CN106830977A - 一种用于免蒸压自保温轻质混凝土砌块的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于免蒸压自保温轻质混凝土砌块的生产方法：水泥中加入河沙、粉煤灰、水，搅拌成砂浆，再加入复合泡沫稳定剂、速凝增强剂、双氧水分解催化剂及双氧水，搅拌混合均匀，注入模框，在模框中发泡，定型，固化后得到初步固化混凝土块，按需要切割，在养护室内养护7天，就得到免蒸压自保温轻质混凝土砌块。本发明的优点一是生产工艺简单、节能。本发明技术使用常温常压下养护技术，节约了蒸汽压力养护所需要的能源，简化了生产过程，降低了生产成本，节能环保。

Description

一种用于免蒸压自保温轻质混凝土砌块的生产方法
技术领域
本发明涉及节能建筑材料技术领域，具体涉及一种混凝土砌块的生产方法。
背景技术
自保温轻质混凝土砌块，具有耐火防火、保温隔热、轻质、抗震等特点，是由水泥、集料、化学发泡剂、泡沫稳定剂等搅拌混合、浇注成型的一种具有自保温功能的新型轻质泡沫节能砌块。这种新型砌块重量轻，保温性能好，隔音效果好，可以大大降低建筑成本及房屋的使用成本，是国家重点推广的新型墙体材料之一。另外，这种砌块中的集料可大量利用粉煤灰、矿渣、石粉等工业废料，从而减少了废物排放，可有效改善生态条件，保护生态环境。
国外从90年代就开始生产使用轻质混凝土砌块作为外墙和内墙砌筑材料，使用的技术主要是蒸压养护。国内90年代末期开始引进蒸压养护生产技术，开发了轻质混凝土砌块及外墙保温板等相关产品。
蒸压养护技术生产主要存在以下问题，一是蒸压养护生产设备投资较大，年产10万m3的生产线需要3个100m3的高压反应釜，设备投资1500万左右。二是蒸压过程需要大量蒸汽，耗能巨大。三是由于各种助剂不过关，产品的密度及抗压强度达不到标准要求(根据国外标准，密度为600kg/m3的砌块抗压强度应在3.5kg/cm2以上，而国内目前大多数产品在2.5kg/cm2以下)。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于免蒸压自保温轻质混凝土砌块的生产方法，具体为：在水泥中加入河沙、粉煤灰、水，搅拌成砂浆，再加入复合泡沫稳定剂、速凝增强剂、双氧水分解催化剂及双氧水，搅拌混合均匀，注入模框，在模框中发泡，定型，固化后得到初步固化混凝土块，按需要切割，在养护室内养护7天，就得到免蒸压自保温轻质混凝土砌块。
优选的，所用的水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥中的一种，标号为325#，425#或525#。
优选的，按水泥的重量为100％计，水的重量为80-110％，复合泡沫稳定剂的重量为0.1-0.5％。
优选的，按水泥的重量为100％计，速凝增强剂的重量为0.5-2％。
优选的，按水泥的重量为100％计，化学发泡剂双氧水的重量为1-2％；双氧水分解催化剂加入量为双氧水重量的0.001-0.005％。
优选的，按水泥的重量为100％计，河沙的重量为20-80％。
优选的，按水泥的重量为100％计，粉煤灰的重量为10-60％。
更优选的，按水泥的重量为100％计，河沙的重量为25-35％。
更优选的，按水泥的重量为100％计，粉煤灰的重量为25-35％。
所用的双氧水催化剂为环烷酸钴乳化液与混合硝酸稀土溶液的混合物，其中环烷酸钴的含量为0.25-1％，混合稀土硝酸盐含量为0.05-1.5％。
所述双氧水催化剂的用量为双氧水用量的0.01-0.05wt％。所述双氧水为质量浓度27％的工业双氧水溶液。
上述切割前的固化时间为18-24小时，出厂前的养护时间为7天。
下面给出复合泡沫稳定剂、速凝增强剂、双氧水分解催化剂的制备方法：
(一)上述复合泡沫稳定剂的制备方法如下：
步骤一、对枯基酚与环氧乙烷在氮气保护下反应，合成聚合度为6-14的对枯基酚聚氧乙烯醚，作为复合泡沫稳定剂的主要活性成分；
步骤二、将对枯基酚聚氧乙烯醚与助稳定剂脂肪酸盐混合，添加活性溶剂，混合均匀，得到用于生产自保温轻质混凝土砌块的复合泡沫稳定剂。
上述方案采用对枯基酚聚氧乙烯醚为复合泡沫稳定剂的主要活性成分。对枯基酚聚氧乙烯醚的聚合度为6-14。使用脂肪酸盐作为助稳定剂。
优选的，对枯基酚聚氧乙烯醚与脂肪酸盐的质量比为1:0.5-0.01。对枯基酚聚氧乙烯醚与活性溶剂的质量比为1:1-0.1。所述的脂肪酸盐中的脂肪酸是C9-C18的直链脂肪酸中的一种或二种以上；所述脂肪酸盐的阳离子部分包括：碱金属阳离子、碱土金属阳离子、三烷基铵盐中的一种或二种以上，其中，三烷基铵盐中含一个C8-18的长链烷基。
上述混合均匀过程中需要加热，加热温度为60℃。所述的活性溶剂为柴油、煤油或者C8-12的直链脂肪醇中的一种或二种以上。
上述对枯基酚聚氧乙烯醚的合成方法可以为：对枯基酚在催化剂催化下与环氧乙烷在氮气保护下反应。其中催化剂氢氧化钾占对枯基酚重量分数的0.1％-0.2％，对枯基酚与环氧乙烷的摩尔比为1:6-14，反应温度为80℃，反应压力为0.2-0.4MPa。具体步骤为：对枯基苯酚加入高压反应釜中，加入催化剂，通入氮气赶走反应容器中的空气，升温至反应温度开始加入环氧乙烷，保持反应压力。环氧乙烷加完后保持反应温度1小时，待反应压力降至0.05MPa以下时放出物料，就得到所需要的对枯基酚聚氧乙烯醚。
