CN109761634A

CN109761634A - 一种煤矸石基蒸压加气混凝土砌块及其制备方法

Info

Publication number: CN109761634A
Application number: CN201910217246.7A
Authority: CN
Inventors: 吴小文; 赵海卿; 毛奎; 段生治; 黄朝晖; 代雅建; 石旭飞; 李旭光; 江山; 张梅桂
Original assignee: Shenyang Geological Survey Center Of China Geological Survey; China University of Geosciences Beijing
Current assignee: Shenyang Geological Survey Center Of China Geological Survey; China University of Geosciences Beijing
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2019-05-17

Abstract

本发明系一种煤矸石基蒸压加气混凝土砌块及其制备方法，包括如下步骤：步骤1，原料的预处理，所述原料优选包括煤矸石和硅质材料；步骤2，将步骤1预处理后的原料与辅料混合，然后浇注成模；步骤3，静停发气，得到硬化坯体；步骤4，切割、脱模处理，然后进行蒸压养护；步骤5，干燥处理，得到煤矸石基蒸压加气混凝土砌块。利用本发明的方法制备的煤矸石基蒸压加气混凝土砌块，密度低、抗压能力强，实现了煤矸石的固废资源化。

Description

一种煤矸石基蒸压加气混凝土砌块及其制备方法

技术领域

本发明提供一种煤矸石基蒸压加气混凝土的制备方法，属于新型建筑砌块技术领域。

背景技术

煤矸石是煤炭在形成过程中与煤炭共生、伴生的一种脉石矿物，在煤炭洗选和加工过程中所产生的固体废弃物。由于其产品附加值低、不适宜远距离运输等原因，成为在煤炭开采过程中的大宗工业固体废弃物。煤矸石堆存量大，不仅侵占土地，而且矿山安全事故频发。

除此之外，煤矸石受到降雨喷淋或长期处于浸渍状态，矸石中的粉尘会成为水中悬浮物，有害成分溶解后进入水体、土壤，对水环境和土壤环境造成二次污染。当酸性较强的淋溶水进入水体时，对生物产生很强的冲击力，能消灭或抑制水中微生物的生长，妨碍水体自净。煤矸石中除含有SO₂，Al₂O₃以及铁、锰等常量元素之外，还有其他少量重金属，如铅、镉、汞、砷、铬等，这些元素都是有毒重金属元素，进入水体或渗入土壤后，严重影响土壤环境或水环境，且通过食物链危害人体健康。

如何加强对煤矸石的综合利用，变废为宝，实现可持续性发展和固废资源化，减少煤矸石对环境的影响，是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种煤矸石基蒸压加气混凝土砌块及其制备方法，具体是一种成本低、以来源广泛的煤矸石为主要原料的抗压强度高的煤矸石基蒸压加气混凝土砌块的制备方法。本方法以煤矸石为主料，经过预处理，注模成型、静停发气、蒸压养护和干燥，可制备出具有强度高、密度低、成本低的煤矸石基蒸压加气混凝土砌块，从而完成了本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

本发明一方面提供了一种制备煤矸石基蒸压加气混凝土砌块的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)一种煤矸石基蒸压加气混凝土砌块的制备方法，该方法包括如下几个步骤：

