CN115057648A - 一种加气混凝土的发泡剂及其加气混凝土 - Google Patents

一种加气混凝土的发泡剂及其加气混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种加气混凝土的发泡剂，以质量配比计，包括以下组分：硅：75‑85份；氟化盐：15‑25份；所述氟化盐为氟化钠、氟化钾或氟化铵中的一种或多种；本发明还提供了通过上述发泡剂制备获得的加气混凝土及其制备方法，通过本发明的发泡剂，能够有效地缩短加气混凝土的发泡时间，降低生产成本，具有较高的推广价值与商用价值。

Description

一种加气混凝土的发泡剂及其加气混凝土
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体而言，涉及一种加气混凝土的发泡剂及其加气混凝土。
背景技术
加气混凝土是以硅质材料(砂、粉煤灰及含硅尾矿等)和钙质材料(石灰、水泥)为主要原料，掺加发泡剂，通过配料、搅拌、浇注、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品。因其经发气后含有大量均匀而细小的气孔，故名加气混凝土。加气混凝土的应用非常的广泛，主要用在机械厂房和民用建筑中的墙体材料、填充墙、楼板和屋面板等承重墙材以及非承重材料和周围的填充围墙。加气混凝土已成为建筑材料行业的主导产品，国家已经要求粘土实心砖生产逐步停止，而逐渐取而代之的就是加气混凝土砌块。
在加气混凝土中，其中的发泡剂最常用的是铝粉，利用石灰的碱与铝反应生成大量氢气，推动料浆膨胀，发气结束时，料浆稠化结束，使料浆形成多孔状态，从而达到隔热保温、隔音、质轻的效果。但由于生产铝粉存在生产工艺复杂、投资大、不安全、污染重和成本高等缺点，导致生产加气混凝土的成本也较高。
发明内容
本发明要解决的其中技术问题是提供一种加气混凝土的发泡剂，以解决常规发泡剂制备成本高，且污染重、发气量低的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种加气混凝土的发泡剂，以质量配比计，包括以下组分：硅：75-85份；氟化盐：15-25份；所述氟化盐为氟化钠、氟化钾或氟化铵中的一种或多种。
作为优选的方案，以质量配比计，包括以下组分：硅：80份；氟化盐：20份。
作为优选的方案，所述发泡剂由废硅屑与氟化盐混合后制得，且所述废硅屑在与所述氟化盐混合前先在温度为500℃的空气下煅烧3小时，以去除有机物成分，待其冷却后再将其与所述氟化盐混合制备得到所述发泡剂。
通过上述方法制备获得的发泡剂成本低，发气量高，且利用了废硅屑作为原料，环保性能较好，成本较低。
本发明的发泡剂有益效果如下：
1)对于同样质量的发泡剂，硅粉代替铝粉发泡可产生的气体量更多，所以配合同样质量的混凝土干粉需要更少量的发泡剂，发泡剂的成本占比更低；
2)废硅粉中加入氟化盐后，相较于单纯的硅粉，发泡效率提升；
3)本发明采用来源于半导体硅晶圆或太阳能硅片制备过程中产生的废硅屑作为硅源，经煅烧去除有机物后，发气效率能进一步提升。
本发明要解决的其中一个技术问题是，提供通过上述发泡剂制得的加气混凝土，从而解决常规加气混凝土原料昂贵的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种加气混凝土，所述加气混凝土通过所述发泡剂发泡后制得，且所述加气混凝土以质量配比计，包括以下成分：
粉煤灰：130-170份；石膏粉：1-3份；水：100-150份；石灰：35-40份；水泥：8-12份；发泡剂2-4份；所述发泡剂为权利要求1-3任一项所述的发泡剂。。
作为优选的方案，所述加气混凝土以质量配比计，包括以下成分：
