CN108546067A - 一种高强度耐水型蒸压砖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度耐水型蒸压砖的制备方法，属于蒸压砖制备技术领域。首先将粉煤灰和河沙混合得到搅拌物，将其与蔗糖和沼液共同发酵，另外在微生物的侵蚀作用下，形成孔隙支撑结构，将其与粉煤灰、硅藻土中的二氧化硅发生反应，另外磷石膏中有大量的石膏相，有效填充在蒸压砖内部孔隙中，本发明将铝酸盐水泥和硅酸盐水泥混合得到混合水泥，利用硅烷偶联剂对混合水泥和聚乙烯醇进行改性，使无机颗粒对蒸压砖内部孔隙进行有效的填充，由于两相间结合力大大增强，有利于蒸压砖的强度得到提高，另外混合水泥中的铝酸三钙和铁铝酸四钙与磷石膏发生反应，封闭水化组份的表面，从而提高蒸压砖的强度和耐水性，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明公开了一种高强度耐水型蒸压砖的制备方法，属于蒸压砖制备技术领域。
背景技术
蒸压砖是以粉煤灰或其他矿渣或灰砂为原料，添加石灰、石膏以及骨料，经胚料制备、压制成型、高效蒸汽养护等工艺制成。蒸压砖通过搅拌，消化，蒸压砖机成品进釜高温蒸压形成蒸压砖。
蒸压砖适用于各类民用建筑、公用建筑和工业厂房的内、外墙，以及房屋的基础。是替代烧结粘土砖的产品。蒸压砖以适当比例的石灰和石英砂、砂或细砂岩，经磨细、加水拌和、半干法压制成型并经蒸压养护而成。
蒸压砖机成套设备包括：搅拌机、消化机、蒸压砖机、轮碾机、蒸压釜等主要设备，及箱式给料机、螺旋输送机、爬斗、骨料称、胶带输送机、养护小车、摆渡车等辅助设备。我公司是生产蒸压砖机、粉煤灰砖机、灰沙砖机、粉煤灰砖机及配套生产设备等系列蒸压砖成套设备的专业厂家。蒸压砖的抗冻性、耐蚀性、抗压强度等多项性能都优于实心黏土砖的人工石材。
在国家控制红砖生产及加快节能墙体材料推广的政策引导下，蒸压砖作为绿色环保节能建材受到人们的广泛关注。现有蒸压砖技术主要以粉煤灰、石膏或砂作为原料，传统蒸压砖按照原材料可以分为三个系列：粉煤灰蒸压砖、石膏蒸压砖和灰砂蒸压砖。随着粉煤灰用途的不断开发和拓展，可以作为蒸压砖原料的优质粉煤灰价格日渐上涨；作为湿法脱硫等领域的副产物，石膏不仅需要脱水处理，且石膏的主要成分硫酸钙的溶解度较大，容易造成砖体泛霜，其遇水软化的特性需要花费很大的成本克服；砂作为建筑的主要原料，随着建筑行业的繁荣，其价格也一路走高，蒸压灰砂砖生产厂家面临的成本压力逐渐加大。但是现在普遍蒸压砖存在强度低和耐水性差的缺点，因此，发明一种高强度耐水蒸压砖对蒸压砖制备技术领域具有积极意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前普通蒸压砖存在强度低和耐水性差，满足不了市场要求的缺陷，提供了一种高强度耐水型蒸压砖的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种高强度耐水型蒸压砖的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将磷石膏和生石灰混合搅拌，得到混合物，用水雾喷淋混合物，并静置陈化，研磨出料，得到改性磷石膏粉末；
（2）称取24～32g硅酸盐水泥和16～20g铝酸盐水泥混合研磨粉碎，得到混合粉末，将混合粉末、丙酮和苯酚混合搅拌反应，得到反应浆料，将硅烷偶联剂KH-570和反应浆料混合搅拌后，并置于烘箱中烘干，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性混合水泥颗粒；
（3）称取10～12g硅藻土研磨粉碎，得到硅藻土粉末，向装有电动搅拌器、温度计和回流装置的反应釜中加入32～40g聚乙烯醇和0.3～0.5L去离子水混合搅拌并溶解，加热升温，保温搅拌后，自然降温，再向反应釜中加入3～5g硅藻土粉末和6～8mL硅烷偶联剂KH-560，继续保温反应，得到改性聚乙烯醇溶液；
（4）将粉煤灰和河沙混合搅拌，得到搅拌物，向搅拌物中加入搅拌物质量0.8％的蔗糖和搅拌物质量7％的沼液，并装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，得到改性搅拌物；
