CN106220217A - 一种加气混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加气混凝土砌块及其制备方法，包括以下重量份数的原料：平均粒径30～60μm，强度等级不小于42.5的水泥40～90份；平均粒径35～70μm、消解时间10～30分钟的生石灰70～140份；平均粒径20～80μm的石膏2～20份；平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥640～800份；发气剂0.3～0.8份；水10～50份。本发明整体价格相对低廉，废弃物利用率高，强度高，气孔分布均匀，抗冻融性能好，干缩性能小，适合绿色节能建材的发展与应用。

Description

一种加气混凝土砌块及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土材料领域，尤其涉及一种加气混凝土砌块及其制备方法。
背景技术
加气混凝土是重要房建墙体材料，轻质、环保、节能等有点早就该产品是国家大力推广项目之一，更为国家节约能源、保护耕地、改善社会环境做出突出贡献，目前社会市场需求量极大，传统加气砌块有粉煤灰加气及砂加气两类产品，随着供应量加大，煤灰和砂资源化越来越稀缺产品造价不断上升。
我国是建筑陶瓷生产及消费大国。统计资料显示，2014年全国陶瓷砖生产总量达102.3亿m2，其中，瓷质抛光砖产量占比60％以上。每1m2瓷质抛光砖经研磨、抛光工序会产生抛光废渣1.9kg左右(以干料计)，即为废弃陶瓷抛光砖粉，仅2014年全国就产生约1000万吨的抛光废渣。若加上往年积存的废渣，总量将相当惊人。而目前主要采用填埋的处理方式，这种简单粗放的处理方式也带来了许多问题：(1)填埋占用了大量土地，造成了土地资源的浪费；(2)填埋的陶瓷废料以粉尘为主，造成了空气中粉尘PM2.5含量的增加，使空气质量下降；(3)长期的填埋渗透，造成了土壤和地下水的污染，这种污染是长期的、不可逆的，将对人们的身体健康和生产生活带来较大影响。所以如何对其合理开发利用，是陶瓷企业及政府相关职能部门的当务之急。
石正国等研究表明：掺加5％～10％的废弃陶瓷抛光淤泥可改善混凝土的工作性能、提高混凝土各龄期抗压强度，同时混凝土的耐久性也得到显著提高。但当陶瓷抛光淤泥掺量超过20％时，混凝土的力学性能和耐久性均大幅度下降。
在华南理工大学王功勋的博士士论文《陶瓷抛光淤泥特性及综合利用研究》(2008年)一文中披露了抛光淤泥具有一定的火山灰活性，常温条件下其水泥胶砂强度活性指数可达84％，具有作为辅助胶凝材料的潜在性。我们思考是否可以通过陶瓷废料来部分或全部替代粉煤灰，从而实现废弃物综合利用。
前期研究表明：在蒸压条件下，陶瓷淤泥的火山灰活性更高，其水泥胶砂强度活性指数可达110％，陶瓷淤泥水泥胶砂强度是粉煤灰水泥胶砂强度的1.5倍。由于传统的粉煤灰加气混凝土砌块强度较低，容易开裂；粉煤灰不再属于废弃物，资源有限；Ⅱ级粉煤灰约170元/吨。如能将陶瓷抛光淤泥取代粉煤灰，用于生产加气混凝土砌块，将变废为宝、化废料为资源，具有显著的经济效益和社会效益。
申请号为201410522233.8名为“利用陶瓷抛光废料制得的蒸压加气混凝土砌块及其制备方法”的中国发明专利申请公开了利用陶瓷抛光废料制得的蒸压加气混凝土砌块及其制备方法，主要由以下材料组成：石灰60～90Kg、水泥70～90Kg、铝粉0.4～0.55Kg、陶瓷抛光废料150～220Kg。该发明利用陶瓷抛光废料制备B03级的蒸压加气混凝土砌块，强度较低，陶瓷抛光废料利用较少，耗能较高。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种节能环保、耐久性好、B04级别以上的加气混凝土砌块及其制备方法。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种加气混凝土砌块，包括以下重量份数的原料：
平均粒径30～60μm，强度等级不小于42.5的水泥40～90份；
平均粒径35～70μm、消解时间10～30分钟的生石灰70～140份；
平均粒径20～80μm的石膏2～20份；
平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥640～800份；
发气剂0.3～0.8份；
水10～50份。
