CN115427372A - 使用溶解度高于石英的二氧化硅原料生产蒸压加气混凝土的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蒸压加气混凝土，以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，该蒸压加气混凝土具有至少12.5wt％的托贝莫来石含量，以及至少30wt％的无定形CSH相含量；本发明还涉及一种使用二氧化硅源生产所述蒸压加气混凝土的方法，其包括可溶性二氧化硅种类和低养护温度；以及涉及该包含可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源用于生产蒸压加气混凝土的用途。

Description

使用溶解度高于石英的二氧化硅原料生产蒸压加气混凝土的 方法
技术领域
本发明涉及具有高抗压强度的蒸压加气混凝土，使用包含可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源和降低的蒸汽氧化温度生产所述蒸压加气混凝土的方法，以及包含可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源的用于生产蒸压加气混凝土的用途。
背景技术
气候变化和全球变暖使“生态运动”或“绿色运动”等话题成为近几年最高优先级的话题。建材领域也因其巨大的范围和对能源和原材料的巨大需求而受到强烈影响。
相比普通混凝土和砖，蒸压加气混凝土(AAC)的能源和原材料消耗低。由于该点以及其出色的隔热性，AAC很有可能被用作未来建筑的关键元素。
目前，开发AAC生产的主要问题是能源消耗以及与之相关的二氧化碳排放。
在生产AAC的过程中，蒸汽养护工序和原材料(如石灰和水泥)的隐含能源需要大部分的一次能源(primary energy)。蒸压工艺(autoclaving process)包括在高温(通常180-200℃)和12-13bar压力下，在饱和蒸汽条件下对混合物进行水热处理。蒸压工艺显著影响AAC的机械特性并且是生产AAC的必要步骤(Isu N，Ishida H，Mitsuda L，“石英粒径对蒸压加气混凝土(I)托贝莫来石形成的化学性能和机械性能的影响”，Cement andConcrete Research，第25卷，第2期，243-248页，1995年；Alexanderson J，“蒸压加气混凝土的结构和机械性能之间的关系”，Cement and Concrete Research,，第9卷，第4期，507-514页，1979年)。
生产AAC的主要成分是作为SiO2源的硅砂，以及作为CaO源的石灰和水泥。对于作为建筑材料的AAC的制造，在原料混合物中使用石英作为二氧化硅源已经得到广泛认可。石英为蒸汽养护(steam curing)过程中的化学反应提供了二氧化硅的主要部分。
AAC的主要特点是其具有高强度，尽管该材料的密度相当低(高孔隙度)。相对高强度的原因是由于产品中含有大量托贝莫来石型的硅酸钙水合物(CSH)相，这些CSH相是在AAC微观结构中的结合成分。蒸汽养护工序首先是为了溶解二氧化硅原料，其次是为CSH的形成创造条件。蒸汽养护时间和温度的减少将提供相关的经济优势。
不同的二氧化硅原料的溶解行为可能非常不同。石英在水中的溶解度相对较低并且溶解速率也相对较慢。因此，在AAC中使用石英作为二氧化硅源的情况中，需要在相当高温度(即T>180℃)下进行蒸汽养护。然而，使用在水中溶解度比石英更高的二氧化硅源，有可能实现更低的蒸汽养护温度。这将提供能源消耗方面的优势，即更低的养护温度、更短的养护时间、更少的粘合剂(水泥和石灰)用量，以及更广泛的原料使用。
然而，使用这些其它类型的二氧化硅材料，例如已知在水中溶解度更高的无定形材料(硅质土、碱硅玻璃、水玻璃)或方石英，AAC制备的预期优势如更短的养护时间或更高的强度值或配方中更低粘合剂含量，直到今天仍无法充分实现。
因此，本领域需要具有高机械强度的AAC，其可以通过低能耗的方法生产。
