CN114292043A - 一种托贝莫来石晶种诱导剂及制法、采用该诱导剂制备的加气混凝土及制法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种托贝莫来石晶种诱导剂及制法、采用该诱导剂制备的加气混凝土及制法，晶种诱导剂包括煅烧高岭土、九水偏硅酸钠、氢氧化钙、硫酸铝和水。制备时将煅烧高岭土、九水偏硅酸钠、氢氧化钙和水超声分散混合，加入硫酸铝反应，制得托贝莫来石晶种诱导剂；采用该诱导剂制备的加气混凝土包括硅质原料、水泥、生石灰、石膏、铝粉膏、水和托贝莫来石晶种诱导剂；制备时将硅质原料、水泥、生石灰、石膏、托贝莫来石晶种诱导剂和水混合搅拌，再加入铝粉膏后搅拌即可。本发明晶种诱导剂可以在料浆中形成吸附和晶核效应，料浆主要强度托贝莫来石成核效果好，提高了蒸压加气混凝土抗压强度。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种托贝莫来石晶种诱导剂及制法、采用该诱导剂制备的加气混凝土及制法。
背景技术
现有蒸压加气混凝土具有材质轻、隔音效果好、综合成本低的优点，但由于其自身制备工艺制约了蒸压加气混凝土抗压强度的进一步提升。专利CN107935620A公开了一种改性加气混凝土，通过常规加气混凝土生产工艺制备而成，通过增加晶种促进混凝土水热合成反应及其胶体转化为托贝莫来石胶体，水热合成晶种包括了水泥、石灰、粉煤灰、砂等。该方法一定程度上改善加气混凝土微观结构，提高抗压强度，由于纯度低，成分复杂，难以有效地发挥晶种作用，诱导托贝莫来石纤维状生长。
所以现亟需一种晶种诱导剂能够使得其加入蒸压加气混凝土料浆中使得托贝莫来石成核效果好，保证其良好的抗压强度。
发明内容
发明目的：本发明的目的一是提供一种托贝莫来石成核效果优的托贝莫来石晶种诱导剂；
本发明目的二是提供上述托贝莫来石晶种诱导剂的制备方法；
本发明的目的三是提供采用上述托贝莫来石晶种诱导剂制备的托贝莫来石纯度高的、抗压强度优秀的加气混凝土；
本发明的目的四是提供上述加气混凝土的制备方法。
技术方案：本发明的托贝莫来石晶种诱导剂，按重量份数计包括如下原料：煅烧高岭土16-22份、九水偏硅酸钠40-45份、氢氧化钙5-6份、硫酸铝1-2份和水300-360份；其中煅烧高岭土是高岭土经600-700℃煅烧获得。
托贝莫来石是为蒸压加气混凝土的主要强度结构，它的生成往往需要经过三个阶段，(1)硅质原料与钙质原料混合生成C-S-H凝胶；(2)C-S-H凝胶形成低结晶度的托贝莫来石；(3)低结晶度的托贝莫来石向高结晶度转变。因此本发明采用晶种诱导法，提供托贝莫来石形核位点，促进托贝莫来石的快速生长。
本发明托贝莫来石晶种诱导剂采用煅烧高岭土、九水偏硅酸钠、氧化钙、硫酸铝和水制备而成。高岭土在600-700℃高温煅烧后，晶相转变为活性非晶相，经蒸压加气混凝土碱性料浆激发后，一方面高岭土作为高活性的硅质原料参与了托贝莫来石晶体的生成，另一方面高岭土中的Al在水热过程中会部分取代硅氧四面体上的Si原子，一定程度上降低硅质原料的溶解速率，降低C-S-H凝胶硅氧骨架聚合度，从而形成活性位点促进托贝莫来石的生成。
进一步说，本发明晶种诱导剂所采用的九水偏硅酸钠、氢氧化钙和硫酸铝纯度均≥99％。
进一步说，本发明晶种诱导剂所采用的煅烧高岭土氧化硅含量≥50％，氧化铝含量35-40％。
进一步说，本发明晶种诱导剂所制备方法包括如下步骤：将煅烧高岭土、九水偏硅酸钠、氢氧化钙和水超声分散混合10-15min，加入硫酸铝于150-160℃水热条件下反应4-6h，经抽滤、烘干、粉磨后制得托贝莫来石晶种诱导剂。