（5）按重量份数计，分别称取10～12份改性磷石膏粉末、6～8份改性混合水泥颗粒、3～5份改性聚乙烯醇溶液、36～42份改性搅拌物和12～16份去离子水混合置于搅拌机中搅拌，得到混合料，再将混合料转入轮碾机中轮碾，得到轮碾料，将轮碾料均匀平铺在砖模具中，再将砖模具移入液压机中压制成型，脱模，得到砖坯，继续将砖坯移入蒸压釜中蒸压养护，最后移到室温下自然养护，出料，即得高强度耐水型蒸压砖。
步骤（1）所述的磷石膏和生石灰的质量比为3：1，搅拌时间为8～10min，喷淋次数为4～6次，静置陈化时间为1～2天。
步骤（2）所述的研磨粉碎时间为10～12min，混合粉末、丙酮和苯酚的质量比为2：1：4，反应时间为7～9min，硅烷偶联剂KH-570和反应浆料的体积比为1：5，混合搅拌时间为10～12min，烘干温度为70～85℃，烘干时间为12～16min。
步骤（3）所述的研磨粉碎时间为6～8min，溶解时间为1～2h，加热升温温度为95～100℃，搅拌时间为10～15min，自然降温温度为50～60℃，继续反应时间为2～4h。
步骤（4）所述的粉煤灰和河沙的质量比为3：1，混合搅拌时间为6～8min，发酵温度为36～42℃，发酵时间为9～11天。
步骤（5）所述的搅拌转速为300～360r/min，搅拌时间为2～4h，轮碾时间为12～16min，成型压力为20～22MPa，蒸压养护温度为160～210℃，蒸压养护压力为2～4MPa，蒸压养护时间为12～14h，养护时间为24～32天。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以粉煤灰为基材，改性磷石膏粉末和改性混合水泥颗粒作为促进剂，并辅以改性聚乙烯醇溶液和去离子水等制备得到高强度耐水型蒸压砖，首先将粉煤灰和河沙混合得到搅拌物，将其与蔗糖和沼液共同发酵，利用微生物将蔗糖分解成具有粘性的大分子糖类，使得搅拌物具有粘性，从而提高蒸压砖的粘结性能，同时通过发酵后，沼液中的活性基团数量增多，使填料间的结合更加牢固，另外在微生物的侵蚀作用下，形成孔隙支撑结构，有效降低了砖体密度，也促进生石灰和磷石膏等成分渗透进入基材内部孔隙中，有利于蒸压砖的强度得到提高，再利用添加生石灰的方式对磷石膏进行除杂处理，将生石灰在添加适量水的情况下与磷石膏进行充分混合，使可溶性的杂质经化学反应转化为不溶物或难溶物，从而消除可溶性杂质，由于生石灰遇水反应而成氢氧化钙，将其与粉煤灰、硅藻土中的二氧化硅发生反应，并在高压蒸汽养护中进行促进，从而形成致密的结构，使水分难以进入，从而提高蒸压砖的强度和耐水性，另外磷石膏中有大量的石膏相，在生石灰、粉煤灰中活性氧化铝的共同作用下，很可能生成钙矾石的结晶相，有效填充在蒸压砖内部孔隙中，再次提高蒸压砖的强度；
（2）本发明将铝酸盐水泥和硅酸盐水泥混合得到混合水泥，利用硅烷偶联剂对混合水泥和聚乙烯醇进行改性，使硅酯基与水发生水解反应后形成硅醇基，硅醇基与混合水泥表面发生羟基反应，再通过干燥脱水形成部分共价键，最终硅烷偶联剂在混合水泥表面形成多分子覆盖膜，改变混合水泥固有的亲水性质，同时对其表面进行覆膜处理，通过苯酚进入混合水泥颗粒层内部，并在内部发生聚合反应，改善材料层间距，提高了有机和无机颗粒间界面结合能力，使无机颗粒对蒸压砖内部孔隙进行有效的填充，由于两相间结合力大大增强，有利于蒸压砖的强度得到提高，另外混合水泥中的铝酸三钙和铁铝酸四钙与磷石膏发生反应，形成水化硫铝酸钙和水化硫铁酸钙，这些水化产物附着在基材表面上，从而封闭水化组份的表面，阻滞水分子以及离子的扩散，从而提高蒸压砖的强度和耐水性，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