步骤1，原料的预处理，所述原料优选包括煤矸石和硅质材料；

步骤2，将步骤1预处理后的原料与辅料混合，然后浇注成模；

步骤3，静停发气，得到硬化坯体；

步骤4，切割、脱模处理，然后进行蒸压养护；

步骤5，干燥处理，得到煤矸石基蒸压加气混凝土砌块。

(2)根据上述(1)所述的制备方法，在步骤1中，所述预处理包括震动处理和球磨处理；

优选地，将煤矸石和硅质材料分别单独地于振动磨中震动10-30s；更优选地，震动处理之后于球磨机中球磨1-5h；和/或

经步骤1预处理后得到粒径分别为0.50mm以下煤矸石粉体和/或硅质材料粉体。

(3)根据上述(1)所述的制备方法，所述硅质材料为天然砂；和/或

所述煤矸石中二氧化硅含量因分布情况或产地不同而有所不同，本发明中使用的煤矸石一般为二氧化硅含量大于40％的煤矸石。

(4)根据上述(1)所述的制备方法，步骤2中，所述辅料包括水泥、添加剂、发气剂和外加剂；优选地：

所述添加剂为石灰，石灰的粒度小于0.12mm，筛余量小于25％；

所述发气剂为铝粉；

所述外加剂为石膏，石膏的粒度小于0.12mm，筛余量小于25％，二水硫酸钙含量≥45％。

(5)根据上述(1)所述的制备方法，在步骤2中，原料及辅料混合时，还需要加入水，

优选地，采用的水料比为0.55-0.65，更优选为0.57；

其中，水料比指料浆中的总含水量与加气混凝土干物料(原料和辅料)总和之比。

(6)根据上述(1)至(5)之一所述的制备方法，在所述原料及辅料中，各组分的重量百分比如下：

(7)根据上述(1)所述的制备方法，其特征在于：步骤2中包括以下子步骤，

步骤2-1、将煤矸石、天然砂、石膏和水泥混合，再加水拌合；

步骤2-2、加入石灰，搅拌；

步骤2-3、加入铝粉，搅拌，得到浆料；

步骤2-4、将浆料注入模具，并将模具进行预热；

优选地，所述步骤2-4中，在预热前，于模具表面涂抹一层机油；更优选地，所述预热于20-50℃下进行。

(8)根据上述(1)所述的制备方法，步骤3中，静停发气于40-90℃下进行2-3h，优选静停发气于50-70℃下进行2.5h。

(9)根据上述(1)所述的制备方法，步骤4中，所述蒸压养护如下进行：在0.5-4h内升温至150-220℃，保温4-12h，在1.1-1.5MPa下进行。

优选地，蒸压养护结束后采用自然降温及自然降压的冷却方式。

本发明另一方面提供了根据本发明第一方面所述方法得到的煤矸石基蒸压加气混凝土砌块，优选利用上述(1)至(9)之一所述的方法制备而得，该砌块的干体积密度为704-737kg/m³，抗压强度为3.85-4.8MPa。

煤矸石基蒸压加气混凝土具有煤矸石利用率高、节能降耗、保温隔热性好、轻质抗震及耐火吸声等特性，符合国家节能减排政策，具有广阔的应用前景。

在本发明中，利用煤矸石制备蒸压加气混凝土，既能消耗大量的煤矸石，减少其堆积量所造成的资源浪费，改善环境，又能为建筑行业提供原料，具有良好的经济、社会和环境效益，是典型的固废资源化利用。

在本发明中，所述方法包括以下步骤：

步骤1，原料的预处理，所述原料优选包括煤矸石和硅质材料。

根据本发明一种优选的实施方式，所述预处理包括震动处理和球磨处理。

在进一步优选的实施方式中，将煤矸石和硅质材料分别单独地于振动磨中震动10-30s，优选15-20s。

其中，煤矸石和硅质材料的原始材料颗粒比较大，不适合直接球磨，将其放入振动磨中震动，能够得到比较粗糙的颗粒，以便于利用球磨机球磨，进一步制备粒径较小的粉体。

在更进一步优选的实施方式中，震动处理之后于球磨机中球磨1-5h，优选2-3h。

根据本发明一种优选的实施方式，经步骤1预处理后得到粒径分别为0.50mm以下煤矸石粉体和/或硅质材料粉体。

在进一步优选的实施方式中，经步骤1预处理后得到粒径分别为0.30mm以下的煤矸石粉体和/或硅质材料粉体。

在更进一步优选的实施方式中，经步骤1预处理后得到粒径分别为0.15mm以下的煤矸石粉体和/或硅质材料粉体。

其中，发明人经过大量实验发现，若原料的颗粒太大，则制备出的砌块比较粗糙，抗压能力差，切割时坯体容易开裂。而球磨时间越久，得到的粉体就越细，对制备砌块就越有利，选用粒径小于0.150mm的粉体制备的砌块的性能最佳。

