CN108298892A - 一种b05级蒸压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B05级蒸压加气混凝土砌块及其制备方法，它由以下重量配比的原料组成：粉煤灰77％～78％，石灰13.5％～14.5％，水泥6％～7％，石膏2％～2.5％，二氧化硅包覆铝粉0.061％～0.065％。采用包覆法对发气剂铝粉进行预处理，使其部分表面被覆盖一层膜层，从而减小铝粉与浆料的接触表面积，进而延长铝粉在料浆中的搅拌时间，通过更长时间的搅拌，使铝粉尽可能地均匀地分散在料浆中，保证最终形成的加气混凝土砌块具有较高的孔隙率和均匀的多孔结构，达到轻质高强。

Description

一种B05级蒸压加气混凝土砌块及其制备方法
技术领域
本发明属于工业固体废弃物的回收再利用技术领域，具体涉及一种利用粉煤灰制备高强度B05级蒸压加气混凝土砌块的方法。
背景技术
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。目前，我国粉煤灰年排放量为6亿吨左右。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，粉煤灰不仅污染环境，而且其中含有的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。因此，对粉煤灰的回收和资源化再利用成为解决固体废弃物污染问题和建设生态文明的重要举措。为了引导对粉煤灰的综合利用，国家层面也制定了相关政策，鼓励对粉煤灰进行高附加值和大参量利用。
蒸压加气混凝土砌块是一种新型的节能建筑材料，具有质轻、隔热、保温、防火、抗震、能耗小、加工性能好等特点，是目前综合性能较佳、最具发展潜力的自保温墙体材料。利用粉煤灰制备蒸压加气混凝土砌块建筑材料技术是实现粉煤灰资源化再利用的重要技术之一。该技术采用粉煤灰作为硅质材料，石灰、水泥作为钙质材料，石膏作为调节剂，铝粉作为发气剂，以及添加一些稳泡剂、表面活性剂、分散剂等辅助材料。我国粉煤灰的主要成分为：SiO2、Al2O3及少量的FeO、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、SO3、K2O、Na2O等，但由于不同地区、不同工厂产生的粉煤灰在成分含量上存在差异，采用相同生产技术工艺制备出的蒸压加气混凝土砌块产品常出现质量不稳定甚至不合格，主要表现为砌块内部气孔大小和孔壁不均匀，砌块强度较低、易开裂，也就是说，照搬传统的粉煤灰资源化利用工艺在混凝土砌块中大量处置可能会引发系列问题甚至带来严重安全隐患。
火电厂、化工厂的流化床燃烧粉煤后将产生大量的粉煤灰，未经处理的粉煤灰品级较低，且含硫量较高，其含量通常为2％以上，粉煤灰中的硫份不仅导致需水量增大、凝结时间延长，而且使混凝土砌块的开裂可能性增加、强度稳定性降低。此外，随着环保要求的提高，石灰、水泥、辅助添加剂等原材料的生产受到限制，致使原料价格上涨，进而使蒸压加气混凝土砌块生产成本增加。轻量化是蒸压加气混凝土砌块当前发展的一个重要方向，然而，在通常情况下，蒸压加气混凝土砌块的强度和密度是一对不可调和的矛盾，使砌块既达到轻质、同时又具有高的强度难以实现。因此，根据不同产地粉煤灰的具体组分及特点，开发既节省原料、又能保证砌块产品性能达到要求的轻质高强蒸压加气混凝土砌块生产新工艺具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为：如何解决蒸压加气混凝土砌块内部气孔大小和孔壁不均匀，砌块强度较低、易开裂的问题，通过简单的原料配方和生产工艺获得轻质高强的B05级蒸压加气混凝土砌块。
本发明的技术方案为：一种B05级蒸压加气混凝土砌块，它由以下重量配比的原料组成：粉煤灰77％～78％，石灰13.5％～14.5％，水泥6％～7％，石膏2％～2.5％，二氧化硅包覆铝粉0.061％～0.065％。
