CN114075064B - 一种利用多级铝粉制备加气板材的方法及其制备的加气板材 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用多级铝粉制备加气板材的方法及其制备的加气板材，涉及建筑材料技术领域；一种利用多级铝粉制备加气板材的方法，包括以下步骤：S1混合：称取粉煤灰和砂子，再加入板材粉料，混合均匀，制得混合料；所述板材粉料包括以下原料：石膏，石灰粉，乙酸铵，水泥；S2制浆：向混合料中加入水和铝粉，搅拌，制得料浆；S3发泡静停：将料浆注入模具中，发泡，静停，制得板材胚体；S4蒸汽养护：将板材胚体切割成混凝土块，将混凝土块转入蒸压釜中，水蒸汽养护，制得加气板材。利用多级铝粉制备加气板材的方法具有可提高产品机械强度的优点。利用多级铝粉制备加气板材的方法制备的加气板材具有机械强度高的优点。

Description

一种利用多级铝粉制备加气板材的方法及其制备的加气板材

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种利用多级铝粉制备加气板材的方法及其制备的加气板材。

背景技术

蒸压加气混凝土板材，简称加气板材，是一种以优质的硅砂或粉煤灰、石灰、水泥和铝粉等为原料，经发泡和高压蒸汽养护等处理过程制成的高性能轻质板材。加气板材具有轻质、保温性好、隔音性好、施工方便、耐火持久、冻融损失小、绿色环保等优点，在严寒地区建筑物和抗震地区建筑物等领域逐渐被使用。

现有的加气板材制备方法一般是先将粉煤灰、铝粉和石灰等原料配制成料浆，再将料浆转入模具中进行发泡和静停处理形成胚体，再经过水蒸汽养护制得加气板材；其原理是通过单质形态的铝粉与料浆中的碱反应生成氢气，形成空心结构，制得轻质、隔音效果好和保温性能好的加气板材。

CN109809782A公开了一种蒸压加气混凝土板材及其制作方法，其制作方法包括以下步骤：a、生石灰处理：将生石灰制成熟石灰粉和生石灰残渣；b、原料粉磨：将粉煤灰磨细；将生石灰残渣与石膏混合后进行粉碎并磨细；c、钢筋网加工：将钢筋焊接成钢筋网，放置于模具中备用；d、物料搅拌：将磨细后的粉煤灰、生石灰残渣、石膏、高岭土、珍珠岩和制得的熟石灰、水泥、硅灰、减水剂、铝粉加入40-45℃搅拌机中加水搅拌15-20min；e、浇铸：将钢筋网固定在模具中，将搅拌好的物料倒入模具中，将上表面整平后制得胚体；f、静养：浇铸完成后的胚体静养4-6h；g、切割：将静养后的胚体进行切割；h、蒸压养护：将切割后的胚体放入蒸压釜中进行养护，制得蒸压加气混凝土板材。该技术方案通过铝粉与水泥、熟石灰中的碱反应产生氢气制得含有空心结构的加气混凝土板材。

然而，为了加速胚体硬化凝固，该技术方案在40-45℃搅拌制浆，搅拌温度较高，铝粉与碱的反应速度较快，不利于形成空心结构的气泡均匀分散在胚体中，给加气混凝土板材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利用多级铝粉制备加气板材的方法，其具有可提高产品机械强度的优点。

本发明的第二个目的在于提供一种加气板材，其具有机械强度高的优点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种利用多级铝粉制备加气板材的方法，包括以下步骤：

S1混合：称取300-400重量份的粉煤灰和80-120重量份的砂子，混合均匀，再加入板材粉料，混合均匀，制得混合料；所述板材粉料包括以下重量份原料：石膏20-30份，石灰粉150-250份，乙酸铵1-3份，水泥40-80份；

S2制浆：向混合料中加入150-200重量份的5-10℃的水，以100-400转/分钟的转速搅拌3-6min，再加入0.6-0.9重量份的铝粉，继续搅拌2-5min，制得料浆；

