CN108751831A - 一种蒸压加气混凝土保温墙体材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种蒸压加气混凝土保温墙体材料及其制备方法，属于建筑材料领域。其特征在于，以每立方米的墙体材料计，包括以下质量的原料：生石灰10Kg~20Kg、赤泥10 Kg~20 Kg、高炉铁渣15Kg~20Kg、水泥35Kg~50Kg、陶瓷细碎块35Kg~55 Kg、陶瓷抛光废料200Kg~320Kg、稳泡剂40g~100g、发泡剂0.35~0.55 Kg和石膏5Kg~30Kg；其中，石灰和赤泥的总质量与高炉铁渣的质量比为2：1~1.3。本发明在减少了水泥用量的情况下大大的提高了以陶瓷抛光废料作为主要原料制备蒸压加气混凝土材料的强度，并大大的降低了干燥收缩值。

Description

一种蒸压加气混凝土保温墙体材料及其制备方法
技术领域
一种蒸压加气混凝土保温墙体材料及其制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
抛光砖是通体砖的表面经过打磨而成的一种光亮的砖，它在墙地砖中所占有的权重大，同时产品的附加值也高，近年来，该产品得到迅猛的发展。 但抛光砖在研磨、抛光的过程中会产生大量的抛光废料，这种抛光废料粒度很细，风干后呈分散状态，极易随风飘落到各处，会严重威胁周围人群的身体健康，并造成周边土地板结，导致严重的环境污染。 而炮管废料的填埋，不但耗费人力、物力，还会污染地下水质，人们通常把这种现象称作“白色恐怖”。
对于抛光废料的应用，国内外主要包括下面几种：
(1) 利用抛光废料生产轻质陶瓷材料直接利用抛光废料在高温下发泡的原理，以抛光废料为原料再引入一些陶瓷原料组成配合料，再经成型、烧成 (1200℃)、切割等工序生产轻质陶瓷材料。 这种轻质陶瓷材料内部的气孔均为封闭气孔，利用材料的这一特点，可以为轻质保温材料和隔音材料使用，但是，由于低成本加气混凝土免烧材料的存在，使这种高温烧制砖因成本高而无立足之地，导致所有的研究只处于理论阶段，而无实际应用价值。
(2) 利用抛光废料生产装饰用微晶玻璃：装饰用微晶玻璃的原料一般为工业尾矿和矿渣，另外，还要引入少量的助溶剂，澄清剂和成核剂。 产品的成本主要集中在熔化和烧结成本上，原料成本所占比例较小。 而且用工业尾矿和矿渣制备装饰用微晶玻璃已经有50 多年的历史，技术已经很成熟，抛光废料尾矿和矿渣用同属工业废料，用废料替代废料本身意义就不大，何况技术上又不够成熟，更重要的是对抛光废料的消耗量较小。 因此，用抛光废料生产装饰用微晶玻璃技术难以得到推广应用。
(3) 利用抛光废料作为水泥混合原料：苏根达、王功勋、钟小敏等人采用 X 射线分析、玻璃相含量及硅、铝离子的溶出量分析等方法研究了工业废渣陶瓷抛光砖粉的组成和火山灰性。 研究结果表明 ：抛光砖粉火山灰试验合格，具有一定的潜在水硬性，其水泥胶砂 28 天抗压强度比为 83.6%。 抛光砖粉的早期活性高于粉煤灰。但抛光砖粉中氯含量在 0.011-0.203%范围内波动，其氯含量主要来自抛光磨头和絮凝剂。 陶瓷抛光砖粉要用做水泥混合材，需要控制其氯含量。 而且，有些抛光砖废粉里还含有一些有机树脂材料，这些都给抛光废料作为水泥混合材料的应用带来困难。
(4) 利用抛光废料和河道淤泥生产烧结多孔砖利用抛光废料和河道淤泥生产烧结多孔砖是一项由价值的研究，主要是因为其生产工艺简单、生产成本低 ( 烧结温度低 ：900-1000℃ )、产品规模大、具有可行性。 但却受到地域限制，而且，此方法抛光废料的利用率低 (20-30% )，同时，产品附加值相对较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种环保、高效节能、轻质高强的蒸压加气混凝土保温墙体材料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该蒸压加气混凝土保温墙体材料，其特征在于，以每立方米的墙体材料计，包括以下质量的原料：生石灰 10Kg~20Kg、赤泥10Kg~20Kg、高炉铁渣 15Kg~20Kg、水泥 35Kg ~50Kg、陶瓷细碎块35Kg~55Kg、陶瓷抛光废料200Kg~300Kg、稳泡剂 40g~100g、发泡剂0.75 Kg ~1.15 Kg 和石膏5 Kg ~30Kg。