令人惊讶地发现，当使用包含可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源生产蒸压加气混凝土并且降低蒸汽养护温度，以及将钙/硅摩尔比设置为低值时，可以获得显示出高抗压强度的蒸压加气混凝土。
发明内容
本发明涉及蒸压加气混凝土，以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，蒸压加气混凝土具有至少12.5wt％的托贝莫来石含量和至少30wt％的无定形CSH相含量。
进一步地，本发明涉及生产如上或如下所述蒸压加气混凝土的方法，包括如下步骤：
a)制备在水中包含二氧化硅源和氧化钙源的悬浮液，其中二氧化硅源包含至少50wt％的可溶性二氧化硅种类；
b)由步骤a)的悬浮液制备绿色高孔固体；
c)在饱和水蒸气存在下，在100℃至170℃的温度下对来自步骤b)的绿色高孔固体进行蒸汽养护；和
d)回收蒸压加气混凝土。
本发明的可溶型二氧化硅种类是二氧化硅种类，其在25℃和pH 8.5的水中的溶解度高于石英(ppm)。
优选可溶性二氧化硅种类在25℃和pH 8.5的水中溶解度为至少4.0ppm，更优选为至少5.0ppm以及最优选为至少20ppm。
其在25℃和pH 8.5的水中的溶解度上限可以为1000ppm，例如500ppm。
石英在25℃和pH 8.5的水中的溶解度为2.8ppm。
方石英在25℃和pH 8.5的水中的溶解度为6ppm。
鳞石英在25℃和pH 8.5的水中的溶解度为4.5ppm。
超石英在25℃和pH 8.5的水中的溶解度为11ppm。
极小颗粒的无定形二氧化硅或多孔聚集体在25℃水中的溶解度为100-130ppm。
二氧化硅玻璃在25℃水中的溶解度为39ppm。
水玻璃在25℃水中的溶解度为60-90ppm。
更进一步地，本发明涉及包含至少50wt％可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源用于生产蒸压加气混凝土的用途。
具体实施方式
以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，蒸压加气混凝土的托贝莫来石含量为至少12.5wt％，更优选至少13.0wt％，还更优选至少为13.5wt％以及最优选至少14.0wt％。
托贝莫来石的含量上限通常不超过70.0wt％，优选不超过50.0wt％。
为了测定托贝莫来石含量，使用里特沃尔德法(Rietveld method)和10％的ZnO作为内部标准进行X射线衍射(XRD)定量分析。
以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，蒸压加气混凝土的无定形CSH相的含量为至少30wt％，优选至少35wt％，更优选至少40wt％，最优选至少50wt％。
无定形CSH相的含量的上限优选不超过70wt％，更优选不超过65wt％，还更优选不超过60wt％以及最优选不超过58wt％。
无定形CSH相的含量使用里特沃尔德法由X射线衍射定量分析测定。
以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，蒸压加气混凝土的残留石英含量优选不超过20wt％，更优选不超过17wt％，还更优选不超过14wt％以及最优选不超过12wt％。
残留石英含量的下限通常为至少5wt％，优选为至少8wt％。
残留石英的含量由X射线衍射定量分析测定并且使用里特沃尔德法进行。
以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，蒸压加气混凝土的残留可溶性二氧化硅种类的相含量不超过5.0wt％，优选不超过4.0wt％。
蒸压加气混凝土优选不含任何残留可溶性二氧化硅种类。在一些实施方式中，残留可溶性二氧化硅种类的含量下限可以为0.1wt％，例如0.2wt％。
残留可溶性二氧化硅种类的含量由X射线衍射定量分析测定，使用里特沃尔德法进行。
