CN112194447B - 一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法及加气混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法及加气混凝土，涉及建筑材料技术领域。一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：S1晶核制备：称取晶核原料，混合均匀，预处理，制得改性晶核；所述晶核原料包括：莫来石粉，氢氧化钙粉，水，蔗糖；S2球磨制浆：称取水，加入粉浆原料，球磨，制得粉浆；加入改性晶核，加入生石灰粉和水泥，搅拌，加入铝粉，制得发气料浆；所述粉浆原料包括以下原料：砂子，粉煤灰，石膏；S3浇注静停：将发气料浆注入模具中，静停，制得胚体；S4蒸压养护：将胚体通水蒸汽蒸压养护，制得加气混凝土。绿色蒸压加气混凝土的制备方法具有可改善产品强度的优点。加气混凝土具有强度高的优点。

Description

一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法及加气混凝土
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法及加气混凝土。
背景技术
蒸压加气混凝土一般是用铝粉为引气剂，通过铝粉与加气混凝土中的水泥和石灰等原料中的碱发生反应生成氢气，形成气泡，产生空心结构，蒸压加气混凝土具有轻质、隔音性能好和绝热保温性能优异等优点，在建筑领域逐渐被广泛应用。
为了提高蒸压加气混凝土的机械强度，在蒸压加气混凝土的制备过程中，需要用水蒸汽对物料进行高温高压蒸汽养护处理。蒸压加气混凝土制备过程中，物料中的钙质物料与硅质物料首先形成凝胶，在高温高压蒸汽养护处理过程中，凝胶结晶形成高强度的莫来石，提高了蒸压加气混凝土的机械强度。
针对上述相关技术，发明人认为，在蒸压加气混凝土制备过程中，若蒸压养护温度过低或养护时间过短，凝胶不易于转化成高强度的莫来石；若蒸压养护温度过高或养护时间过长，莫来石容易转晶形成水化石榴石等硬度较低的杂晶，不便于控制产品中莫来石的含量，给蒸压加气混凝土的机械强度带来一定的不利影响。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法，其具有便于改善产品强度的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种加气混凝土，其具有强度高的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1晶核制备：称取晶核原料，混合均匀，密封，加热至160-175℃预处理12-18h，过滤，将滤饼于50-100℃干燥不少于80min，制得改性晶核；所述晶核原料由以下重量份原料组成：莫来石粉8-10份，氢氧化钙粉2-5份，水15-25份，蔗糖1-3份；
S2球磨制浆：称取150-250重量份的水，加入粉浆原料，混合均匀，球磨，制得粉浆；向粉浆中加入1.5-6.5重量份的步骤S1制得的改性晶核，再加入30-70重量份的生石灰粉和40-80重量份的水泥，搅拌100-240s，加入0.5-1.5重量份的铝粉，继续搅拌40s-50s，制得发气料浆；所述粉浆原料包括以下重量份原料：砂子160-240份，粉煤灰80-120份，石膏15-25份；
S3浇注静停：将发气料浆注入模具中，静停处理100-140min，制得胚体；
S4蒸压养护：将胚体转入蒸压釜中，抽真空至-0.07MPa至-0.05MPa，通水蒸汽升温至180-190℃蒸压养护6-10h，制得加气混凝土。
通过采用上述技术方案，本申请在步骤S1中加入蔗糖，蔗糖与钙离子反应生成水溶性好的糖化钙，显著提高氢氧化钙的溶解度，莫来石粉在高浓度的碱溶液中部分溶解并与钙离子形成凝胶，再通过160-175℃高温高压预处理过程形成半结晶态的改性晶核，将莫来石粉改性后的物料进行过滤处理，显著降低改性晶核中蔗糖的含量，有助于减弱对后续水泥硬化过程带来不利影响，将改性晶核加入发气料浆中有助于诱导胚体中的凝胶结晶形成莫来石晶相，同时可适当降低蒸压养护温度，有助于抑制莫来石晶相转晶形成硬度较低的水化石榴石等杂晶，显著提高蒸压加气混凝土的机械强度。本申请通过加入莫来石粉、加入氢氧化钙粉、加入蔗糖和经过含有预处理工序的晶核制备步骤，这几种因素共同作用，显著提高了蒸压加气混凝土的机械强度。
