CN105330219B

CN105330219B - 生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖及其制备方法

Info

Publication number: CN105330219B
Application number: CN201510864373.8A
Authority: CN
Inventors: 周旻; 王腾; 曾建; 耿军军; 王小书; 侯浩波; 袁佳歆; 袁剑
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-07-11
Anticipated expiration: 2035-12-01
Also published as: CN105330219A

Abstract

本发明提供一种生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖及其制备方法，该加气砖的配方基本组成按重量百分比wt%为：水泥10‑15%、粉煤灰45‑54%、稻壳灰12‑20%、珍珠岩1‑9%、激发剂3‑5%、石灰8‑12%、石膏2‑4%，水、铝粉、减水剂分别为干料总重量的49‑52%、0.07‑0.1%和8.5‑8.8%，稳泡剂为减水剂的10%，其中，干料为上述水泥、粉煤灰、稻壳灰、珍珠岩、激发剂、石灰、石膏的总和。本发明加气砖不仅实现生物质电厂灰资源化利用，而且具有更好的吸隔声性能及导热性能；本发明制备方法具有易操作、免蒸压优点。

Description

生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土吸隔音砖技术领域，具体涉及一种生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖及其制备方法。

背景技术

曾几何时，各种机械设备的创造和使用，给人类带来了繁荣和进步，这些被认为是现代工业发达的象征，但今天，城市中的噪声给人们的生活带来了严重困扰。随着经济社会的发展，当代的噪声污染日益严重，由噪声所引起的各类疾病与日俱增，吞噬着人们的健康。因此，噪声污染已经成为了继大气污染、水污染及固体废物污染之后的世界第四大污染，成为了一种环境公害，对人们的生活工作乃至身心造成危害^[1]。对噪声的治理，可采取降低声源噪音，如使用噪声较低的设备等；对受音者或器官进行防护，如佩戴耳塞等；在传音途径上降低噪音，控制噪音的传播，改变声源已经发出的噪音传播途径，如采用吸音、隔音、音屏障、隔振等措施^[2]。

我国在上世纪五十年代后期就开始对加气混凝土进行研究。在我国南方，一般用密度等级为900~1200Kg/m³的加气混凝土砌块作为框架结构的填充墙，主要是利用该砌块隔热性能好和轻质高强的特点^[3]。哈尔滨建筑大学研制了聚苯乙烯加气混凝土砌块，并用于城市楼房建设，可用于内、外非承重墙材料，也可用于屋面保温材料^[4]。而加气混凝土独特的结构使其具有隔声效果，优于光滑、密实的混凝土和金属板，这可以改善工厂尤其是有高频声音的工厂的声音质量环境。

由于我国电力工业对燃煤的依赖，每年粉煤灰的排放量高达1亿多吨。为使粉煤灰变废为宝，合理利用资源，我国一开始就研究开发水泥-石灰-粉煤灰组合配料及水泥-石灰-砂组合配料，用粉煤灰生产加气混凝土的企业约占全部企业的75%以上，其产量也占全部产量的70%以上。其生产、应用数量之大，利用粉煤灰之多，利用企业之广，利用经验之丰富在世界上是绝无仅有的^[5]。粉煤灰作为活性填充料加入混凝土中，在一定的碱性条件下，玻璃体的活性可以被激发产生强度，与Ca(OH)₂发生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等水化产物，其中水化铝酸钙还能与浆料中的石膏反应生成水化硫铝酸钙，赋予多孔材料一定强度，对材料后期强度有较大贡献^[6]。

传统的养护方式是蒸压养护，在生产过程中需要大型蒸养设备和大量燃料，燃料和设备的养护带来大量的资金投入以及废气、废渣和废水的产生。而采用免蒸养的养护制度，可减少传统加气混凝土在生产过程中煤能源的消耗，节约了能源，又减少了对大气的污染^[7]。

在免蒸压加气混凝土试验中，铝粉作为一种发气材料添加到混凝土中。在搅拌过程中加入铝粉，与浆料中的强氧化钙发生化学反应，放出氢气泡^[8]，随着反应的不断进行，作用的加剧，气泡的压力会逐渐上升。但当这种压力超过附近泥浆的塑性变形极限时，泥浆会发生变形，即为发气。当混凝土完全硬化后，其内部有很多蜂窝状结构，这种多孔结构可改善其吸声性能，得到轻质且具有降噪效果的墙体材料。