目前，虽然存在部分煤矸石制备蒸气加压混凝土的相关技术报道。然而不同产地的煤矸石，由于其化学成分和矿物组成不同，其产品结构和性能差异较大。

本发明所述煤矸石包括多种组分，例如SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO和CaO，还可以包括K₂O、Na₂O和TiO₂。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述煤矸石中，各组分含量如下：SiO₂占40～55wt％，Al₂O₃占15～25wt％，Fe₂O₃占5～10wt％，MgO占1.5-3wt％，CaO占0.8～1.5wt％。

在进一步优选的实施方式中，在所述煤矸石中，各组分含量如下：SiO₂占45～52wt％，Al₂O₃占20～22wt％，Fe₂O₃占8～9wt％，MgO占2～3wt％，CaO占1～1.3wt％。

根据本发明一种优选的实施方式，所述煤矸石为抚顺矿区煤矸石，优选为二氧化硅含量大于40％的煤矸石。

在进一步优选的实施方式中，所述煤矸石选自抚顺扩区东舍厂、西舍厂和汪良舍厂的煤矸石。

在更进一步优选的实施方式中，所述煤矸石选自抚顺扩区西舍厂和汪良舍厂的煤矸石，例如西舍厂的煤矸石。

其中，东舍厂、西舍厂和汪良舍厂的煤矸石成分如表1～3所示：

表1东舍厂煤矸石化学成分(wt/％)

表2西舍厂煤矸石化学成分(wt/％)

表3汪良舍厂煤矸石化学成分(wt/％)

根据本发明一种优选的实施方式，采用的硅质材料是天然砂。

其中，天然砂的化学成分和矿物组成对蒸压加气混凝土砌块质量影响很大，适量天然砂的添加有助于提高砌块的抗压强度，但是过量天然砂的添加，会使得砌块的抗压强度下降。

步骤2，将步骤1预处理后的原料与辅料混合，然后浇注成模。

根据本发明一种优选的实施方式，所述辅料包括水泥、添加剂、发气剂和外加剂。

其中，所述水泥用于起到增强作用，但是，在本发明中只采用的少量的水泥，是以水泥为辅料而非主料，即可得到高强度混凝土切块。

根据本发明一种优选的实施方式，所述添加剂为石灰。

在进一步优选的实施方式中，所述石灰的粒度小于0.12mm，筛余量小于25％。

在更进一步优选的实施方式中，所述石灰的粒度小于0.088mm，筛余量小于15％。

其中，蒸压加气混凝土砌块的强度，依赖于原料中的钙硅比，主要是由于原料中的氧化钙和二氧化硅之间进行水热合成反应生成新的水化产物的结果。为了获得一定的强度，需要严格控制原料中的氧化钙与二氧化硅的比例。

在本发明中，采用的是水泥和石灰的混合钙质材料，这样，既能降低水泥的用量，又能更好的控制生产，得到的砌块的抗压强度大。

因为，如果单独采用水泥做钙质材料，水泥的用量大，生产成本高，而且制备的砌块的强度比较低。如果单独采用石灰做钙质材料，发气速度偏快，石灰用量难以控制，而且静停时间长，难以适应机械切割。

根据本发明一种优选的实施方式，所述外加剂为石膏。

在进一步的优选的实施方式中，所述石膏的粒度小于0.12mm，筛余量小于25％，二水硫酸钙含量≥45％。

在更进一步优选的实施方式中，所述石膏的粒度小于0.088mm，筛余量小于15％，二水硫酸钙含量≥65％。

其中，石膏在混凝土砌块的生产中具有双重作用，在蒸压加气过程中，可以参与形成水化产物，提高砌块的强度；在浇注过程中，对石灰的消解有明显的延缓作用，能够减慢原料混合后得到的料浆的稠化速度，有利于形成良好的气孔结构，降低砌块的密度。