蒸压加气混凝土在根据DIN 51004的差热分析(DTA)中，优选显示出在835-843℃温度下形成的硅灰石(CaSiO3)峰。
本发明的蒸压加气混凝土可以以200kg/m3至800kg/m3的所有密度生产。
已经发现对于给定的密度，本发明的蒸压加气混凝土显示出极高的抗压强度。
密度根据DIN EN 772-13在干燥条件下测定。抗压强度根据DIN EN 772-1测定。
对于205kg/m3至250kg/m3的密度，蒸压加气混凝土优选具有至少1.5MPa的抗压强度，优选至少1.7MPa，更优选至少1.9MPa以及最优选至少2.0MPa。
对于200kg/m3至250kg/m3的密度，抗压强度的上限可高达5.0MPa，优选高达4.5MPa。
对于255kg/m3至300kg/m3的密度，蒸压加气混凝土的抗压强度优选地为至少2.0MPa，优选至少2.2MPa，更优选至少2.4MPa以及最优选至少2.6MPa。
对于250kg/m3至300kg/m3的密度，抗压强度的上限可高达5.5MPa，优选高达5.0MPa。
对于305kg/m3至350kg/m3的密度，蒸压加气混凝土的抗压强度优选为至少2.5MPa，优选至少2.7MPa，更优选至少3.0MPa以及最优选至少3.3MPa。
对于300kg/m3至350kg/m3的密度，抗压强度的上限可高达6.0MPa，优选高达6.5MPa。
对于355kg/m3至400kg/m3的密度，蒸压加气混凝土的抗压强度优选为至少3.0MPa，优选至少3.4MPa，更优选至少3.7MPa以及最优选至少4.1MPa。
对于350kg/m3至400kg/m3的密度，抗压强度的上限可高达6.5MPa，优选高达6.0MPa。
对于405kg/m3至450kg/m3的密度，蒸压加气混凝土的抗压强度优选为至少3.7MPa，优选至少4.1MPa，更优选至少4.5MPa以及最优选至少4.9MPa。
对于400kg/m3至450kg/m3的密度，抗压强度的上限可高达7.0MPa，优选高达6.5MPa。
对于455kg/m3至500kg/m3的密度，蒸压加气混凝土的抗压强度优选为至少4.5MPa，优选至少5.0MPa，更优选至少5.5MPa以及最优选至少5.9MPa。
对于450kg/m3至500kg/m3的密度，抗压强度的上限可高达8.0MPa，优选高达7.5MPa。
对于505kg/m3至550kg/m3的密度，蒸压加气混凝土的抗压强度优选为至少5.3MPa，优选至少5.9MPa，更优选至少6.5MPa以及最优选至少7.1MPa。
对于500kg/m3至550kg/m3的密度，抗压强度的上限可高达9.0MPa，优选高达8.5MPa。
对于555kg/m3至600kg/m3的密度，蒸压加气混凝土的抗压强度优选为至少6.3MPa，优选至少7.0MPa，更优选至少7.7MPa以及最优选至少8.4MPa。
对于550kg/m3至600kg/m3的密度，抗压强度的上限可高达11.0MPa，优选高达10.5MPa。
对于605kg/m3至650kg/m3的密度，蒸压加气混凝土的抗压强度优选为至少7.5MPa，优选至少8.3MPa，更优选至少9.1MPa以及最优选至少10.0MPa。
对于600kg/m3至650kg/m3的密度，抗压强度的上限可高达13.0MPa，优选高达12.5MPa。
对于655kg/m3至700kg/m3的密度，蒸压加气混凝土的抗压强度优选为至少8.8MPa，优选至少9.8MPa，更优选至少10.8MPa以及最优选至少11.7MPa。
对于650kg/m3至700kg/m3的密度，抗压强度的上限可高达15.0MPa，优选高达14.5MPa。
对于705kg/m3至800kg/m3的密度，蒸压加气混凝土的抗压强度优选为至少12.1MPa，优选至少13.5MPa，更优选至少14.8MPa以及最优选至少16.2MPa。
对于750kg/m3至800kg/m3的密度，抗压强度的上限可高达20.0MPa，优选高达19.5MPa。