所述复合泡沫稳定剂可应用于生产自保温轻质混凝土砌块，例如：将水泥、集料、水加入搅拌器中搅拌，加入上述复合泡沫稳定剂、速凝剂，继续搅拌，加入发泡剂双氧水搅拌，放入模具中发泡，固化后即得砌块。
(二)上述速凝增强剂的制备方法如下：
1)将硫酸铝与氢氧化钠反应生成的氢氧化铝与氨三乙酸混合反应，制得氨三乙酸氢铝；
2)将氨三乙酸铝溶于稀碱液制得铝元素的质量分数为2-10％的溶液，就得到适用于免蒸压自保温轻质混凝土砌块生产的速凝增强剂。
优选的,速凝增强剂中铝元素的质量分数为5-7％。速凝增强剂中铝含量为6％。所用的氨三乙酸铝是按以下方法合成的：将在硫酸铝水溶液中加入氢氧化钠至pH5-6，得到氢氧化铝，将氢氧化铝洗涤后与水混合制成氢氧化铝悬浮液，在上述悬浮液中加入氢氧化铝2倍摩尔量的氨三乙酸，50℃下搅拌溶解，反应1小时，蒸干水份，得到氨三乙酸氢铝。采用氨三乙酸铝为速凝增强剂的主要活性成分；合成氨三乙酸铝的原料为硫酸铝。
所述的速凝增强剂可以使混凝土28天抗压强度提高25％。所述的速凝剂用于生产免蒸压自保温轻质混凝土砌块，速凝剂在混凝土中的添加量为水泥质量的0.1-3％，优选1-2％。
(三)上述双氧水分解催化剂为能够使双氧水具有合适的分解速度的化学发泡催化剂，其制备方法包括以下步骤：
1)环烷酸钴溶于200号溶剂油中，加入吐温-80与OP-10乳化剂混合物，加入水配置成环烷酸钴质量分数为0.5-2％的乳化液；
2)将环烷酸钴乳化液与0.1-3％的混合稀土硝酸盐溶液混合，即得到用于生产自保温轻质混凝土砌块的化学发泡催化剂。
上述方案采用环烷酸钴为化学发泡催化剂的主要活性成分。环烷酸钴制成乳化液使用。
优选的，环烷酸钴乳化液使用吐温-80和OP-10的混合物为乳化剂，具体配比为:每5-20g环烷酸钴(钴含量8wt％)溶于200g 200号溶剂油中，加入吐温-80与OP-10质量比为3:1的混合物30g，混合均匀后强烈搅拌下加入水至总重量1000g，搅拌制成的乳化液。混合稀土硝酸盐溶液为助催化剂；助催化剂的质量浓度为0.1-3％。环烷酸钴乳化液与混合稀土硝酸盐溶液的质量比为1:1。所述化学发泡催化剂在保温轻质混凝土砌块中的使用量为发泡剂用量的1-3wt％，发泡剂为质量浓度27-30％的双氧水。
有益效果：
本发明开发了一种免蒸压自保温轻质复合混凝土砌块的生产技术，其原理是在多种外加剂的辅助下，通过化学或物理方法将气体引入混凝土中，经自然养护形成的一种含有大量封闭气孔的轻质混凝土块体，经切割得到预定尺寸的新型墙体砌块。
本发明的优点一是生产工艺简单、节能。本发明技术使用常温常压下养护技术，节约了蒸汽压力养护所需要的能源，简化了生产过程，降低了生产成本，节能环保。
二是设备造价低。由于没有锅炉及高压养护设备，使用本发明技术生产10万m3砌块的生产线造价仅300万元左右，是蒸压养护工艺设备造价的1/5左右。
实验用材料：425型普通硅酸盐水泥，40-60目河砂，热电厂干粉煤灰，粒度为100目左右，30％双氧水，自制复合稳泡剂，自制速凝增强剂，自制双氧水分解催化剂。
实验采用年产10万m3的工业化生产线，每次实验浇筑1200*1200*600mm的混凝土块两块，养护24小时候脱模切割成200*200*600mm的砌块。养护28天后切割成100*100*100的石块测定其干密度(105℃烘干至恒重)和抗压强度。
每次试验使用的不同比例的水泥，河砂及粉煤灰，总计1050kg，加入适量水和其他助剂，搅拌均匀后在固定尺寸的模框内浇筑生成混凝土大块。
浇筑3-6小时脱去模框，再养护至24小时有切割机切成不同尺寸产品。
具体实施方式
以下的实施例是为了进一步说明本发明的具体内容，但本发明的实施范围及实施方法不限于下面所给出的描述。
复合泡沫稳定剂的制备：212g对枯基苯酚加入1000ml高压反应釜中，加入0.2g氢氧化钾为催化剂，通入氮气赶走反应容器中的空气，升温至80℃开始加入440g环氧乙烷，保持反应压力为0.2-0.4MPa。环氧乙烷加完后保持温度1小时，待反应压力降至0.05MPa以下时放出物料，得到649g聚合度为10的对枯基酚聚氧乙烯醚。聚合度为10的对枯基酚聚氧乙烯醚100g，50g硬脂酸十六烷基二甲基铵盐，正辛醇25g，加热至50℃，搅拌均匀，得到复合泡沫稳定剂。按上述方法和用料比例制备所需量的复合泡沫稳定剂。
速凝增强剂制备：工业硫酸铝700g(约1mol)，溶于1000ml水中，加热至80℃，滴加10％NaOH水溶液至体系PH值至中性，并且不再有沉淀生成。放置24小时，倾出上清液，再加入1000ml水洗涤二次，同样倾出上清液，得到氢氧化铝悬浮液。在上述悬浮液中分批加入400g氨三乙酸，50℃下搅拌溶解，反应1小时，蒸除水份，得到白色固体380g。将制得的氨三乙酸铝溶于5％氢氧化钠溶液中，使铝含量达到6％，就得到适用于免蒸压自保温轻质混凝土砌块生产的速凝增强剂，标记为SZ-1速凝增强剂。按上述方法和用料比例制备所需量的速凝增强剂。
