CN106587867A - 以河砂为原料制备的砌块及其制备方法 - Google Patents

以河砂为原料制备的砌块及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以石英砂为原料制备砌块及其制备方法，解决了现有砌块制备存在的石英砂反应活性低、难以磨细、能耗高等问题。本发明的以石英砂为原料制备的砌块由以下重量份数的原料组成：石英砂55‑65份、电石渣10‑15份、硅铝质活性掺和料10‑20份、石灰6‑8份、水泥2‑3份、外加剂3‑7份、浓度为5％的酸溶液8‑10份；制备方法为：先将石英砂与酸溶液混合研磨，再加入其它组份研磨得到料浆，再将料浆置于搅拌机中，加入水泥、外加剂后搅拌成型，然后发气、修柸、蒸压后得到砂加气砌块。本发明工艺简单、生产成本低、反应活性高、性能优异、通常耗低、对环境友好。

Description

以河砂为原料制备的砌块及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料领域，具体的说是一种以河砂为原料制备的砌块及其制备方法。
背景技术
蒸压加气混凝土系列产品由于其具有质量轻、保温性能好、吸音效果佳，我国因此已成为这种新型建筑材料制备的大国，但由于原料的缺乏(在一些地区没有电厂，粉煤灰缺乏供应紧张，导致制作的蒸压加气混凝土砌块效果不佳，质量得不到保证)，使得研制砂加气砌块难度大增。河砂(即石英砂)具有水稳定性好、透水性强、沉陷快、易压实、毛细水上升高度小等特点，利用河砂作为制备砂加气砌块原料，利用当地地理优势，通过可持续发展，大大减小了制备难度，大大减少生产成本。
砂加气混凝土砌块是一种新型墙体材料，一方面具有很好的保温隔热效能，另一方面具有很好的承重功能。主要原料有水泥、石灰、河砂，掺加发气剂，经加水搅拌，由化学反应形成空隙，经浇注成型、预养、切割、蒸汽养护等工艺过程制成的微孔块状墙体材料，其材料密度小，传热系数低，吸水传湿比较慢，他的优点有质量轻、保温能力强、隔热效果好、隔音、抗震能力高、防火性能好、施工方便，环保节能，持久耐用，施工快捷和经济实用。目前，利用河砂为主要原料制备砂加气砌块已有相当多的研究，如但是均未很好的解决石英砂反应活性这一问题。如专利号为200510042450.8、发明名称为“以石粉为制作原料的工程砌块及其制作工艺”的发明专利申请，是以干性石粉、河砂、碎石和水泥为原料,经过石粉预处理、配料、搅拌、成型和养护而制成的，采用先各原料分别干磨后再加水机械拌合后成型的方式，通常认为这种方式能较好的浆体稳定性，对不同的原料不同需求处理，从而提高产品性能，但是干磨后混合搅拌的方法仍存在如下问题：石英砂及其它废料受其制备工艺的影响，其排料方式均为湿排，受限于干磨的进料含水量要求，因而需要对原料进行烘干，这就导致能耗高，生产周期长，成本高的问题；且石英砂粒子粒径较大，反应不够彻底。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、生产成本低、反应活性高、性能优异、能耗低、对环境友好的以石英砂为原料制备砌块的方法。
本发明还提供一种由上述方法制备的性能优异的砌块。
技术方案包括以下重量份数的原料：石英砂55-65份、电石渣10-15份、硅铝质活性掺和料10-20份、石灰6-8份、水泥2-3份、外加剂3-7份、浓度为5％wt的酸性溶液8-10份，酸性溶液可以为盐酸或者硫酸溶液；上述原料按照以下步骤进行：
(1)将石英砂、电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰分别破碎至平均颗粒为2-20mm；