根据本发明一种优选的实施方式，所述发气剂为铝粉。

其中，铝粉的用量与蒸压加气混凝土砌块的密度密切相关。铝粉能与石灰中的碱反应生成大量氢气，推动料浆膨胀，使料浆形成多孔状态，从而形成轻质多孔的结构，降低砌块的密度，达到质轻的效果。

根据本发明一种优选的实施方式，在将原料及辅料混合时，还需要加入水。

所述水是温水，温度在20-60℃之间，优选30-50℃，更优选为45℃。

其中，水在加气混凝土砌块生产中很重要，它既是发气反应和水热合成反应的参与组分，又是使各物料均匀混合和进行各种化学反应的必要介质，水量的多少直接关系到蒸压加气混凝土砌块生产过程的好坏。而加入温水能够更好地促进原料和辅料之间的混合。

根据本发明的一种实施方式，采用的水料比为0.55-0.65。

在进一步优选的实施方式中，采用的水料比为0.55-0.60。

其中，发明人经过大量的实验研究发现，水料比为0.57时，制备的砌块的性能最佳。

其中，适当的水料比可以使料浆具有适宜的流动性，为发气膨胀提供必要的条件；可以使料浆保持适宜的极限剪切应力，使发气顺畅，料浆稠度适宜，从而使加气混凝土获得良好的气孔结构，进而对加气混凝土的性能产生有利的影响。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述原料及辅料中，各组分的重量百分比如下：

在进一步优选的实施方式中，在所述原料及辅料中，各组分的重量百分比如下：

在更进一步优选的实施方式中，在所述原料及辅料中，各组分的重量百分比如下：

其中，原料中煤矸石和天然砂对砌块的影响最大，尤其是两者的配比极为重要。当煤矸石的用量太多，大于65wt％，天然砂的用量太少，小于10wt％时，或者当煤矸石的用量太少，小于35wt％，天然砂的用量太多，大于30wt％时，制备砌块时注模不易成型，得到的砌块的抗压强度较低。

在本发明中，如果要得到性能良好的混凝土切块，严格控制煤矸石与石英砂的用量比十分重要，发明人经过大量实验发现，当控制煤矸石和石英砂中的硅含量大于65％时，可以得到性能非常优异的混凝土切块。

具体地，在本发明中，控制煤矸石的用量在25-65wt％之间，天然砂的用量控制在10-30wt％时，可以制备出低密度，高强度的煤矸石基蒸压加气混凝土砌块。这样，不仅实现了将废弃的煤矸石进行充分利用，同时得到了高强度切块。

根据本发明一种优选的实施方式，步骤2包括以下子步骤：

步骤2-1、将煤矸石、天然砂、石膏和水泥混合，再加水拌合。

步骤2-2、加入石灰，搅拌；

所述搅拌，优选为均匀搅拌。如果搅拌不均匀，石灰容易团聚结块，不利于发气，得到的砌块气孔结构差。

步骤2-3、加入铝粉，搅拌，得到浆料；

所述搅拌，优选为均匀搅拌。

步骤2-4、将浆料注入模具，并将模具进行预热。

在本发明中，首先将煤矸石，天然砂，石膏、水泥混合均匀，加水搅拌；之后加入石灰，搅拌，注意将石灰搅拌均匀，否则石灰将团聚结块；接着加入铝粉，均匀搅拌。

根据本发明一种优选的实施方式，在步骤2-1中，加水拌合1-10min。

在进一步优选的实施方式中，在步骤2-1中，加水拌合2-5min，例如3min。

根据本发明一种优选的实施方式，在步骤2-2中，搅拌30-120s。

在进一步优选的实施方式中，在步骤2-2中，搅拌60-100s，例如90s。

根据本发明一种优选的实施方式，在步骤2-4中，在预热前，于模具表面涂抹一层机油。

根据本发明一种优选的实施方式，在步骤2-4中，所述预热于20-50℃下进行，优选为30-40℃。

步骤3，静停发气，得到硬化坯体；

待混合好的浆料注入模具以后，就进入静停发气阶段。

在此阶段，工艺控制的重点是温度。如果温度过高则发气过快，料浆的稠化速度跟不上，使已膨胀起来的坯体消泡下陷，即造成塌模。如果温度过低，则发气缓慢且发气量不足，坯体达不到应有的膨胀高度。

