CN109279830B - 一种硅钙镁轻集料砌块及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅钙镁轻集料砌块，所述硅钙镁轻集料砌块包括以下组分：硅酸盐水泥，粉煤灰，植物纤维，河沙，氧化镁，水玻璃，氯化钙，铝粉和月桂酰肌氨酸。解决了现有砌块强度低、质量大、导热系数大、防火性较差的问题，为砌块的发展做出了贡献。

Description

一种硅钙镁轻集料砌块及制备工艺

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别是涉及一种硅钙镁轻集料砌块及制备工艺。

背景技术

现有技术中，墙体建筑材料普遍使用烧结砖，如页岩砖，该材料属建筑半成品材料，烧结过程中大量耗能(煤炭)，且烧结过程极易因材料变形而导致砖面平整度差，难以不经抹灰而满足施工要求，从而加大了墙体建筑的时间和人工、材料成本及能源消耗；同时，在页岩的开采过程中需要毁山毁林，破坏生态环境。在性能方面，页岩砖的导热系数大，冬天不保暖，夏天不保凉，不利于节能；其质量大、脆性高，如与国家推广的轻型墙体材料标准(每平方米90公斤)相比较，页岩实心砖做成墙体且两面抹灰后每平方米重达360公斤，页岩空心砖做成墙体且两面抹灰后每平方米重达180公斤。

为了替换页岩砖等烧结砖，现有技术中进一步研发出了砌块，砌块是利用建筑基础材料，工业废料等材料制成的人造块材，外形尺寸比砖大，具有设备简单，砌筑速度快的优点，符合了建筑工业化发展中墙体改革的要求，但其一般强度低、质量大、导热系数大、防火性较差。

发明内容

本发明的目的在于提出一种强度大、质量轻、尺寸稳定性好、平整性高、资源及能耗小的硅钙镁轻集料砌块。

本发明的另一目的在于提出一种制备上述硅钙镁轻集料砌块的制备工艺。

本发明提出的一种硅钙镁轻集料砌块，包括以下组分：硅酸盐水泥，粉煤灰，植物纤维，河沙，氧化镁，水玻璃，氯化钙，铝粉和月桂酰肌氨酸。

上述方案中河沙可提高砌块的强度，但其加工过程中难以膨胀，而组分中所含有的氧化镁、水泥及粉煤灰共同作用时可产生较大的膨胀量，抵消河沙带来的不利影响，使得砌块在较大的强度下同时获得较低的密度，较小的导热系数。具体的，氧化镁可使粉煤灰易于玻璃化，水泥中的碱性物质可对粉煤灰的活性进行激发剂，三者共同作用即产生较大的膨胀量。

发明人研究发现水泥，粉煤灰，河沙基砌块发生老化和破坏的一个重要原因是其在使用过程中由于载荷和生化反应等会形成微裂缝，使得材料的抗折强度降低，从而发生脆性断裂，本方案中为提高组分水泥、粉煤灰、河沙的抗折强度，避免脆性断裂，加入了植物。

本发明中水玻璃可将全部组分进行粘结，增强砌块的完整性、均一性，提高力学性能；氯化钙可增加制备过程中砌块的水化速度，及提高砌块的抗折强度；铝粉作为本发明膨胀剂在水泥固化时产生气泡，影响复合材料的密度，此外，铝粉在本方案中膨胀作用快，可与具有膨胀延迟性的氧化镁共同作用，使砌块密度低、尺寸稳定且均匀性好；月桂酰肌氨酸的加入可增加水泥浆的易和性，使砌块各组分混合更加匀质。

在本发明的一个实施例中，所述组分按重量份计包括硅酸盐水泥15～30份，粉煤灰25～40份，植物纤维8～20份，河沙20～35份，氧化镁4～10份，及氧化镁、水玻璃、氯化钙、铝粉和月桂酰肌氨酸共计4～10份。