进一步地，二氧化硅包覆铝粉通过以下方法制备：将铝粉和正硅酸乙酯(TEOS)加入反应器内，再加入蒸馏水和氨水，在35℃～40℃温度下反应3～6小时完成包覆。
进一步地，二氧化硅包覆铝粉的制备方法中：正硅酸乙酯加入重量以SiO2计为铝粉重量的15％～25％，水硅摩尔比为25％～35％，氨水含量占总体积1％～3％，氨水采用质量分数25％～28％的氨水。
本发明还公开了一种B05级蒸压加气混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)对粉煤灰、石灰这两种原材料分别进行球磨细化处理，球磨结束后将粉末过筛，筛选出粒径在0.35微米以下的粉体；
(2)将铝粉和正硅酸乙酯(TEOS)加入反应器内，再加入蒸馏水和氨水，在35℃～40℃温度下反应3～6小时完成包覆得到二氧化硅包覆铝粉；
(3)将步骤(1)处理后的粉煤灰和石膏装入制浆罐内，加水搅拌至混合均匀，制成原浆；再将步骤(1)处理后的石灰、水泥加入原浆中，继续搅拌至混合均匀，制得混合浆料；最后将二氧化硅包覆铝粉加入混合浆料中，继续搅拌60～100秒钟混合均匀，制成发泡浆料；其中，各原料占总原料的重量百分比分别为：粉煤灰77％～78％，石灰13.5％～14.5％，水泥6％～7％，石膏2％～2.5％，二氧化硅包覆铝粉0.061％～0.065％；水料重量比为0.6～0.7；
(4)将步骤(3)处理后的发泡浆料注入预热好的模具中，得到浆料胚体；
(5)将步骤(4)处理后的浆料坯体进行静养处理，得到胚体；
(6)将步骤(5)处理后的坯体切割成预定尺寸；
(7)将步骤(6)处理后的坯体进行蒸养。
进一步地，步骤(2)中，正硅酸乙酯加入重量以SiO2计为铝粉重量的15％～25％，水硅摩尔比为25％～35％，氨水含量占总体积1％～3％，氨水采用质量分数25％～28％的氨水。
进一步地，步骤(4)中，浇注温度为50±1℃。
进一步地，步骤(5)中，静养处理的方法为：将浇注好的浆料坯体随模具放置在温度为45±2℃的静停室中，经35分钟发泡后，坯体温度达到70±3℃，继续静停90分钟，坯体温度达到82℃～85℃；
进一步地，步骤(7)中，蒸养的方法为：将切割好的坯体通过摆渡车送入蒸压釜内，然后升温升压，在2～3小时时间内进气升温升压至1.2MPa、185℃～190℃，再恒压恒温保持6小时后，排气降压降温，最后出釜。
进一步地，粉煤灰为四川泸天化股份有限公司生产排放的粉煤灰，成分组成为：C含量为15％～20％，SO3含量为2.5％～3.0％，SiO2含量为40％～50％，Al2O3含量为18％～23％，Fe2O3含量为6％～10％，CaO含量为3％～5％，TiO2含量为1.5％～2.0％，MgO含量为0.5％～0.8％，K2O和Na2O总含量为1.0％左右，其余0.5％以内。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
采用包覆法对发气剂铝粉进行预处理，使其部分表面被覆盖一层膜层，从而减小铝粉与浆料的接触表面积，进而延长铝粉在料浆中的搅拌时间，通过更长时间的搅拌，使铝粉尽可能地均匀地分散在料浆中，保证最终形成的加气混凝土砌块具有较高的孔隙率和均匀的多孔结构，砌块的强度被大幅提高。同时，避免使用复杂的辅助添加剂，简化了配料过程和节省了原料。
具体实施方式
实施例1：