根据本发明一种优选的实施方式，所述静停发气于40-90℃下进行2-3h。

在进一步优选的实施方式中，所述静停发气于50-70℃下进行2.5h。

在静停发气过程中，坯体中水分蒸发，坯体内部发生水化反应，生成少量水化产物；铝粉在碱性环境下反应产生H₂，均匀分布于硬化坯体中。在静停发气过程中，坯体持续进行稠化及硬化，达到脱模与切割要求的初步强度。

步骤4，切割、脱模处理，然后进行蒸压养护；

将完成静停发气的坯体按标准规格进行切割处理。将切割完成的坯体进行脱模处理，并进行标记。

将脱模后的坯体置于高温蒸压釜设备中进行蒸压养护，蒸压养护是加气混凝土获得强度的必要条件。在蒸压养护条件下，加气混凝土各组成材料之间，进行一系列的物理、化学反应，所生成的水化产物使加气混凝土成为不同于原坯体材料的全新材料。

根据本发明一种优选的实施方式，步骤4中，所述蒸压养护如下进行：在0.5-4h内升温至150-220℃，保温4-12h。

在进一步优选的实施方式中，所述蒸压养护如下进行：在1-2.5h内升温至160-200℃，保温6-10h。

在更进一步优选的实施方式中，所述蒸压养护如下进行：在2h内升温至180℃，保温8h。

根据本发明，可不对升温速度进行特殊限定，在以上时间内升至设定温度即可，例如，可以均匀升温，也可以在不同时间间隔以不同速率升温。

但本发明人经过大量研究发现，升温速度不宜太快，否则样品易开裂，为此，优选在不同时间段内不同速率进行升温，例如在开始阶段，以较快速率进行升温，当温度升高到一定程度，例如达到100℃时，适当降低升温速率，而当临近最终温度，即，快达到160-200℃，例如快达到180℃时，升温速率更慢，否则混凝土砌块容易开裂。

根据本发明一种优选的实施方式，蒸压养护于1.1-1.5MPa下进行。

在进一步优选的实施方式中，蒸压养护于1.2MPa下进行。

此外，在高温、高压下的水热反应能生成更多结晶良好的托贝莫来石。当蒸压养护时间和压力不足时，会含有大量的无定形体，这种物质不致密，易与CO₂气体作用，会破坏结构，使强度下降。