优选的，所述步骤S2中使用的原料按如下重量份配比投料：水180-220份，砂子190-210份，粉煤灰95-105份，石膏18-22份，改性晶核3.5-4.5份，生石灰粉40-60份，水泥55-65份，铝粉0.8-1.2份。更优的，水200份，砂子200份，粉煤灰100份，石膏20份，改性晶核4份，生石灰粉50份，水泥60份，铝粉1份。
通过采用上述技术方案，使用更优的原料投料配比，有助于提高蒸压加气混凝土各组分之间的粘结强度，更好地改善产品机械强度，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
优选的，所述粉浆原料还包括35-55重量份的矿渣，所述矿渣的粒径不大于1.2mm。
通过采用上述技术方案，工厂生产过程产生的废弃物矿渣，给环境带来一定的负担，本申请通过加入一定量的矿渣，有助于实现废弃物的回收利用，有助于减轻环境负担，提高产品环保性能。
优选的，所述粉浆原料还包括0.8-1.2重量份的洗洁精和2-4重量份的稳泡剂。
通过采用上述技术方案，加入一定量的洗洁精，有助于提高蒸压加气混凝土各组分之间的相容性，提高各组分之间的粘结强度；加入稳泡剂有助于提高泡沫稳定性，减少泡沫破裂，降低开孔率，提高产品机械强度。
优选的，所述粉浆原料还包括0.8-1.5重量份的羟乙基纤维素醚。
通过采用上述技术方案，加入少量的羟乙基纤维素醚，使产品具有一定的柔韧性，提高产品抗裂性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
优选的，所述步骤S1称取晶核原料，混合均匀，密封，以100-300转/分钟的转速搅拌，加热至160-175℃预处理12-18h，过滤，将滤饼于50-100℃干燥不少于80min，将物料粉碎至粒径不大于20μm为止，制得改性晶核。
通过采用上述技术方案，在搅拌状态下进行改性晶核的制备，有助于形成小粒径的晶核，提高外表面积，提高晶核与凝胶的接触面积，更好地发挥晶核诱导作用，提高产品机械强度。
优选的，所述静停处理温度为40-50℃。
通过采用上述技术方案，在40-50℃进行静停处理，有助于加速水分挥发，加速水泥硬化，加速凝固，更好地保护泡沫，减少泡沫破裂，提高产品机械强度。
优选的，所述粉煤灰的粒径不大于70μm，所述砂子的粒径不大于1.2mm，所述粉浆的粒径不大于120μm。
通过采用上述技术方案，选用合适粒径大小的粉煤灰和砂子等原料，有助于提高蒸压加气混凝土各原料组分之间的粘结强度，提高产品机械强度，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种加气混凝土，由上述的绿色蒸压加气混凝土的制备方法制得。
通过采用上述技术方案，使用本申请公开的方法制备加气混凝土，有助于提高加气混凝土产品机械强度，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请在晶核制备过程中加入蔗糖，蔗糖与钙离子反应生成水溶性好的糖化钙，显著提高氢氧化钙的溶解度，提高了水溶液中氢氧根离子的浓度，莫来石粉上的部分硅和铝溶解在碱中，与钙离子形成凝胶，再于160-175℃高温高压条件下形成半结晶态的改性晶核，通过过滤脱除溶解在水中的蔗糖，降低改性晶核中蔗糖的含量，有助于减弱蔗糖对后续水泥硬化的不利影响，在发气料浆中加入改性晶核，改性晶核可诱导胚体中的凝胶结晶形成莫来石晶相，降低蒸压养护温度，有助于抑制莫来石晶相转晶形成低硬度的水化石榴石等杂晶，显著提高蒸压加气混凝土的机械强度；
2.本申请通过加入洗洁精、加入稳泡剂、加入羟乙基纤维素醚、搅拌状态下制备改性晶核和控制原料粒径等方式，有助于改善蒸压加气混凝土各原料组分之间的相容性和粘结强度，提高产品机械强度，延长产品使用寿命，有利于产品市场推广；
3.本申请通过使用粉煤灰和矿渣等废弃物，有助于实现废弃物循环利用，减轻环境负担，提高产品环保性能，是一种绿色的蒸压加气混凝土的制备方法。
具体实施方式
实施例
