CN105645991A

CN105645991A - 一种高掺量炉渣加气混凝土砌块及其制备方法

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Publication number: CN105645991A
Application number: CN201610003639.4A
Authority: CN
Inventors: 董恒瑞; 杨再富; 张兴礼; 石从黎; 陈敬
Original assignee: CHONGQING CONSTRUCTION ENGINEERING NEW BUILDING MATERIALS Co Ltd; Chongqing Construction Engineering Group Co Ltd
Current assignee: CHONGQING CONSTRUCTION ENGINEERING NEW BUILDING MATERIALS Co Ltd; Chongqing Construction Engineering Group Co Ltd
Priority date: 2016-01-05
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2016-06-08

Abstract

本发明涉及一种墙体混凝土材料，具体涉及一种高掺量炉渣加气混凝土砌块及其制备方法；由如下重量份的组分构成：炉渣125～140份，生石灰30～46份，水泥10～15份，熟石灰4～7份，脱硫石膏1～3份，铝粉膏0.2～0.3份，增稠剂0.005～0.01份，稳泡剂0.03～0.08份和水175～225份；其中所述炉渣中SiO2含量在20～35%、Al2O3含量在40～50%、Fe2O3含量在12～17%、CaO含量在3～5%、MgO含量不高于2.0%，炉渣的PAI指数大于55%；采用本发明方法制备的高掺量炉渣加气混凝土砌块，成本低廉、性能较好。

Description

一种高掺量炉渣加气混凝土砌块及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种墙体混凝土材料，具体涉及一种高掺量炉渣加气混凝土砌块及其制备方法。

背景技术

蒸压加气混凝土砌块是以硅质材料和钙质材料为主要原料，掺入发气剂，经加水搅拌，由化学反应形成孔隙，通过浇注成型、预养切割、蒸压养护等工艺过程制成的轻质多孔的新型建筑墙体材料。蒸压加气混凝土作为墙体材料具有如下的一些优点：1，容重轻，其重量只有粘土砖的1/3，普通混凝土的1/5，是高层、超高层建筑和大空间结构建筑的理想的轻质材料；2，保温性能好、导热系数低，满足现代建筑对墙体保温的要求；3，可加工性强，加气混凝土砌块具有较好的弹性模量，可锯、刨、钻、钉，现场制作性强，给建筑施工提供了有利条件。

近年来，水泥-石灰-砂，水泥-石灰-粉煤灰，水泥-矿渣-砂三大系列蒸压加气混凝土产品得到很好的发展和应用。但是，随着粉煤灰、砂、矿渣等原材料价格的逐年提高，寻找廉价的新原料已成为一种必然的趋势。煤在锅炉燃烧室中产生的熔融物，含有一定量的煤灰，由于目前无法对其大量利用，其堆放处理对环境产生持续的破坏，虽有发明人尝试将炉渣用在免烧砖、透水砖、普通混凝土，混凝土空心砌块的生产，但都仅仅停留在少量添加，用以替代部分粉煤灰的程度，为保证产品的强度和保温效果，均未实现高掺量炉渣的应用，且上述炉渣的利用途径未从根本解决炉渣常温活性较低、含碳量高、需水量比大、常温掺入易泛碱等的消极效应，且没有充分激发炉渣的高温活性。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种成本低廉、密度小、保温性能和耐久性能较好的高掺量炉渣加气混凝土砌块；本发明的又一目的在于提供这种加气混凝土砌块的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种高掺量炉渣加气混凝土砌块，由如下重量份的组分构成：炉渣125～140份，生石灰30～46份，水泥10～15份，熟石灰4～7份，脱硫石膏1～3份，铝粉膏0.2～0.3份，增稠剂0.005～0.01份，稳泡剂0.03～0.08份和水175～225份，其中所述炉渣中SiO₂含量在20～35％、Al₂O₃含量在40～50％、Fe₂O₃含量在12～17％、CaO含量在3～5％、MgO含量不高于2.0％，炉渣的PAI指数大于55％，与Ⅲ级粉煤灰的PAI指数相当

满足上述成分含量要求的炉渣主要为燃煤炉渣。

所述水泥为P·O42.5水泥；所述铝粉膏为水剂型，其4min发气率为54～60％，15min发气率为90～96％。

所述稳泡剂为皂荚粉、拉开粉、茶皂素或其组合物，其可以有效降低发泡时气泡表面张力，加固气泡膜机械强度，保证浇注稳定。

所述增稠剂为黄原胶、聚丙烯硝酸钠、黏土或其组合物。

常温条件下，炉渣在浇注稳定上一般视为相对稳定因素，石灰和水泥作为钙质材料视为主要影响因素。上述比例的生石灰用以提供适当的坯体温度，满足铝粉膏发气条件；上述比例的水泥主要用以保证浇注的稳定性，加快坯体硬化，改善坯体性能，避免收缩下沉。