作为本发明的改进，所述水玻璃、氯化钙、铝粉、月桂酰肌氨酸的重量比为2：3：2：2。

本发明的砌块中加入了铝粉，当铝粉与水玻璃、氯化钙、月桂酰肌氨酸的配比发生变化时，会影响砌块组分混合物的密度波动，在本发明的一个实施例中铝粉用量为2份，水玻璃2份，氯化钙3份，月桂酰肌氨酸2份时产生的气泡数量适宜，且可均匀地分散在浆体中，使浆体的孔隙度适当，砌块强度较好，在该优选方案下砌块的抗压强度好，导热系数小，质量轻，防火性能优良。

作为本发明的另一种改进，所述植物纤维为竹纤维。

竹纤维具有长径比大、比强度高、比表面积大、抗拉强度高、质量轻和对环境友好的特点，同时竹纤维的主要成分为纤维素、木质素和氨基酸，其中氨基酸一端为弱碱性,可与月桂酰肌氨酸相互作用，其另一端可与本发明其他组分，如硅酸盐水泥，粉煤灰，河沙等混合物中的硅离子相互作用,得到介观有序结构，使砌块具有较强的均匀力学结构。

作为本发明的改进，一种硅钙镁轻集料砌块的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将所述氧化镁，粉煤灰，河沙，硅酸盐水泥，植物纤维进行混合，其后添加铝粉和由水玻璃、氯化钙、月桂酰肌氨酸组成的混合水溶液，得到混合物；

(2)将所述混合物经振动后进行静压成型，所述静压的压力为8～20MPa、保压时间为10～200s，其后经养护，即得到所述硅钙镁轻集料砌块。

本发明采用振动后进行静压成型方法成型，振动作用使在成型时的混合物颗粒处于动摩擦状态，更易于压实，从而提高了压实度，另一方面，振动作用使水泥，粉煤灰，河沙颗粒互相填充，且能达到密实度较高的最佳位置，从而形成空间排列方式最优、逐级填充、连续嵌挤的匀和结构，使得本发明砌块平整度高，力学性能好。

静压可提高砌块密度均匀性，没有进行静压的砌块坯体，其内部会残留一定数量的微小气孔，且在后期容易形成开裂且影响砌块性能。静压压力过低，砌块未完全压实，烧结后易出现层裂；压力过大虽然产品致密度较高，但又容易造成切割线错位现象。因此综合考虑上述因素，确定采用本发明8～20MPa为较适宜的范围。

作为本发明的另一种改进，所述氧化镁及粉煤灰均先经高温煅烧，煅烧温度为900～1500℃。

经过温度900～1500℃煅烧的氧化镁通过水化反应的速度更快，效率更高反应更加完全，使得膨胀更加均匀，从而强度更高，粉煤灰经过温度900～1500℃煅烧后其更容易活化，具有很强的耐高温性质，同时高温煅烧氧化镁也具有良好的耐高温性，因此可以有效增强本发明防火性能。

作为本发明的另一种改进，所述混合水溶液中溶剂的浓度为25～35wt％。

作为本发明的另一种改进，所述氧化镁及硅酸盐水泥的粒径均为200～600μm，所述粉煤灰的粒径为10～80μm，所述植物纤维的长度为0～3mm。

粉煤灰经机械磨粉，在粒径为10～80μm时粉煤灰大部分为分散的单个微珠，表面活性点增加，加快了活性A1₂0₃、Si0₂的溶出和水化的速度，在本发明粒径下球形颗粒增多，能够发挥“滚珠”作用，使体系的流动性增加，和易性改善，从而减少了需水量，而且粉煤灰在本发明粒径条件下，体系具有更好的填充性质。

在氧化镁、粉煤灰、硅酸盐水泥均粉磨粒径为200μm～600μm，植物纤维粒径为0～3mm的条件下氧化镁、粉煤灰、硅酸盐水泥与植物纤维相互混合均匀，达到最佳的力学性能。