砌块原料组成及配比设计：粉煤灰的重量比为77％，石灰的重量比为13.5％，水泥的重量比为6％，石膏的重量比为2.2％，铝粉的重量比为0.06％；水料比0.63，其中粉煤灰为某公司热能车间流化床锅炉生产排放的粉煤灰，成分组成为：C含量为16.95％，SO3含量为2.53％，SiO2含量为44.65％，Al2O3含量为20.22％，Fe2O3含量为8.6％，CaO含量为3.42％，TiO2含量为1.77，MgO含量为0.63％，K2O含量为0.51％，Na2O含量为0.38％，其余0.34％；原料预处理：对粉煤灰、石灰这两种原材料分别进行球磨细化处理，球磨结束后将粉末过筛，筛选出粒径在0.35微米以下的粉体，同时，对发气剂铝粉进行表面包覆处理，首先将铝粉和正硅酸乙酯(TEOS)加入反应器内，再加入一定量的蒸馏水和氨水，TEOS加入量(以m(SiO2)/m(Al)计)为20％，水硅比(n(H2O)/n(TEOS))为30％，质量分数25～28％的氨水为催化剂，其含量占总体积2％，在40℃温度下反应6小时完成包覆，SiO2包覆后铝粉占比提高至0.0621％；制备料浆：首先按重量比例称取好各原料和水，然后将粉煤灰和石膏装入制浆罐内，加水搅拌至混合均匀，制成原浆，再将石灰、水泥加入原浆中，继续搅拌至混合均匀，制得混合浆料，最后将铝粉加入混合浆料中，继续搅拌60秒钟混合均匀，制成发泡浆料；浇注：将发泡浆料注入提前预热好的金属模具中，浇注温度为49℃；静养：将浇注好的浆料坯体随模具放置在温度为45℃的静停室中，经35分钟发泡后，坯体温度达到70℃，继续静停90分钟，坯体温度达到83℃；切割：采用自动切割装置分别沿坯体X、Y、Z三个方向将坯体切割成标准尺寸的大小；蒸养：将切割好的坯体通过摆渡车送入蒸压釜内，然后升温升压，在3小时内进气升温升压至1.2MPa、190℃，再恒压恒温保持6小时后，排气降压降温，最后出釜。
经检测，蒸压加气混凝土砌块内部气孔大小和孔壁厚度均匀，蒸压加气混凝土砌块强度为2.7MPa。
实施例2：
砌块原料组成及配比设计：粉煤灰的重量比为78％，石灰的重量比为14.5％，水泥的重量比为7％，石膏的重量比为2.2％，铝粉的重量比为0.062％；水料比0.63，其中粉煤灰为某公司热能车间流化床锅炉生产排放的粉煤灰，成分组成为：C含量为16.95％，SO3含量为2.53％，SiO2含量为44.65％，Al2O3含量为20.22％，Fe2O3含量为8.6％，CaO含量为3.42％，TiO2含量为1.77，MgO含量为0.63％，K2O含量为0.51％，Na2O含量为0.38％，其余0.34％；原料预处理：对粉煤灰、石灰这两种原材料分别进行球磨细化处理，球磨结束后将粉末过筛，筛选出粒径在0.35微米以下的粉体，同时，对发气剂铝粉进行表面包覆处理，首先将铝粉和正硅酸乙酯(TEOS)加入反应器内，再加入一定量的蒸馏水和氨水，TEOS加入量(以m(SiO2)/m(Al)计)为20％，水硅比(n(H2O)/n(TEOS))为30％，质量分数为25～28％的氨水为催化剂，其含量占总体积2％，在40℃温度下反应6小时完成包覆，SiO2包覆后铝粉占比提高至0.0643％；制备料浆：首先按重量比例称取好各原料和水，然后将粉煤灰和石膏装入制浆罐内，加水搅拌至混合均匀，制成原浆，再将石灰、水泥加入原浆中，继续搅拌至混合均匀，制得混合浆料，最后将铝粉加入混合浆料中，继续搅拌100秒钟混合均匀，制成发泡浆料；浇注：将发泡浆料注入提前预热好的金属模具中，浇注温度为49℃；静养：将浇注好的浆料坯体随模具放置在温度为45℃的静停室中，经35分钟发泡后，坯体温度达到70℃，继续静停90分钟，坯体温度达到83℃；切割：采用自动切割装置分别沿坯体X、Y、Z三个方向将坯体切割成标准尺寸的大小；蒸养：将切割好的坯体通过摆渡车送入蒸压釜内，然后升温升压，在3小时内进气升温升压至1.2MPa、190℃，再恒压恒温保持6小时后，排气降压降温，最后出釜。
经检测，蒸压加气混凝土砌块内部气孔大小和孔壁厚度均匀，蒸压加气混凝土砌块强度为2.9MPa。
对比例1：
