CN108585718A - 一种高强精确蒸压加气混凝土砌块及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强精确蒸压加气混凝土砌块及制备方法。用钙质材料、硅质材料、为原料，采用化学引气技术，调节原材料CaO/SiO2摩尔比为0.50‑0.56，根据原材料中CaO、SiO2测试结果及工厂基本配合比，得到制备高强蒸压加气混凝土砌块的钙质材料和硅质材料的优化配合比，同时水与干粉的质量比为0.51‑0.53。再通过砂浆稠度仪测得坯体沉入值为15~19mm时进行坯体脱模。并采用如下养护制度：进釜温度110~120℃，抽真空0.5h，升压至1.25~1.28MPa，温度190℃，恒压7h，降压2h。通过本方法提供了一种适用于最常用的，干密度为B06级别、立方体抗压强度不低于5MPa、尺寸允许偏差为长度方向±2mm，宽度和高度方向±1mm的高强精确蒸压加气混凝土砌块的制备方法，为加气混凝土企业提供指导。

Description

一种高强精确蒸压加气混凝土砌块及制备方法
技术领域
本发明涉及蒸压加气混凝土技术领域，具体涉及一种高强精确蒸压加气混凝土砌块及制备方法。
背景技术
蒸压加气混凝土具有质量轻、保温隔热、防火性能优异等优点，是能够达到50％建筑节能要求的为数不多的单一保温材料，被广泛用到建筑工程。然而，目前加气混凝土在生产与应用中遇到的普遍的问题是：(1)由于原材料质量波动较大、生产控制不规范、监管不力等多种因素影响，目前加气混凝土的质量参差不齐。绝大部分产品的强度不高，一般只达到合格品等级要求，甚至出现不合格的现象，故其应用局限于建筑的非承重结构中，在承重结构中使用较少。(2)加气混凝土外观尺寸不均齐，一方面砌筑及抹灰时需要使用更多的砂浆才能保证墙体的平整、美观，另一方面使用一般普通砂浆湿法施工时，易引起墙体开裂、空鼓，若因尺寸不均齐使用了更多砂浆，后果可能更严重，而且还浪费材料，增加人工，影响墙体保温性能。同时由于加气混凝土外观尺寸不均齐，导致先进的薄层砂浆及干法施工技术难以应用到加气混凝土中，而薄层砂浆及干法施工技术是目前大力发展和推广的一种新技术，既能节省材料和人工，保证墙体热工性，又能避免墙体空鼓开裂等质量问题。
加气混凝土的强度与其水化产物及微观结构密切相关，而原材料品质、配合比、引气技术、养护制度是获得合理水化产物及微观结构的根本保证：一方面使加气混凝土水化产物组成合理，形成强度高、微观结构密实的孔壁结构；另一方面使加气混凝土的气孔为球形封闭孔，在浆体中分布均匀且孔径细小。
加气混凝土原材料主要有钙质材料、硅质材料、发气材料、调节材料及其它外加剂，由于原材料品种多且生产工艺较复杂，所以任何一种原材料的波动都会对加气混凝土性能产生影响，从而使得制品质量难以保证。目前绝大多数加气混凝土生产企业对原材料没有严格的控制指标，对品质较差的原材料也没有预处理措施，往往都是对原材料来者不拒，最多对配方作简单的调整，有的企业甚至配方也不调整。因此生产出来的产品质量得不到保证，更谈不上质量稳定性。故通过研究原材料品质对加气混凝土强度的影响，明确原材料技术要求，是保证加气混凝土强度的第一步。
目前国内仍没有一个关于蒸压加气混凝土的配合比设计方法的标准或规程，从事加气混凝土研究与生产的单位均是根据参考文献或实践经验来设计其配合比和进行配料计算。这些方法缺乏理论依据，不能适应目前用于生产加气混凝土的原材料质量波动大的情况，无法给加气混凝土企业提供明确的技术指导。因此，通过研究加气混凝土强度--水化产物组成--原材料化学组成的关系，寻找一种制备高强蒸压加气混凝土的配合比优化方法，是遵循“材料组成结构决定材料性能”的一种方法，可为加气混凝土企业提供明确技术指导，目前还未见有相关现有技术的报道。
目前一般采用单一的铝粉膏化学引气技术生产蒸压加气混凝土，优质的铝粉膏也能形成细小、均匀分布的气孔，但市场上的铝粉膏大多质量不能保证，因此发气效果不能稳定。采用化学引气剂和物理引气剂复合发气，利用物理引气剂既有发气作用，又能稳住气泡，可形成更多数量独立的微小封闭的气孔，改善蒸压加气混凝土的微观结构。