本发明的蒸压加气混凝土根据DIN 20000-404可以分类为密度等级和抗压强度等级：
对于密度等级0.35kg/dm3，蒸压加气混凝土优选满足抗压强度等级2。
对于密度等级0.40kg/dm3，蒸压加气混凝土优选满足抗压强度等级2。
对于密度等级0.45kg/dm3，蒸压加气混凝土优选满足抗压强度等级2，更优选满足抗压强度等级4。
对于密度等级0.50kg/dm3，蒸压加气混凝土优选满足抗压强度等级4。
对于密度等级0.55kg/dm3，蒸压加气混凝土优选满足抗压强度等级4。
对于密度等级0.60kg/dm3，蒸压加气混凝土优选满足抗压强度等级4，更优选满足抗压强度等级6。
对于密度等级0.65kg/dm3，蒸压加气混凝土优选满足抗压强度等级6。
对于密度等级0.70kg/dm3，蒸压加气混凝土优选满足抗压强度等级6，更优选满足抗压强度等级8。
对于密度等级0.80kg/dm3，蒸压加气混凝土优选满足抗压强度等级8。
本发明的蒸压加气混凝土优选显示出上述性能的每种组合，最优选地显示出上述所有性能。
蒸压加气混凝土优选由本发明如上或如下所述的方法生产。
另一方面，本发明优选涉及生产如上或如下所述的蒸压加气混凝土的方法，包括如下步骤：
a)制备在水中包含二氧化硅源和氧化钙源的悬浮液，其中二氧化硅源包含至少50wt％的可溶性二氧化硅种类；
b)由步骤a)的悬浮液制备绿色高孔固体；
c)在饱和水蒸气存在下，在100℃至170℃的温度下对来自步骤b)的绿色高孔固体进行蒸汽养护；和
d)回收蒸压加气混凝土。
优选地通过将二氧化硅源和氧化钙源与水混合来制备悬浮液。
二氧化硅源和氧化钙源优选以固体形式，优选地以颗粒形式引入悬浮液。
二氧化硅源通常是固体颗粒形式，其粒径d50为1μm至500μm，优选为5μm至100μm，更优选为10μm至50μm。
二氧化硅源的粒径d10通常为0.1μm至100μm，优选为0.5μm至50μm，更优选为1.0μm至20μm。
二氧化硅源的粒径d90通常为5μm至750μm，优选为15μm至500μm，更优选为25μm至250μm。
氧化钙源通常是固体颗粒形式，其粒径d50为0.5μm至300μm，优选为1μm至100μm，更优选为5μm至50μm。
氧化钙源的粒径d10通常为0.1μm至100μm，优选为0.5μm至50μm，更优选为0.8μm至20μm。
氧化钙源的粒径d90通常为2μm至500μm，优选为5μm至300μm，更优选为15μm至200μm。
悬浮液中水与固体的重量比优选在0.2至1.5的范围内，更优选在0.4至1.5的范围内以及最优选在0.5至0.9的范围内。
二氧化硅源包含至少50wt％的可溶性二氧化硅种类，即溶解度高于石英且溶解率也高于石英的二氧化硅种类。
优选地，二氧化硅源包含50至100wt％，更优选60至100wt％以及最优选70至100wt％的可溶性二氧化硅种类。
在一个实施方式中，二氧化硅源由可溶性二氧化硅种类构成。
在另一个实施方式中，二氧化硅源除了可溶性二氧化硅种类之外可包含石英。
以二氧化硅源的总重量为基准计，可溶性二氧化硅种类与石英的重量比为50:50至100:0，优选为60:40至100:0，最优选为70:30至100:0。
可溶性二氧化硅种类优选选自溶解度比石英更高的任意二氧化硅种类，例如方石英、鳞石英、超石英、粉煤灰和无定形二氧化硅种类(例如无定形二氧化硅的颗粒或多孔聚集体、硅质土、二氧化硅玻璃、碱硅玻璃和水玻璃以及它们的混合物)。特别优选地是无定形二氧化硅种类，例如无定形二氧化硅的颗粒或多孔聚集体、硅质土、二氧化硅玻璃、碱硅玻璃、水玻璃以及它们的混合物。
氧化钙源优选选自水泥、生石灰、熟石灰以及它们的混合物。
悬浮液中二氧化硅源和氧化钙源的量优选选择为使得悬浮液的钙/硅摩尔比(C/S摩尔比)为0.50至0.80，更优选为0.55至0.75以及最优选为0.60至0.70。
以悬浮液中固体材料的总重量为基准计，悬浮液中的固体材料优选包含20至50wt％，更优选25至45wt％以及最优选27至42wt％的可溶性二氧化硅种类。