砌块原料组成及配比设计：粉煤灰的重量比为77％，石灰的重量比为13.5％，水泥的重量比为6％，石膏的重量比为2.2％，铝粉的重量比为0.06％；水料比0.63，其中粉煤灰为某公司热能车间流化床锅炉生产排放的粉煤灰，成分组成为：C含量为16.95％，SO3含量为2.53％，SiO2含量为44.65％，Al2O3含量为20.22％，Fe2O3含量为8.6％，CaO含量为3.42％，TiO2含量为1.77，MgO含量为0.63％，K2O含量为0.51％，Na2O含量为0.38％，其余0.34％；原料预处理：对粉煤灰、石灰这两种原材料分别进行球磨细化处理，球磨结束后将粉末过筛，筛选出粒径在0.35微米以下的粉体；制备料浆：首先按重量比例称取好各原料和水，然后将粉煤灰和石膏装入制浆罐内，加水搅拌至混合均匀，制成原浆，再将石灰、水泥加入原浆中，继续搅拌至混合均匀，制得混合浆料，最后将铝粉加入混合浆料中，继续搅拌40秒钟混合均匀，制成发泡浆料；浇注：将发泡浆料注入提前预热好的金属模具中，浇注温度为49℃；静养：将浇注好的浆料坯体随模具放置在温度为45℃的静停室中，经35分钟发泡后，坯体温度达到70℃，继续静停90分钟，坯体温度达到83℃；切割：采用自动切割装置分别沿坯体X、Y、Z三个方向将坯体切割成标准尺寸的大小；蒸养：将切割好的坯体通过摆渡车送入蒸压釜内，然后升温升压，在3小时内进气升温升压至1.2MPa、190℃，再恒压恒温保持6小时后，排气降压降温，最后出釜。
经检测，蒸压加气混凝土砌块内部气孔大小和孔壁厚度大致均匀，局部地方间隔性地出现尺寸达数毫米级的不规则的近似椭圆形和柱状孔洞，蒸压加气混凝土砌块强度为1.9MPa。
对比例2：
砌块原料组成及配比设计：粉煤灰的重量比为74％，石灰的重量比为16％，水泥的重量比为7.74％，石膏的重量比为2.2％，铝粉的重量比为0.06％；水料比0.63，其中粉煤灰为某公司热能车间流化床锅炉生产排放的粉煤灰，成分组成为：C含量为16.95％，SO3含量为2.53％，SiO2含量为44.65％，Al2O3含量为20.22％，Fe2O3含量为8.6％，CaO含量为3.42％，TiO2含量为1.77，MgO含量为0.63％，K2O含量为0.51％，Na2O含量为0.38％，其余0.34％；原料预处理：对粉煤灰、石灰这两种原材料分别进行球磨细化处理，球磨结束后将粉末过筛，筛选出粒径在0.35微米以下的粉体；制备料浆：首先按重量比例称取好各原料和水，然后将粉煤灰和石膏装入制浆罐内，加水搅拌至混合均匀，制成原浆，再将石灰、水泥加入原浆中，继续搅拌至混合均匀，制得混合浆料，最后将铝粉加入混合浆料中，继续搅拌40秒钟混合均匀，制成发泡浆料；浇注：将发泡浆料注入提前预热好的金属模具中，浇注温度为49℃；静养：将浇注好的浆料坯体随模具放置在温度为45℃的静停室中，经35分钟发泡后，坯体温度达到70℃，继续静停90分钟，坯体温度达到83℃；切割：采用自动切割装置分别沿坯体X、Y、Z三个方向将坯体切割成标准尺寸的大小；蒸养：将切割好的坯体通过摆渡车送入蒸压釜内，然后升温升压，在3小时内进气升温升压至1.2MPa、190℃，再恒压恒温保持6小时后，排气降压降温，最后出釜。
经检测，蒸压加气混凝土砌块内部气孔大小和孔壁厚度大致均匀，局部地方间隔性地出现尺寸达数毫米级的不规则的近似椭圆形和柱状孔洞，蒸压加气混凝土砌块强度为2.0MPa。
通过比较本发明实施例与对比例利用粉煤灰制备的蒸压加气混凝土砌块的组织和强度，可以知道，采用本发明提供配方及方法，制备的蒸压加气混凝土砌块内部气孔大小和孔壁厚度更均匀，蒸压加气混凝土砌块强度较高。这充分表明，在原料预处理阶段对发气剂铝粉的表面包覆处理可以明显优化气孔结构和改善气孔分布的均匀性，从而提高砌块的强度，获得轻质高强的B05级蒸压加气混凝土砌块。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种B05级蒸压加气混凝土砌块，其特征在于，它由以下重量配比的原料组成：粉煤灰77％～78％，石灰13.5％～14.5％，水泥6％～7％，石膏2％～2.5％，二氧化硅包覆铝粉0.061％～0.065％。