养护制度会影响水化产物的生成与长大，对水化产物的种类、数量和结晶度有直接的影响，不同强度级别的加气混凝土其养护制度也有所不同。故针对干密度为B06级别、立方体抗压强度不低于5MPa的加气混凝土，需要有一个明确的养护制度。
影响加气混凝土砌块尺寸精确性的因素主要为坯体脱模时间及切割工艺，切割工艺主要与设备、钢线及切割方式相关，目前已有精良的设备及成熟的工艺。但脱模时间的控制目前仍是加气混凝土工厂的一个难题，过早脱模导致粘模、缺棱掉角；过晚脱模导致较难切割，尺寸偏差大，因此寻求一种简便的确定坯体脱模时间的方法，对保证砌块尺寸精确至关重要。
综上所述，影响加气混凝土强度的因素很多，包括原材料品质、配合比、引气技术、养护制度，但其本质是水化产物及微观结构，只考虑其中某一因素而忽略其他因素，都会对加气混凝土的水化产物及微观结构产生影响，达不到稳定的制备出高强加气混凝土的目的。只有从控制原材料品质、优化配合比和引气技术、确定蒸压制度的综合措施来考虑，才能稳定的制备出高强加气混凝土。同时，控制坯体脱模时间是保证砌块尺寸精确的关键因素。目前还未见有相关现有技术的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种高强精确蒸压加气混凝土砌块及其制备方法，具体提供了一种适用于最常用的，干密度为B06级别、立方体抗压强度不低于5MPa、尺寸允许偏差：长度方向±2mm，宽度和高度方向±1mm的高强精确蒸压加气混凝土砌块的制备方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种高强精确蒸压加气混凝土砌块的制备方法，原材料包括钙质材料、硅质材料、调节材料、发气材料和水，其中，钙质材料、硅质材料和调节材料组成干粉，所述干粉的CaO与SiO2摩尔比为0.50-0.56，调节材料占干粉总质量的4-5％，再根据原材料化学成分中CaO、SiO2测试结果及工厂要求配合比，得到制备高强精确蒸压加气混凝土砌块的钙质材料和硅质材料的配合比；水与干粉的质量比为0.51-0.53。
优选的，钙质材料是水泥和石灰、硅质材料是粉煤灰和砂、调节材料为石膏；所述发气材料包括发气剂和稳泡剂，其中，发气剂为化学引气剂铝粉膏和物理引气剂十二烷基苯磺酸钠组成的复合发气剂，稳泡剂为三萜类高分子化合物为主体的表面活性剂。
优选的，所述复合发气剂占干粉总质量的0.07-0.08％，其中十二烷基苯磺酸钠占复合发气剂质量的25-33％；稳泡剂占原材料质量的0.04-0.05％。
优选的，所述水泥为P.O.42.5级别普通硅酸盐水泥；石灰中有效CaO含量为70％-100％，MgO含量为0％-2％，细度为80μm方孔筛筛余0％-16％；粉煤灰中SiO2/Al2O3摩尔比0.0-3.0，细度45μm方孔筛筛余为8％～20％；砂细度80μm方孔筛筛余0％-15％。
优选的，原材料CaO与SiO2摩尔比是指：原材料中总的CaO摩尔数量与水泥和硅质材料总的SiO2摩尔数量之比。
优选的，所述原材料中的CaO摩尔数量是指有效CaO的摩尔数量。
优选的，制备一种高强精确蒸压加气混凝土砌块包括如下步骤：(1)采用砂浆稠度仪测定坯体沉入值来确定脱模时间，当沉入值为15～19mm时进行脱模；(2)蒸压制度：进釜时釜内温度110～120℃，抽真空0.5h，升压至1.25～1.28MPa，温度190℃，恒压7h，降压2h。
由以上方法制备的一种高强精确蒸压加气混凝土砌块。
优选的，原材料中的干粉材料、发气材料及水灰比等选取以及制得的砌块性能如下表1所示，由表可知，原材料所需CaO/SiO2摩尔比为0.50-0.56时，能够制得干密度为B06级别、立方体抗压强度不低于5MPa、尺寸允许偏差为长度方向±2mm，宽度和高度方向±1mm的高强精确蒸压加气混凝土砌块。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)影响加气混凝土性能的因素很多，但其本质是水化产物及微观结构，本发明从这个本质出发，通过控制原材料品质、优化配合比和引气技术、确定蒸压制度的综合措施，来提高加气混凝土的强度，因为只考虑其中某一因素而忽略其他因素，都会对加气混凝土的水化产物及微观结构产生影响，达不到稳定的制备出高强加气混凝土的目的。