本发明采用上述托贝莫来石晶种诱导剂制备的加气混凝土，按重量份数计包括如下原料：硅质原料40-50份、水泥12-18份、生石灰15-20份、石膏2-3份、铝粉膏0.08-0.12份、水42-48份和托贝莫来石晶种诱导剂0.5-1.2份。
进一步说，本发明的加气混凝土所采用的硅质原料可为粉煤灰、石英砂尾矿、铁尾矿或机制砂尾料。
进一步说，本发明制备上述加气混凝土的方法包括如下步骤：
(1)料浆混合、浇筑：将硅质原料、水泥、生石灰、石膏、托贝莫来石晶种诱导剂和水混合搅拌2-3min，再加入铝粉膏后搅拌30-45s，制得加气混凝土料浆并注入模具内；
(2)制备加气混凝土：将注入模具内的料浆进行静停养护后，进行蒸压养护，制得加气混凝土。
进一步说，制备加气混凝土时，静停养护的养护温度为45-55℃，养护时间为4-6h。
进一步说，制备加气混凝土时，蒸压养护的温度为160-180℃、压力为1.15-1.35MPa、养护时间为6-8h。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该晶种诱导剂的晶种本身结晶度较低、断键数量多，在蒸压加气混凝土料浆中吸附效应与晶核效应明显，水石榴石分解加快，托贝莫来石成核效果好，纯度高，进一步提高了蒸压加气混凝土抗压强度；同时，其制备方法简单，可操作性强。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
需说明的是，本发明所采用的原料均可购自市售。九水偏硅酸钠、氢氧化钙和硫酸铝纯度均≥99％。煅烧高岭土是经600-700℃煅烧获得，其氧化硅含量≥50％，氧化铝含量35-40％。水泥为42.5普通硅酸盐水泥；石膏为脱硫石膏，CaSO4·2H2O含量≥90％；铝粉膏为GLS-65水剂型铝粉膏；生石灰为工业级生石灰，A(CaO+MgO)≥70％。
实施例1
本实施例的托贝莫来石晶种诱导剂组分和重量份数如下表1所示。
表1托贝莫来石晶种诱导剂组分含量
| 序号 | 组分 | 份数 |
| 1 | 煅烧高岭土 | 16份 |
| 2 | 九水偏硅酸钠 | 45份 |
| 3 | 氢氧化钙 | 6份 |
| 4 | 硫酸铝 | 2份 |
| 5 | 水 | 300份 |
该实施例的托贝莫来石晶种诱导剂的制备方法包括以下步骤：将煅烧高岭土、九水偏硅酸钠、氢氧化钙和水放在烧瓶中，并置于超声波分散混合10min，加入硫酸铝在150℃水热条件下4h，待温度降到室温后抽滤、烘干、粉磨至≤80μm，制得托贝莫来石晶种诱导剂。
采用该诱导剂形成的加气混凝土组分和重量份数如下表2所示。
表2加气混凝土组分含量
采用上述托贝莫来石晶种诱导剂制备加气混凝土的步骤如下：
(1)料浆混合：将硅质原料、水泥、生石灰、石膏、晶种诱导剂和水混合搅拌3min，再加入铝粉膏搅拌30s，制得蒸压加气混凝土料浆；
(2)浇筑：将已搅拌均匀的料浆注入已喷涂脱模剂的试件中；
(3)静停养护：将试件送入养护室静停发气，养护温度为55℃，静停养护4h；
(4)蒸压养护：将静停养护完毕的加气砖坯体用送至蒸压釜中，在160℃、1.20MPa的条件下，蒸压养护8h后出釜，制得加气混凝土。
实施例2
本实施例的托贝莫来石晶种诱导剂组分和重量份数如表下3所示。
表3托贝莫来石晶种诱导剂组分含量
| 序号 | 组分 | 份数 |
| 1 | 煅烧高岭土 | 22份 |
| 2 | 九水偏硅酸钠 | 40份 |
| 3 | 氢氧化钙 | 5份 |