粉煤灰：150份；石膏粉：2份；水：130份；石灰：38份；水泥：10份；发泡剂3份。
本发明要解决的其中一个技术问题是，提供所述加气混凝土的制备方法，以解决常规加气混凝土制备方法成本高，效率低的问题；
为了解决上述问题，本发明提供了一种加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：在搅拌容器中按配比加入粉煤灰，石膏粉和水，初次搅拌后加入水泥和石灰，再次搅拌后制成渣浆；
S2：将废硅屑在温度为500℃的空气下煅烧3小时，待其冷却后加入氟化盐混合后得到发泡剂，将发泡剂加入到所述步骤S1的渣浆中进行搅拌，进一步的将渣浆加热至60-80℃，开始发气膨胀；
S3：将所述步骤S2发气膨胀后得到的混合料浇注至模箱中，静置后形成坯体；
S4：将所述步骤S3制得的坯体脱模、干燥，将坯体按照需求的尺寸切割后送至蒸养釜中进行蒸养处理，得到加气混凝土。
作为优选的方案，所述步骤S1中，所述初次搅拌的时间为3小时，所述再次搅拌的时间为3分钟。
所述步骤S3中，所述静置的时间为2小时。
作为优选的方案，所述步骤S4中，所述蒸养处理的条件为：在釜内温度180℃-200℃，水蒸气压强0.8-1.5MPa的环境下蒸养6-10小时。
本发明通过采用半导体硅晶圆或太阳能硅片制备过程中产生的废硅屑作为发泡剂，与常规的铝粉发泡剂比较，其多为工厂废料，来源广泛且价格低廉，一次粒径少于5微米。根据Si+Ca(OH)2+H2O＝CaSiO3+2H2；2Al+Ca(OH)2+2H2O＝Ca(AlO2)2+3H2可知，对于同样质量的发泡剂，硅粉的发气量为铝粉发气量的1.28倍。但如果直接采用硅粉作发泡剂，反应过程中产生的CaSiO3为难溶物质，其附着在硅粉表面会阻止硅进一步与Ca(OH)2反应，发泡效果不佳。
所以，本发明通过在废硅屑中添加氟化钠、氟化钾或氟化铵(可溶性氟化盐)的其中一种或几种，其中可溶性氟化盐的作用是及时溶解CaSiO3(CaSiO3+4NaF+3H2O＝＝＝SiF4+Ca(OH)2+4NaOH)，以利于硅继续发挥发泡作用。同时可溶性氟化盐还会与Ca(OH)2作用，生成CaF2，CaF2可以加速水泥中的铝酸三钙(C3A)与CaS04的反应促进水泥水化硬化。此外，F-离子极化率较高，易被吸附在熟料矿物颗粒及水化产物微粒的表面上，提高熟料分散度，加速了水泥的初期反应速度。通过加入的发泡剂，在加快发泡速度的基础上，进一步地提高了熟料的分散度，二者综合提高了本发明中加气混凝土的成形速度，且通过上述配方与方法制备得到的加气混凝土综合力学性能优秀。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例提供一种加气混凝土的发泡剂，以质量配比计，包括以下组分：硅：75-85份；氟化盐：15-25份；所述氟化盐为氟化钠、氟化钾或氟化铵中的一种或多种。
所述发泡剂由废硅屑与氟化盐混合后制得，且所述废硅屑在与所述氟化盐混合前先在温度为500℃的空气下煅烧3小时，以去除有机物成分，待其冷却后再将其与所述氟化盐混合制备得到所述发泡剂。
本实施例还提供了一种加气混凝土，所述加气混凝土通过所述发泡剂发泡后制得，且所述加气混凝土以质量配比计，包括以下成分：
粉煤灰：150份；石膏粉：2份；水：130份；石灰：38份；水泥：10份；发泡剂3份；所述发泡剂为权利要求1-3任一项所述的发泡剂。。
上述加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：在搅拌容器中按配比加入粉煤灰，石膏粉和水，初次搅拌3小时后加入水泥和石灰，再次搅拌3分钟后制成渣浆；