双氧水分解催化剂制备：20g环烷酸钴(钴含量8％)溶于200g 200号溶剂油中，加入吐温-80与OP-10(3:1质量比)的混合物30g，混合均匀后强烈搅拌下加入水至总重量1000g，制成的乳化液与0.5wt％混合稀土硝酸盐溶液按质量比1:1混合，即制得化学发泡催化剂，标记为HT-1双氧水分解催化剂。
实施例1
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，20kg浓度为30％的双氧水，200gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.61g/cm3，抗压强度为4.5Kg/cm2。
实施例2
425号水泥400kg，20-40目河沙350kg，粉煤灰300kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，20kg浓度为30％的双氧水，200gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.63g/cm3，抗压强度为4.2Kg/cm2。
实施例3
425号水泥400kg，20-40目河沙250kg，粉煤灰450kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，20kg浓度为30％的双氧水，200gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.63g/cm3，抗压强度为3.8Kg/cm2。
实施例4
425号水泥450kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰300kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，20kg浓度为30％的双氧水，200gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.60g/cm3，抗压强度为4.9Kg/cm2。
实施例5
425号水泥500kg，20-40目河沙250kg，粉煤灰300kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，20kg浓度为30％的双氧水，200gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.60g/cm3，抗压强度为5.5Kg/cm2。
实施例6
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.0kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，20kg浓度为30％的双氧水，200gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.60g/cm3，抗压强度为3.9Kg/cm2。
实施例7
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入0.8kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，20kg浓度为30％的双氧水，200gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.65g/cm3，抗压强度为3.7Kg/cm2。
实施例8
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入2kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，20kg浓度为30％的双氧水，200gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.58g/cm3，抗压强度为3.5Kg/cm2。
实施例9
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，1.0％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，20kg浓度为30％的双氧水，200gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.60g/cm3，抗压强度为3.6Kg/cm2。
实施例10
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，0.8％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，20kg浓度为30％的双氧水，200gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.62g/cm3，抗压强度为3.2Kg/cm2。
实施例11