以悬浮液中固体材料的总重量为基准计，悬浮液中的固体材料优选包含0至20wt％，更优选0至15wt％以及最优选0至12wt％的石英。
以悬浮液中固体材料的总重量为基准计，悬浮液中的固体材料优选包含20至50wt％，更优选25至45wt％以及最优选27至42wt％的水泥。
以悬浮液中固体材料的总重量为基准计，悬浮液中的固体材料优选包含0至20wt％，更优选1至15wt％以及最优选2至12wt％的石灰，例如生石灰或熟石灰或它们的混合物。
悬浮液的固体材料可以进一步包含除二氧化硅源和氧化钙源之外的其他成分。
以悬浮液中固体材料的总重量为基准计，悬浮液中的固体材料优选包含0至15wt％，更优选1至12wt％以及最优选2至10wt％的硬石膏。
在蒸汽养护过程中，硬石膏通常起催化剂的作用。
悬浮液中的固体材料通常进一步包含足够量的铝源，以获得理想密度。该量低于固体材料总量的0.2wt％。
铝源连同氧化钙源一起在绿色高孔固体生产过程中促进气泡的化学形成，并用于调节生成的蒸压加气混凝土的密度。
以悬浮液中固体材料的总重量为基准计，悬浮液中的固体材料可以进一步包含至多25wt％，优选至多20wt％，更优选至多15wt％的回收的粉碎蒸压加气混凝土。
如果存在的话，回收的粉碎蒸压加气混凝土按照其硅的摩尔量计入二氧化硅源。
以悬浮液中固体材料的总重量为基准计，悬浮液中的固体材料可以进一步包含至多25wt％，更优选至多20wt％以及最优选至多15wt％的一种或多种填料，例如碳酸钙。
如果存在的话，填料在蒸汽养护过程中通常为惰性的并且不释放任何离子。
在方法步骤步骤b)中，绿色高孔固体由方法步骤a)的悬浮液形成。
为了形成绿色高孔固体，优选将悬浮液倒入模具，其中模具优选被涂油。
由于铝源形成气泡的化学反应，悬浮液通常在模具中起泡和膨胀。
在起泡时间后2至5小时内，悬浮液通常硬化为加气混凝土饼，其硬化达到可以将其切成绿色的高孔固体块的程度。
然后在方法步骤c)中，在饱和水蒸气存在下，在100℃至170℃的温度下，对方法步骤b)的绿色高孔固体进行蒸汽养护。
蒸汽养护步骤的温度优选为110℃至165℃，更优选为115℃至160℃，还更优选为120℃至155℃，甚至更优选为125℃至150℃以及最优选为130℃至145℃。
蒸汽养护过程中，将压力调节至饱和水蒸气气氛中的蒸汽养护温度：
温度100℃时，压力为1.0bar(a)。
温度111℃时，压力为1.5bar(a)。
温度170℃时，压力为8.0bar(a)。
养护时间通常在2至15小时的范围内，优选在3至12小时的范围内。
蒸汽养护步骤c)优选在高压釜容器中进行。
水蒸气优选由蒸气发生器提供。
蒸汽养护步骤后回收生成的蒸压加气混凝土。
所述蒸压加气混凝土优选显示出如上和如下所述的全部性能。
在另一个方面，本发明涉及包含至少50wt％的可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源用于生产蒸压加气混凝土的用途。
因此，二氧化硅源或蒸压加气混凝土优选涉及如上和如下所述的所有实施方式的二氧化硅源和蒸压加气混凝土。
优选地，蒸压加气混凝土是按照本发明如上或如下所述的方法生产的蒸压加气混凝土。
已经令人惊讶地发现，当使用包含可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源时，当使用相当低温度的温和高压灭菌条件，并将钙/硅摩尔比设置为低值时，可以获得具有异常高抗压强度的蒸压加气混凝土。
该高抗压强度的原因是蒸压加气混凝土中的托贝莫来石含量相当高。
因此，已经发现当使用包含可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源时，托贝莫来石的形成取决于养护条件。在180-191℃左右的高蒸汽养护温度下(通常在由石英或粉煤灰作为二氧化硅源生产蒸压加气混凝土时使用)，只会形成少量的托贝莫来石，从而形成抗压强度相当低的蒸压加气混凝土。