按质量比为3：1将磷石膏和生石灰混合搅拌8～10min，得到混合物，用水雾喷淋混合物4～6次，并静置陈化1～2天，研磨出料，得到改性磷石膏粉末；称取24～32g硅酸盐水泥和16～20g铝酸盐水泥混合研磨粉碎10～12min，得到混合粉末，按质量比为2：1：4将混合粉末、丙酮和苯酚混合搅拌反应7～9min，得到反应浆料，将硅烷偶联剂KH-570和反应浆料按体积比为1：5混合搅拌10～12min后，并置于烘箱中，在温度为70～85℃下烘干12～16min，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性混合水泥颗粒；称取10～12g硅藻土研磨粉碎6～8min，得到硅藻土粉末，向装有电动搅拌器、温度计和回流装置的反应釜中加入32～40g聚乙烯醇和0.3～0.5L去离子水混合搅拌并溶解1～2h，加热升温至95～100℃，保温搅拌10～15min后，自然降温至50～60℃，再向反应釜中加入3～5g硅藻土粉末和6～8mL硅烷偶联剂KH-560，继续保温反应2～4h，得到改性聚乙烯醇溶液；按质量比为3：1将粉煤灰和河沙混合搅拌6～8min，得到搅拌物，向搅拌物中加入搅拌物质量0.8％的蔗糖和搅拌物质量7％的沼液，并装入发酵罐中，在温度为36～42℃的条件下密封发酵9～11天，发酵结束后，取出发酵产物，得到改性搅拌物；按重量份数计，分别称取10～12份改性磷石膏粉末、6～8份改性混合水泥颗粒、3～5份改性聚乙烯醇溶液、36～42份改性搅拌物和12～16份去离子水混合置于搅拌机中，在转速为300～360r/min的条件下搅拌2～4h，得到混合料，再将混合料转入轮碾机中轮碾12～16min，得到轮碾料，将轮碾料均匀平铺在砖模具中，再将砖模具移入液压机中，在压力为20～22MPa的条件下压制成型，脱模，得到砖坯，继续将砖坯移入蒸压釜中，在温度为160～210℃、压力为2～4MPa的条件下蒸压养护12～14h，最后移到室温下自然养护24～32天，出料，即得高强度耐水型蒸压砖。
按质量比为3：1将磷石膏和生石灰混合搅拌8min，得到混合物，用水雾喷淋混合物4次，并静置陈化1天，研磨出料，得到改性磷石膏粉末；称取24g硅酸盐水泥和16g铝酸盐水泥混合研磨粉碎10min，得到混合粉末，按质量比为2：1：4将混合粉末、丙酮和苯酚混合搅拌反应7min，得到反应浆料，将硅烷偶联剂KH-570和反应浆料按体积比为1：5混合搅拌10min后，并置于烘箱中，在温度为70℃下烘干12min，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性混合水泥颗粒；称取10g硅藻土研磨粉碎6min，得到硅藻土粉末，向装有电动搅拌器、温度计和回流装置的反应釜中加入32g聚乙烯醇和0.3L去离子水混合搅拌并溶解1h，加热升温至95℃，保温搅拌10min后，自然降温至50℃，再向反应釜中加入3g硅藻土粉末和6mL硅烷偶联剂KH-560，继续保温反应2h，得到改性聚乙烯醇溶液；按质量比为3：1将粉煤灰和河沙混合搅拌6min，得到搅拌物，向搅拌物中加入搅拌物质量0.8％的蔗糖和搅拌物质量7％的沼液，并装入发酵罐中，在温度为36℃的条件下密封发酵9天，发酵结束后，取出发酵产物，得到改性搅拌物；按重量份数计，分别称取10份改性磷石膏粉末、6份改性混合水泥颗粒、3份改性聚乙烯醇溶液、36份改性搅拌物和12份去离子水混合置于搅拌机中，在转速为300r/min的条件下搅拌2h，得到混合料，再将混合料转入轮碾机中轮碾12min，得到轮碾料，将轮碾料均匀平铺在砖模具中，再将砖模具移入液压机中，在压力为20MPa的条件下压制成型，脱模，得到砖坯，继续将砖坯移入蒸压釜中，在温度为160℃、压力为2MPa的条件下蒸压养护12h，最后移到室温下自然养护24天，出料，即得高强度耐水型蒸压砖。
按质量比为3：1将磷石膏和生石灰混合搅拌9min，得到混合物，用水雾喷淋混合物5次，并静置陈化1天，研磨出料，得到改性磷石膏粉末；称取28g硅酸盐水泥和18g铝酸盐水泥混合研磨粉碎11min，得到混合粉末，按质量比为2：1：4将混合粉末、丙酮和苯酚混合搅拌反应8min，得到反应浆料，将硅烷偶联剂KH-570和反应浆料按体积比为1：5混合搅拌11min后，并置于烘箱中，在温度为75℃下烘干14min，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性混合水泥颗粒；称取11g硅藻土研磨粉碎7min，得到硅