保温时间是浆料能够进行充分的水热反应并达到一定的结晶度的保证。保温时间越长，砌块的抗压强度就越强，不过无限延长蒸压养护保温时间对制品也不利。

根据本发明一种优选的实施方式，蒸压养护结束后采用自然降温及自然降压的冷却方式。

步骤5，干燥处理，得到煤矸石基蒸压加气混凝土砌块。

根据本发明一种优选的实施方式，蒸压养护结束后，将砌块进行干燥后即可得到煤矸石制备的蒸压加气混凝土砌块。

本发明另一方面提供了根据本发明第一方面所述方法得到的煤矸石基蒸压加气混凝土砌块，该砌块的干体积密度为704-737kg/m³，抗压强度为3.85-4.8MPa。

在进一步优选的实施方式中，所述砌块的干体积密度为733kg/m³，抗压强度为4.8MPa。

本发明所具有的有益效果包括：

1)本发明制备的砌块成本低、抗压强度高；

2)本发明的制备方法主要以煤矸石为主，充分利用工业废料，变废为宝，生产成本低；

3)本发明的经济效益显著，社会环保效益突出。

附图说明

图1示出实施例1制备的蒸压加气混凝土在低放大倍数下的SEM照片；

图2示出实施例1制备的蒸压加气混凝土在高放大倍数下的SEM照片；

图3示出不同含量煤矸石的蒸压加气混凝土XRD图谱；

图4示出蒸压加气混凝土水化前后傅里叶红外光谱图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

实施例

实施例1：

首先将西舍厂煤矸石放入振动磨中震动15～20s，然后放入球磨机球磨2～3h，处理后煤矸石的粒径小于0.15mm，天然砂以同样的方式处理。

准确称量一定配比质量的各原料，其中煤矸石，天然砂，石灰，水泥，石膏，铝粉配比分别为65wt％，0wt％，21wt％，12wt％，2wt％，0.08wt％，水料比为0.57。石灰的粒度小于0.088mm，筛余量小于15％。石膏的粒度小于0.088mm，筛余量小于15％，二水硫酸钙含量≥65％。

首先将煤矸石，天然砂，石膏和水泥混合均匀，加水搅拌3min；之后加入石灰，搅拌90s，注意将石灰搅拌均匀，否则石灰将团聚结块；接着加入铝粉，均匀搅拌40s。

在注模之前，为方便脱模需要在模具表面涂抹一层机油，注模时控制注模温度30-40℃(应提前加热模具)。将注模后的模具放入恒温鼓风干燥箱中，静停发气温度50-70℃，静停发气时间2.5h。

将完成静停发气的坯体按标准规格40mm×40mm×160mm进行切割处理。将切割完成的坯体进行脱模处理，并进行标记。将脱模后的坯体置于高温蒸压釜设备中进行蒸压养护，若蒸压养护前坯体未干燥，需对其进行干燥处理，以防止在蒸压养护高温高压条件下水分过快挥发而导致坯体开裂。蒸压养护的制度为升温时间为2h，180℃，保温8h，压力1.2MPa，采用自然降温及自然降压的冷却方式；

蒸压养护结束后，降砌块放入恒温鼓风干燥箱中干燥后即可得到煤矸石制备的蒸压加气混凝土制品。

对得到的蒸压加气混凝土砌块进行性能测试：砌块的干体积密度为704g.cm^-3，抗压强度为3.88MPa。

实施例2：

准确称量一定配比质量的各原料，其中煤矸石，天然砂，石灰，水泥，石膏，铝粉配比分别为55wt％，10wt％，21wt％，12wt％，2wt％，0.08wt％，水料比为0.57。石灰的粒度小于0.088mm，筛余量小于15％。石膏的粒度小于0.088mm，筛余量小于15％，二水硫酸钙含量≥65％。

将完成静停发气的坯体按标准规格40mm×40mm×160mm进行切割处理。将切割完成的坯体进行脱模处理，并进行标记。将脱模后的坯体置于高温蒸压釜设备中进行蒸压养护，若蒸压养护前坯体未干燥，需对其进行干燥处理，以防止在蒸压养护高温高压条件下水分过快挥发而导致坯体开裂。蒸压养护的制度为升温时间为2h，180℃保温8h，压力1.2MPa，采用自然降温及自然降压的冷却方式；

对得到的蒸压加气混凝土砌块进行性能测试：材料的干体积密度为737g.cm^-3，抗压强度为4.3MPa。

蒸压加气混凝土砌块的SEM照片如图1和图2所示。由图片可知，经过蒸压养护后，大量呈团簇状分布的片状托贝莫来石结晶于加气混凝土孔壁处大量产生，形成相互交织的致密网络状结构，剩余未反应石英成为骨料，进而提高了加气混凝土的强度。

实施例3：

准确称量一定配比质量的各原料，其中煤矸石，天然砂，石灰，水泥，石膏，铝粉配比分别为45wt％，20wt％，21wt％，12wt％，2wt％，0.08wt％，水料比为0.57。石灰的粒度小于0.088mm，筛余量小于15％。石膏的粒度小于0.088mm，筛余量小于15％，二水硫酸钙含量≥65％。