其中，生石灰和赤泥的总质量与高炉铁渣的质量比为2：1~1.3。
本发明的发明人在将陶瓷抛光废料作为主要原料制备蒸压加气混凝土材料之后发现仍然存在较多的问题。最主要的问题在于强度较低，为了保持混凝土的强度需要添加的水泥的用量偏高。为了解决上述问题，发明人进一步调整了蒸压加气混凝土材料的配方，加入了氧化铝生产行业产生的废料赤泥，进一步的利用了该环境污染物。以达到更好的环境效益；同时添加了适量的陶瓷细碎块作为骨料，进一步增加的蒸压加气混凝土材料强度。发明人认为传统的陶瓷抛光废料作为主要原料制备的蒸压加气混凝土材料之所以强度不够，是因为传统的配方的材料组成碱性过高，会导致在蒸汽加压的过程中使水泥无法完全的起到粘结的作用，本发明中发明人在上述的调整以后又加入高炉炼铁产生的高炉铁渣，能够中和生石灰、赤泥和水泥的部分碱性，且能够作为高强度的骨料，从而在减少了水泥用量的情况下大大的提高了以陶瓷抛光废料作为主要原料制备蒸压加气混凝土材料的强度，并大大的降低了干燥收缩值。
优选的，以每立方米的墙体材料计，包括以下质量的原料：生石灰 13Kg~16.7Kg、赤泥13.7Kg~16 Kg、高炉铁渣 16Kg~18Kg、水泥 40Kg~45Kg、陶瓷细碎块42Kg~48Kg、陶瓷抛光废料250Kg~270Kg、稳泡剂 60g~80g、发泡剂0.85 Kg ~1.0 Kg和石膏5 Kg ~15Kg。优选的原料配比物料相互之间的协同作用更加合理，所得产品的强度更高。
优选的，所述的生石灰、赤泥、高炉铁渣的总质量为 44Kg~46Kg。优选的生石灰、赤泥、高炉铁渣的总添加量能够达到最佳的调节效果。
优选的，所述的生石灰和赤泥的总质量与高炉铁渣的质量比为2：1.1~1.2。优选的质量比配合物料总的组成能够形成最佳的中和效果，更好的保证水泥的粘结性，产品的强度更高。
陶瓷抛光废料的相比于传统的河沙或石粉，其细度更高，颗粒的大小远远的小于河沙或石粉，所以浆料的流动性和对骨料的粘附性与河沙或石粉有较大的区别。本发明的发明人根据陶瓷抛光废料的特点，利用与陶瓷抛光废料同源的陶瓷细碎块代替传统的粗砂和石子作为本发明的骨料，大大的提高了骨料与陶瓷抛光废料的结合的牢固性。优选的，所述的陶瓷细碎块的最大对角线长度为0.4 mm ~1.2mm。优选的陶瓷细碎块大小在配制浆料时不会沉降至浆料底部，在浆料中分布更加的均匀，从而保证产品质量稳定。
所述的发泡剂为铝粉。本发明中由于配方组成使得产品具有足够的强度，在综合考虑强度和干密度的情况下，本发明添加了比例较高的发泡剂，使制得的蒸压加气混凝土保温墙体材料干密度更小，强度更高。
此外，也可采用茶皂素作为发泡剂，由于茶皂素对水硬度极不敏感，其泡沫力不受水的硬度的影响，具有更好的环境适应性。
一种上述的蒸压加气混凝土保温墙体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤 ：
1）将陶瓷抛光废料、生石灰、赤泥混合后加入水和稳泡剂，使含水量达到 30%~42%，搅拌均匀，再加入水泥、高炉铁渣、陶瓷细碎块，搅拌均匀后静置 5 min ~10min，制成浆料；
2）将搅拌均匀的浆料浇注进模具内；在 60℃~95℃的温度下，静置 1.5~3 小时，进行切割得到胚体；
3）胚体入釜蒸压养护，蒸压养护后的成品出釜。
制备方法中发明人改进为将陶瓷抛光废料、生石灰、赤泥先与水混合均匀，然后再添加粘性的水泥和高炉铁渣、陶瓷细碎块的骨料，能够充分的保证骨料在浆料中分布均匀，从而保证所制墙体材料的性能稳定、品质均一、强度更高。
