩陶砂CN103242012A、陶粒CN103524080A等等。目前市场上可应用自保温体系的混凝土砌块多数需要蒸压养护才能同时兼顾强度和保温性能要求，如专利“一种高强度自保温泡沫混凝土砌块CN103979875A”中添加矿粉及尾砂制备混凝土砌块。目前市场上也有部分复合砌块（如专利“一种建筑垃圾发泡混凝土复合保温砌块的加工方法 ”CN104153512A），制备工艺复杂，复合层之间机械结合，强度较低，因此用量不大。其它非复合砌块，另外专利“物理发泡混凝土保温砌块CN104016638A”公开了一种物理发泡混凝土保温砌块原料制成，普通硅酸盐水泥35—90%，粉煤灰5-35%，硅灰2—10%，硬脂酸钙0.1—1%，聚羧酸减水剂0.1—0.8%，硝酸钙1—8%，水泥发泡剂0.2—0.5%,但加工成闭孔率为90－98%的泡体，强度较低难于作为自保温砌块使用。
用于混凝土自保温砌块技术指标要求，密度等级达到B04，强度大于2.0MPa，目前能达到该技术要求的发泡混凝土自保温砌块，都需要蒸压养护处理，该工艺设备投资大，生产成本高，一定程度限制了自保温砌块广泛的应用。
石英砂淤砂是指石英砂在粉碎加工过程中水洗或除尘收集到的细砂。石英矿石是生产玻璃、灌浆料骨料等的原材料，目前其生产处于粗放管理阶段，石英砂场在对石英砂进行粉碎分级过程中，将水洗过程产生的废水如果直接排放，大量淤砂随着废水排入排水沟甚至河道，淤砂颗粒细小，除污染水体以外，在水沟河道淤积干燥后，会形成大量粉尘污染，瘠化被影响区域的土壤，对区域生态环境造成极大影响。但是由于石英淤砂的颗粒细小，浸湿需水量较小，可以用作改善发泡混凝土浆体的流变性能，有利于浆体在发气阶段顺利膨胀，对砌块孔结构的形成有极大改善作用，同时作为细骨料对气孔壁的强度和收缩有改善作用。
锆硅渣是一种含水量较高的胶状聚合物，主要成份为硅酸渣(mSiO2·nH2O)。锆硅渣固体含量约为20%，二氧化硅含量约占固体成分的80%，同时含有少量锆英砂和偏锆酸钠等。中性锆硅渣其具备一下特点：（1）其中胶体尺寸的SiO2 以多以无定型态在渣中呈松软团聚状，比表面积大、活性高，遇水对水分的吸附能力强，加入水泥浆体后，可有效提高浆体粘度，有利于提高浆体发气后气液界面的表面张力，使气泡稳定，减少气泡融合现象，从而保证了发泡混凝土内部气孔的孔径均匀细小并且减少连通孔出现。（2）无定形态的SiO2反应活性较高，在水泥水化初期即可参与水泥水化，加速了水泥稠化和硬化速度，可以代替快硬水泥，协调水泥稠化速度与发气速度相适应，从另一个方面减少气泡融合现象，改善发泡混凝土的孔结构；（3）由于胶体尺寸的无定形态SiO2反应活性高，参与水泥水化时提高了水泥浆体反应界面的硅钙比，使水化产物中结晶程度较高的C-S-H(I)的比例提高，因此可以大大提高发泡混凝土的强度。
发明内容
为了满足当前建筑结构保温一体化对自保温砌块的需求，同时解决固体废弃物的排放和堆放造成的污染问题，本发明实施例提供了一种能够充分利用固体废弃物、水泥发泡制品具有无需热养护或者蒸压养护、拆模时间短、成品强度高的自保温砌块。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种自保温砌块，所用原料质量份数比为：水泥400-450份，中性锆硅渣25-80份，石英砂淤砂1-140份，硬脂酸钙1-2份，减水剂 4-10份和聚丙烯纤维1-2份。
优选的，所用原料质量份数比为：水泥420-450份，中性锆硅渣60-80份，石英砂淤砂4-90份，硬脂酸钙1-2份，减水剂5-10份和聚丙烯纤维1.5-2份。
所述水泥的标号为PO·42.5。
所述聚丙烯纤维为5 cm短纤维。
所述减水剂为减水率达到20%的混凝土减水剂。