本发明采用废弃陶瓷抛光淤泥制作加气混凝土砌块替代粉煤灰加气混凝土砌块，一方面提升了加气混凝土砌块的综合性能，提高抗压强度，改善加气混凝土砌块开裂现象；另一方面，可以变废为宝，减少对陶瓷淤泥的填埋处理，降低陶瓷淤泥对环境的污染，降低加气混凝土砌块的造价。该利用废弃陶瓷抛光淤泥制备的加气混凝土砌块整体价格相对低廉，废弃物利用率高，强度高，气孔分布均匀，抗冻融性能好，干缩性能小，适合绿色节能建材的发展与应用
优选地，所述加气混凝土砌块，包括以下重量份数的原料：
平均粒径30～60μm，强度等级不小于42.5的水泥50～80份；
平均粒径35～70μm、消解时间10～30分钟的生石灰90～120份；
平均粒径20～80μm的石膏6～16份；
平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥690～750份；
发气剂0.4～0.7份；
水20～40份。
更优选地，所述加气混凝土砌块，包括以下重量份数的原料：
平均粒径30～60μm，强度等级不小于42.5的水泥65份；
平均粒径35～70μm、消解时间10～30分钟的生石灰105份；
平均粒径20～80μm的石膏12份；
平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥720份；
发气剂0.55份；
水30份。
进一步地，所述生石灰为中速生石灰。
因为采用快速生石灰，由于在浇注初期就大量消解，急剧引起料浆过早稠化、与发气过程很不适应，结果产生“面包头”竖起或坯体不够高等现象。浇注后坯体虽然较快达到最高温度，但这时水泥的水化凝结速度跟不上石灰的消解速度，使硬化还是较慢，制品强度较低。采用中速生石灰，随着消解时间的增加，稠化逐渐缓慢，适应水泥的水化凝结速度，浇注工艺得到改善，坯体硬化加速，制品强度也有较大的提高。当使用慢速生石灰时、由于坯体硬化后石灰还在继续大量消解，破坏了水泥的水化凝结已经形成的骨架结构，因而给制品质量带来不利的影响。所以使用中速生石灰是提高加气混凝土砌块质量的重要条件。上述配比中采用中速生石灰的蒸压加气混凝土砌块与采用慢速生石灰的蒸压加气混凝土砌块相比，强度提高65％。添加上述配比的石膏，一方面石膏起调节生石灰消化速度及调节发气与稠化速度的作用，另一方面，掺少量石膏能提高加气混凝土砌块强度。
所述平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥是浓度为45％～55％、平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥浆料。若浓度大于55％，废弃陶瓷淤泥浆体黏性大，废弃陶瓷淤泥不易分散均匀；若浓度小于45％，陶瓷淤泥黏性小，容易发生沉降分离。
所述发气剂为铝粉或双氧水或漂白粉。考虑生产成本及发气效果优选活性铝含量大于85％的铝粉作为发气剂。
所述加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废弃陶瓷抛光淤泥加水搅拌，制备成浓度为45％～55％性能稳定的废弃陶瓷淤泥浆料；
S2、依次按配方限定的水泥、生石灰、石膏加入搅拌机搅拌得均匀粉体；
S3、将水及S1步骤所得的废弃陶瓷淤泥浆料按配方限定的量加入搅拌机搅拌至均匀，最后加入配方限定量的发气剂搅拌20～40秒；
S4、将S3步骤所得均匀混合物浇注入40～60℃的模具内；
S5、将S4所得混凝土带模在40～60℃温度下，静置1.5～2.5小时，对坯体进行切割；
S6、将切割好的坯体入蒸压釜蒸压养护；
S7、蒸压养护后成品出釜。
其中，步骤S6所述的蒸压养护方法是升温1.5～3小时至蒸汽压力达0.8～1.2MPa，然后恒温恒压时间6～10小时，再降温降压1.5～3小时到常温。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明技术方案所涉及的利用废弃陶瓷抛光淤泥制备的加气混凝土砌块达到B04级别以上，强度级别达到A2.0以上。
(2)利用废弃陶瓷抛光淤泥制备的加气混凝土砌块的强度比用粉煤灰取代废弃陶瓷抛光淤泥制备的加气混凝土砌块的强度提高50％，充分利用了陶瓷抛光粉等廉价资源，具有环境和经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
实施例1
一种加气混凝土砌块，包括以下重量份数的原料：
平均粒径30～60μm，强度等级不小于42.5的水泥40份；
平均粒径35～70μm、消解时间10～30分钟的中速生石灰70份；