S3发泡静停：将料浆注入模具中，在环境温度为25-35℃条件下发泡35-45min，然后在环境温度为45-65℃条件下静停250-350min，制得板材胚体；

S4蒸汽养护：将板材胚体切割成混凝土块，将混凝土块转入蒸压釜中，于170-210℃水蒸汽中养护550-650min，制得加气板材；

所述铝粉中粒径为120μm-150μm的颗粒占20-30％，粒径为80μm-120μm的颗粒占25-35％，其余为粒径不大于80μm的颗粒。

通过采用上述技术方案，料浆中含有碱性的石灰粉和水泥，铝粉与料浆中的碱发生反应生成氢气，使料浆膨胀，在加气板材中产生空心结构。在铝粉与碱发生反应生成氢气的同时，料浆中的水泥发生水化反应，料浆发生稠化、初凝和硬化等变化。铝粉与碱发生反应的反应速率对加气板材的质量有很多的影响，反应过快，不便于气泡在加气板材中均匀分布，降低加气板材强度；反应过慢，气泡容易因料浆硬化而破裂，影响产品抗裂性能。而铝粉粒径越小，铝粉的表面积越大，铝粉与碱反应几率越大，铝粉与碱的反应速率越大，本申请通过对不同粒径大小的铝粉进行复配，铝粉中同时含有大粒径的颗粒和小粒径的颗粒，更好地控制铝粉与碱的反应速率，使反应速率适中，提高加气板材的机械强度。而在搅拌制浆时用5-10℃的冷水，降低料浆温度，有助于抑制制浆过程中铝粉与碱之间的反应；将料浆转入模具后升温至25-35℃有助于加快铝粉与碱之间的反应，同时抑制料浆稠化与初凝过程；发泡反应结束后，升温至45-65℃有助于加快水分的挥发，加快料浆凝结硬化，有助于降低气泡破裂的几率，提高加气板材抗裂性能，提高加气板材的机械强度。而在料浆中加入少量的具有酸碱缓冲功能的乙酸铵，有助于调节料浆碱度，更好地调节铝粉与碱之间的反应速率，使气泡更均匀分散在胚体中，提高加气板材的机械强度。

优选的，所述步骤S1-S2中使用的原料按如下重量份配比投料：粉煤灰320-370份，砂子80-120份，石膏20-30份，石灰粉180-220份，乙酸铵1-3份，水泥55-65份，水165-185份，铝粉0.6-0.9份。

通过采用上述技术方案，使用更优的原料配比，有助于提高加气板材的抗压性能和抗裂性能，提高加气板材的机械强度。

优选的，所述砂子的粒径不大于300μm，所述步骤S1取粉煤灰和砂子，混合均匀，球磨至粒径不大于200μm为止，再加入板材粉料，混合均匀，制得混合料。

通过采用上述技术方案，对粉煤灰和砂子先球磨处理后再使用，减小混合料粒径，使砂子表面更光滑，有助于提高料浆的流动性，有助于提高料浆中各组分之间的相容性，提高加气板材机械强度。

优选的，所述步骤S4将板材胚体切割成混凝土块，将混凝土块转入蒸压釜中，抽真空至-0.095MPa至-0.08MPa，于170-210℃水蒸汽中养护550-650min，制得加气板材。

通过采用上述技术方案，在真空状态下对胚体进行养护，有助于提高水蒸汽分压，更好的养护混凝土块，提高加气板材机械强度。

优选的，所述板材粉料还包括1-2重量份的木质素磺酸钠。

通过采用上述技术方案，在料浆中加入少量的木质素磺酸钠，木质素磺酸钠具有一定的分散功能，有助于铝粉均匀分散在料浆中，有助于稳定发泡，提高加气板材的机械强度。

优选的，所述板材粉料还包括1.5-2.5重量份的三乙醇胺。

通过采用上述技术方案，在料浆中加入三乙醇胺，有助于提高料浆中各组分之间的相容性，改善加气板材机械性能。

优选的，所述板材粉料还包括5-8重量份的白炭黑。

通过采用上述技术方案，加入白炭黑有助于提高气泡稳定性，有助于避免气泡破裂，提高加气板材抗裂性能。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种加气板材，由上述的利用多级铝粉制备加气板材的方法制得。

通过采用上述技术方案，使用本申请公开的方法制备的加气板材，具有优异的机械强度性能，有助于延长产品使用寿命。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请用不同粒径大小的铝粉复配，有助于控制铝粉与料浆中碱的反应速率，使铝粉与碱反应速率适中，有助于避免因反应过快导致气泡分布不均，提高加气板材抗压性能，同时有助于避免因反应过慢造成气泡破裂，提高加气板材抗裂性能，提高加气板材机械强度；在制浆时用5-10℃的冷水，有助于抑制制浆时产生气泡，减少气泡破裂，在25-35℃发泡有助于调节铝粉与碱之间的反应速率，同时抑制料浆凝结硬化，发泡完成后，提高温度有助于加快料浆凝结硬化，有助于避免气泡破裂，提高加气板材抗裂性能和抗压性能，提高加气板材机械性能；在料浆中加入少量的具有酸碱缓冲功能的乙酸铵，有助于调节料浆酸碱度，更好地控制铝粉与碱之间的反应速率，提高加气板材抗裂性能和抗压性能，提高加气板材机械强度；