(2)目前国内仍没有一个关于蒸压加气混凝土的配合比设计方法的标准或规程，从事加气混凝土研究与生产的单位均是根据参考文献或实践经验来设计其配合比和进行配料计算。这些方法缺乏理论依据，不能适应目前用于生产加气混凝土的原材料质量波动大的情况，无法给加气混凝土企业提供明确的技术指导。本发明从加气混凝土强度--水化产物组成--原材料化学组成的关系出发，首先根据大量实验结果及按照经验公式得出了获得抗压强度5MPa的加气混凝土其适宜的水化产物组成，而确定出原材料所需CaO/SiO2摩尔比，然后根据原材料化学成分中CaO、SiO2测试结果及工厂基本配合比，得到制备高强蒸压加气混凝土砌块的钙质材料和硅质材料的优化配合比。以往的经验方法各种材料的用量都是凭经验去拼凑计算得到，不仅无规定性，而且不能保证得到想要生成的水化产物的数量及比例，因此加气混凝土的强度也无法保证。本发明的方法只要确定了基本配合比中用量较稳定的1-2种材料的用量，就可以简便且精确计算出其他材料的用量；同时是遵循“材料组成结构决定材料性能”的一种方法，可以保证生成的水化产物的数量及比例，故可为加气混凝土企业提供明确技术指导。
(3)影响加气混凝土砌块尺寸精确性的因素主要为坯体脱模时间及切割工艺，切割工艺主要与设备、钢线及切割方式相关，目前已有精良的设备及成熟的工艺，本发明不涉及此方面。但脱模时间的控制目前仍是加气混凝土工厂的一个难题，过早脱模导致粘模、缺棱掉角；过晚脱模导致较难切割，尺寸偏差大，因此寻求一种简便的确定坯体脱模时间的方法，对保证砌块尺寸精确至关重要。本发明采用砂浆稠度仪，以其圆锥垂直自由沉入坯体中的沉入值(深度)来确定脱模时间，该方法简便可行，可准确控制脱模时间，以保证砌块的尺寸精确，从而得以使用薄层砂浆及干法施工技术，既节省材料和人工，保证墙体热工性，又避免墙体空鼓开裂等质量问题。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围和具体实施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或者制备方法，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。
实施例1：
原材料化学成分中氧化钙CaO、二氧化硅SiO2含量(％)测试结果如下表2所示。
表2
干粉的CaO/SiO2的摩尔比为0.50，调节材料石膏为4％。根据工厂基本配合比，设计砂占硅质材料的35％。
设水泥占原材料比例为y1，石灰占原材料比例为y2，粉煤灰占原材料比例为y3，砂占原材料比例为y4，则：
y1+y2+y3+y4＝96％
即y3＝1.86y4
其中：C/S是指干粉中CaO/SiO2的摩尔比。
得：y1＝285.55-11.42y4
y2＝8.56y4-189.55
y3＝1.86y4
工厂基本配合比设计硅质材料y3+y4＝68％，计算得y1＝13.8％，y2＝14.2％，y3＝44.2％，y4＝23.8％。
实施例2：
原材料化学成分中氧化钙CaO、二氧化硅SiO2含量(％)测试结果如下如下表3所示。
表3
干粉的CaO/SiO2的摩尔比为0.56，调节材料石膏为5％。根据工厂基本配合比，设计砂占硅质材料的40％。
设水泥占原材料比例为y1，石灰占原材料比例为y2，粉煤灰占原材料比例为y3，砂占原材料比例为y4，则：
y1+y2+y3+y4＝95％
即y3＝1.5y4
其中：C/S是指干粉中CaO/SiO2的摩尔比，
得：y1＝277.77-10.02y4
y2＝7.52y4-182.77
y3＝1.5y4
工厂基本配合比设计硅质材料y3+y4＝65％，计算得y1＝17％，y2＝13％，y3＝39％，y4＝26％。
实施例3：
