CN106365672A - 利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，该方法包括以下步骤：步骤1：石墨尾矿预处理；步骤2：混合搅拌；步骤3：浇注、发气、静停，制得预养坯体；步骤4：切割：将步骤3制得的预养坯体切割拆模；步骤5：蒸压养护：将切割后的坯体进行蒸压养护后得到所述的高性能蒸压加气混凝土砌块。本发明提供的利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，利用石墨尾矿制备新型节能墙体材料，不仅能解决石墨尾矿作为固体废物堆积的问题，而且成功地制备出的高性能蒸压加气混凝土砌块可用于墙体自保温系统，提高建筑围护结构保温隔热性能，从而降低建筑能耗。

Description

利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其是一种利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法。
背景技术
随着国家绿色建筑发展的深入推进，建筑节能在提升建筑品质、改善人居环境、实现绿色发展方面的作用更加凸显，也越来越受到人们的高度重视。提高建筑围护结构保温隔热性能是实现建筑节能的重要技术途径。外墙是围护结构的主要组成部分，是建筑物热能交换的重要场所，采用保温外墙能有效降低建筑物使用能耗。外墙保温形式主要有外墙外保温、外墙内保温及外墙自保温三类，其中，外墙自保温能与建筑同寿命，并有效避免保温层脱落、饰面层开裂和热桥部位不易处理等问题，得到广泛应用。目前，能满足自保温要求的单一墙体材料主要是蒸压加气混凝土制品。而高性能蒸压加气混凝土砌块是蒸压加气混凝土普通砌块的升级产品，具有尺寸更精确、保温性能更好的优点，配套采用薄灰缝干法施工工艺砌成的墙体，克服了普通砌块厚砂浆砌筑对墙体保温隔热性能的不利影响，具备更优异保温隔热性能，成为蒸压加气混凝土砌块发展的主要方向。
生产高性能蒸压加气混凝土砌块，通常需采用河砂、风化石英砂等优质硅质材料。石英砂资源有限，主要用于生产多晶硅和优质玻璃等产品，河砂开采导致河床下切，深槽迫岸，严重影响生态环境。石墨尾矿是石墨矿石开采过程中产生的下脚料，是一种二氧化硅含量较高的硅质材料，但由于细度模数小，粘土含量较高而被废弃堆积，占用大量土地，尾矿库设置不当或管理疏忽，会造成溃坝、滑坡或泥石流等事故，存在安全隐患。因此，利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块，不但利废环保，而且具有显著的经济与社会效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，利用石墨尾矿制备新型节能墙体材料，不仅能解决石墨尾矿作为固体废物堆积的问题，而且成功地制备出的高性能蒸压加气混凝土砌块可用于墙体自保温系统，提高建筑围护结构保温隔热性能，从而降低建筑能耗。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨尾矿预处理：往石墨尾矿中掺入质量百分比为0～5％的废硅酸盐玻璃后，球磨一段时间；
步骤2：混合搅拌：将经过步骤1预处理后的石墨尾矿、与生石灰、水泥、石膏、铝粉、外加剂和水按一定比例混合至搅拌均匀，制成搅拌均匀的浆料；
制得每立方米蒸压加气混凝土砌块的各组分的配比为：
预处理后的石墨尾矿290～350kg生石灰40～50kg水泥70～80kg
石膏3～4kg铝粉0.6～0.7kg外加剂0.4～0.8kg水260～290kg；
步骤3：浇注、发气、静停：将步骤2制得的搅拌均匀的料浆浇注入模，振动8～10s后进入预养室，在温度40～50℃下养护，发气、静停2.5～4h，制得预养坯体；
步骤4：切割：将步骤3制得的预养坯体切割拆模；
步骤5：蒸压养护：将切割后的坯体进行蒸压养护后得到所述的高性能蒸压加气混凝土砌块。
步骤1预处理的石墨尾矿中，SiO2含量75％左右，粒径为0～0.16mm，其中粒径在0～0.08mm约占65％，属于细粒级尾矿，产于湖北宜昌。
步骤1中，球磨时间为3～5min。
步骤2中，混合搅拌时间为80～100s。
步骤2所用的外加剂为可溶油，其组分是油酸、三乙醇胺和水，油酸、三乙醇胺和水的体积比为1:3:36。
步骤5中，蒸汽养护方法为：从常压至1.2～1.25MPa，加压1.5～2h，1.2～1.25MPa后，恒压7～8h，1.2～1.25MPa到常压，泄压1.5～2h。
本发明的主要原理为：