藻土粉末，向装有电动搅拌器、温度计和回流装置的反应釜中加入35g聚乙烯醇和0.4L去离子水混合搅拌并溶解1.5h，加热升温至97℃，保温搅拌12min后，自然降温至55℃，再向反应釜中加入4g硅藻土粉末和7mL硅烷偶联剂KH-560，继续保温反应3h，得到改性聚乙烯醇溶液；按质量比为3：1将粉煤灰和河沙混合搅拌7min，得到搅拌物，向搅拌物中加入搅拌物质量0.8％的蔗糖和搅拌物质量7％的沼液，并装入发酵罐中，在温度为38℃的条件下密封发酵10天，发酵结束后，取出发酵产物，得到改性搅拌物；按重量份数计，分别称取11份改性磷石膏粉末、7份改性混合水泥颗粒、4份改性聚乙烯醇溶液、39份改性搅拌物和14份去离子水混合置于搅拌机中，在转速为330r/min的条件下搅拌3h，得到混合料，再将混合料转入轮碾机中轮碾14min，得到轮碾料，将轮碾料均匀平铺在砖模具中，再将砖模具移入液压机中，在压力为21MPa的条件下压制成型，脱模，得到砖坯，继续将砖坯移入蒸压釜中，在温度为180℃、压力为3MPa的条件下蒸压养护13h，最后移到室温下自然养护28天，出料，即得高强度耐水型蒸压砖。
按质量比为3：1将磷石膏和生石灰混合搅拌10min，得到混合物，用水雾喷淋混合物6次，并静置陈化2天，研磨出料，得到改性磷石膏粉末；称取32g硅酸盐水泥和20g铝酸盐水泥混合研磨粉碎12min，得到混合粉末，按质量比为2：1：4将混合粉末、丙酮和苯酚混合搅拌反应9min，得到反应浆料，将硅烷偶联剂KH-570和反应浆料按体积比为1：5混合搅拌12min后，并置于烘箱中，在温度为85℃下烘干16min，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性混合水泥颗粒；称取12g硅藻土研磨粉碎8min，得到硅藻土粉末，向装有电动搅拌器、温度计和回流装置的反应釜中加入40g聚乙烯醇和0.5L去离子水混合搅拌并溶解2h，加热升温至100℃，保温搅拌15min后，自然降温至60℃，再向反应釜中加入5g硅藻土粉末和8mL硅烷偶联剂KH-560，继续保温反应4h，得到改性聚乙烯醇溶液；按质量比为3：1将粉煤灰和河沙混合搅拌8min，得到搅拌物，向搅拌物中加入搅拌物质量0.8％的蔗糖和搅拌物质量7％的沼液，并装入发酵罐中，在温度为42℃的条件下密封发酵11天，发酵结束后，取出发酵产物，得到改性搅拌物；按重量份数计，分别称取12份改性磷石膏粉末、8份改性混合水泥颗粒、5份改性聚乙烯醇溶液、42份改性搅拌物和16份去离子水混合置于搅拌机中，在转速为360r/min的条件下搅拌4h，得到混合料，再将混合料转入轮碾机中轮碾16min，得到轮碾料，将轮碾料均匀平铺在砖模具中，再将砖模具移入液压机中，在压力为22MPa的条件下压制成型，脱模，得到砖坯，继续将砖坯移入蒸压釜中，在温度为210℃、压力为4MPa的条件下蒸压养护14h，最后移到室温下自然养护32天，出料，即得高强度耐水型蒸压砖。
对比例以山东某公司生产高强度耐水型蒸压砖作为对比例 对本发明制得的高强度耐水型蒸压砖和对比例中的高强度耐水型蒸压砖进行性能检测，检测结果如表1所示：
1、测试方法：
抗压强度测试按照GB/T 2542-2003《砌墙砖试验方法》的标准进行抗压试验，其强度指标达到国家JC239-2001标准的建筑用砖要求。
抗折强度测试采用KZ-7型标准砌墙砖抗折强度试验装置进行检测。
软化系数测试利用 JC/T698《石膏砌块》中规定的方法测试制品软化系数。
吸水率测试按GB T 3299-2011标准进行检测。
耐水性测试：将实例1～3和对比例中的蒸压砖放置在潮湿环境下，测得各蒸压砖的抗压强度及抗折强度。
表1蒸压砖性能测定结果
| 测试项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对比例 |
| 抗压强度（MPa） | 25.2 | 25.6 | 25.8 | 15.4 |
| 抗折强度（MPa） | 10.1 | 10.2 | 10.5 | 3.9 |
| 软化系数 | 0.87 | 0.88 | 0.89 | 0.71 |