将完成静停发气的坯体按标准规格40mm×40mm×160mm进行切割处理。将切割完成的坯体进行脱模处理，并进行标记。将脱模后的坯体置于高温蒸压釜设备中进行蒸压养护，若蒸压养护前坯体未干燥，需对其进行干燥处理，以防止在蒸压养护高温高压条件下水分过快挥发而导致坯体开裂。蒸压养护的制度为升温时间为2h，180℃保温8h，压力1.2MPa，采用自然降温及自然降压的冷却方式。

对得到的蒸压加气混凝土砌块进行性能测试：材料的干体积密度为735g.cm^-3，抗压强度为4.7MPa。

实施例4：

准确称量一定配比质量的各原料，其中煤矸石，天然砂，石灰，水泥，石膏，铝粉配比分别为35wt％，30wt％，21wt％，12wt％，2wt％，0.08wt％，水料比为0.57。石灰的粒度小于0.088mm，筛余量小于15％。石膏的粒度小于0.088mm，筛余量小于15％，二水硫酸钙含量≥65％。

对得到的蒸压加气混凝土砌块进行性能测试：材料的干体积密度为733g.cm^-3，抗压强度为4.8MPa。

实施例5：

准确称量一定配比质量的各原料，其中煤矸石，天然砂，石灰，水泥，石膏，铝粉配比分别为25wt％，40wt％，21wt％，12wt％，2wt％，0.08wt％，水料比为0.57。石灰的粒度小于0.088mm，筛余量小于15％。石膏的粒度小于0.088mm，筛余量小于15％，二水硫酸钙含量≥65％。

对得到的蒸压加气混凝土砌块进行性能测试：材料的干体积密度为735g.cm^-3，抗压强度为3.85MPa

图3中1-5分别代表实施例1-5的煤矸石蒸压加气混凝土XRD图谱。在图3中，Q表示石英，T表示雪硅钙石(也称托贝莫来石)。

从衍射峰强度可大致判断出托贝莫来石的结晶状况及含量。1号样品中石英含量极高；五号样品中石英含量降低；2号、3号、4号衍射峰强度情况相似，可观察到托贝莫来石的特征峰。结果说明水化反应之后仍存在大量石英作为骨料，起到增强样品力学性能的作用，托贝莫来石结晶形成致密网络结构，添加天然砂的煤矸石加气混凝土样品托贝莫来石结晶含量提高，同时样品力学性能提升。

实施例6

重复实施例2的制备过程，区别在于：震动10-30s，球磨1-5h，处理后煤矸石和天然砂的粒径小于0.50mm，水料比为0.55。

石灰的粒度小于0.12mm，筛余量小于25％。石膏的粒度小于0.12mm，筛余量小于25％，二水硫酸钙含量≥45％。

将煤矸石，天然砂，石膏和水泥混合均匀，加水搅拌2min；之后加入石灰，搅拌100s，注意将石灰搅拌均匀，否则石灰将团聚结块；接着加入铝粉，均匀搅拌60s。注模时控制注模温度20-50℃之间。