平均粒径20～80μm的石膏2份；
平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥640份；
活性铝含量大于85％的铝粉0.3份；
水10份。
所述加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废弃陶瓷抛光淤泥加水搅拌，制备成浓度为45％～55％性能稳定的废弃陶瓷淤泥浆料；
S2、依次按配方限定的水泥、生石灰、石膏加入搅拌机搅拌得均匀粉体；
S3、将水及S1步骤所得的废弃陶瓷淤泥浆料按配方限定的量加入搅拌机搅拌至均匀，最后加入配方限定量的发气剂搅拌20～40秒；
S4、将S3步骤所得均匀混合物浇注入40℃的模具内；
S5、将S4所得混凝土带模在40～60℃温度下，静置1.5～2.5小时，对坯体进行切割；
S6、将切割好的坯体入蒸压釜蒸压养护；
S7、蒸压养护后成品出釜。
其中，步骤S6所述的蒸压养护方法是升温1.5小时至蒸汽压力达0.8MPa，然后恒温恒压时间6小时，再降温降压1.5小时到常温。
实施例2
一种加气混凝土砌块，包括以下重量份数的原料：
平均粒径30～60μm，强度等级不小于42.5的水泥90份；
平均粒径35～70μm、消解时间10～30分钟的中速生石灰140份；
平均粒径20～80μm的石膏20份；
平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥800份；
活性铝含量大于85％的铝粉0.8份；
水50份。
所述加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：
S1、将废弃陶瓷抛光淤泥加水搅拌，制备成浓度为45％～55％性能稳定的废弃陶瓷淤泥浆料；
S2、依次按配方限定的水泥、生石灰、石膏加入搅拌机搅拌得均匀粉体；
S3、将水及S1步骤所得的废弃陶瓷淤泥浆料按配方限定的量加入搅拌机搅拌至均匀，最后加入配方限定量的发气剂搅拌20～40秒；
S4、将S3步骤所得均匀混合物浇注入60℃的模具内；
S5、将S4所得混凝土带模在40～60℃温度下，静置1.5～2.5小时，对坯体进行切割；
S6、将切割好的坯体入蒸压釜蒸压养护；
S7、蒸压养护后成品出釜。
其中，步骤S6所述的蒸压养护方法是升温3小时至蒸汽压力达1.2MPa，然后恒温恒压时间10小时，再降温降压3小时到常温。
实施例3
除了所述加气混凝土砌块的配方不同，其他同实施例1；
所述加气混凝土砌块，包括以下重量份数的原料：
平均粒径30～60μm，强度等级不小于42.5的水泥50份；
平均粒径35～70μm、消解时间10～30分钟的中速生石灰90份；
平均粒径20～80μm的石膏6份；
平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥690份；
活性铝含量大于85％的铝粉0.4份；
水20份。
实施例4
除了所述加气混凝土砌块的配方不同，其他同实施例1；
一种加气混凝土砌块，包括以下重量份数的原料：
平均粒径30～60μm，强度等级不小于42.5的水泥80份；
平均粒径35～70μm、消解时间10～30分钟的中速生石灰120份；
平均粒径20～80μm的石膏16份；
平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥750份；
活性铝含量大于85％的铝粉0.7份；
水40份。
实施例5
除了所述加气混凝土砌块的配方不同，其他同实施例1；
一种加气混凝土砌块，包括以下重量份数的原料：
平均粒径30～60μm，强度等级不小于42.5的水泥65份；
平均粒径35～70μm、消解时间10～30分钟的中速生石灰105份；
平均粒径20～80μm的石膏12份；
平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥720份；
活性铝含量大于85％的铝粉0.55份；
水30份。
对比例1
除了水泥30份外，其他条件同实施例1。
对比例2
除了水泥100份外，其他条件同实施例1。
对比例3
除了慢速生石灰140份外，其他条件同实施例1。
对比例4
除了废弃陶瓷淤泥850份外，其他条件同实施例1。
对比例5
除了发气剂0.2份外，其他条件同实施例1。
对实施例1～5、对比例1～5所述利用废弃陶瓷抛光淤泥制备加气混凝土标准试件，对加气混凝土进行干密度及抗压强度测试，实验数据见表1：