S2：将废硅屑在温度为500℃的空气下煅烧3小时，待其冷却后加入氟化盐混合后得到发泡剂，将发泡剂加入到所述步骤S1的渣浆中进行搅拌，进一步的将渣浆加热至70℃，开始发气膨胀；
S3：将所述步骤S2发气膨胀后得到的混合料浇注至模箱中，静置2小时后形成坯体；
S4：将所述步骤S3制得的坯体脱模、干燥，将坯体按照需求的尺寸切割后送至蒸养釜中进行蒸养处理，得到加气混凝土。
蒸养处理的条件为：在釜内温度190℃，水蒸气压强1.15MPa的环境下蒸养8小时。
实施例2：
本实施例提供一种加气混凝土的发泡剂，以质量配比计，包括以下组分：硅：75-85份；氟化盐：15-25份；所述氟化盐为氟化钠、氟化钾或氟化铵中的一种或多种。
所述发泡剂由废硅屑与氟化盐混合后制得，且所述废硅屑在与所述氟化盐混合前先在温度为500℃的空气下煅烧3小时，以去除有机物成分，待其冷却后再将其与所述氟化盐混合制备得到所述发泡剂。
本实施例还提供了一种加气混凝土，所述加气混凝土通过所述发泡剂发泡后制得，且所述加气混凝土以质量配比计，包括以下成分：
粉煤灰：130份；石膏粉：1份；水：100份；石灰：35份；水泥：8份；发泡剂2份；所述发泡剂为权利要求1-3任一项所述的发泡剂。。
上述加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：在搅拌容器中按配比加入粉煤灰，石膏粉和水，初次搅拌3小时后加入水泥和石灰，再次搅拌3分钟后制成渣浆；
S2：将废硅屑在温度为500℃的空气下煅烧3小时，待其冷却后加入氟化盐混合后得到发泡剂，将发泡剂加入到所述步骤S1的渣浆中进行搅拌，进一步的将渣浆加热至60℃，开始发气膨胀；
S3：将所述步骤S2发气膨胀后得到的混合料浇注至模箱中，静置2小时后形成坯体；
S4：将所述步骤S3制得的坯体脱模、干燥，将坯体按照需求的尺寸切割后送至蒸养釜中进行蒸养处理，得到加气混凝土。
蒸养处理的条件为：在釜内温度180℃℃，水蒸气压强0.8MPa的环境下蒸养6小时。
实施例3：
本实施例提供一种加气混凝土的发泡剂，以质量配比计，包括以下组分：硅：85份；氟化盐:25份；所述氟化盐为氟化钠、氟化钾或氟化铵中的一种或多种。
所述发泡剂由废硅屑与氟化盐混合后制得，且所述废硅屑在与所述氟化盐混合前先在温度为500℃的空气下煅烧3小时，以去除有机物成分，待其冷却后再将其与所述氟化盐混合制备得到所述发泡剂。
本实施例还提供了一种加气混凝土，所述加气混凝土通过所述发泡剂发泡后制得，且所述加气混凝土以质量配比计，包括以下成分：
粉煤灰：170份；石膏粉：3份；水：150份；石灰：40份；水泥：12份；发泡剂4份；所述发泡剂为权利要求1-3任一项所述的发泡剂。。
上述加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：在搅拌容器中按配比加入粉煤灰，石膏粉和水，初次搅拌3小时后加入水泥和石灰，再次搅拌3分钟后制成渣浆；
S2：将废硅屑在温度为500℃的空气下煅烧3小时，待其冷却后加入氟化盐混合后得到发泡剂，将发泡剂加入到所述步骤S1的渣浆中进行搅拌，进一步的将渣浆加热至80℃，开始发气膨胀；
S3：将所述步骤S2发气膨胀后得到的混合料浇注至模箱中，静置2小时后形成坯体；
S4：将所述步骤S3制得的坯体脱模、干燥，将坯体按照需求的尺寸切割后送至蒸养釜中进行蒸养处理，得到加气混凝土。
蒸养处理的条件为：在釜内温度200℃，水蒸气压强0.8-1.5MPa的环境下蒸养10小时。
对比例1：
对比例1与实施例1类似，其不同之处在于，采用的发泡剂为等质量的铝粉；
对比例2：
对比例1与实施例1类似，其不同之处在于，采用的发泡剂为等质量的未经过500℃煅烧的废硅屑；
对比例3：