(2)将步骤(1)的石英砂和浓度为5％wt的酸溶液混合，混后加水与助磨剂初步球磨,水:原料的重量比为0.6-0.8:1得到浆体；向上述浆体加入电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰进一步球磨至比表面积为800-1200m2/kg，颗粒平均直径1-50μm后得到料浆；
(3)将上述料浆置于搅拌机中，按照比例加入水泥、外加剂后搅拌成型，然后发气、修柸、蒸压后得到砂加气砌块。
所述外加剂包括发泡剂与减水剂,所述发泡剂优选铝粉。
所述的减水剂为三聚氰胺系减水剂、聚羧酸盐系减水剂、萘系减水剂的至少一种。
所述硅铝质活性矿物掺合料优选为钢渣和粉煤灰的混合物,两者的掺入比为1-2：3-4。
将破碎后的石英砂和浓度为5％的盐酸混合后初步球磨20-30min。
所述步骤(3)中，所述发气步骤为在20-40℃的室温条件下静止养护发气2-3小时。
所述步骤(3)中的蒸压步骤中，采用砖机蒸养设备进行蒸压，压力为1.0-1.1MPa，蒸压养护8-10小时。
本发明砌块由上述方法制得。
针对背景技术中存在的问题，发明人考虑采用湿磨工艺替代现有的干磨，一方面解决了对湿原料再烘干的耗能问题，另一方面湿磨可以将原料特别是石英砂磨得更细(1-50μm),有利于提高产品性能。但发明人又发现传统的湿磨工艺很难激发石英砂的水活性能，而且会使浆体稳定性差、易离析泌水，导致料浆的悬浮性差，坯体的均匀性不好等问题。而石英砂本身是一种潜在活性材料，其玻璃体在碱性和恰当的外界作用下更容易激发，为了最大程度激发其水活性能，发明人在湿磨的前提下，对轻质砌块的原料组份进行了严格的筛选。将酸性溶液和石英砂一起投入湿式球磨机中在水和助磨剂的存在下边混合边磨细，酸与表面的金属阳离子杂质反应，置换出气体，使比表面积增大，使石英砂表面更加光亮，减少杂质的沉积，提高了研磨效率与最终质量。所述5％的酸性溶液的加入量控制在8-10份,过多会使原料过度损耗，切会与之后加入进来的碱性掺和料发生反应，不利于进行实验；过少会导致原料杂质未充分反应，影响湿磨效率。加入少量助磨剂，可以防止粒子团聚，改善物料流动性，从而提高球磨效率，缩短研磨时间。而后再加入石灰、电石渣、硅铝质活性掺和料在水、碱性环境的作用下磨细的同时产生晶种作用，使研磨结晶的过程反应的更加彻底。由于之前的石英砂经过加酸处理后活性大大增强，之后又在碱性及湿磨外力条件下活性得到充分激活，硅铝质活性矿物掺合料在湿磨条件下，形成多孔的高硅层，进一步有效激发石英砂潜在活性，而电石渣在其中发挥提供碱性环境，同时提供钙组份的作用，石灰作为发气过程中的调节剂，其中发挥对浆体的稠化速度调整作用，上述多个组分共同作用，使得到的轻质砌砖获得良好的稳定性和优异的性能，同时也避免了干磨工艺带来的一系列问题，最大限度的减小了石英砂粒径，提高了反应活性，并降低了生产成本。
所述硅铝质活性矿物掺合料优选为钢渣和粉煤灰，两者配合更容易实现粉末过程中的协同效应，得到的浆体性能优越稳定。
所述助磨剂优选聚合多元醇类、三乙醇胺类、三异丙醇胺类助磨剂中的一种或多种，加入量为原料质量的0.3-0.5％。
所述步骤(2)中，破碎料球磨至比表面积为400-1200m2/kg，颗粒平均直径为1-50μm，优选比表面积为500-800m2/kg，颗粒平均直径为20-35μm，过大会增加粉磨能耗，降低粉磨效率，过小会降低破碎效率，增加破碎的多余能耗。
有益效果：
本发明以石英砂即河砂为原料，充分利用周边环境优势，实现就地取材，减少不必要的能源财力损耗。并且本发明中，根据大部分原料湿排的特点，相比干磨工艺而言，可省去原料的烘干环节，计算时，原料以干重进行计算，湿料中的水量直接计入湿磨时水的添加量中。本发明是利用湿磨的工艺，研磨先加酸可以去除物料杂质，将石英砂超细化，增加比表面积，充分激发石英砂的反应活性，大大提高了产品性能；而后加碱性材料有助于中和掉多余酸性物质，在碱性条件下研磨更加充分，协同效应更加明显，有效的激发原料的潜在活性，提高研磨效率50％以上。本发明方法生产简单，节能降耗、生产成本低、缩短生产周期，对环境友好；制备的轻质砌块性能优异，有良好的市场前景。