作为本发明的另一种改进，所述养护的时间为20～30天。

作为本发明的另一种改进，所述静压为双面静压。

从加压方向上静压成型方式可以分为单面加压和双面加压。单面加压，压力是从上或者从下一个方向施加的，因砌块坯体的厚度较大，压强分布在厚度方向容易不均匀，本发明采用的振动后进行双面静压，砌块坯体经振动后，在两面先后加压，这样空气容易排出，坯体密度均匀，平整度更好。

有益效果：

(1)页岩砖作为一种建筑墙体材料，具有强度高，可用于砌承重墙的特点，本发明的砌块的强度非常高，可替代页岩砖使用。

(2)本发明硅钙镁轻集料砌块与现有砌块相比具有轻质、高强、防火、环保等特性；硅钙镁轻集料砌块其材料均为细料，且其制作工艺使得平整度更高，能满足墙体双面不抹灰的工艺要求，从而大幅度降低建筑综合成本；硅钙镁轻集料砌块制作工艺大量使用工业废弃物，符合国家产业政策的要求，属于国家支持和推广的产业；生产过程零排放、低耗能、无污染，是典型的节能减排项目；硅钙镁轻集料砌块因其轻质、平整、精细，施工速度快，缩短建筑工期，无建筑垃圾，提高建筑工人的劳动生产率；硅钙镁轻集料砌块防火性能高，防火等级达到A级阻燃材料，导热系数小是理想的节能保温材料。

(3)本发明竹制纤维的成份氨基酸与月桂酰肌氨酸，硅酸盐水泥，粉煤灰，河沙相互作用，形成介观有序结构，使得砌块具有优良的抗压强度性能，同时采用振动后静压或双面静压成型砌块密度更加均匀，抗压强度进一步提高；氧化镁对砌块的膨胀具有延迟性，故主要在制备后期阶段降低砌块的密度，而铝粉在添加后与本发明的其它组分产生作用较快，主要在制备前期降低砌块的密度，氧化镁、铝粉、水泥粉煤灰、河沙共同作用使得砌块整体密度低，质量轻且导热系数小；本发明氧化镁、粉煤灰均经高温煅烧而成，具有防火的性能，在本发明的组分中加入水玻璃，并将其均匀分散于整个砌块中，硅酸钠耐热性好,且不可燃,遇时自由水分蒸发(吸热)和硅胶脱水成固体SiO₂而凝结硬化,造成温度降低,硅酸盐水泥，河沙，也是优良的防火材料，本发明的组分氧化镁、粉煤灰，硅酸盐水泥，河沙，水玻璃等共同提高本发明砌块的防火性能。

具体实施方式

实施例1

称取硅酸盐水泥23份，粉煤灰31份，竹纤维17份，河沙32份，氧化镁7份通过风送入一次搅拌系统搅拌均匀；通过传输系统二次搅拌，添加25％的氯化钙水溶液12份(氯化钙3份)搅拌均匀，然后加入铝粉2份搅拌均匀，再加入30％的水玻璃水溶液6.7份(水玻璃2份)，最后加入35％的月桂酰肌氨酸水溶液5.7(桂酰肌氨酸2份)份，搅拌均匀经振动后静压成型，其压力为10MPa，保压时间20秒，自然养护28天制得砌块样品。

实施例2

称取硅酸盐水泥15份，粉煤灰40份，植物纤维8份，河沙35份，氧化镁4份通过风送入一次搅拌系统搅拌均匀；通过传输系统二次搅拌，添加25％的氯化钙水溶液4份搅拌均匀，然后加入铝粉1份搅拌均匀，再加入30％的水玻璃水溶液3份，最后加入35％的月桂酰肌氨酸水溶液2.9份，搅拌均匀经振动后静压成型，其压力为8MPa，保压时间200秒，自然养护20天制得砌块样品。

实施例3

称取硅酸盐水泥30份，粉煤灰25份，植物纤维20份，河沙20份，氧化镁10份通过风送入一次搅拌系统搅拌均匀；通过传输系统二次搅拌，添加25％的氯化钙水溶液12份搅拌均匀，然后加入铝粉3份搅拌均匀，再加入30％的水玻璃水溶液6.7份，最后加入35％的月桂酰肌氨酸水溶液5.7份，搅拌均匀经振动静压成型，其压力为20MPa，保压时间10秒，自然养护30天制得砌块样品。