对比例1与实施例1类似，其不同之处在于，采用的发泡剂为等质量的未经过500℃煅烧的废硅屑直接与实施例1等质量的氟化盐混合；对上述方法制得的加气混凝土的发气时间进行了统计，结果如下：
实施例1、对比例1-3加气混凝土发气时间、导热系数及密度
Figure BDA0003712259280000071
由以上对比结果可知，本发明采用煅烧后的废硅粉与氟化盐组合作为发泡剂，对于同样质量的发泡剂(对比例1)，硅粉代替铝粉发泡可产生的气体量更多，所以配合同样质量的混凝土干粉需要更少量的发泡剂，发泡剂的成本占比更低；且通过对比例2与对比例3的比较，可以发现废硅粉中加入氟化盐后，比单纯的硅粉发泡效率提升；通过实施例1与对比例3的比较，来源于半导体硅晶圆或太阳能硅片制备过程中产生的废硅屑经煅烧去除有机物后，发气效率能进一步提升，并且密度、导热系数也较低，能够作为轻质的加气混凝土应用于生产以及制造中，隔热性能优秀。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种加气混凝土的发泡剂，其特征在于，以质量配比计，包括以下组分：硅：75-85份；氟化盐：15-25份；所述氟化盐为氟化钠、氟化钾或氟化铵中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的加气混凝土的发泡剂，其特征在于，以质量配比计，包括以下组分：硅：80份；氟化盐：20份。
3.根据权利要求1所述的加气混凝土的发泡剂，其特征在于，所述发泡剂由废硅屑与氟化盐混合后制得，且所述废硅屑在与所述氟化盐混合前先在温度为500℃的空气下煅烧3小时，以去除有机物成分，待其冷却后再将其与所述氟化盐混合制备得到所述发泡剂。
4.一种加气混凝土，其特征在于，所述加气混凝土以质量配比计，包括以下成分：
粉煤灰：130-170份；石膏粉：1-3份；水：100-150份；石灰：35-40份；水泥：8-12份；发泡剂2-4份；所述发泡剂为权利要求1-3任一项所述的发泡剂。
5.根据权利要求4所述的加气混凝土，其特征在于，所述加气混凝土以质量配比计，包括以下成分：
粉煤灰：150份；石膏粉：2份；水：130份；石灰：38份；水泥：10份；发泡剂3份。
6.一种权利要求4-5任一项所述加气混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在搅拌容器中按配比加入粉煤灰，石膏粉和水，初次搅拌后加入水泥和石灰，再次搅拌后制成渣浆；
S2：将废硅屑在温度为500℃的空气下煅烧3小时，待其冷却后加入氟化盐混合后得到发泡剂，将发泡剂加入到所述步骤S1的渣浆中进行搅拌，进一步的将渣浆加热至60-80℃，开始发气膨胀；
S3：将所述步骤S2发气膨胀后得到的混合料浇注至模箱中，静置后形成坯体；
S4：将所述步骤S3制得的坯体脱模、干燥，将坯体按照需求的尺寸切割后送至蒸养釜中进行蒸养处理，得到加气混凝土。
7.根据权利要求6所述加气混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述初次搅拌的时间为3小时，所述再次搅拌的时间为3分钟。
8.根据权利要求6所述加气混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述静置的时间为2小时。
9.根据权利要求6所述加气混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述蒸养处理的条件为：蒸养釜内温度180℃-200℃，水蒸气压强0.8-1.5MPa的环境下蒸养6-10小时。
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