为了更好地实现发明目的，本发明还提供一种自保温砌块的制备方法，包括以下步骤：将中性锆硅渣、石英砂淤砂进行预处理，将预处理后的所述中性锆硅渣、所述石英砂淤砂与硬脂酸钙及减水剂预拌30min，混合均匀，制得干粉状助剂；将水泥和聚丙烯纤维混合加入水，搅拌调整水灰比为0.38-0.39，加入所述干粉状助剂混合均匀后，然后倒入占总量为3.6wt%的双氧水作为发泡剂，搅拌均匀后浇入模具，静置8-15 h后拆模切割，得发泡混凝土制品，成型后经养护制得自保温砌块。
所述双氧水为含过氧化氢30%的双氧水。
所述预处理包括以下步骤：将中性锆硅渣在150℃-650℃烘干或煅烧处理3 h-6 h，研磨，用40微米筛过筛，得粉率至少为90%；将石英砂淤砂控制含水率小于0.5%，并筛除300μm以上大颗粒杂质。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
（1）添加石英砂淤砂、锆硅渣等固体废弃物为作为优质矿物外加剂，废弃物利用率为100%，不产生二次副产品，利废环保。
（2）不需蒸压养护、强度发展快，生产周期短，可大大降低生产成本。制品浇筑成型，拆模切割等工艺可在5-24小时内完成，常温常压条件下保温养护，7天可出厂。
（3）砌块的后期强度性能会持续缓慢提高，而不下降，因此制品长期力学性能良好，同时砌块吸水率低于18%，因此其抗冻性等耐久性能良好。
（4）自保温砌块产品在满足容重380~430kg·mm-3的同时，7d抗压强度达到2.0-4.0MPa，导热系数0.080~0.095W/(mK) ；防火等级为A级。
本发明的保温砌块，利用中性锆硅渣作为高性能调凝增强剂，生产石英砂产生的淤砂作为细骨料并起改善浆体流变性的矿物外加剂，以普通硅酸盐水泥为胶结材料，通过双氧水发泡工艺制作高强度自保温发泡混凝土砌块。一方面得到的水泥发泡制品具有无需热养护或者蒸压养护，拆模时间短（8-15h）等优异性能，同时充分利用固体废弃物。本发明制品的优异性能效果源于优异的成型质量和水泥水化特点，本发明的水泥浆浆体粘稠度和流变性能协调良好，保证发泡顺利的前提下，具有良好的稳泡固泡作用；水泥浆稠化速度与发气速度匹配，可有效减少融泡破泡现象，保证发泡混凝土砌块的良好成型，且获得的制品气泡孔径均匀，孔壁薄而致密如图2所示。而普通发泡混凝土气泡壁厚，且多孔，如图1所示。
附图说明
图1为普通水泥发泡混凝土砌块电镜照片。
图2为本发明实施例3砌块样品电镜照片放大倍数为50倍。
图3为普通水泥发泡混凝土砌块气孔壁微观扫描电镜照片，放大倍数为5000倍。
图4为本发明实施例3样品加气混凝土砌块气孔壁微观扫描电镜照片，放大倍数为5000倍。
具体实施方式
针对当前建筑结构保温一体化对自保温砌块的需求量巨大，同时解决固体废弃物的排放和堆放造成的污染问题，并降低自保温砌块成本提高自保温砌块性能的问题，本发明提供一种自保温砌块。
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
实施例1
将中性锆硅渣在150℃烘干处理6 h，研磨，用40微米筛过筛，得粉率至少为90%；将石英砂淤砂烘干处理，将石英砂淤砂在120℃烘干处理控制含水率小于0.5%，并筛除300μm以上大颗粒杂质。
取经过预处理过40μm筛的中性锆硅渣25kg，取经过预处理300μm以下的石英砂淤砂140kg，硬脂酸钙2kg，减水剂4kg预拌30min，混合均匀，制得干粉状助剂，备用；将普通硅酸盐水泥（标号P·O42.5）400kg、、聚丙烯纤维1kg（聚丙烯纤维为5 cm短纤维）搅拌混合均匀，加水（搅拌调整水灰比为0.38），加入干粉助剂，搅拌制备成均匀料浆，然后倒入占总体质量3.6wt%的双氧水(双氧水为含过氧化氢30%的双氧水)作为发泡剂，搅拌均匀后浇入模具，发泡，静止10 h后拆模切割获得发泡混凝土制品。成型后采用15-35℃常压条件下养护方式制得自保温发泡混凝土砌块。