实施例4

称取硅酸盐水泥23份，粉煤灰31份，植物纤维17份，河沙32份，氧化镁7份通过风送入一次搅拌系统搅拌均匀；通过传输系统二次搅拌，添加25％的氯化钙水溶液12份搅拌均匀，然后加入铝粉2份搅拌均匀，再加入30％的水玻璃水溶液6.7份，最后加入35％的月桂酰肌氨酸水溶液5.7份，搅拌均匀经振动双面静压成型，其压力为10MPa，保压时间20秒，自然养护28天制得砌块样品。

实施例5

对比例：

称取硅酸盐水泥23份，粉煤灰31份，竹纤维17份，河沙32份，氧化镁7份通过风送入一次搅拌系统搅拌均匀，通过传输系统二次搅拌，加入水17份，搅拌均匀，使之成型，其压力为10MPa，保压时间20秒，自然养护28天制得砌块样品。

实施例6

抗压强度试验

试验步骤

将实施例1～5制备的砌块样品以下简称样品1～5，进行试验，试验砌块置于压力试验机下平行板中间位置，为确保试件受力均匀，在试件上下受压面放置厚度不小于5mm的平整钢板。开动压力试验机，以5KN/s的加载速度连续而均匀地加荷，直至试件破坏，观察试件破坏状态并记录破坏荷载。

试验现象

复合砌块在受压过程中，随着荷载压力的增加，内叶块首先出现微小裂缝，微小裂缝竖向延伸，当裂缝贯通砌块上下表面时，内叶块破坏，此时砌块破坏。在加载过程中，外叶块出现向外折的趋势，当裂缝贯通时，外叶块可能发生受压破坏或向外折断。

试验结果

实施例7

将实施例1～5制备的砌块样品，以下简称样品1～5,按照国家标准进行防火性能测试，测试结果如下

	样品1	样品2	样品3	样品4	样品5
						级别	A	A	A	A	B1

实施例8

将实施例1～5制备的砌块样品，以下简称样品1～5，进行导热系数和密度测试，测试结果如下

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种硅钙镁轻集料砌块，其特征在于，所述硅钙镁轻集料砌块包括以下组分：硅酸盐水泥，粉煤灰，植物纤维，河沙，氧化镁，水玻璃，氯化钙，铝粉和月桂酰肌氨酸； 所述组分按重量份计包括硅酸盐水泥23份、粉煤灰31份、植物纤维17份、河沙32份、氧化镁7份及30%的水玻璃水溶液6.7份、25%的氯化钙水溶液12份、铝粉2份和35%的月桂酰肌氨酸水溶液5.7份。

2.根据权利要求1所述的一种硅钙镁轻集料砌块的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将所述氧化镁，粉煤灰，河沙，硅酸盐水泥，植物纤维进行混合，其后添加铝粉和由水玻璃、氯化钙、月桂酰肌氨酸组成的混合水溶液，得到混合物；

（2）将所述混合物经振动后进行静压成型，所述静压的压力为8~20MPa、保压时间为10~200s，其后经养护，即得到所述硅钙镁轻集料砌块；所述氧化镁及粉煤灰均先经高温煅烧，煅烧温度为900~1500℃。

3.根据权利要求2所述的一种硅钙镁轻集料砌块的制备工艺，其特征在于，所述氧化镁及硅酸盐水泥的粒径均为200~600μ m，所述粉煤灰的粒径为10~80μ m，所述植物纤维的长度为0~3mm。

4.根据权利要求2所述的一种硅钙镁轻集料砌块的制备工艺，其特征在于，所述养护的时间为20~30天。

5.根据权利要求2所述的一种硅钙镁轻集料砌块的制备工艺，其特征在于，所述静压为双面静压。