具体实施方式
下列实施例中采用的水泥、铝粉、减水剂、盐酸均为市售材料，盐酸为市售符合GB320-2006标准要求；铝粉为市售符合GB2084《发气铝粉》的带脂干铝粉；水泥为普通硅酸盐水泥，市售，满足《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)标准要求；助磨剂为聚合多元醇类、三乙醇胺类、三异丙醇胺类助磨剂的一种或多种，市售；减水剂为三聚氰胺系减水剂、聚羧酸盐系减水剂、萘系减水剂中的任意一种或多种，市售；河砂、电石渣、石灰均为湖北宜化集团有限公司生产；煤矸石、粉煤灰、钢渣均为武汉某电厂公司提供；水为自来水。下述水料比是指水与原料(干料)总重量的比值，助磨计重量不计入原料中。下列份数均为重量份数。
实施例1：
按重量份数计，它的组分为石英砂62.0份，电石渣15.0份，硅铝质活性矿物掺合料10.0份(钢渣：粉煤灰质量为1：3)，石灰8.0份，水泥2.0份，铝粉2.0份，聚羧酸减水剂0.4份，水料比0.65；聚合多元醇类助磨剂0.5份，5％wt盐酸溶液8.0份。
具体制备方法：
(1)将石英砂、电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰分别破碎至平均颗粒为2-20mm；
(2)将步骤(1)的石英砂和浓度为5％wt的盐酸溶液混合，混后加水与助磨剂初步球磨20-30min,水:原料的重量比为0.6-0.8:1得到浆体；向上述浆体加入电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰球磨最终至比表面积为800-1200m2/kg，颗粒平均直径1-50μm后得到料浆；
(3)将上述料浆置于搅拌机中，按照配比加入水泥、铝粉、聚羧酸减水剂，搅拌，成型，在35℃的温度环境下发气2.5h，修坯，然后放置蒸压釜中蒸压10h(压力1.1MPa，180℃，升温1.0h，恒温8h，降温1.0h)，得到砌块。
产品满足《蒸压加气混凝土砌块》(GB/T11968-2006)B06性能指标要求。
实施例2：
按重量份数计，它的组分为石英砂59.0份，电石渣12.2份，硅铝质活性矿物掺合料15份(钢渣：粉煤灰质量比为2：4)，石灰8.0份，水泥3.0份，铝粉2.2份，5％wt盐酸溶液8.0份，三聚氰胺系减水剂0.6份，水料比0.6，乙醇胺和三异丙醇胺类助磨剂0.5份，。
具体制备方法：
(1)将石英砂、电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰分别破碎至平均颗粒为2-20mm；
(2)将步骤(1)的石英砂和浓度为5％的盐酸溶液混合，然后加水与助磨剂初步球磨20-30min,水:原料的重量比为0.6-0.8:1得到浆体；向上述浆体加入电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰球磨最终至比表面积为800-1200m2/kg，颗粒平均直径1-50μm后得到料浆；
(3)将上述料浆置于搅拌机中，按照配比加入水泥、铝粉、三聚氰胺系减水剂，搅拌，成型，在35℃的温度环境下发气2h，修坯，然后放置蒸压釜中蒸压9h(压力1.1MPa，180℃，升温1.0h，恒温7.0h，降温1.0h)，得到砌块。
产品满足《蒸压加气混凝土砌块》(GB/T11968-2006)B06性能指标要求。
实施例3：
按照本发明的技术方案制备了一种轻质砌块材料，按重量份数计，它的组分为石英砂55.0份，电石渣14.0份，硅铝质活性矿物掺合料20份(钢渣：粉煤灰质量比为2：3)，石灰6.0份，水泥3.0份，铝粉2.4份，三聚氰胺系减水剂0.7份，水料比0.6，三异丙醇胺类助磨剂0.85份，5％wt硫酸溶液8.0份。