| 吸水率（%） | 0.18 | 0.16 | 0.15 | 0.87 |
| 潮湿环境下抗压强度（MPa） | 24.2 | 24.3 | 24.5 | 9.5 |
| 潮湿环境下抗折强度（MPa） | 9.1 | 9.3 | 9.5 | 1.5 |
根据上述中数据可知本发明制得的高强度耐水型蒸压砖强度高，耐水性好，具有广阔的应用前景。
Claims (6)
1.一种高强度耐水型蒸压砖的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将磷石膏和生石灰混合搅拌，得到混合物，用水雾喷淋混合物，并静置陈化，研磨出料，得到改性磷石膏粉末；
（2）称取24～32g硅酸盐水泥和16～20g铝酸盐水泥混合研磨粉碎，得到混合粉末，将混合粉末、丙酮和苯酚混合搅拌反应，得到反应浆料，将硅烷偶联剂KH-570和反应浆料混合搅拌后，并置于烘箱中烘干，收集干燥物并研磨过100目筛，得到改性混合水泥颗粒；
（3）称取10～12g硅藻土研磨粉碎，得到硅藻土粉末，向装有电动搅拌器、温度计和回流装置的反应釜中加入32～40g聚乙烯醇和0.3～0.5L去离子水混合搅拌并溶解，加热升温，保温搅拌后，自然降温，再向反应釜中加入3～5g硅藻土粉末和6～8mL硅烷偶联剂KH-560，继续保温反应，得到改性聚乙烯醇溶液；
（4）将粉煤灰和河沙混合搅拌，得到搅拌物，向搅拌物中加入搅拌物质量0.8％的蔗糖和搅拌物质量7％的沼液，并装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，得到改性搅拌物；
（5）按重量份数计，分别称取10～12份改性磷石膏粉末、6～8份改性混合水泥颗粒、3～5份改性聚乙烯醇溶液、36～42份改性搅拌物和12～16份去离子水混合置于搅拌机中搅拌，得到混合料，再将混合料转入轮碾机中轮碾，得到轮碾料，将轮碾料均匀平铺在砖模具中，再将砖模具移入液压机中压制成型，脱模，得到砖坯，继续将砖坯移入蒸压釜中蒸压养护，最后移到室温下自然养护，出料，即得高强度耐水型蒸压砖。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐水型蒸压砖的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的磷石膏和生石灰的质量比为3：1，搅拌时间为8～10min，喷淋次数为4～6次，静置陈化时间为1～2天。
3.根据权利要求1所述的一种高强度耐水型蒸压砖的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的研磨粉碎时间为10～12min，混合粉末、丙酮和苯酚的质量比为2：1：4，反应时间为7～9min，硅烷偶联剂KH-570和反应浆料的体积比为1：5，混合搅拌时间为10～12min，烘干温度为70～85℃，烘干时间为12～16min。
4.根据权利要求1所述的一种高强度耐水型蒸压砖的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的研磨粉碎时间为6～8min，溶解时间为1～2h，加热升温温度为95～100℃，搅拌时间为10～15min，自然降温温度为50～60℃，继续反应时间为2～4h。
5.根据权利要求1所述的一种高强度耐水型蒸压砖的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的粉煤灰和河沙的质量比为3：1，混合搅拌时间为6～8min，发酵温度为36～42℃，发酵时间为9～11天。
6.根据权利要求1所述的一种高强度耐水型蒸压砖的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的搅拌转速为300～360r/min，搅拌时间为2～4h，轮碾时间为12～16min，成型压力为20～22MPa，蒸压养护温度为160～210℃，蒸压养护压力为2～4MPa，蒸压养护时间为12～14h，养护时间为24～32天。
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