膨胀珍珠岩具有多孔结构，且孔壁较薄，所以膨胀珍珠岩的强度较低。膨胀珍珠岩的内养护作用，即膨胀珍珠岩作为砂浆的内部蓄水源，提高砂浆体系的内部相对湿度，促进水泥水化的进行，提高水化程度，从而砂浆的强度有了一定的提高。另外，掺入的珍珠岩产生的孔隙结构可改善免蒸压加气混凝土的声学性能^[9]。王铎霖^[10]将膨胀珍珠岩掺进水泥，制备出吸声性能优良的水泥基膨胀珍珠岩吸声材料。王玉婷^[11]以普通硅酸盐水泥、膨胀珍珠岩等为主要原材料，辅以纤维和发泡剂等，根据多孔材料的吸声机理，利用压制成型的方法，研制开发一种可用于高速铁路环境下的高效吸声材料。

可再生的生物质发电技术近些年在我国得到大力推广，生物质发电厂燃烧后产生的生物质灰渣随着电厂的快速发展产量越来越大，如不进行有效利用会变成新的污染源，并造成极大浪费^[12]。由于稻壳灰中硅的氧化物占主要地位，因此目前对于稻壳灰的研究基本都是集中在利用稻壳灰中硅的研究上，还有一部分是制备活性炭及利用稻壳灰直接作为吸附剂处理环境污染问题｡研究表明，低温稻壳灰具有较高的火山活性，掺入混凝土中无害孔增多，大孔隙减少，且生成的Ca(OH)₂减少，使得混凝土强度得以提高^[13]。冯庆革^[14]等学者的试验研究表明，用稻壳灰等量代换水泥作为外掺料掺入混凝土后，可以提高混凝土自身密实度，其孔结构得到明显改善。吴中伟院士^[15]作为我国混凝土材料科学奠基人提出稻壳灰“可望接近硅灰功效”。欧阳东^[16]认为在600℃温度下燃烧制得的活性稻壳灰若以10%-20%掺入混凝土中，可以使其抗压强度增加10MPa以上。

鉴于生物质电厂灰的产量将逐渐变大，在轻质免蒸压加气混凝土砖里加入稻壳灰、粉煤灰和珍珠岩，提高砌块强度，增强导热性能，改善吸隔声效果，并为稻壳灰资源化利用提供又一途径。

参考文献：

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发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状提供一种生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖，不仅实现生物质电厂灰资源化利用，而且具有更好的吸隔声性能及导热性能。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状提供一种生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的制备方法，本发明制备方法具有易操作、免蒸压优点。

本发明的技术方案如下:

一种生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖，该生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的配方基本组成按重量百分比wt%为：

水泥10-15%、粉煤灰45-54%、稻壳灰12-20%、珍珠岩1-9%、激发剂3-5%、石灰8-12%、石膏2-4%，水、铝粉、减水剂分别为干料总重量的49-52%、0.07-0.1%和8.5-8.8%，稳泡剂为减水剂的10%，其中，干料为上述水泥、粉煤灰、稻壳灰、珍珠岩、激发剂、石灰、石膏的总和。

所述的水泥实验使用标号为42.5的普通硅酸盐水泥。

所述的稻壳灰为电厂稻壳灰，细度不高于80μm，有较高的火山活性。

所述的减水剂为聚羧酸减水剂，可减少20%的水量。

所述的稳泡剂为硅树脂聚醚稳泡剂，使气孔分布均匀。

所述的激发剂为碱性激发剂。

所述碱性激发剂为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钠、氢氧化钾两者选一与硅酸钠的混合物。

上述生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖制备方法，包括以下步骤：

（1）将石膏在破碎机内初步破碎后，放入球磨机内进行干磨50-60min，得到一定活性的石膏；将粉煤灰放入球磨机内进行干磨50-60min，得到一定活性的粉煤灰；将稻壳灰放入球磨机中，粉磨20-30min，得到具有较高活性的稻壳灰；