在蒸压加气混凝土生产过程中，铝粉与石灰、水泥等碱性物料中的碱发生反应生成氢气，形成气泡，产生空心结构，使蒸压加气混凝土具有轻质、隔音性能好和绝热保温性能优异等优点，同时也降低了加气混凝土的硬度。加气混凝土通过高温高压养护处理，在高温高压养护处理过程中，胚体中的钙硅凝胶结晶形成高硬度的莫来石，提高了加气混凝土的硬度。但在蒸压加气混凝土生产过程中，除了有铝粉与碱反应生成氢气的反应外，还伴随有水泥水化、硅铝反应形成凝胶、硅钙反应生成凝胶、凝胶结晶形成莫来石、莫来石转晶形成水化石榴石等复杂的物理化学变化过程，而莫来石转晶形成水化石榴石后硬度降低，对蒸压加气混凝土的强度带来一定的不利影响。在实际生产过程中，由于涉及复杂的物理化学变化过程，不便于控制蒸压加气混凝土中莫来石的含量，制约了蒸压加气混凝土强度的提高。本申请用氢氧化钙对莫来石粉进行预处理，莫来石粉中的部分硅和铝溶解在碱中，与钙离子发生反应形成凝胶，再于160-175的高温高压条件下形成半结晶态的改性晶核，将改性晶核加入发气料浆中有助于诱导凝胶结晶生成莫来石晶相，同时可降低蒸压养护温度，有助于抑制莫来石晶相转晶形成其它硬度较低的杂晶，提高蒸压加气混凝土的强度。然而，氢氧化钙在水中的溶解度较低，水中氢氧根离子浓度低，抑制了半结晶态的改性晶核的形成，本申请通过加入蔗糖，蔗糖与钙离子反应形成水溶性较好的糖化钙，显著提高了氢氧化钙的溶解度，有利于半结晶态的改性晶核的形成。然而，改性晶核中大量蔗糖的存在会影响蒸压加气混凝土后续硬化等过程，影响产品强度，本申请对莫来石粉预处理后通过过滤处理，溶解在水中的蔗糖随着滤液被脱除，降低了改性晶核中蔗糖的含量，提高了蒸压加气混凝土的强度。本申请通过加入莫来石粉、加入氢氧化钙粉、加入蔗糖和经过含有预处理工序的晶核制备步骤，这几种因素共同作用，显著提高了蒸压加气混凝土的机械强度，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
本发明所涉及的原料均为市售，原料的型号及来源如表1所示。
表1原料的规格型号及来源
Figure BDA0002715913630000051
Figure BDA0002715913630000061
以下实施例中使用的砂子为淡水硅质淤砂，无植物残骸、其它有机物、碎石和鹅卵石等杂物，产自四川。本申请中使用的石膏可以为工厂脱硫处理产生的脱硫石膏废弃物，实际生产中可使用电厂、钢铁厂等工厂脱硫处理后产生的脱硫石膏，以下实施例中使用同一批次的脱硫石膏。在实际生产过程中，矿渣可以是铁矿渣、铜矿渣或高炉矿渣，以下实施例中使用同一批次的高炉矿渣。
实施例1：一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1晶核制备：称取20kg水，加入9kg莫来石粉、3.5kg氢氧化钙粉和2kg蔗糖，混合均匀，转入高压反应釜中，密封，以200转/分钟的转速搅拌，加热至165℃，水蒸发产生的压力为0.62MPa，预处理16h，出料，过滤，将滤饼于80℃干燥100min，将物料用粉碎机粉碎，用孔径为20μm的筛网筛分，粒径大于20μm的颗粒继续粉碎至粒径不大于20μm为止，制得改性晶核。
S2球磨制浆：将粉煤灰用孔径为70μm的筛网筛分，粒径大于70μm的颗粒用粉碎机粉碎至不大于70μm为止，选用粒径不大于70μm的粉煤灰。将砂子用孔径为1.2mm的筛网筛分，粒径大于1.2mm的颗粒用粉碎机粉碎至不大于1.2mm为止，选用粒径不大于1.2mm的砂子。称取200kg水，加入200kg砂子、100kg粉煤灰、20kg石膏、45kg矿渣、1kg洗洁精、3kg稳泡剂和1.2kg羟乙基纤维素醚，混合均匀，用球磨机球磨，用孔径为120μm的筛网跟踪物料粒径，将物料球磨至粒径不大于120μm为止，制得粉浆。向粉浆中加入4kg步骤S1制得的改性晶核，再加入50kg生石灰粉和60kg水泥，以300转/分钟的转速搅拌180s，加入1kg铝粉，继续搅拌45s，制得发气料浆。
S3浇注静停：浇注静停在静停暖房中进行，静停暖房中安装有暖气管道。将静停暖房的温度设置为45℃，将发气料浆注入45℃的模具中，静停处理120min，制得胚体。