采用脱硫石膏取代了常用的天然石膏作为调节剂，有效地抑制了生石灰的消解和料浆的凝结稠化，使坯体稠化速率与铝粉发气速率相一致，脱硫石膏的加入量非常重要，一旦超出上述比例范围将会严重抑制铝粉的发气；此外上述比例的脱硫石膏还在制备过程中参与生成水化硫铝酸钙和C-S-H凝胶，使坯体强度提高，增强坯体适应蒸养时温差应力和湿度应力的能力。

发气剂采用铝粉膏，不易起尘、不产生静电、不怕受潮且有一定稳泡作用，为使料浆形成均匀气孔结构，铝粉膏0.075mm筛筛余不大于3％。

上述比例的熟石灰兼用作增稠剂和钙质原料，熟石灰的加入可在不提高浆体温度的同时增加浆体稠度，并使磨细炉渣粉介稳表面提前被腐蚀。为节约成本，熟石灰可以是生产用生石灰因受潮或质量较差经处理后制得，实现消解温度不合格或消解速度不合格的生石灰再次利用。

采用上述组分制备高掺量炉渣加气混凝土砌块的方法，包括如下步骤，

(1)将符合组分规格的炉渣干法磨至细度0.08mm方孔筛筛余不大于25％的粉体；将生石灰磨至细度0.08mm方孔筛筛余不大于1％的粉体；

(2)将磨细的炉渣粉加水在料浆罐中混合搅拌，搅拌过程中按比例加入熟石灰，脱硫石膏和增稠剂，控制浆体扩散度在29～34mm，比重在1.50～1.65，浆体温度在38～45℃，搅拌速率在130～150r/min，搅拌至浆体均匀；

(3)将铝粉膏和稳泡剂加入铝粉自动搅拌罐中搅拌均匀，搅拌速率为200～250r/min，备用；

(4)将水泥、生石灰粉加入到步骤(2)所得物料中搅拌混匀，控制浆体扩散度在20～27cm，温度在36～45℃，搅拌速率600～700r/min直至均匀；然后再加入步骤(3)所得物料搅拌40～60s后浇注入模具，浇注后连同模具一起送进温度45～50℃、湿度55～60％的静养室中静止养护90～130min使其发气，稠化；

(5)静止养护结束后取出并进行脱模，并按规格尺寸要求切割得到坯体；然后将坯体送进温度80～90℃、湿度60～95％的预养室中养护0.5～1.5h，结束后移至蒸压釜中进行蒸压养护，出釜后检验、打包入库，自然养护5天得成品。

其中蒸压养护的方法为：使釜内真空度保持在﹣0.06～﹣0.07Mpa，保持30～40min；然后在2～2.5h内逐渐进气升压升温至1.10～1.25MPa、175～190℃；再恒压恒温保持8～10h；最后在1.5～2h内逐渐排气降温降压至常温常压。

本发明的有益效果是：1，以燃煤炉渣作为主要硅质材料，相比于其它硅质材料具有更低的成本，同时减少了炉渣的堆放，对保护环境起到良好作用；2，本发明的加气混凝土砌块气孔大小均匀，含有大量的气孔微孔，孔壁较厚且孔壁中充满细微孔，气孔球度高，砌块的密度小、强度和耐久性高，传热阻小，导热系数低，保温性能好，本发明加气混凝土砌块的导热系数介于0.12～0.16W/(m.K)之间，低于国家相关产品等级标准，具有自保温性能，仅为粘土导热系数的1/4～1/5，普通混凝土导热系数的1/5～1/10。

附图说明

图1是实施例1制备的高掺量炉渣加气混凝土的气孔及孔壁形貌图。

具体实施方式

实施例1

本发明提供一种高掺量炉渣制备的蒸压加气混凝土砌块，其包括下述重量组分：炉渣125份，生石灰30份，水泥10份，熟石灰7份，脱硫石膏1份，铝粉膏0.2份，增稠剂0.005份，稳泡剂0.03份和水175～225份，水的数量可在此范围内自由调整，不会对最终产品质量造成影响。其中炉渣中SiO₂含量为20％、Al₂O₃含量为50％、Fe₂O₃含量为12％，CaO含量为3％、MgO含量为2.0％，其它为杂质，炉渣的PAI指数为56％，水泥为常规P·O42.5水泥；铝粉膏为水剂型铝粉膏，型号为GLS-65，4min发气率54％，15min发气率96％，稳泡剂为茶皂素，增稠剂为聚丙烯硝酸钠，此处1重量份代表1kg。