具体制备方法：
(1)将石英砂、电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰分别破碎至平均颗粒为2-20mm；
(2)将步骤(1)的石英砂和浓度为5％的硫酸溶液混合，然后加水与助磨剂初步球磨20-30min,水:原料的重量比为0.6-0.8:1得到浆体；向上述浆体加入电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰球磨最终至比表面积为800-1200m2/kg，颗粒平均直径1-50μm后得到料浆；
(3)将上述料浆置于搅拌机中，按照配比加入水泥、铝粉、三聚氰胺系减水剂，搅拌，成型，在25℃的温度环境下发气2h，修坯，然后放置蒸压釜中蒸压10h(压力1.0MPa，180℃，升温1.0h，恒温8.0h，降温1.0h)，得到砌块。
产品满足《蒸压加气混凝土砌块》(GB/T11968-2006)B06性能指标要求。
实施例4：
按照本发明的技术方案制备了一种轻质砌块材料，按重量份数计，它的组分为石英砂55.0份，电石渣13.5份，硅铝质活性掺和料10份(钢渣：粉煤灰质量比为1：4)，石灰3.0份，水泥8.0份，铝粉2.5份，萘系减水剂1.0份，水料比0.65；三异丙醇胺和聚合多元醇助磨剂0.4份，5％wt硫酸溶液9.0份。
具体制备方法：
(1)将石英砂、电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰分别破碎至平均颗粒为2-20mm；
(2)将步骤(1)的石英砂和浓度为5％的酸溶液混合，然后加水与助磨剂初步球磨20-30min,水:原料的重量比为0.6-0.8:1得到浆体；向上述浆体加入电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰球磨最终至比表面积为800-1200m2/kg，颗粒平均直径1-50μm后得到料浆；
(3)将上述料浆置于搅拌机中，按照配比加入水泥、铝粉、萘系减水剂，搅拌，成型，在25℃的温度环境下发气2h，修坯，然后放置蒸压釜中蒸压10h(压力1.1MPa，180℃，升温1.0h，恒温8h，降温1.0h)，得到砌块。
产品满足《蒸压加气混凝土砌块》(GB/T11968-2006)B06性能指标要求。
实施例5：
按照本发明的技术方案制备了一种轻质砌块材料，按重量份数计，它的组分为石英砂57.0份，电石渣11.0份，硅铝质活性掺和料10份(钢渣：粉煤灰质量比为2：4)，石灰2.0份，水泥8.0份，铝粉2.0份，萘系减水剂0.8份，水料比0.6。聚合多元醇和三乙醇胺类助磨剂0.5份，5％wt盐酸溶液8.0份。
具体制备方法：
(1)将石英砂、电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰分别破碎至平均颗粒为2-20mm；
(2)将步骤(1)的石英砂和浓度为5％的硫酸溶液混合，然后加水与助磨剂初步球磨20-30min,水:原料的重量比为0.6-0.8:1得到浆体；向上述浆体加入电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰球磨最终至比表面积为800-1200m2/kg，颗粒平均直径1-50μm后得到料浆；
(3)将上述料浆置于搅拌机中，按照配比加入水泥、铝粉份、萘系减水剂，搅拌，成型，在30℃的温度环境下发气2h，修坯，然后放置蒸压釜中蒸压8h(压力1.1MPa，180℃，升温1.0h，恒温6.0h，降温1.0h)，得到砌块。
产品满足《蒸压加气混凝土砌块》(GB/T11968-2006)B06性能指标要求。
实施例6：