S4蒸压养护：将胚体切割成若干尺寸为60cm*20cm*20cm的混凝土砌块，转入蒸压釜中，抽真空至-0.06MPa，通水蒸汽升温至185℃，保持蒸汽压力为1.25MPa，蒸压养护8h，制得加气混凝土。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，实施例2不加入矿渣，其它均与实施例1保持一致。
实施例3
实施例3与实施例2的区别在于，实施例3不加入洗洁精和稳泡剂，其它均与实施例1保持一致。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，实施例4不加入羟乙基纤维素醚，其它均与实施例1保持一致。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，实施例5步骤S1预处理时不搅拌，静态预处理，且实施例5步骤S1滤饼干燥后不用粉碎机粉碎，其它均与实施例1保持一致。
实施例6-13
实施例6-13与实施例1的区别在于，实施例6-13各原料的添加量不同，其它均与实施例1保持一致，实施例6-13各原料的添加量见表2。
表2实施例6-13的各原料的添加量
Figure BDA0002715913630000081
Figure BDA0002715913630000091
实施例14-17
实施例14-17与实施例1的区别在于，实施例14-17各步骤工艺参数不同，其它均与实施例1保持一致，实施例14-17各步骤工艺参数见表3。
表3实施例14-17各步骤中的参数
Figure BDA0002715913630000092
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1的球磨制浆步骤中不向粉浆中加入改性晶核，对比例1不经晶核制备工序，其它均与实施例1保持一致。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2不加入莫来石粉，其它均与实施例1保持一致。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3不加入蔗糖，其它均与实施例1保持一致。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于，对比例4的步骤S1中不加入氢氧化钙粉，其它均与实施例1保持一致。
对比例5
对比例5与实施例1的区别在于，对比例5不经晶核制备工序，对比例5直接将莫来石粉、氢氧化钙粉和蔗糖加入粉浆中，其它均与实施例1保持一致。
性能检测
将加气混凝土产品切割成若干尺寸为100mm*100mm*100mm的标准试验件，进行抗压强度和劈裂抗拉强度测试。
1、抗压强度：参照GB11971-1997《加气混凝土力学性能试验方法》公开的方法进行抗压强度测试，并计算不同产品的抗压强度，实验结果如表4。
2、劈裂抗拉强：参照GB11971-1997《加气混凝土力学性能试验方法》公开的方法进行劈裂抗拉强(劈裂法)测试，并计算不同产品的劈裂抗拉强，实验结果如表4。
表4不同加气混凝土产品性能测试结果对比表
Figure BDA0002715913630000101
Figure BDA0002715913630000111
对比例1未加入改性晶核，对比例1未用莫来石粉、氢氧化钙和蔗糖制备改性晶核，制备出的蒸压加气混凝土产品抗压强度和劈裂抗拉强度均不佳，机械强度低，不利于产品的市场推广。对比例2未加入莫来石粉，制备出的蒸压加气混凝土产品抗压强度和劈裂抗拉强度均不高，机械强度性能不佳。对比例3未加入蔗糖，相比于对比例1，对比例3制备出的蒸压加气混凝土产品抗压强度和劈裂抗拉强度略有提高，但抗压强度和劈裂抗拉强度性能依然不佳，不利于产品的市场推广。对比例4步骤S1中未加入氢氧化钙粉，制备出的蒸压加气混凝土产品的抗压强度和劈裂抗拉强度均不高，机械强度性能不佳，不利于产品市场推广。对比例5直接将莫来石粉、氢氧化钙粉和蔗糖加入粉浆中，不经晶核制备工序，相比于对比例1，对比例5制备出的蒸压加气混凝土产品抗压强度和劈裂抗拉强度略有提高，但抗压强度和劈裂抗拉强度性能依然不佳，不利于产品的市场推广。