2.本申请在料浆中通过加入木质素磺酸钠、三乙醇胺和白炭黑等方式，有助于提高加气板材的抗压性能和抗裂性能，提高加气板材机械强度，有助于延长产品使用寿命。

具体实施方式

实施例

本发明所涉及的原料均为市售，部分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

原料名称	规格型号	厂家/产地
			粉煤灰	一级，150目	成都森和粉煤灰开发有限公司
石膏	建筑石膏粉	成都宏泰高强石膏有限公司
			石灰粉	工业级，400目，生石灰	成都建鑫化工有限公司
乙酸铵	25kg/袋，工业级	连云港科信化工有限公司
			水泥	PO42.5R	四川
铝粉	单质铝，不同粒径大小	江苏天元金属粉末有限公司
			木质素磺酸钠	工业级	湖北鑫润德化工有限公司
三乙醇胺	含量≥99％，220kg/桶	山东裕康化工有限公司
			白炭黑	一级，800-2000目	山东赛立科新材料有限公司

以下实施例中砂子产自四川，砂子为粒径不大于300μm的机制砂。外购的铝粉有三种粒径大小规格：粒径为120μm-150μm、粒径为80μm-120μm和粒径不大于80μm，可根据需要称取不同重量份的不同粒径大小的铝粉进行复配。

实施例1：一种利用多级铝粉制备加气板材的方法，包括以下步骤：

S1混合：称取350kg粉煤灰和100kg的砂子，混合均匀，用球磨机球磨，用孔径为200μm的筛网筛分，粒径大于200μm的颗粒继续球磨至不大于200μm为止；再加入25kg石膏、200kg石灰粉、2kg乙酸铵、60kg水泥、2kg三乙醇胺和6kg白炭黑，混合均匀，制得混合料。

S2制浆：取200g粒径为120μm-150μm的铝粉，加入240g粒径为80μm-120μm的铝粉和360g粒径为不大于80μm的铝粉，混合均匀，制得多级复合铝粉。用制冷机将水降温至8℃。向步骤S1制得的混合料中加入170kg的8℃的水，以200转/分钟的转速搅拌4min，加入多级复合铝粉，继续搅拌3min，制得料浆。

S3发泡静停：发泡静停处理使用加气板材专用模具进行，加气板材专用模具含有尺寸为210cm*70cm*70cm的内腔，将规格为10mm的钢筋拉直后切割成200cm长的钢筋条，按照10×10cm的密度焊接成与加气板材专用模具相匹配的钢筋网，将钢筋网放置于加气板材专用模具中。发泡处理在安装有暖气管道的发泡房内进行，将发泡房温度调节至30℃，将料浆注入加气板材专用模具中，将加气板材专用模具转移至发泡房内，30℃发泡40min。静停处理在静停暖房内进行，静停暖房内安装有暖气管道，将静停暖房温度调节至55℃，将加气板材专用模具转移至静停暖房内，静停处理300min，脱模，制得板材胚体。

S4蒸汽养护：将板材胚体切割成若干尺寸为200cm*20cm*20cm的混凝土块，将混凝土块转入蒸压釜中，抽真空至-0.09MPa；向蒸压釜中通入水蒸汽加热至190℃，压力为1.28MPa，养护600min，制得加气板材。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，实施例2未加入木质素磺酸钠，其它均与实施例1保持一致。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于，实施例3未加入三乙醇胺，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未加入白炭黑，其它均与实施例1保持一致。

实施例5-12

实施例5-12与实施例1的区别在于，实施例5-12各原料的加量不同，及工艺参数不同。实施例5-12中混合料的粒径与实施例1保持一致，实施例5-12各原料的加量见表2，实施例5-12的工艺参数见表3。

表2实施例5-12的各原料的加量

表3实施例5-12的步骤中的参数

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未加入乙酸铵、木质素磺酸钠、三乙醇胺和白炭黑，对比例1使用室温的水，不对水进行制冷处理，对比例1制浆、发泡和静停处理均在室温下进行，且对比例1只用粒径不大于80μm的铝粉，不用多级复合铝粉，用800g粒径不大于80μm的铝粉代替多级复合铝粉，其它均与实施例1保持一致。

对比例2

对比例2与对比例1的区别在于，对比例2未加入乙酸铵、木质素磺酸钠、三乙醇胺和白炭黑，其它均与实施例1保持一致。

对比例3

对比例3与对比例1的区别在于，对比例3只用粒径不大于80μm的铝粉，不用多级复合铝粉，用800g粒径不大于80μm的铝粉代替多级复合铝粉，其它均与实施例1保持一致。