| 4 | 硫酸铝 | 1份 |
| 5 | 水 | 320份 |
该托贝莫来石晶种诱导剂的制备方法包括以下步骤：将煅烧高岭土、九水偏硅酸钠、氢氧化钙和水放在烧瓶中，并置于超声波分散混合12min，加入硫酸铝在160℃水热条件下5h，待温度降到室温后抽滤、烘干、粉磨至≤80μm，得到托贝莫来石晶种诱导剂。
采用该诱导剂制备的加气混凝土组分和质量份数如表下4。
表4加气混凝土组分含量
| 序号 | 组分 | 份数 |
| 1 | 石英砂尾矿 | 50份 |
| 2 | 水泥 | 14份 |
| 3 | 生石灰 | 18份 |
| 4 | 石膏 | 3份 |
| 5 | 晶种诱导剂 | 1.2份 |
| 6 | 水 | 45份 |
| 7 | 铝粉膏 | 0.1份 |
采用上述托贝莫来石晶种诱导剂制备加气混凝土的步骤如下：
(1)料浆混合：将硅质原料、水泥、生石灰、石膏、晶种诱导剂和水混合搅拌2min，再加入铝粉膏搅拌40s，制得蒸压加气混凝土料浆；
(2)浇筑：将已搅拌均匀的料浆注入已喷涂脱模剂的试件中；
(3)静停养护：将试件送入养护室静停发气，养护温度为48℃，静停养护5h；
(4)蒸压养护：将静停养护完毕的加气砖坯体用送至蒸压釜中，在180℃、1.30MPa的条件下，蒸压养护7h后出釜，制得加气混凝土。
实施例3
本实施例的托贝莫来石晶种诱导剂组分和质量份数如表下5所示。
表5托贝莫来石晶种诱导剂组分含量
| 序号 | 组分 | 份数 |
| 1 | 煅烧高岭土 | 20份 |
| 2 | 九水偏硅酸钠 | 42份 |
| 3 | 氢氧化钙 | 5份 |
| 4 | 硫酸铝 | 2份 |
| 5 | 水 | 360份 |
该托贝莫来石晶种诱导剂的制备方法，包括以下步骤：将煅烧高岭土、九水偏硅酸钠、氢氧化钙和水放在烧瓶中，并置于超声波分散混合15min，加入硫酸铝在155℃水热条件下6h，待温度降到室温后抽滤、烘干、粉磨至≤80μm，制得托贝莫来石晶种诱导剂。
采用上述诱导剂形成的加气混凝土组分和质量份数如表下6。
表6加气混凝土组分含量
| 序号 | 组分 | 份数 |
| 1 | 铁尾矿 | 42份 |
| 2 | 水泥 | 16份 |
| 3 | 生石灰 | 15份 |
| 4 | 石膏 | 3份 |
| 5 | 晶种诱导剂 | 1份 |
| 6 | 水 | 48份 |
| 7 | 铝粉膏 | 0.12份 |
采用上述托贝莫来石晶种诱导剂制备加气混凝土的步骤如下：
(1)料浆混合：将硅质原料、水泥、生石灰、石膏、晶种诱导剂和水混合搅拌3min，再加入铝粉膏搅拌35s，制得蒸压加气混凝土料浆；
(2)浇筑：将已搅拌均匀的料浆注入已喷涂脱模剂的试件中；
(3)静停养护：将试件送入养护室静停发气，养护温度为45℃，静停养护6h；
(4)蒸压养护：将静停养护完毕的加气砖坯体用送至蒸压釜中，在170℃、1.35MPa的条件下，蒸压养护6h后出釜，制得加气混凝土。
实施例4
本实施例的托贝莫来石晶种诱导剂组分和质量份数如表下7所示。
表7托贝莫来石晶种诱导剂组分含量
该实施例托贝莫来石晶种诱导剂的制备方法，包括以下步骤：将煅烧高岭土、九水偏硅酸钠、氢氧化钙和水放在烧瓶中，并置于超声波分散混合13min，加入硫酸铝在160℃水热条件下6h，待温度降到室温后抽滤、烘干、粉磨至≤80μm，得到托贝莫来石晶种诱导剂。
采用上述诱导剂形成的加气混凝土组分和质量份数如下表8。
表8加气混凝土组分含量
| 序号 | 组分 | 份数 |
| 1 | 机制砂尾料 | 45份 |