因此，降低养护温度和压力是由包含可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源获得具有高抗压强度的蒸压加气混凝土的决定性措施。
不受理论的限制，人们认为可溶性二氧化硅种类，例如无定形二氧化硅种类，在蒸汽养护过程中需要比石英更低的能量来溶解，使得在高温下，可溶性二氧化硅种类比石英溶解得更快，这导致向基质提供高硅供应，并防止由于初始形成的CSH相的C/S摩尔比过低而形成托贝莫来石。
因此，CSH相中的C/S摩尔比取决于两个因素：首先如上所讨论，取决于养护温度，养护温度越低，初始形成的CSH相的C/S比越高；其次，取决于起始材料例如悬浮液中的C/S摩尔比。
因此，还建议将用作方法步骤a)的悬浮液中的固体材料的原料混合物中的摩尔比调整为适应上述讨论的关系。
因此，已经发现在用作方法步骤a)的悬浮液中固体材料的原料混合物中使用不超过0.80的低C/S摩尔比时，可以在170℃或更低的养护温度下获得好的结果。
因此，获得的蒸压加气混凝土的高抗压强度允许更低密度但仍具有高抗压强度的蒸压加气混凝土产品的生产，从而拓宽了获得的蒸压加气混凝土产品的密度范围。
本发明的益处是：
·新的蒸压加气混凝土产品具有更低的密度，可以生产具有提高的隔热性的蒸压加气混凝土产品；
·新的蒸压加气混凝土产品在砌体和面板的每个密度等级中都具有提高的抗压强度；
·可以在配方中使用更少的粘合剂(水泥和石灰)来生产常见的蒸压加气混凝土产品；
·更广泛的二氧化硅材料，尤其是无定形二氧化硅种类可以用于生产蒸压加气混凝土，从而取代石英；
·实现了节省石英砂资源；
·可以重复利用具有高含量无定形二氧化硅的工业废物；
·由于蒸汽养护过程中温度和压力降低，从而降低了能耗；
·由于能耗降低和粘合剂用量减少，CO2排放减少。
实施例
1.测定方法
a)抗压强度
按照DIN EN 772-1测定抗压强度。切成10×10×10cm3立方块后在50℃干燥数天，直到水分含量达到6±2质量％。
b)XRD分析
为了测定托贝莫来石、无定形CSH相、残留石英和可溶性二氧化硅种类残留相的量，使用具有Cu-Kα辐射的Bruker D2 Phaser衍射仪和Silicon Strip Detektor(LynxEye)进行XRD分析。在5-65°2θ范围内，以0.02°步长和4s/步长测量所有样品。使用基于国际衍射数据中心(ICDD)数据库的DIFFRAC.EVA软件进行定量XRD分析。XRD定量分析采用基于里特沃尔德法的DIFFRACplus TOPAS V4.2s软件并以10％的ZnO作为内标进行。基于无机晶体结构数据库(ICSD)识别结构文件。使用XRD Mill McCrone进行湿磨法制备样品。每个样品测定三次，包括样品制备和XRD测量，并且报告为平均值。
c)密度
在炉子中，在105±5℃温度下干燥立方块以得到恒重后，按照DIN EN 772-13测定毛体积干密度(dry bulk density)。
d)差热分析(DTA)
使用NETZSCH STA 409CD在23-1200℃的范围内以10℃/min的加热速率进行包括DTA-TG测定的热分析。
2.制备悬浮液
为了生产实施例Inv Ex 1和CE 2、CE 3和CE 4的蒸压加气混凝土(AAC)块，将如下表1所述的包含固体组成Comp 1和Comp 2的两种悬浮液混合。
将Comp2的参考配方调节至P4-500级，与本行业生产的AAC的混合比例相似。其参考配方包括50-30％石英、40-20％水泥、5-15％石灰、5-10％硬石膏、10-20％回收的粉碎AAC和0.05-0.09铝浆。在本发明的Comp 1的悬浮液中，50-80wt％的石英被用作可溶性二氧化硅种类的硅藻土(DE)替代。
将铝值设定为获得500kg/m3的密度。调节水与固体的重量比来获得合适的悬浮液流动性。将C/S摩尔比调节到0.63至0.64的范围。为了更好地比较，选择所有硅源具有相似的粒度分布。石英砂的颗粒分布d10为3.69μm、d50为20.4μm以及d90为65.6μm。硅藻土的颗粒分布d10为8.01μm、d50为21.9μm以及d90为59.1μm。水泥的颗粒分布d10为2μm、d50为10μm以及d90为27μm。