对比实施例1和对比例1-5的实验结果，可以看出，在制备加气混凝土的过程中，用莫来石粉、氢氧化钙粉和蔗糖进行预处理制备成改性晶核，将改性晶核加入发气料浆中，制备出的加气混凝土产品具有优异的抗压强度和劈裂抗拉强度，机械强度较高，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。对比实施例1和对比例1-5的实验结果，还可以看出，加入莫来石粉、加入氢氧化钙粉、加入蔗糖和经过含有预处理工序的晶核制备步骤，这几种因素之间存在一定的协同作用，这几种因素共同作用显著提高了蒸压加气混凝土的机械强度。
对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2未加入矿渣，制备出的加气混凝土产品的机械强度差别不大，但由于实施例2未使用废弃物矿渣，相比于实施例2，实施例1的技术方案有助于减轻环保负担，实施例1的技术方案具有更优的环保性能。对比实施例1和实施例3的实验结果，实施例3未加入洗洁精和稳泡剂，制备出的加气混凝土产品的机械强度有所降低，不利于产品市场推广。对比实施例1和实施例4的实验结果，实施例4未加入羟乙基纤维素醚，制备出的加气混凝土产品的机械强度有所降低，不利于产品市场推广。对比实施例1和实施例5的实验结果，实施例5改性晶核制备时采用静态预处理，且实施例5步骤S1滤饼干燥后不用粉碎机粉碎，制备出的加气混凝土产品的机械强度有所降低，不利于产品市场推广。
相比于实施例1，实施例6-13中各原料的加量不同，实施例14-17中各步骤工艺参数有所不同，制备出的加气混凝土产品均具有优异的抗压强度和劈裂抗拉强度，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1晶核制备：称取晶核原料，混合均匀，密封，以100-300转/分钟的转速搅拌，加热至160-175℃预处理12-18h，过滤，将滤饼于50-100℃干燥不少于80min，将滤饼粉碎至粒径不大于20μm为止，制得改性晶核；所述晶核原料由以下重量份原料组成：莫来石粉8-10份，氢氧化钙粉2-5份，水15-25份，蔗糖1-3份；
S2球磨制浆：称取150-250重量份的水，加入粉浆原料，混合均匀，球磨，制得粉浆；向粉浆中加入1.5-6.5重量份的步骤S1制得的改性晶核，再加入30-70重量份的生石灰粉和40-80重量份的水泥，搅拌100-240s，加入0.5-1.5重量份的铝粉，继续搅拌40s-50s，制得发气料浆；所述粉浆原料包括以下重量份原料：砂子160-240份，粉煤灰80-120份，石膏15-25份；
S3浇注静停：将发气料浆注入模具中，静停处理100-140min，制得坯 体；
S4蒸压养护：将坯 体转入蒸压釜中，抽真空至-0.07MPa至-0.05MPa，通水蒸汽升温至180-190℃蒸压养护6-10h，制得加气混凝土；
其中，所述粉浆原料还包括0.8-1.2重量份的洗洁精、2-4重量份的稳泡剂和0.8-1.5重量份的羟乙基纤维素醚。
2.根据权利要求1所述的一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中使用的原料按如下重量份配比投料：水180-220份，砂子190-210份，粉煤灰95-105份，石膏18-22份，改性晶核3.5-4.5份，生石灰粉40-60份，水泥55-65份，铝粉0.8-1.2份。
3.根据权利要求1所述的一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法，其特征在于：所述粉浆原料还包括35-55重量份的矿渣，所述矿渣的粒径不大于1.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法，其特征在于：所述静停处理温度为40-50℃。
5.根据权利要求1所述的一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法，其特征在于：所述粉煤灰的粒径不大于70μm，所述砂子的粒径不大于1.2mm，所述粉浆的粒径不大于120μm。
6.一种加气混凝土，其特征在于：由权利要求1-5任意一项所述的一种绿色蒸压加气混凝土的制备方法制得。
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