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，2％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，20kg浓度为30％的双氧水，200gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.61g/cm3，抗压强度为4.5Kg/cm2。
实施例12
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，18kg浓度为30％的双氧水，180gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.65g/cm3，抗压强度为4.2Kg/cm2。
实施例13
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，16kg浓度为30％的双氧水，160gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.68g/cm3，抗压强度为4.3Kg/cm2。
实施例14
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，14kg浓度为30％的双氧水，140gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.71g/cm3，抗压强度为4.5Kg/cm2。
实施例15
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，22kg浓度为30％的双氧水，220gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.55g/cm3，抗压强度为2.9Kg/cm2。
实施例16
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，24kg浓度为30％的双氧水，240gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.51g/cm3，抗压强度为2.6Kg/cm2。
实施例17
425号水泥400kg，20-40目河沙300kg，粉煤灰350kg，水400kg，置于水泥搅拌罐搅拌均匀。加入1.5kg复合稳泡剂，1.5％的SZ-1速凝增强剂(以水泥添加量计)，26kg浓度为30％的双氧水，260gHT1催化剂，剧烈搅拌后放入模框中养护。6小时后脱去模框，室温继续养护18小时切割成固定尺寸的产品，继续室温养护至28天后测定密度为0.48g/cm3，抗压强度为2.1Kg/cm2。

Claims (10)

1.一种用于免蒸压自保温轻质混凝土砌块的生产方法，其特征在于：水泥中加入河沙、粉煤灰、水，搅拌成砂浆，再加入复合泡沫稳定剂、速凝增强剂、双氧水分解催化剂及双氧水，搅拌混合均匀，注入模框，在模框中发泡，定型，固化后得到初步固化混凝土块，按需要切割，在养护室内养护7天，就得到免蒸压自保温轻质混凝土砌块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所用的水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥中的一种，标号为325#，425#或525#。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：按水泥的重量为100％计，水的重量为80-110％，复合泡沫稳定剂的重量为0.1-0.5％。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：按水泥的重量为100％计，速凝增强剂的重量为0.5-2％。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：按水泥的重量为100％计，化学发泡剂双氧水的重量为1-2％；双氧水分解催化剂加入量为双氧水重量的0.001-0.005％。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：按水泥的重量为100％计，河沙的重量为20-80％。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：按水泥的重量为100％计，粉煤灰的重量为10-60％。
8.根据权利要求1-7任一所述生产方法，其特征在于：切割前的固化时间为18-24小时，出厂前的养护时间为7天。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所用的双氧水催化剂为环烷酸钴乳化液与混合硝酸稀土溶液的混合物，其中环烷酸钴的质量分数为0.25-1％，混合稀土硝酸盐的质量分数为0.05-1.5％。
10.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述双氧水催化剂的用量为双氧水用量的0.01-0.05wt％。
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