CN115572140A - 一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土及其制备方法，解决了现有技术中因硅尾泥制备蒸压加气混凝土时强度偏低的技术问题。本发明利用磨细铝粉和熟石灰以及微波手段实现生产硅尾泥高强蒸压加气混凝土的制备，使产品在使用硅尾泥的基础上进一步提高强度，从而在满足合格品要求的情况下增加固废掺量降低生产成本，同时熟石灰的作用可以有效避免生石灰中游离氧化钙带来的不利影响。

Description

一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土及其制备方法。

背景技术

蒸压加气混凝土主要是以硅质材料（如石英砂、粉煤灰、硅灰、尾矿等）和钙质材料（如水泥、石灰等）为主要原材料，加入一定量的发气剂并通过混料、搅拌、发气、静停、切割和压蒸养护等工艺制成的砌块或板材。它具有轻质、利废、保温、隔音等优良性能，是目前新型建筑墙体发展中极具潜力的材料之一。蒸压加气混凝土的生产大量使用了不可再生天然砂作为主要硅质原料，从而导致天然砂石资源过度开采而造成能源问题和环境问题等。目前多数地区开始出现砂资源因河道禁止或限制开采而日渐出现供给不足的情况。

硅尾泥是硅质矿产资源在开采及使用过程中造成的尾渣，是一种硅质原料，主要矿物是细粒晶质石英，SiO₂含量一般在83%-95%之间。我国现有硅尾泥大多数堆放于尾矿库，不仅占用土地、造成污染，同时对地球矿产资源造成严重浪费。因此将硅尾泥用于加气混凝土生产既可以解决固废问题，又可以降低生产成本。

制备蒸压加气混凝土时通常选择铝粉进行发气。在蒸压加气混凝土中，发气孔是对混凝土性能影响最大的特征孔。加气混凝土存在孔隙率大，孔结构特殊的特点，因此其抗压强度低。通过调整铝粉粒径与发气过程压力环境的适配度，协调发气过程与料浆稠化过程，可以在一定范围内优化孔结构。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

1.尾矿库中现存硅尾泥大多粒径偏小，D(50)普遍小于30μm，因此对于蒸压加气混凝土的内部结构发展带来不利影响，从而使强度偏低，支撑骨架薄弱。

2.市面上现有蒸压加气混凝土砌块，普遍存在强度低，内部结构差的现象。主要因为在生产过程中发气孔没有得到有效调控，而铝粉粒径与发气状态是关键的影响因素。

3.当铝粉粒径较大时，发气速率减缓，容易产生“憋气现象”；当铝粉粒径减小时，比表面积增大，发气速率也相应增大，形成的发气孔整体孔径缩小，在硅尾泥体系下可以促使密实的内部发出更多更小更均匀的密闭气孔，从而提高强度。但发气速率过快、发气量过多会提前浆体浆体发气时间，无法与稠化进程匹配，使得发气过程没有应力束缚，气泡容易互相贯通形成大气泡或者溢出，导致孔结构变差，强度下降。

4.在温度变化时，铝粉带来的影响也会发生改变。温度升高，水泥水化速度加快，铝粉发气速度加快。在搅拌过程中由于生石灰放热量巨大导致料浆升温，使稠化提前。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土及其制备方法，以解决现有技术中因硅尾泥制备蒸压加气混凝土时强度偏低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土，组分及其质量百分比为：熟石灰5-30%，胶凝材料5-40%，减水剂0%-2%，硅尾泥30-90%，二水石膏0-10%，增稠剂 0-0.5%，铝粉0.1-0.5%，水料比0.3-0.7，其中水料比指拌合用水与总物料的质量分数比值。

进一步的，所述铝粉为经球磨工艺磨细，过筛，取粒径小于0.06mm部分。

进一步的，所述熟石灰，为微细白色粉末，密度大于15g/cm³，氢氧化钙含量大于90%。

进一步的，所述胶凝材料包括但不限于P·O、P·Ⅰ、P·Ⅱ。

进一步的，所述二水石膏，CaO含量大于30%，密度大于2g/cm³。

进一步的，所述硅尾泥为SiO₂含量大于70%，粒度介于5μm-50μm。

进一步的，所述增稠剂，干燥失重≤5.0%，残渣含量≤1.0%，PH值为4.0-8.0。

进一步的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。

一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、将铝粉经球磨工艺磨细并过筛，取粒径小于0.06mm部分用于称量；

S2、在搅拌机中依次加入胶凝材料、二水石膏、熟石灰、硅尾泥、水，经高速搅拌后加入磨细铝粉、增稠剂，再次搅拌均匀后浇注模具内，随后移入微波仪器，在微波均匀受热5-10min，制品达到40-50℃后移入预养护室静置；