按照本发明的技术方案制备了一种轻质砌块材料，按重量份数计，它的组分为石英砂65.0份，电石渣10.0份，硅铝质活性矿物掺合料10.0份(钢渣：粉煤灰质量比为2：4)，石灰6.0份，水泥2.0份，铝粉2.0份，三聚氰胺系减水剂3.0份，水料比0.75；三乙醇胺类助磨剂0.5份，5％wt盐酸溶液8.0份。
具体制备方法：
(1)将石英砂、电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰分别破碎至平均颗粒为2-20mm；
(2)将步骤(1)的石英砂和浓度为5％wt的酸溶液混合，然后加水与助磨剂初步球磨20-30min,水:原料的重量比为0.6-0.8:1得到浆体；向上述浆体加入电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰球磨最终至比表面积为800-1200m2/kg，颗粒平均直径1-50μm后得到料浆；
(3)将上述料浆置于搅拌机中，按照配比加入水泥6.0份、铝粉2.0份、三聚氰胺系减水剂0.5份，搅拌，成型，在30℃的温度环境下发气2h，修坯，然后放置蒸压釜中蒸压10h(压力1.1MPa，180℃，升温1.0h，恒温8.0h，降温1.0h)，得到砌块。
产品满足《蒸压加气混凝土砌块》(GB/T11968-2006)B06性能指标要求。

Claims (9)

1.一种以石英砂为原料制备砌块的方法，其特征在于，包括以下重量份数的原料：石英砂55-65份、电石渣10-15份、硅铝质活性掺和料10-20份、石灰6-8份、水泥2-3份、外加剂3-7份、浓度为5％wt的酸性溶液8-10份；
上述原料按照以下步骤进行：
(1)将石英砂、电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰分别破碎至平均颗粒为2-20mm；
(2)称取步骤(1)的石英砂和浓度为5％wt的酸性溶液混合，混后加水与助磨剂初步球磨,水:原料的重量比为0.6-0.8:1，得到浆体；向上述浆体加入电石渣、硅铝质活性掺和料、石灰进一步球磨至比表面积为800-1200m2/kg，颗粒平均直径1-50μm后得到料浆；
(3)将上述料浆置于搅拌机中，按照比例加入水泥、外加剂后搅拌成型，然后发气、修柸、蒸压后得到砂加气砌块。
2.如权利要求1所述的以石英砂为原料制备砌块的方法，其特征在于，所述外加剂包括发泡剂与减水剂。
3.如权利要求2所述的以石英砂为原料制备砌块的方法，其特征在于，所述发泡剂为铝粉。
4.如权利要求2所述的以石英砂为原料制备砌块的方法，其特征在于，所述的减水剂为三聚氰胺系减水剂、聚羧酸盐系减水剂、萘系减水剂的至少一种。
5.如权利要求1所述的以石英砂为原料制备砌块的方法，其特征在于，所述硅铝质活性矿物掺合料为钢渣和粉煤灰,两者掺入比为1-2：3-4。
6.如权利要求1所述的以石英砂为原料制备砌块的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将破碎后的石英砂和浓度为5％wt的盐酸混合后进行初步球磨20-30min。
7.如权利要求1所述的以石英砂为原料制备砌块的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述发气步骤为在20-40℃的室温条件下静止养护发气2-3小时。
8.如权利要求1或7所述的以石英砂为原料制备砌块的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的蒸压步骤中，采用砖机蒸养设备进行蒸压，压力为1-1.1MPa，蒸压养护8-10小时。
9.一种以河砂为原料制备的砌块，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的方法制得。
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