原材料化学成分中氧化钙CaO、二氧化硅SiO2含量(％)测试结果如下表4所示。
表4
干粉的CaO/SiO2的摩尔比为0.52，调节材料石膏为4％。根据工厂基本配合比，设计砂占硅质材料的38％。
设水泥占原材料比例为y1，石灰占原材料比例为y2，粉煤灰占原材料比例为y3，砂占原材料比例为y4，则：
y1+y2+y3+y4＝96％
即y3＝1.63y4
其中：C/S是指干粉中CaO/SiO2的摩尔比，
得：y1＝248.4-9.43y4
y2＝6.8y4-150.4
y3＝1.63y4
工厂基本配合比设计硅质材料y3+y4＝66％，计算得y1＝13％，y2＝20％，y3＝41％，y4＝25％。
以上实施例仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质与原理下所作的任何改变、替换、组合、简化、修饰等，均应为等效的置换方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高强精确蒸压加气混凝土砌块的制备方法，原材料包括钙质材料、硅质材料、调节材料、发气材料和水，其中，钙质材料、硅质材料和调节材料组成干粉，其特征在于，所述干粉的CaO与SiO2摩尔比为0.50-0.56，调节材料占干粉总质量的4-5%，再根据原材料化学成分中CaO、SiO2测试结果及工厂要求配合比，得到制备高强精确蒸压加气混凝土砌块的钙质材料和硅质材料的配合比；水与干粉的质量比为0.51-0.53。
2.根据权利要求1所述的一种高强精确蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，钙质材料是水泥和石灰、硅质材料是粉煤灰和砂、调节材料为石膏；所述发气材料包括发气剂和稳泡剂，其中，发气剂为化学引气剂铝粉膏和物理引气剂十二烷基苯磺酸钠组成的复合发气剂，稳泡剂为三萜类高分子化合物为主体的表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的的一种高强精确蒸压加气混凝土砌块制备方法，其特征在于，所述复合发气剂占干粉总质量的0.07-0.08%，其中十二烷基苯磺酸钠占复合发气剂质量的25-33%；稳泡剂占原材料质量的0.04-0.05%。
4.根据权利要求1所述的一种高强精确蒸压加气混凝土砌块制备方法，其特征在于，所述水泥为P.O. 42.5级别普通硅酸盐水泥；石灰中有效CaO含量为70%-100%，MgO含量为0%-2%，细度为80 μm方孔筛筛余0%-16%；粉煤灰中SiO2/Al2O3摩尔比0.0-3.0，细度45 μm方孔筛筛余为8%~20%；砂细度80 μm方孔筛筛余0%-15%。
5.根据权利要求1所述的一种高强精确蒸压加气混凝土砌块制备方法，其特征在于，原材料CaO与SiO2摩尔比是指：原材料中总的CaO摩尔数量与水泥和硅质材料总的SiO2摩尔数量之比。
6.根据权利要求5所述的一种高强精确蒸压加气混凝土砌块制备方法，其特征在于，所述原材料中的CaO摩尔数量是指有效CaO的摩尔数量。
7.根据权利要求1所述的一种高强精确蒸压加气混凝土砌块制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）采用砂浆稠度仪测定坯体沉入值来确定脱模时间，当沉入值为15~19mm时进行脱模；（2）蒸压制度：进釜时釜内温度110~120℃，抽真空0.5h，升压至1.25~1.28MPa，温度190℃，恒压7h，降压2h。
8.由权利要求1-7任一项所述制备的一种高强精确蒸压加气混凝土砌块。
9.根据权利要求8所述的一种高强精确蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于，所述砌块干密度为B06级别、立方体抗压强度不低于5MPa、尺寸允许偏差为长度方向±2mm，宽度和高度方向±1mm的高强精确蒸压加气混凝土砌块。
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