（2）准备试模，涂上机油脱模剂待用；

（3）按照比例计量水泥、石灰、石膏，混合搅拌2-3min，制得干混合料；

（4）制备粉煤灰浆液：将粉煤灰、稻壳灰、珍珠岩，部分水以及激发剂搅拌均匀；

（5）将干混合料和剩余水均匀投入粉煤灰浆液，搅拌50-60s，制得液体浆液；

（6）在液体浆液中加入铝粉、减水剂和稳泡剂，均匀搅拌20-40s，制得料浆；

（7）将料浆浇注入试模，浇注的体积约为试模总体积的2/3，发气静停2-2.5h，然后用铲子将试模表面刮平；

（8）采用标准养护，在温度为20±3℃、相对湿度在90%以上的环境中养护，即可得到生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖。

与现有技术相比，本发明的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖（以下简称：加气砖）及其制备方法具有如下优点：

（1）具有更高的吸隔声性，本发明加气砖内部具有微小的气孔结构，因此具有良好的吸隔声性能，本发明的20cm厚度的加气砖的隔声量30-35dB，相当于75cm厚普通加气混凝土砌块砖的隔声量34dB；对于中低频吸声系数，约为普通加气混凝土吸声系数0.1的两倍，约砖墙吸声系数0.032的六到七倍；

（2）具有更强的导热性能，本发明加气砖的导热系数为0.6-0.9W/(m·K)，约轻质粘土砖0.3-0.4 W/(m·K)的两倍，为普通加气混凝土0.12-0.22 W/(m·K)的三到四倍，利于墙体内热源散失；

（3）拥有质轻的优点，本发明加气砖干体积密度为800-1000kg/m³，相当于普通粘土砖1600-1800 kg/m³的1/2左右，约空心粘土砖1000-1400 kg/m³的3/4，约一般水泥混凝土2600 kg/m³的1/3，可大幅减少墙体自重，节约建材；

（4）具有易操作、免蒸压的优点，生产线简单，成本投入低；

（5）本发明大量利用稻壳灰渣，实现资源化循环利用，节能环保。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细描述。

实施例1

实施例的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的配方基本组成按重量百分比wt%为：水泥12%、粉煤灰50%、稻壳灰12%、珍珠岩9%、激发剂4%、石灰10%、石膏3%，水、铝粉、减水剂分别为干料总重量的50%、0.08%和8.7%，稳泡剂为减水剂的10%，其中，干料为上述水泥、粉煤灰、稻壳灰、珍珠岩、激发剂、石灰、石膏的总和。

水泥实验使用标号为42.5的普通硅酸盐水泥。

稻壳灰为电厂稻壳灰，细度不高于80μm，有较高的火山活性。

减水剂为聚羧酸减水剂，可减少20%的水量。

稳泡剂为硅树脂聚醚稳泡剂，使气孔分布均匀。

激发剂为碱性激发剂，该碱性激发剂为氢氧化钠。

上述生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的制备方法，包括以下步骤：

（1）将石膏在破碎机内初步破碎后，放入球磨机内进行干磨60min，得到一定活性的石膏；将粉煤灰放入球磨机内进行干磨60min，得到一定活性的粉煤灰；将稻壳灰放入球磨机中，粉磨30min，得到具有较高活性的稻壳灰；

（2）准备试模，涂上机油脱模剂待用；

（3）按照比例计量水泥、石灰、石膏，混合搅拌2min，制得干混合料；

（5）将干混合料和剩余水均匀投入粉煤灰浆液，搅拌60s，制得液体浆液；

（6）在液体浆液中加入铝粉、减水剂和稳泡剂，均匀搅拌30s，制得料浆；

（7）将料浆浇注入试模，浇注的体积约为试模总体积的2/3，发气静停2h，然后用铲子将试模表面刮平；

本实施例制得的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖：抗折性能测试28天可达2.5Mpa，抗压性能测试28天可达3.5Mpa，吸声性能测试，中低频部分可达0.25，隔声性能测试中，隔声量可达35dB，高于普通加气混凝土；导热系数为0.8W/(m·K)，较普通加气混凝土有明显提升。

实施例2

实施例的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的配方基本组成按重量百分比wt%为：水泥15%、粉煤灰45%、稻壳灰16%、珍珠岩5%、激发剂5%、石灰12%、石膏2%，水、铝粉、减水剂分别为干料总重量的49%、0.07%和8.5%，稳泡剂为减水剂的10%，其中，干料为上述水泥、粉煤灰、稻壳灰、珍珠岩、激发剂、石灰、石膏的总和。