优选的，步骤 1）中将陶瓷抛光废料、生石灰、赤泥混合后加入水和稳泡剂，使含水量达到 33%~36%。优选的含水量所得的流动性和粘附性能够对高炉铁渣、陶瓷细碎块的骨料形成和的携带的能力，使估量能够更快的分散的同时，分布更均匀。不会产生骨料的集聚。
优选的，步骤 1）搅拌均匀后静置 6 min ~8min。
优选的，步骤 3）所述的蒸压养护过程中的升压时间控制在 1~3.5 小时，蒸汽压控制在10~13MPa，保持 2~8 小时。优选的蒸压条件能够更好的保证产品的发泡效果。
一般来说，陶瓷抛光废料的成分基本类似。本发明的优选的陶瓷抛光废料的成分为二氧化硅 69.15%、三氧化二铝 19.6%、三氧化二铁 0.73%、二氧化钛 0.56%、氧化钙1.52%、氧化镁 1.05%、氧化钾 2.25%、氧化钠 3.5%，烧失量 1.2%，余量为杂质。
本发明制备的是 B04级蒸压加气混凝土板材，制成产品干密度不大于 425Kg/m3，强度级别达到 A5.0，导热系数不大于 0.10W/(m.K)，干燥收缩值 (mm/m) ≤ 0.30，抗冻性：质量损失≤ 2.0%，冻后强度≥ 5.0MPa。
与现有技术相比，本发明的所具有的有益效果是：本发明以陶瓷抛光砖废料为主要原材料，充分利用了陶瓷抛光砖废料，具有明显的环境效益；发明人加入了氧化铝生产行业产生的废料赤泥，进一步的利用了该环境污染物。以达到更好的环境效益；根据陶瓷抛光废料的特点，利用与陶瓷抛光废料同源的陶瓷细碎块代替传统的粗砂和石子作为本发明的骨料，大大的提高了骨料与陶瓷抛光废料的结合的牢固性。进一步增加的蒸压加气混凝土材料强度。发明人在上述的调整以后又加入高炉炼铁产生的高炉铁渣，能够中和生石灰、赤泥和水泥的部分碱性，且能够作为高强度的骨料，从而在减少了水泥用量的情况下大大的提高了以陶瓷抛光废料作为主要原料制备蒸压加气混凝土材料的强度，并大大的降低了干燥收缩值，产品的耐久性高，强度大。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施。本发明实施例中制备的是 B04 级抛光砖废料蒸压加气混凝土板材和B04 级抛光砖废料蒸压加气混凝土砌块。
实施例 1
所述的抛光砖废料蒸压加气混凝土板材，按照每立方米板材计，原料的质量组成为：
生石灰 15Kg、赤泥15.9 Kg、高炉铁渣 17Kg、水泥 42Kg、陶瓷细碎块44Kg、陶瓷抛光废料260Kg、稳泡剂 70g、发泡剂0.95 Kg 和石膏15 Kg；
本例所用陶瓷细碎块的最大对角线长度为0.6 mm ~0.9mm；
1）将陶瓷抛光废料、生石灰、赤泥混合后加入水和稳泡剂，使含水量达到 34.5%，搅拌均匀，再加入水泥、高炉铁渣、陶瓷细碎块，搅拌均匀后静置 7min，制成浆料；
2）将搅拌均匀的浆料浇注进模具内；在 75℃的温度下，静置 2小时，切割机对胚体两侧面进行垂直切割，然后对胚体进行纵向水平切割，最后对胚体进行横向垂直切割得到胚体；对切割好的胚体进行编组；
3）胚体入釜蒸压养护，升压时间控制在2小时，蒸汽压控制在11MPa，保持 2小时；蒸压养护后的成品出釜。
实施例 1 制备的是 B04 级蒸压加气混凝土板材，干密度 397Kg/m3，强度4.6MPa，导热系数 0.09W/(m.K)，干燥收缩值 (mm/m)0.28，抗冻性：质量损失 1.8%，冻后强度3.7MPa。
实施例 2
所述的抛光砖废料蒸压加气混凝土板材，按照每立方米板材计，原料的质量组成为：
生石灰 13Kg、赤泥13.7 Kg、高炉铁渣 16Kg、水泥 40Kg、陶瓷细碎块48Kg、陶瓷抛光废料250Kg、稳泡剂 80g、发泡剂0.85 Kg 和石膏5 Kg ；
本例所用陶瓷细碎块的最大对角线长度为0.4 mm ~0.7mm；
1）将陶瓷抛光废料、生石灰、赤泥混合后加入水和稳泡剂，使含水量达到 36%，搅拌均匀，再加入水泥、高炉铁渣、陶瓷细碎块，搅拌均匀后静置 6 min，制成浆料；
2）将搅拌均匀的浆料浇注进模具内；在 85℃的温度下，静置 1.8小时，切割机对胚体两侧面进行垂直切割，然后对胚体进行纵向水平切割，最后对胚体进行横向垂直切割得到胚体；对切割好的胚体进行编组；