| 2 | 水泥 | 13份 |
| 3 | 生石灰 | 18份 |
| 4 | 石膏 | 2份 |
| 5 | 晶种诱导剂 | 1.1份 |
| 6 | 水 | 46份 |
| 7 | 铝粉膏 | 0.11份 |
采用上述托贝莫来石晶种诱导剂制备加气混凝土的步骤如下：
(1)料浆混合：将硅质原料、水泥、生石灰、石膏、晶种诱导剂和水混合搅拌2min，再加入铝粉膏搅拌45s，制得蒸压加气混凝土料浆；
(2)浇筑：将已搅拌均匀的料浆注入已喷涂脱模剂的试件中；
(3)静停养护：将试件送入养护室静停发气，养护温度为50℃，静停养护4h；
(4)蒸压养护：将静停养护完毕的加气砖坯体用送至蒸压釜中，在175℃、1.15MPa的条件下，蒸压养护7h后出釜，制得加气混凝土。
实施例5
本实施例的托贝莫来石晶种诱导剂组分和质量份数如表下9所示。
表9托贝莫来石晶种诱导剂组分含量
该实施例托贝莫来石晶种诱导剂的制备方法，包括以下步骤：将煅烧高岭土、九水偏硅酸钠、氢氧化钙和水放在烧瓶中，并置于超声波分散混合14min，加入硫酸铝在155℃水热条件下4h，待温度降到室温后抽滤、烘干、粉磨至≤80μm，得到托贝莫来石晶种诱导剂。
采用上述诱导剂形成的加气混凝土组分和质量份数如下表10。
表10加气混凝土组分含量
| 序号 | 组分 | 份数 |
| 1 | 粉煤灰 | 48份 |
| 2 | 水泥 | 15份 |
| 3 | 生石灰 | 16份 |
| 4 | 石膏 | 3份 |
| 5 | 晶种诱导剂 | 0.9份 |
| 6 | 水 | 44份 |
| 7 | 铝粉膏 | 0.09份 |
采用上述托贝莫来石晶种诱导剂制备加气混凝土的步骤如下：
(1)料浆混合：将硅质原料、水泥、生石灰、石膏、晶种诱导剂和水混合搅拌3min，再加入铝粉膏搅拌36s，制得蒸压加气混凝土料浆；
(2)浇筑：将已搅拌均匀的料浆注入已喷涂脱模剂的试件中；
(3)静停养护：将试件送入养护室静停发气，养护温度为50℃，静停养护4h；
(4)蒸压养护：将静停养护完毕的加气砖坯体用送至蒸压釜中，在165℃、1.25MPa的条件下，蒸压养护8h后出釜，制得加气混凝土。
对比例1
基本步骤与实施例5相同，不同之处在于不加晶种诱导剂的加气混凝土，对应的组分与重量份数如下表11所示。
表11加气混凝土组分含量
| 序号 | 组分 | 质量份数 |
| 1 | 粉煤灰 | 48份 |
| 2 | 水泥 | 15份 |
| 3 | 生石灰 | 16份 |
| 4 | 石膏 | 3份 |
| 5 | 水 | 44份 |
| 6 | 铝粉膏 | 0.09份 |
加气混凝土的制备方法包括如下步骤：
(1)料浆混合：将硅质原料、水泥、生石灰、石膏和水混合搅拌3min，再加入铝粉膏搅拌36s，得到蒸压加气混凝土料浆；
(2)浇筑：将已搅拌均匀的料浆注入已喷涂脱模剂的试件中；
(3)静停养护：将试件送入养护室静停发气，养护温度为50℃，静停养护4h；
(4)蒸压养护：将静停养护完毕的加气砖坯体用送至蒸压釜中，在165℃、1.25MPa的条件下，蒸压养护8h后出釜，制得加气混凝土。
性能检测：干密度与抗压强度测试
将实施例1-5制备得到的添加托贝莫来石晶种诱导剂诱导形成的蒸压加气混凝土与对比例1不添加托贝莫来石晶种诱导剂的蒸压加气混凝土进行干密度、强度的测试，测试结果如表12所示。
表12干密度与抗压强度测试