制品性能指标：干容重410kg/m3，7天抗压强度2.8 MPa，导热系数0.080 W/m2·K，吸水率15%。
实施例2
将中性锆硅渣在650℃煅烧处理3 h，研磨，用40微米筛过筛，得粉率至少为90%；将石英砂淤砂在90℃烘干处理，将石英砂淤砂控制含水率小于0.5%，并筛除300μm以上大颗粒杂质。
取经过预处理过40μm筛的中性锆硅渣60kg，取经过预处理300μm以下的石英砂淤砂90kg，硬脂酸钙2kg，减水剂8kg预拌30min，混合均匀，制得干粉状助剂，备用；将普通硅酸盐水泥（标号P·O42.5）420kg、、聚丙烯纤维1.5kg（聚丙烯纤维为5 cm短纤维）搅拌混合均匀，加水（搅拌调整水灰比为0.38），加入干粉助剂，搅拌制备成均匀料浆，然后倒入占总量为3.6wt%的双氧水(双氧水为含过氧化氢30%的双氧水)作为发泡剂，搅拌均匀后浇入模具，发泡，静止15 h后拆模切割，获得发泡混凝土制品。成型后采用15-35℃常压条件下养护方式制得自保温发泡混凝土砌块。
制品性能指标：干容重381kg/m3，7天抗压强度4.0 MPa，导热系数0.081 W/m2·K，吸水率16%。
实施例3
将中性锆硅渣在450℃煅烧处理4 h，研磨，用40微米筛过筛，得粉率至少为90%；将石英砂淤砂在100℃烘干处理，将石英砂淤砂控制含水率小于0.5%，并筛除300μm以上大颗粒杂质。
取经过预处理过40μm筛的中性锆硅渣75kg，取经过预处理300μm以下的石英砂淤砂4kg，硬脂酸钙1kg，减水剂5kg预拌30min，混合均匀，制得干粉状助剂，备用；将普通硅酸盐水泥（标号P·O42.5）430kg、、聚丙烯纤维2kg（聚丙烯纤维为5 cm短纤维）搅拌混合均匀，加水（搅拌调整水灰比为0.39），加入干粉助剂，搅拌制备成均匀料浆，然后倒入占总量为3.6wt%的双氧水(双氧水为含过氧化氢30%的双氧水)作为发泡剂，搅拌均匀后浇入模具，发泡，静止8 h后拆模切割获得发泡混凝土制品。成型后采用15-35℃常压条件下养护方式制得自保温发泡混凝土砌块。
制品性能指标：干容重420kg/m3，7天抗压强度3.3MPa，导热系数0.095 W/m2·K，吸水率18%。本实施例样品微观照片如图2和图4所示，获得的制品气孔均匀，孔壁薄且致密，水化产物结晶量大，且晶粒细小分布均匀，因此制品相关性能指标明显提高。
实施例4
将中性锆硅渣在550℃烘干或煅烧处理5 h，研磨，用40微米筛过筛，得粉率至少为90%；将石英砂淤砂自然风干后含水率0.3%，并筛除300μm以上大颗粒杂质。
取经过预处理过40μm筛的中性锆硅渣80kg，取经过预处理300μm以下的石英砂淤砂70kg，硬脂酸钙2kg，减水剂10kg预拌30min，混合均匀，制得干粉状助剂，备用；将普通硅酸盐水泥（标号P·O42.5）450kg、、聚丙烯纤维1.5kg（聚丙烯纤维为5 cm短纤维）搅拌混合均匀，加水（搅拌调整水灰比为0.39），加入干粉助剂，搅拌制备成均匀料浆，然后倒入占总量为3.6wt%的双氧水(双氧水为含过氧化氢30%的双氧水)作为发泡剂，搅拌均匀后浇入模具，发泡，静止10 h后拆模切割获得发泡混凝土制品。成型后采用15-35℃常压条件下养护方式制得自保温发泡混凝土砌块。
制品性能指标：干容重390kg/m3，7天抗压强度3.6 MPa，导热系数0.091 W/m2·K，吸水率15%。
参见图1-4，图1为普通水泥发泡混凝土电镜照片。图2为本发明实施例3样品电镜照片放大倍数为50倍。
获得制品强度高的原因是由于锆硅渣外加剂不仅有调凝促凝，稳泡固泡的作用，在水泥水化过程中还参与水化反应。如图3所示，普通水泥发泡混凝土孔壁结晶粗大，且孔壁多大裂缝。而锆硅渣外加剂的掺入，促进了硅酸盐水泥的水化反应速度，提高了反应程度，并细化了水化产物的晶体尺寸，结晶以交联网状存在，大大减少了微裂纹，发泡混凝土的孔壁致密，本发明发泡混凝土孔壁形貌电镜照片如图4所示。这也是获得的最终产品抗压强度高的原因。