水泥实验使用标号为42.5的普通硅酸盐水泥。

减水剂为聚羧酸减水剂，可减少20%的水量。

稳泡剂为硅树脂聚醚稳泡剂，使气孔分布均匀。

激发剂为碱性激发剂，碱性激发剂为氢氧化钾。

（1）将石膏在破碎机内初步破碎后，放入球磨机内进行干磨50min，得到一定活性的石膏；将粉煤灰放入球磨机内进行干磨50min，得到一定活性的粉煤灰；将稻壳灰放入球磨机中，粉磨25min，得到具有较高活性的稻壳灰。

（2）准备试模，涂上机油脱模剂待用；

（3）按照比例计量水泥、石灰、石膏，混合搅拌3min，制得干混合料；

（5）将干混合料和水均匀投入粉煤灰浆液，搅拌55s，制得液体浆液；

（6）在液体浆液中加入铝粉、减水剂和稳泡剂，均匀搅拌20s，制得料浆；

（7）将料浆浇注入试模，浇注的体积约为试模总体积的2/3，发气静停 2.5h，然后用铲子将试模表面刮平；

本实施例制得的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖：抗折性能测试28天可达1.8Mpa，抗压性能测试28天可达3.9Mpa，吸声性能测试，中低频部分可达0.20，隔声性能测试中，隔声量可达33dB，高于普通加气混凝土；导热系数为0.6W/(m·K)，较普通加气混凝土有明显提升。

实施例3

实施例的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的配方基本组成按重量百分比wt%为：水泥10%、粉煤灰54%、稻壳灰20%、珍珠岩1%、激发剂3%、石灰7%、石膏4%，水、铝粉、减水剂分别为干料总重量的52%、0.1%和8.8%，稳泡剂为减水剂的10%，其中，干料为上述水泥、粉煤灰、稻壳灰、珍珠岩、激发剂、石灰、石膏的总和。

水泥实验使用标号为42.5的普通硅酸盐水泥。

减水剂为聚羧酸减水剂，可减少20%的水量。

稳泡剂为硅树脂聚醚稳泡剂，使气孔分布均匀。

激发剂为碱性激发剂，该碱性激发剂为氢氧化钠与硅酸钠的混合物。

（1）将石膏在破碎机内初步破碎后，放入球磨机内进行干磨55min，得到一定活性的石膏；将粉煤灰放入球磨机内进行干磨55min，得到一定活性的粉煤灰；将稻壳灰放入球磨机中，粉磨20min，得到具有较高活性的稻壳灰。

（2）准备试模，涂上机油脱模剂待用；

（3）按照比例计量水泥、石灰、石膏，混合搅拌2.5min，制得干混合料；

（5）将干混合料和剩余水均匀投入粉煤灰浆液，搅拌55s，制得液体浆液；

（6）在液体浆液中加入铝粉、减水剂和稳泡剂，均匀搅拌40s，制得料浆；

（7）将料浆浇注入试模，浇注的体积约为试模总体积的2/3，发气静停2.15h，然后用铲子将试模表面刮平；

本实施例制得的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖：抗折性能测试28天可达1.7Mpa，抗压性能测试28天可达3.8Mpa，吸声性能测试，中低频部分可达0.19，隔声性能测试中，隔声量可达35dB，高于普通加气混凝土；导热系数为0.9W/(m·K)，较普通加气混凝土有明显提升。

Claims

1.一种生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（2）准备试模，涂上机油脱模剂待用；

（8）采用标准养护，在温度为20±3℃、相对湿度在90%以上的环境中养护，即可得到生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖；

上述生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的配方基本组成按重量百分比wt%为：

2.根据权利要求1所述的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的制备方法，其特征在于：所述水泥为标号为42.5的普通硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的制备方法，其特征在于：所述稻壳灰为细度不高于80μm的电厂稻壳灰。

4.根据权利要求1所述的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的制备方法，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂。

5.根据权利要求1所述的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的制备方法，其特征在于：所述的稳泡剂为硅树脂聚醚稳泡剂。

6.根据权利要求1所述的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的制备方法，其特征在于：所述激发剂为碱性激发剂。

7.根据权利要求6所述的生物质电厂灰基免蒸压加气混凝土吸隔音砖的制备方法，其特征在于：所述碱性激发剂为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钠、氢氧化钾两者选一与硅酸钠的混合物。