测试结论：由表12可以看出，制备的加气混凝土砌块均达到GB/T11968-2020《蒸压加气混凝土砌块》的A3.5B05等级(A3.5B05抗压强度要求为3.5MPa)，相同条件下的，抗压强度最大值可达4.1MPa。蒸压加气混凝土干密度为普通的混凝土的1/5左右，因此抗压强度较低，但通过本发明不降低干密度等级，可以提升该等级制品0.5MPa抗压强度。蒸汽加压混凝土强度随产品干密度影响较大，实施例2与实施例5干密度较低，抗压强度在正常波动范围内。
Claims (9)
1.一种托贝莫来石晶种诱导剂，其特征在于按重量份数计包括如下原料：煅烧高岭土16-22份、九水偏硅酸钠40-45份、氢氧化钙5-6份、硫酸铝1-2份和水300-360份；其中煅烧高岭土是高岭土经600-700℃煅烧获得。
2.根据权利要求1所述的托贝莫来石晶种诱导剂，其特征在于：所述九水偏硅酸钠、氢氧化钙和硫酸铝纯度均≥99％。
3.根据权利要求1所述的托贝莫来石晶种诱导剂，其特征在于：所述煅烧高岭土氧化硅含量≥50％，氧化铝含量35-40％。
4.一种制备权利要求1所述托贝莫来石晶种诱导剂的方法，其特征在于包括如下步骤：将煅烧高岭土、九水偏硅酸钠、氢氧化钙和水超声分散混合10-15min，加入硫酸铝于150-160℃水热条件下反应4-6h，经抽滤、烘干、粉磨后制得托贝莫来石晶种诱导剂。
5.采用权利要求1所述托贝莫来石晶种诱导剂制备的加气混凝土，其特征在于按重量份数计包括如下原料：硅质原料40-50份、水泥12-18份、生石灰15-20份、石膏2-3份、铝粉膏0.08-0.12份、水42-48份和托贝莫来石晶种诱导剂0.5-1.2份。
6.根据权利要求5所述的加气混凝土，其特征在于：所述硅质原料为粉煤灰、石英砂尾矿、铁尾矿或机制砂尾料。
7.一种制备权利要求5所述加气混凝土的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)料浆混合、浇筑：将硅质原料、水泥、生石灰、石膏、托贝莫来石晶种诱导剂和水混合搅拌2-3min，再加入铝粉膏后搅拌30-45s，制得加气混凝土料浆并注入模具内；
(2)制备加气混凝土：将注入模具内的料浆进行静停养护后，进行蒸压养护，制得加气混凝土。
8.根据权利要求7所述制备加气混凝土的方法，其特征在于：所述静停养护的养护温度为45-55℃，养护时间为4-6h。
9.根据权利要求7所述制备加气混凝土的方法，其特征在于：所述蒸压养护的温度为160-180℃、压力为1.15-1.35MPa、养护时间为6-8h。
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Application publication date: 20220408 Assignee: YANCHENG FUQI CONCRETE Co.,Ltd. Assignor: Jiangsu Botuo new building materials Co.,Ltd. Contract record no.: X2024980000850 Denomination of invention: A Tobemorite crystal seed inducing agent and its preparation method, aerated concrete prepared using the inducing agent and its preparation method Granted publication date: 20230317 License type: Common License Record date: 20240118 |