表1废弃陶瓷抛光淤泥制备加气混凝土砌块检测数据
项目 干密度(Kg/m3) 抗压强度(MPa)
实施例1 812 7.8
实施例2 398 2.4
实施例3 720 6.8
实施例4 601 3.9
实施例5 508 3.6
对比例1 806 7.0
对比例2 866 8.1
对比例3 810 4.7
对比例4 896 6.9
对比例5 969 8.2
从表1来看，对比例1水泥30份，与实施例1对比，干密度降低较少，但抗压强度下降较多，达不到A7.5级别；对比例2水泥100份，与实施例1对比，干密度超出B08级别，但抗压强度却只达到A7.5级别；对比例3慢速生石灰140份，与实施例1对比，干密度基本没变化，但抗压强度显著降低；对比例4废弃陶瓷淤泥850份，与实施例1对比，干密度增加，超过B08级别，但抗压强度却低于A7.5级别；对比例5发气剂0.2份，与实施例1对比，干密度显著增加，但抗压强度增加较少。通过大量试验，在本发明所选取的水泥、生石灰、废弃陶瓷淤泥和发气剂的范围为最优，生石灰优选中速生石灰。

Claims (8)

1.一种加气混凝土砌块，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
平均粒径30～60μm，强度等级不小于42.5的水泥40～90份；
平均粒径35～70μm、消解时间10～30分钟的生石灰70～140份；
平均粒径20～80μm的石膏2～20份；
平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥640～800份；
发气剂0.3～0.8份；
水10～50份。
2.根据权利要求1所述加气混凝土砌块，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
平均粒径30～60μm，强度等级不小于42.5的水泥50～80份；
平均粒径35～70μm、消解时间10～30分钟的生石灰90～120份；
平均粒径20～80μm的石膏6～16份；
平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥690～750份；
发气剂0.4～0.7份；
水20～40份。
3.根据权利要求1所述加气混凝土砌块，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
平均粒径30～60μm，强度等级不小于42.5的水泥65份；
平均粒径35～70μm、消解时间10～30分钟的生石灰105份；
平均粒径20～80μm的石膏12份；
平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥720份；
发气剂0.55份；
水30份。
4.根据权利要求1或2或3所述加气混凝土砌块，其特征在于，所述生石灰为中速生石灰。
5.根据权利要求1或2或3所述加气混凝土砌块，其特征在于，所述平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥是浓度为45％～55％、平均粒径1～100μm的废弃陶瓷淤泥浆料。
6.根据权利要求1或2或3所述加气混凝土砌块，其特征在于，所述发气剂为铝粉或双氧水或漂白粉。
7.根据权利要求1或2或3所述加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将废弃陶瓷抛光淤泥加水搅拌，制备成浓度为45％～55％性能稳定的废弃陶瓷淤泥浆料；
S2、依次按配方限定的水泥、生石灰、石膏加入搅拌机搅拌得均匀粉体；
S3、将水及S1步骤所得的废弃陶瓷淤泥浆料按配方限定的量加入搅拌机搅拌至均匀，最后加入配方限定量的发气剂搅拌20～40秒；
S4、将S3步骤所得均匀混合物浇注入40～60℃的模具内；
S5、将S4所得混凝土带模在40～60℃温度下，静置1.5～2.5小时，对坯体进行切割；
S6、将切割好的坯体入蒸压釜蒸压养护；
S7、蒸压养护后成品出釜。
8.根据权利要求7所述加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，：步骤S6所述的蒸压养护方法是升温1.5～3小时至蒸汽压力达0.8～1.2MPa，然后恒温恒压时间6～10小时，再降温降压1.5～3小时到常温。
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