蒸压加气混凝土是含硅材料和钙质材料加水并加入发气剂和其他外加剂，经混合搅拌、浇筑发气、坯体静停、切割、蒸压养护而成。蒸压加气混凝土的结构形成包括两个过程：
一、料浆发气膨胀、稠凝结形成多孔结构的物理化学过程。
二、蒸压条件下含硅材料与钙质材料发生水热反应使强度增长的物理化学过程。
本发明采用铝粉作发气剂，与生石灰、水泥水化形成的碱性水溶液发生反应产生氢气并形成大量球形气泡使料浆膨胀，同时在水泥和生石灰的水化作用下料浆逐步稠化、凝结，形成能够抵抗一定外力作用的多孔结构。在蒸压加气混凝土的生产中，常用含硅材料是砂和粉煤灰，而本发明采用石墨尾矿作为含硅材料制备蒸压加气混凝土，其主要由石英、斜长石、蒙脱石和少量石墨组成，主要化学成分为二氧化硅、三氧化二铝和三氧化二铁，其中二氧化硅含量约为75％。可作为硅质材料用于制备蒸压加气混凝土。废硅酸盐玻璃中存在大量无定型二氧化硅，活性高，掺入石墨尾矿后，能提高硅质材料的整体活性，在蒸压条件下更易与钙质材料发生水热反应形成托贝莫来石，提高产品性能。
本发明提供的利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，有益效果如下：
1、制备出的蒸压加气混凝土砌块尺寸精确，外形尺寸偏差为长度-3mm～0mm、宽度和高度-1mm～+1mm；轻质、高强，干密度为385～487kg/m3，抗压强度为2.4～4.3MPa，可广泛用于墙体自保温系统。
2、利用石墨尾矿含硅量较高的特性，代替砂制备蒸压加气混凝土变废为宝的同时，充分利用其细粒级尾矿的特性，可缩短了40％的球磨时间，有效降低硅质材料球磨能耗。
具体实施方式
实施例一
一种利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨尾矿预处理：往石墨尾矿中掺入质量百分比为5％的废硅酸盐玻璃后，球磨5min；
经废硅酸盐玻璃的球磨后细度控制在0.08mm，筛余10～15％；
步骤2：混合搅拌：将经过步骤1预处理后的石墨尾矿、与生石灰、水泥、石膏、铝粉、外加剂和水按一定比例混合100s，至搅拌均匀，制成搅拌均匀的浆料；
制得每立方米蒸压加气混凝土砌块的各组分的配比为：
步骤3：浇注、发气、静停：将步骤2制得的搅拌均匀的料浆浇注入模，振动8s后进入预养室，在温度40℃下养护，发气、静停4h，制得预养坯体；
步骤4：切割：将步骤3制得的预养坯体切割拆模；
步骤5：蒸压养护：将切割后的坯体进行蒸压养护后得到所述的高性能蒸压加气混凝土砌块。
步骤1预处理的石墨尾矿中，SiO2含量75％左右，粒径为0～0.16mm，其中粒径在0～0.08mm约占65％，属于细粒级尾矿，产于湖北宜昌。
步骤2中所用
生石灰：有效氧化钙含量70％，消化温度72℃，消化时间20min，属中速消化石灰；
水泥：42.5普通硅酸盐水泥；
石膏：工业副产磷石膏；
铝粉：活性铝含量大于90％；
水：江水。
步骤2所用的外加剂为可溶油，其组分是油酸、三乙醇胺和水，油酸、三乙醇胺和水的体积比为1:3:36。
步骤5中，蒸汽养护方法为：从常压至1.2MPa，加压1.5h，1.2MPa后，恒压8h，1.2MPa到常压，泄压1.5h。
将上述方法制备的蒸压加气混凝土砌块进行性能测试，结果如下：
由以上结果可知，制得的蒸压加气混凝土砌块轻质、高强，干密度为396kg/m3，抗压强度为2.6MPa，可广泛用于墙体自保温系统。
实施例二
一种利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨尾矿预处理：将石墨尾矿中球磨3min；
球磨后细度控制在0.08mm，筛余10～15％；
步骤2：混合搅拌：将经过步骤1预处理后的石墨尾矿、与生石灰、水泥、石膏、铝粉、外加剂和水按一定比例混合80s，至搅拌均匀，制成搅拌均匀的浆料；
制得每立方米蒸压加气混凝土砌块的各组分的配比为：
步骤3：浇注、发气、静停：将步骤2制得的搅拌均匀的料浆浇注入模，振动10s后进入预养室，在温度50℃下养护，发气、静停2.5h，制得预养坯体；
步骤4：切割：将步骤3制得的预养坯体切割拆模；
步骤5：蒸压养护：将切割后的坯体进行蒸压养护后得到所述的高性能蒸压加气混凝土砌块。
步骤1预处理的石墨尾矿中，SiO2含量75％左右，粒径为0～0.16mm，其中粒径在0～0.08mm约占65％，属于细粒级尾矿，产于湖北宜昌。
步骤2中所用
生石灰：有效氧化钙含量70％，消化温度72℃，消化时间20min，属中速消化石灰；
水泥：42.5普通硅酸盐水泥；
石膏：工业副产磷石膏；
铝粉：活性铝含量大于90％；
水：江水。
步骤2所用的外加剂为可溶油，其组分是油酸、三乙醇胺和水，油酸、三乙醇胺和水的体积比为1:3:36。