2.根据权利要求1所述的一种B05级蒸压加气混凝土砌块，其特征在于，二氧化硅包覆铝粉通过以下方法制备：将铝粉和正硅酸乙酯(TEOS)加入反应器内，再加入蒸馏水和氨水，在35℃～40℃温度下反应3～6小时完成包覆。
3.根据权利要求2所述的一种B05级蒸压加气混凝土砌块，其特征在于，二氧化硅包覆铝粉的制备方法中：正硅酸乙酯加入重量以SiO2计为铝粉重量的15％～25％，水硅摩尔比为25％～35％，氨水含量占总体积1％～3％，氨水采用质量分数25％～28％的氨水。
4.根据权利要求1所述的一种B05级蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对粉煤灰、石灰这两种原材料分别进行球磨细化处理，球磨结束后将粉末过筛，筛选出粒径在0.35微米以下的粉体；
(2)将铝粉和正硅酸乙酯(TEOS)加入反应器内，再加入蒸馏水和氨水，在35℃～40℃温度下反应3～6小时完成包覆得到二氧化硅包覆铝粉；
(3)将步骤(1)处理后的粉煤灰和石膏装入制浆罐内，加水搅拌至混合均匀，制成原浆；再将步骤(1)处理后的石灰、水泥加入原浆中，继续搅拌至混合均匀，制得混合浆料；最后将二氧化硅包覆铝粉加入混合浆料中，继续搅拌60～100秒钟混合均匀，制成发泡浆料，水料重量比为0.6～0.7；
(4)将步骤(3)处理后的发泡浆料注入预热好的模具中，得到浆料胚体；
(5)将步骤(4)处理后的浆料坯体进行静养处理，得到胚体；
(6)将步骤(5)处理后的坯体切割成预定尺寸；
(7)将步骤(6)处理后的坯体进行蒸养。
5.根据权利要求4所述的一种B05级蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，正硅酸乙酯加入重量以SiO2计为铝粉重量的15％～25％，水硅摩尔比为25％～35％，氨水含量占总体积1％～3％，氨水采用质量分数25％～28％的氨水。
6.根据权利要求4所述的一种B05级蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，浇注温度为50±1℃。
7.根据权利要求4所述的一种B05级蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，静养处理的方法为：将浇注好的浆料坯体随模具放置在温度为45±2℃的静停室中，经35分钟发泡后，坯体温度达到70±3℃，继续静停90分钟，坯体温度达到82℃～85℃。
8.根据权利要求4所述的一种B05级蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，步骤(7)中，蒸养的方法为：将切割好的坯体通过摆渡车送入蒸压釜内，然后升温升压，在2～3小时内进气升温升压至1.2MPa、185℃～190℃，再恒压恒温保持6小时后，排气降压降温，最后出釜。
9.根据权利要求4～8任一项所述的一种B05级蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，粉煤灰为火电厂或化工厂的流化床锅炉产生的低品级粉煤灰，成分组成为：C含量为15％～20％，SO3含量为2.5％～3.0％，SiO2含量为40％～50％，Al2O3含量为18％～23％，Fe2O3含量为6％～10％，CaO含量为3％～5％，TiO2含量为1.5％～2.0％，MgO含量为0.5％～0.8％，K2O和Na2O总含量为1.0％左右，其余0.5％以内。
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