表1：实施例Comp 1和Comp 2悬浮液中的固体组成
Comp 1 Comp 2
石英[wt％] 10 41
硅藻土(DE)[wt％] 33 0
水泥[wt％] 31 31
石灰[wt％] 10 10
硬石膏[wt％] 6 6
回收的粉碎AAC[wt％] 10 12
3.蒸压加气混凝土块的生产
将可溶性二氧化硅种类和石英与水混合。然后加入石灰、水泥和硬石膏，并且搅拌混合物2分钟。然后加入铝悬浮液并且重复混合半分钟。将浆料倒入模具。将样品在室温下保存3小时。脱模后，在T＝130-195℃的多个温度和相应蒸汽压力p＝2.8-14bar(a)下，将样品在高压釜中养护3-12小时。使用的高压釜是小型的(1.5m3)，其仍可与配置外部蒸汽供给的工业高压釜相比较。从高压釜取出样品后，将样品切成10×10×10cm的立方块并且在50℃干燥数天，直到水分含量达到6±2质量％。
4.测试和表征
进行了不同测定，包括依照DIN EN 772-1的抗压强度，X-射线衍射(XRD)分析，扫描电子显微镜(SEM)和热分析。在下一步骤中，按照DIN EN 772-13测定毛体积干密度。为此，将立方块在炉子中，在105±5℃温度下干燥至恒重。基于国际衍射数据中心(ICDD)的数据库进行定量XRD分析。XRD定量分析使用里特沃尔德法并且以10％的ZnO作为内标进行。
表2显示了AAC样品Inv Ex 1和CE 2、CE 3和CE 4的蒸压条件和化学性能以及机械性能。
因此，AAC样品Inv Ex 1代表使用本发明的方法由Comp 1生产的本发明的AAC样品。AAC样品CE 2代表使用更高养护温度和压力的方法由Comp 1生产的参照AAC。AAC样品CE3代表使用更高养护温度和压力的方法由Comp 2生产的本发明的AAC样品。AAC样品CE 4代表使用本发明的方法由Comp 2生产的参照AAC。
表2：AAC样品Inv Ex 1和CE 2，CE 3和CE 4的化学性能和机械性能
Figure BDA0003901953190000121

Claims (14)

1.蒸压加气混凝土，其中，以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，所述蒸压加气混凝土具有至少12.5wt％的托贝莫来石含量，以及至少30wt％的无定形CSH相含量。
2.根据权利要求1所述的蒸压加气混凝土，其中，以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，所述蒸压加气混凝土具有不超过20wt％的残留石英含量。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的蒸压加气混凝土，其中，所述蒸压加气混凝土的密度为200至800kg/m3。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸压加气混凝土，其中，所述蒸压加气混凝土具有以下性能中的一个或多个：
·密度为205至250kg/m3时，抗压强度为至少1.5MPa，
·密度为255至300kg/m3时，抗压强度为至少2.0MPa，
·密度为305至350kg/m3时，抗压强度为至少2.5MPa，
·密度为355至400kg/m3时，抗压强度为至少3.0MPa，
·密度为405至450kg/m3时，抗压强度为至少3.7MPa，
·密度为455至500kg/m3时，抗压强度为至少4.5MPa，
·密度为505至550kg/m3时，抗压强度为至少5.3MPa，
·密度为555至600kg/m3时，抗压强度为至少6.3MPa，
·密度为605至650kg/m3时，抗压强度为至少7.5MPa，
·密度为655至700kg/m3时，抗压强度为至少8.8MPa，和/或