参见表1，实施例1-4样品干湿收缩量与市售同密度等级蒸压砂加气混凝土砌块相比，明显下降，且下降趋势与石英砂淤砂掺量相关，随着石英砂掺量的增加，收缩量减少。
表1
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种自保温砌块，其特征在于，所用原料质量份数比为：水泥400-450份，中性锆硅渣25-80份，石英砂淤砂1-140份，硬脂酸钙1-2份，减水剂 4-10份和聚丙烯纤维1-2份。
2.根据权利要求1所述的自保温砌块，其特征在于，所用原料质量份数比为：水泥420-450份，中性锆硅渣60-80份，石英砂淤砂4-90份，硬脂酸钙1-2份，减水剂5-10份和聚丙烯纤维1.5-2份。
3.根据权利要求1所述的自保温砌块，其特征在于，所述水泥的标号为PO·42.5。
4.根据权利要求1或2所述的自保温砌块，其特征在于，所述聚丙烯纤维为5 cm短纤维。
5.根据权利要求1至3任一所述的自保温砌块，其特征在于，所述减水剂为减水率达到20%的混凝土减水剂。
6.根据权利要求1至4任一所述的自保温砌块，其特征在于，所述自保温砌块的制备方法，包括以下步骤：将中性锆硅渣、石英砂淤砂进行预处理，将预处理后的所述中性锆硅渣、所述石英砂淤砂与硬脂酸钙及减水剂预拌30min，混合均匀，制得干粉状助剂；将水泥和聚丙烯纤维混合加入水，搅拌调整水灰比为0.38-0.39，加入所述干粉状助剂混合均匀后，然后倒入占总量为3.6wt%的双氧水作为发泡剂，搅拌均匀后浇入模具，静置8-15 h后拆模切割，得发泡混凝土制品，成型后经养护制得自保温砌块。
7.根据权利要求1至5任一所述的自保温砌块，其特征在于，所述双氧水为含过氧化氢30%的双氧水。
8.根据权利要求1-6所述的自保温砌块，其特征在于，所述预处理包括以下步骤：将中性锆硅渣在150℃-650℃烘干或煅烧处理3 h-6 h，研磨，用40微米筛过筛，得粉率至少为90%；将石英砂淤砂控制含水率小于0.5%，并筛除300μm以上大颗粒杂质。
9.一种根据权利要求1-7任一所述的自保温砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将中性锆硅渣、石英砂淤砂进行预处理，将预处理后的所述中性锆硅渣、所述石英砂淤砂与硬脂酸钙及减水剂预拌30min，混合均匀，制得干粉状助剂；将水泥和聚丙烯纤维混合加入水，搅拌调整水灰比为0.38-0.39，加入所述干粉状助剂混合均匀后，然后倒入占总量为3.6wt%的双氧水作为发泡剂，搅拌均匀后浇入模具，静置8-15 h后拆模切割，得发泡混凝土制品，成型后采养护制得自保温砌块。
10.根据权利要求8所述的自保温砌块的制备方法，其特征在于，所述预处理包括以下步骤：将中性锆硅渣在150℃-650℃烘干或煅烧处理3 h-6 h，研磨，用40微米筛过筛，得粉率至少为90%；将石英砂淤砂控制含水率小于0.5%，并筛除300μm以上大颗粒杂质。
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| 李先祥等: "长江三峡库尾淤砂综合利用试验研究", 《有色金属》 * |
| 雍玉鲤: "新型复合自保温砌块的研究", 《混凝土》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104891895B (zh) | 2017-01-11 |
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