3）胚体入釜蒸压养护，升压时间控制在 2.5小时，蒸汽压控制在11MPa，保持 3 小时；蒸压养护后的成品出釜。
实施例 2制备的是 B04 级蒸压加气混凝土板材，干密度 378Kg/m3，强度4.3MPa，导热系数 0.09W/(m.K)，干燥收缩值 (mm/m)0.28，抗冻性：质量损失1.8%，冻后强度3.6MPa。
实施例 3
所述的抛光砖废料蒸压加气混凝土板材，按照每立方米板材计，原料的质量组成为：
生石灰 16.7Kg、赤泥16Kg、高炉铁渣 18Kg、水泥 45Kg、陶瓷细碎块42Kg、陶瓷抛光废料270Kg、稳泡剂 60g、发泡剂1.0Kg 和石膏10Kg；
本例所用陶瓷细碎块的最大对角线长度为0.4 mm ~0.6mm；
1）将陶瓷抛光废料、生石灰、赤泥混合后加入水和稳泡剂，使含水量达到 30%~42% 33%~36%，搅拌均匀，再加入水泥、高炉铁渣、陶瓷细碎块，搅拌均匀后静置 5 min ~10min 6min ~8min，制成浆料；
2）将搅拌均匀的浆料浇注进模具内；在 60℃~95℃的温度下，静置 1.5~3 小时，切割机对胚体两侧面进行垂直切割，然后对胚体进行纵向水平切割，最后对胚体进行横向垂直切割得到胚体；对切割好的胚体进行编组；
3）胚体入釜蒸压养护，升压时间控制在 1~3.5 小时，蒸汽压控制在10~13MPa，保持3.5小时；蒸压养护后的成品出釜。
实施例3 制备的是 B04 级蒸压加气混凝土板材，干密度 406Kg/m3，强度4.1MPa，导热系数 0.08W/(m.K)，干燥收缩值 (mm/m)0.29，抗冻性 ：质量损失1.9%，冻后强度3.4MPa。
实施例 4
所述的抛光砖废料蒸压加气混凝土板材，按照每立方米板材计，原料的质量组成为：
生石灰 11.5Kg、赤泥11.5Kg、高炉铁渣 15Kg、水泥 50Kg、陶瓷细碎块35Kg、陶瓷抛光废料300Kg、稳泡剂 40g、发泡剂1.15 Kg 和石膏25 Kg；
本例所用陶瓷细碎块的最大对角线长度为0.6 mm ~1.2mm；
1）将陶瓷抛光废料、生石灰、赤泥混合后加入水和稳泡剂，使含水量达到 30%，搅拌均匀，再加入水泥、高炉铁渣、陶瓷细碎块，搅拌均匀后静置 10min，制成浆料；
2）将搅拌均匀的浆料浇注进模具内；在 60℃的温度下，静置3 小时，切割机对胚体两侧面进行垂直切割，然后对胚体进行纵向水平切割，最后对胚体进行横向垂直切割得到胚体；对切割好的胚体进行编组；
3）胚体入釜蒸压养护，升压时间控制在 1小时，蒸汽压控制在13MPa，保持 6 小时；蒸压养护后的成品出釜。
实施例 4 制备的是 B04 级蒸压加气混凝土板材，干密度 415Kg/m3，强度3.5MPa，导热系数 0.09W/(m.K)，干燥收缩值 (mm/m)0.30，抗冻性 ：质量损失 2.0%，冻后强度3.2MPa。
实施例 5
所述的抛光砖废料蒸压加气混凝土板材，按照每立方米板材计，原料的质量组成为：
生石灰 20Kg、赤泥20 Kg、高炉铁渣 20Kg、水泥 35Kg、陶瓷细碎块55 Kg、陶瓷抛光废料200Kg和稳泡剂 100g、、发泡剂0.75 Kg 和石膏30Kg；
本例所用陶瓷细碎块的最大对角线长度为0.4 mm ~1.5mm；
1）将陶瓷抛光废料、生石灰、赤泥混合后加入水和稳泡剂，使含水量达到 42%，搅拌均匀，再加入水泥、高炉铁渣、陶瓷细碎块，搅拌均匀后静置 5 min，制成浆料；
2）将搅拌均匀的浆料浇注进模具内；在 95℃的温度下，静置 1.5小时，切割机对胚体两侧面进行垂直切割，然后对胚体进行纵向水平切割，最后对胚体进行横向垂直切割得到胚体；对切割好的胚体进行编组；
3）胚体入釜蒸压养护，升压时间控制在3.5 小时，蒸汽压控制在10MPa，保持 8 小时；蒸压养护后的成品出釜。
实施例 5 制备的是 B04 级蒸压加气混凝土板材，干密度 375Kg/m3，强度3.6MPa，导热系数 0.10W/(m.K)，干燥收缩值 (mm/m)0.30，抗冻性 ：质量损失 1.9%，冻后强度3.2MPa。