·密度为705至800kg/m3时，抗压强度为至少12.1MPa。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸压加气混凝土，其中，所述蒸压加气混凝土具有以下性能中的一个或多个：
·对于0.35kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级2；
·对于0.40kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级2；
·对于0.45kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级2；
·对于0.50kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级4；
·对于0.55kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级4；
·对于0.60kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级4；
·对于0.65kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级6；
·对于0.70kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级8；和/或
·对于0.80kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级8，
其中密度等级和抗压强度等级根据DIN 20000-404分类。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的蒸压加气混凝土，其中，所述蒸压加气混凝土在根据DIN 51004的差热分析(DTA)中显示出在835-843℃温度下形成的硅灰石(CaSiO3)峰。
7.一种生产权利要求1至6中任一项所述的蒸压加气混凝土的方法，包括如下步骤：
a)制备在水中包含二氧化硅源和氧化钙源的悬浮液，其中二氧化硅源包含至少50wt％的可溶性二氧化硅种类；
b)由步骤a)的悬浮液制备绿色高孔固体；
c)在饱和水蒸气存在下，在100℃至170℃的温度下对来自步骤b)的绿色高孔固体进行蒸汽养护；和
d)回收蒸压加气混凝土。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，以二氧化硅源的总重量为基准计，所述二氧化硅源包括可溶性二氧化硅种类和石英，可溶性二氧化硅种类与石英的重量比为50:50至100:0。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述可溶性二氧化硅种类选自方石英、鳞石英、超石英、粉煤灰、无定形二氧化硅种类如无定形二氧化硅的颗粒或多孔聚集体、硅质土、石英玻璃、碱硅玻璃和水玻璃，以及它们的混合物。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，所述氧化钙源选自水泥、生石灰、熟石灰，以及它们的混合物。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中，所述步骤a)的原料混合物的钙/硅摩尔比(C/S摩尔比)为0.50至0.80。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中，以悬浮液中固体材料的总量为基准计，所述悬浮液还可包含至多25wt％回收的粉碎蒸压加气混凝土，所述回收的粉碎蒸压加气混凝土按照其硅的摩尔量计入二氧化硅源中。
13.二氧化硅源用于生产蒸压加气混凝土的用途，其中，所述二氧化硅源包含至少50wt％的可溶性二氧化硅种类。
14.根据权利要求13所述的用途，其中，所述蒸压加气混凝土为权利要求1至12中任一项所述的蒸压加气混凝土。
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