高掺量炉渣加气混凝土砌块的制备按照以下步骤：

1)将不同粒度炉渣用球磨机干磨至细度0.08mm方孔筛筛余不大于25％；将生石灰用颚式破碎机破碎后，用球磨机粉磨至细度0.08mm方孔筛筛余不大于1％的粉体；

2)将磨细炉渣粉加入适量的水混合搅拌，搅拌过程中加入熟石灰、增稠剂和脱硫石膏，控制浆体扩散度在34mm，比重在1.51左右，温度在38℃，搅拌速率在130r/min，搅拌时间2h；

3)将铝粉膏和稳泡剂加入铝粉自动搅拌罐中搅拌均匀，搅拌速率为250r/min，备用；

4)将水泥、生石灰粉加入到步骤2)所得物料中搅拌混匀，控制浆体扩散度在27cm，温度在36～38℃，搅拌速率700r/min；然后再加入步骤3)所得物料搅拌60s即进行浇注，浇注后送进温度50℃、湿度55％的静养室中静止养护130min使其稠化；

5)静止养护结束后进行脱模、切割得到250×300×600mm的坯体；然后将坯体送进温度80℃、湿度60％的预养室中养护0.5～1h，结束后移送至蒸压釜中进行蒸养，蒸压釜中的养护制度为：抽真空30～40min，使釜内真空度保持在﹣0.06～﹣0.07MPa；然后在2.5h内进气升压升温至1.2MPa、185℃；恒压恒温保持8h后；于2h内排气降温降压。

参照GB/T11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》及GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测试本实施例所得高掺量炉渣加气混凝土砌块的相关性能，具体数据详见表1，本发明高掺量炉渣加气混凝土较低的导热系数主要来自于独特的大孔和包围打孔的大量小气孔厚壁，其形貌图如图1所示。

表1

实施例2

提供又一种利用炉渣制备的蒸压加气混凝土砌块，其包括下述重量组分：炉渣130份，生石灰38份，水泥12份，熟石灰5份，脱硫石膏3份，铝粉膏0.27份，增稠剂0.008份，稳泡剂0.05份和水175～225份，水的数量可在此范围内自由调整，不会对最终产品质量造成影响。其中炉渣中SiO₂含量为22％、Al₂O₃含量为45％、Fe₂O₃含量为15％，CaO含量为4％、MgO含量为1.0％，其它为杂质，炉渣的PAI指数为60％，水泥为常规P·O42.5水泥；铝粉膏为水剂型铝粉膏，4min发气率56％，15min发气率90％，稳泡剂为皂荚粉或拉开粉，增稠剂为黄原胶，此处1重量份代表1kg。

高掺量炉渣加气混凝土砌块的制备按照以下步骤：

1)将电厂水淬的不同粒度炉渣用球磨机干磨至细度0.08mm方孔筛筛余不大于25％；将生石灰用颚式破碎机破碎后，用球磨机粉磨至细度0.08mm方孔筛筛余不大于1％的粉体；

2)将磨细炉渣粉加水混合搅拌，搅拌过程中加入熟石灰、增稠剂和脱硫石膏，控制浆体扩散度在30mm，比重1.65，温度45℃，搅拌速率在140r/min，搅拌时间3h；

3)将铝粉膏和稳泡剂加入铝粉自动搅拌罐中搅拌均匀，搅拌速率为220r/min，备用；

4)将水泥、生石灰粉加入到步骤2)所得物料中搅拌混匀，控制浆体扩散度在25cm，温度在41℃左右，搅拌速率630r/min；然后再加入步骤3)所得物料搅拌50s即进行浇注，浇注后送进温度48℃、湿度58％的静养室中静止养护107min使其稠化；

5)静止养护结束后进行脱模、切割得到200×300×600mm的坯体；然后将坯体送进温度85℃、湿度75％的预养室中养护0.8～1.5h，结束后移送至蒸压釜中进行蒸养，蒸压釜中的养护制度为：抽真空30～40min，使釜内真空度保持在﹣0.06～﹣0.07MPa；然后在2.5h内进气升压升温至1.25MPa、175℃；恒压恒温保持8.5h后；于1.5h内排气降温降压。

参照GB/T11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》及GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测试所得高掺量炉渣加气混凝土砌块的数据见表2：

表2

实施例3

一种利用炉渣制备的蒸压加气混凝土砌块，其包括下述重量组分：炉渣140份，生石灰46份，水泥15份，熟石灰4份，脱硫石膏2份，铝粉膏0.2份，增稠剂0.01份，稳泡剂0.08份和水175～225份，水的数量可在此范围内自由调整，不会对最终产品质量造成影响。其中炉渣中SiO₂含量为22％、Al₂O₃含量为45％、Fe₂O₃含量为15％，CaO含量为4％、MgO含量为1.0％，其它为杂质，炉渣的PAI指数为58％，水泥为常规P·O42.5水泥；铝粉膏为水剂型铝粉膏，4min发气率60％，15min发气率94％，稳泡剂为皂荚粉，增稠剂为黏土，此处1重量份代表1kg。