对制备的砌块进行性能测试：材料的干体积密度为728.7g.cm^-3，抗压强度为4.0MPa。

实施例7

重复实施例2的制备过程，区别在于：处理后煤矸石和天然砂的粒径小于0.30mm，水料比为0.6。

将煤矸石，天然砂，石膏和水泥混合均匀，加水搅拌5min；之后加入石灰，搅拌60s，注意将石灰搅拌均匀，否则石灰将团聚结块；接着加入铝粉，均匀搅拌20s。

对制备的砌块进行性能测试：材料的干体积密度为733.5g.cm^-3，抗压强度为4.1MPa。

实施例8

重复实施例2的制备过程，区别在于：静停发气温度40-90℃，静停发气时间3h。

蒸压养护的制度为升温时间为2.5h，200℃保温10h，压力1.5MPa。

对制备的砌块进行性能测试：材料的干体积密度为746.9g.cm^-3，抗压强度为4.2MPa。

实施例9

重复实施例2的制备过程，区别在于：静停发气温度40-90℃，静停发气时间2h。

蒸压养护的制度为升温时间为1h，160℃保温6h，压力1.1MPa。

对制备的砌块进行性能测试：材料的干体积密度为730.08g.cm^-3，抗压强度为3.9MPa。

对比例

对比例1

重复实施例2的制备过程，区别在于：水泥的添加量为50％，煤矸石的添加量为17％。

对制备的砌块进行性能测试：材料的干体积密度为790.12g.cm^-3，抗压强度为5.0MPa。

对比例2

重复实施例2的制备过程，区别在于：使用不同厂区的煤矸石。

对制备的砌块进行性能测试：东舍厂制备的砌块的干体积密度为739.6g.cm^-3，抗压强度为3.7MPa。汪良舍厂制备的砌块的干体积密度为745.2g.cm^-3，抗压强度为3.9MPa。

对比例3

重复实施例2的制备过程，区别在于：不进行蒸压养护。

对制备的砌块进行性能测试：材料的干体积密度为730g.cm^-3，抗压强度为4.0MPa。

对比例4

重复实施例2的制备过程，区别在于：采用东舍厂的煤矸石。

对制备的砌块进行性能测试：材料的干体积密度为739.6g.cm^-3，抗压强度为3.7MPa。

对比例5

重复对比例4的制备过程，区别在于：不进行蒸压养护。

对制备的砌块进行性能测试：材料的干体积密度为732g.cm^-3，抗压强度为3.5MPa。

实施例2，对比例3-5中加气混凝土成品的XRD图谱如图4所示：图4中(a)1，(b)1分别为东舍厂与西舍厂煤矸石制备的未经蒸压养护的样品的XRD图谱，图4中(a)2，(b)2分别为东舍厂与西舍厂煤矸石制备的加气混凝土成品的XRD图谱。

在图4中，Q表示石英，T表示雪硅钙石，X表示硬硅钙石，P表示羟钙石，E表示钙矾石，Ca表示硅酸钙水合物，C表示方解石。

由图4(a)1，图4(b)1未经蒸压养护样品可知：由于石灰消化时创造的碱性环境同时放出热，煤矸石中的细小矿物组分与水泥中的硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸三钙，铁铝酸四钙等发生水化反应，生成少量钙矾石，羟钙石及不同钙硅比的C-S-H网络胶凝物质，同时蒸压养护前的样品中还包括未完全消化的石灰以及空气中CO₂与Ca(OH)₂生成的CaCO₃。水泥各组分的水化使得坯体在静停过程中形成初步强度。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种煤矸石基蒸压加气混凝土砌块的制备方法，其特征在于：该方法包括如下几个步骤：

步骤3，静停发气，得到硬化坯体；

步骤4，切割、脱模处理，然后进行蒸压养护；

步骤5，干燥处理，得到煤矸石基蒸压加气混凝土砌块。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤1中，所述预处理包括震动处理和球磨处理；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述硅质材料为天然砂；和/或

所述煤矸石为二氧化硅含量大于40％的煤矸石。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述辅料包括水泥、添加剂、发气剂和外加剂；优选地：

所述发气剂为铝粉；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤2中，原料及辅料混合时，还需要加入水，

优选地，采用的水料比为0.55-0.65，更优选为0.57；

6.根据权利要求1至5之一所述的制备方法，其特征在于：在所述原料及辅料中，各组分的重量百分比如下：

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2中包括以下子步骤，

步骤2-2、加入石灰，搅拌；

步骤2-3、加入铝粉，搅拌，得到浆料；

步骤2-4、将浆料注入模具，并将模具进行预热；

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3中，静停发气于40-90℃下进行2-3h，优选静停发气于50-70℃下进行2.5h。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤4中，所述蒸压养护如下进行：在0.5-4h内升温至150-220℃，保温4-12h，在1.1-1.5MPa下进行。

10.一种煤矸石基蒸压加气混凝土砌块，优选利用权利要求1至9之一所述的方法制备而得，该砌块的干体积密度为704-737kg/m³，抗压强度为3.85-4.8MPa。