步骤5中，蒸汽养护方法为：从常压至1.25MPa，加压2h，1.25MPa后，恒压7h，1.25MPa到常压，泄压2h。
将上述方法制备的蒸压加气混凝土砌块进行性能测试，结果如下：
由以上结果可知，制得的蒸压加气混凝土砌块轻质、高强，干密度为487kg/m3，抗压强度为4.3MPa，可广泛用于墙体自保温系统。
实施例三
一种利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨尾矿预处理：往石墨尾矿中掺入质量百分比为3％的废硅酸盐玻璃后，球磨4min；
经废硅酸盐玻璃的球磨后细度控制在0.08mm，筛余10～15％；
步骤2：混合搅拌：将经过步骤1预处理后的石墨尾矿、与生石灰、水泥、石膏、铝粉、外加剂和水按一定比例混合90s，至搅拌均匀，制成搅拌均匀的浆料；
制得每立方米蒸压加气混凝土砌块的各组分的配比为：
步骤3：浇注、发气、静停：将步骤2制得的搅拌均匀的料浆浇注入模，振动9s后进入预养室，在温度45℃下养护，发气、静停3h，制得预养坯体；
步骤4：切割：将步骤3制得的预养坯体切割拆模；
步骤5：蒸压养护：将切割后的坯体进行蒸压养护后得到所述的高性能蒸压加气混凝土砌块。
步骤1预处理的石墨尾矿中，SiO2含量75％左右，粒径为0～0.16mm，其中粒径在0～0.08mm约占65％，属于细粒级尾矿，产于湖北宜昌。
步骤2中所用
生石灰：有效氧化钙含量70％，消化温度72℃，消化时间20min，属中速消化石灰；
水泥：42.5普通硅酸盐水泥；
石膏：工业副产磷石膏；
铝粉：活性铝含量大于90％；
水：江水。
步骤2所用的外加剂为可溶油，其组分是油酸、三乙醇胺和水，油酸、三乙醇胺和水的体积比为1:3:36。
步骤5中，蒸汽养护方法为：从常压至1.22MPa，加压1.8h，1.22MPa后，恒压7.5h，1.22MPa到常压，泄压1.7h。
将上述方法制备的蒸压加气混凝土砌块进行性能测试，结果如下：
由以上结果可知，制得的蒸压加气混凝土砌块轻质、高强，干密度为423kg/m3，抗压强度为3.5MPa，可广泛用于墙体自保温系统。

Claims (6)

1.一种利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨尾矿预处理：往石墨尾矿中掺入质量百分比为0～5％的废硅酸盐玻璃后，球磨一段时间；
步骤2：混合搅拌：将经过步骤1预处理后的石墨尾矿、与生石灰、水泥、石膏、铝粉、外加剂和水按一定比例混合至搅拌均匀，制成搅拌均匀的浆料；
制得每立方米蒸压加气混凝土砌块的各组分的配比为：
预处理后的石墨尾矿290～350kg 生石灰40～50kg 水泥70～80kg
石膏3～4kg 铝粉0.6～0.7kg 外加剂0.4～0.8kg 水260～290kg；
步骤3：浇注、发气、静停：将步骤2制得的搅拌均匀的料浆浇注入模，振动8～10s后进入预养室，在温度40～50℃下养护，发气、静停2.5～4h，制得预养坯体；
步骤4：切割：将步骤3制得的预养坯体切割拆模；
步骤5：蒸压养护：将切割后的坯体进行蒸压养护后得到所述的高性能蒸压加气混凝土砌块。
2.根据权利要求1所述的利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，其特征在于：步骤1预处理的石墨尾矿中，SiO2含量75％左右，粒径为0～0.16mm，其中粒径在0～0.08mm约占65％，属于细粒级尾矿，产于湖北宜昌。
3.根据权利要求1所述的利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，其特征在于：步骤1中，球磨时间为3～5min。
4.根据权利要求1所述的利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，其特征在于：步骤2中，混合搅拌时间为80～100s。
5.根据权利要求1所述的利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，其特征在于：步骤2所用的外加剂为可溶油，其组分是油酸、三乙醇胺和水，油酸、三乙醇胺和水的体积比为1:3:36。
6.根据权利要求1所述的利用石墨尾矿制备高性能蒸压加气混凝土砌块的方法，其特征在于步骤5中，蒸汽养护方法为：从常压至1.2～1.25MPa，加压1.5～2h，1.2～1.25MPa后，恒压7～8h，1.2～1.25MPa到常压，泄压1.5～2h。
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