高掺量炉渣加气混凝土砌块的制备按照以下步骤：

2)将磨细炉渣粉加水混合搅拌，搅拌过程中加入熟石灰、增稠剂和脱硫石膏，控制浆体扩散度在29mm，比重在1.6，温度在40℃，搅拌速率在150r/min，搅拌时间2.5h；

3)将铝粉膏和稳泡剂加入铝粉自动搅拌罐中搅拌均匀，搅拌速率为200r/min，备用；

4)将水泥、生石灰粉加入到步骤2)所得物料中搅拌混匀，控制浆体扩散度为20cm，温度在45℃，搅拌速率600r/min；然后再加入步骤3)所得物料搅拌40s即进行浇注，浇注后送进温度45℃、湿度60％的静养室中静止养护90min使其稠化；

5)静止养护结束后进行脱模、切割得到100×300×600mm的坯体；然后将坯体送进温度85℃、湿度90％的预养室中养护1h，结束后移送至蒸压釜中进行蒸养，蒸压釜中的养护制度为：抽真空30～40min，使釜内真空度保持在﹣0.06～﹣0.07MPa；然后在2～2.5h内进气升压升温至1.1MPa、190℃；恒压恒温保持10h后；于1.5h内排气降温降压。

参照GB/T11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》及GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》测试所得高掺量炉渣加气混凝土砌块的具体测试数据见表3：

表3

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，方案中公知特性、常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明配方及制备方法构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims

1.一种高掺量炉渣加气混凝土砌块，其特征在于，包括有如下重量份的原材料：炉渣125～140份，生石灰30～46份，水泥10～15份，熟石灰4～7份，脱硫石膏1～3份，铝粉膏0.2～0.3份，增稠剂0.005～0.01份，稳泡剂0.03～0.08份和水175～225份；其中所述炉渣中SiO₂含量在20～35%、Al₂O₃含量在40～50%、Fe₂O₃含量在12～17%、CaO含量在3～5%、MgO含量不高于2.0%，炉渣的PAI指数大于55%。

2.根据权利要求1所述的高掺量炉渣加气混凝土砌块，其特征在于：所述水泥为P·O42.5水泥；所述铝粉膏为水剂型，其4min发气率为54～60%，15min发气率为90～96%。

3.根据权利要求1所述的高掺量炉渣加气混凝土砌块，其特征在于：所述稳泡剂为皂荚粉、拉开粉、茶皂素或其组合物。

4.根据权利要求1所述的高掺量炉渣加气混凝土砌块，其特征在于：所述增稠剂为黄原胶、聚丙烯硝酸钠、黏土或其组合物。

5.一种制备如权利要求1至4任一所述高掺量炉渣加气混凝土砌块的方法，其特征在于：包括如下步骤，

将符合原材料规格的炉渣干法磨至细度0.08mm方孔筛筛余不大于25%的粉体；将生石灰磨至细度0.08mm方孔筛筛余不大于1%的粉体；

将磨细的炉渣粉加水在料浆罐中混合搅拌，搅拌过程中按比例加入熟石灰，脱硫石膏和增稠剂，控制浆体扩散度在29～34mm，比重在1.50～1.65，浆体温度在38～45℃，搅拌速率在130～150r/min，搅拌至浆体均匀；

将铝粉膏和稳泡剂加入搅拌罐中搅拌均匀，搅拌速率为200～250r/min，备用；

将水泥、生石灰粉加入到步骤（2）所得物料中搅拌混匀，控制浆体扩散度在20～27cm，温度在36～45℃，搅拌速率600～700r/min直至均匀；然后再加入步骤（3）所得物料搅拌40～60s后浇注入模具，浇注后连同模具一起送进温度45～50℃、湿度55～60%的静养室中发气并静止养护90～130min使其稠化和硬化；

静止养护结束后取出并进行脱模，并按设计尺寸要求切割得到坯体；然后将坯体送进温度80～90℃、湿度60～95%的预养室中养护0.5～1.5h，结束后移至蒸压釜中进行蒸压养护，出釜后检验、打包入库，自然养护5天得成品。

6.根据权利要求5所述的高掺量炉渣加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，所述蒸压养护的方法为：使釜内真空度保持在﹣0.06～﹣0.07Mpa，保持30～40min；然后在2～2.5h内逐渐进气升压升温至1.10～1.25MPa、175～190℃；再恒压恒温保持8～10h；最后在1.5～2h内逐渐排气降温降压至常温常压。