对比例4

对比例4与对比例1的区别在于，对比例4使用室温的水，不对水进行制冷处理，且对比例4制浆、发泡和静停处理均在室温下进行，其它均与实施例1保持一致。

性能检测

1、破坏时荷载实测值：参照GB15762-2008《蒸压加气混凝土板》附录C《蒸压加气混凝土板结构性能试验方法》，采用集中力四分点加载法进行试验，并计算加气板材破坏时荷载实测值，结果见表4。

表4不同加气板材产品性能对比表

破坏时荷载实测值越大，产品的机械强度越好。

对比例1未加入乙酸铵、木质素磺酸钠、三乙醇胺和白炭黑，在室温状态下进行制浆、发泡和静停处理，且使用粒径不大于80μm的铝粉，未使用多级复合铝粉，制得的加气板材产品的机械强度不佳。对比例2未加入乙酸铵、木质素磺酸钠、三乙醇胺和白炭黑，制得的加气板材产品机械强度不佳。对比例3只用粒径不大于80μm的铝粉，未使用多级复合铝粉，制得的加气板材产品机械强度不佳。对比例4使用室温的水，不对水进行制冷处理，且制浆、发泡和静停处理均在室温下进行，制得的加气板材产品机械强度不佳。

对比实施例1和对比例1-4的实验结果，可以看出，在加气板材制备过程中，加入乙酸铵、木质素磺酸钠、三乙醇胺和白炭黑，使用低温水制浆，在30℃状态下进行发泡，在55℃进行静停处理，且使用不同粒径大小铝粉制备的多级复合铝粉，制得的加气板材产品机械强度较好，有助于延长产品使用寿命，有助于产品市场推广。

对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2未加入木质素磺酸钠，制备出的加气板材产品的机械强度稍有降低，不利于产品市场推广。对比实施例1和实施例3的实验结果，实施例3未加入三乙醇胺，制备出的加气板材产品的机械强度稍有降低，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未加入白炭黑，制备出的加气板材产品的机械强度稍有降低，不利于产品市场推广。

相比于实施例1，实施例5-12中各原料的添加量不同，及工艺参数有所不同，在加气板材制备过程中，加入乙酸铵、木质素磺酸钠、三乙醇胺和白炭黑，使用5-10℃的低温水制浆，在25-35℃条件下进行发泡，在45-65℃条件下进行静停处理，且使用不同粒径大小铝粉制备的多级复合铝粉，制得的加气板材产品机械强度高，有助于延长产品使用寿命，有助于产品市场推广。

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 (5)

1.一种利用多级铝粉制备加气板材的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1混合：称取300-400重量份的粉煤灰和80-120重量份的砂子，混合均匀，再加入板材粉料，混合均匀，制得混合料；所述板材粉料包括以下重量份原料：石膏20-30份，石灰粉150-250份，乙酸铵1-3份，水泥40-80份；

S2制浆：向混合料中加入150-200重量份的5-10℃的水，以100-400转/分钟的转速搅拌3-6min，再加入0.6-0.9重量份的铝粉，继续搅拌2-5min，制得料浆；

S3发泡静停：将料浆注入模具中，在环境温度为25-35℃条件下发泡35-45min，然后在环境温度为45-65℃条件下静停250-350min，制得板材胚体；

S4蒸汽养护：将板材胚体切割成混凝土块，将混凝土块转入蒸压釜中，于170-210℃水蒸汽中养护550-650min，制得加气板材；

所述铝粉中粒径为120μm-150μm的颗粒占20-30%，粒径为80μm-120μm的颗粒占25-35%，其余为粒径不大于80μm的颗粒；

所述板材粉料还包括1-2重量份的木质素磺酸钠；

所述板材粉料还包括1.5-2.5重量份的三乙醇胺；

所述板材粉料还包括5-8重量份的白炭黑。

2.根据权利要求1所述的一种利用多级铝粉制备加气板材的方法，其特征在于，步骤S1-S2中使用的原料按如下重量份配比投料：粉煤灰320-370份，砂子80-120份，石膏20-30份，石灰粉180-220份，乙酸铵1-3份，水泥55-65份，水165-185份，铝粉0.6-0.9份。

3.根据权利要求1所述的一种利用多级铝粉制备加气板材的方法，其特征在于：所述砂子的粒径不大于300μm，步骤S1取粉煤灰和砂子，混合均匀，球磨至粒径不大于200μm为止，再加入板材粉料，混合均匀，制得混合料。

4.根据权利要求1所述的一种利用多级铝粉制备加气板材的方法，其特征在于：步骤S4将板材胚体切割成混凝土块，将混凝土块转入蒸压釜中，抽真空至-0.095MPa至-0.08MPa，于170-210℃水蒸汽中养护550-650min，制得加气板材。

5.一种加气板材，其特征在于：由权利要求1-4任意一项所述的一种利用多级铝粉制备加气板材的方法制得。