对比例1
原料配料和制备工艺同实施例1，不同的是用等量的细沙代替陶瓷细碎块；
对比例1制备的是 B04 级蒸压加气混凝土板材，干密度 401Kg/m3，强度 1.6MPa，导热系数 0.12W/(m.K)，干燥收缩值 (mm/m)0.60，抗冻性 ：质量损失 1.7%，冻后强度1.3MPa。
对比例2
原料配料和制备工艺同实施例1，不同的是用等量的细沙代替高炉铁渣；
对比例2制备的是 B04 级蒸压加气混凝土板材，干密度 399Kg/m3，强度 1.4MPa，导热系数 0.10W/(m.K)，干燥收缩值 (mm/m)0.35，抗冻性 ：质量损失 2.6%，冻后强度1.1MPa。
对比例3
原料配料和制备工艺同实施例1，不同的是步骤1）中将陶瓷抛光废料加入水和稳泡剂，使含水量达到 42%，搅拌均匀，再加入生石灰赤泥混合后水泥、高炉铁渣、陶瓷细碎块，搅拌均匀后静置 5 min，制成浆料；
对比例3制备的是 B04 级蒸压加气混凝土板材，骨料分布不均匀，下层骨料过多，上层则较少。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种蒸压加气混凝土保温墙体材料，其特征在于，以每立方米的墙体材料计，包括以下质量的原料：生石灰 10Kg~20Kg、赤泥10Kg~20Kg、高炉铁渣 15Kg~20Kg、水泥 35Kg ~50Kg、陶瓷细碎块35Kg~55Kg、陶瓷抛光废料200Kg~300Kg、稳泡剂 40g~100g、发泡剂0.75Kg ~1.15 Kg 和石膏5Kg ~30Kg；
其中，生石灰和赤泥的总质量与高炉铁渣的质量比为2：1~1.3。
2.根据权利要求1所述的一种蒸压加气混凝土保温墙体材料，其特征在于：以每立方米的墙体材料计，包括以下质量的原料：生石灰 13Kg~16.7Kg、赤泥13.7Kg~16Kg、高炉铁渣16Kg~18Kg、水泥 40Kg~45Kg、陶瓷细碎块42Kg~48Kg、陶瓷抛光废料250Kg~270Kg、稳泡剂60g~80g、发泡剂0.85 Kg ~1.0Kg 和石膏5 Kg ~15Kg。
3.根据权利要求1所述的一种蒸压加气混凝土保温墙体材料，其特征在于：所述的生石灰、赤泥、高炉铁渣的总质量为 42.7Kg~50.7Kg。
4.根据权利要求1所述的一种蒸压加气混凝土保温墙体材料，其特征在于：所述的生石灰和赤泥的总质量与高炉铁渣的质量比为2：1.1~1.2。
5.根据权利要求1所述的一种蒸压加气混凝土保温墙体材料，其特征在于：所述的陶瓷细碎块的最大对角线长度为0.4 mm ~1.2mm。
6.一种权利要求1~5任一项所述的蒸压加气混凝土保温墙体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤 ：
1）将陶瓷抛光废料、生石灰、赤泥混合后加入水和稳泡剂，使含水量达到 30%~42%，搅拌均匀，再加入水泥、高炉铁渣、陶瓷细碎块，搅拌均匀后静置 5min ~10min，制成浆料；
2）将搅拌均匀的浆料浇注进模具内；在 60℃~95℃的温度下，静置 1.5~3小时，进行切割得到胚体；
3）胚体入釜蒸压养护，蒸压养护后的成品出釜。
7.根据权利要求6所述的蒸压加气混凝土保温墙体材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中将陶瓷抛光废料、生石灰、赤泥混合后加入水和稳泡剂，使含水量达到 33%~36%。
8.根据权利要求6所述的蒸压加气混凝土保温墙体材料的制备方法，其特征在于：步骤1）搅拌均匀后静置 6min ~8min。
9.根据权利要求6所述的蒸压加气混凝土保温墙体材料的制备方法，其特征在于：步骤3）所述的蒸压养护过程中的升压时间控制在 1~3.5 小时，蒸汽压控制在10MPa ~13MPa，保持 2~8小时。
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