S3、随后进行切割、蒸压养护、干燥工艺过程后制成成品。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

（1）采用硅尾泥替代石英砂作为硅质原料，既提供了足量的硅物质参与反应生成托贝莫来石增加强度，也消耗解决了一定量的硅尾泥固废库存，为环保和节能做出贡献。

（2）本发明采用的磨细铝粉粒径均小于0.06mm，比之常用铝粉粒径较小，比表面积增大，加速了在碱性环境中生成氢气的化学反应过程，并使加气混凝土坯体的孔多数为球型封闭、孔径分布均匀且细小的气孔，优化孔壁结构，降低制品密度，改善力学性能，与现有产品相比，在同等强度上拥有更低自重，减少材料成本与人工成本。

（3）本发明用熟石灰替代生石灰，一方面保持钙硅比在合理范围内，使水化过程中强度顺利发展，对由于发气带来的应力破坏及时进行消减，起到稳定孔结构的作用；另一方面大幅度减少发热量，降低了搅拌过程中的料浆温度，减缓料浆稠化速度和铝粉发气速度，对强度带来积极影响。同时熟石灰的替代作用可以有效避免生石灰中游离氧化钙带来的不利影响。

（4）本发明在浇筑后采用微波加热养护，使之受热均匀，可通过调整微波仪器的功率控制发气速率和发气量，达到制品要求。

（5）本发明采用增稠剂可以对浆体起到稳定作用，使磨细铝粉均匀分散于浆体之中，在一定程度上降低气泡壁的破裂和相互贯通，使气泡发气小而密集，以此降低制品的密度，并提升强度。

（6）本发明延长了硅尾泥高强蒸压加气混凝土制备时的压蒸时间和温度，针对于硅尾泥中硅的活性较差等问题进行活性激发，提高生成的托贝莫来石含量。

具体实施方式

实施例1

将球磨烘干后的硅尾泥、熟石灰、硅酸盐水泥、二水石膏、增稠剂按照60：20：19：1：0.4的干质量比进行称量，总质量为40kg。将物料进行均匀混合并加入搅拌机中，按水料比为0.59加入拌合水，再加入聚羧酸高效减水剂，质量为干物料的1%，以300r/min的转速搅拌5min。停止转动后加入磨细铝粉，质量为干物料的0.20%；以500r/min的转速搅拌1min。停止转动后将料浆注入模具。随后移入微波仪器，均匀受热5min后移入预养护室静停8小时，再进行蒸压。蒸压条件为以1.2℃/min的升温速率升温30min，再以1.5℃/min的升温速率加热至200℃，恒温8小时后进行自然冷却，出釜后获得制品。

实施例2

将球磨烘干后的硅尾泥、熟石灰、硅酸盐水泥、二水石膏、增稠剂按照60：20：19：1：0.4的干质量比进行称量，总质量为40kg。将物料进行均匀混合并加入搅拌机中，按水料比为0.59加入拌合水，再加入聚羧酸高效减水剂，质量为干物料的1%，以300r/min的转速搅拌5min。停止转动后加入磨细铝粉，质量为干物料的0.20%；以500r/min的转速搅拌1min。停止转动后将料浆注入模具。随后移入微波仪器，均匀受热5min后移入预养护室静停8小时，再进行蒸压。蒸压条件为以1.2℃/min的升温速率升温30min，再以1.5℃/min的升温速率加热至190℃，恒温6小时后进行自然冷却，出釜后获得制品。

对比例1

将球磨烘干后的硅尾泥、生石灰、硅酸盐水泥、二水石膏按照60：20：19：1的干质量比进行称量，总质量为40kg。将物料进行均匀混合并加入搅拌机中，按水料比为0.59加入拌合水，以300r/min的转速搅拌5min。停止转动后加入常规铝粉(0.09mm)，质量为干物料的0.20%；以500r/min的转速搅拌1min。停止转动后将料浆注入模具。随后移入预养护室在60℃下静停8小时，再进行蒸压。蒸压条件为以1.2℃/min的升温速率升温30min，再以1.5℃/min的升温速率加热至200℃，恒温8小时后进行自然冷却，出釜后获得制品。

将实施例1、2和对比例1得到的成品，每组成型3个100mm×100mm×100mm立方体试件，进行抗压强度测试，结果如下表1所示：

表

	抗压强度	容重
			实施例1	6.2MPa	623Kg/m<sup>3</sup>
实施例2	5.7MPa	617Kg/m<sup>3</sup>
			对比例1	5.1MPa	642Kg/m<sup>3</sup>

增加压蒸时间和温度、使用磨细铝粉及熟石灰的样品出釜抗压强度为6.2MPa，容重为623Kg/m³；使用常规压蒸时间和温度、使用磨细铝粉及熟石灰的样品出釜抗压强度为5.7MPa，容重为617Kg/m³；而使用常规铝粉(0.09mm)及生石灰，未进行微波加热的样品出釜抗压强度为5.1MPa，容重为642Kg/m³。

Claims (9)

1.一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土，其特征在于，组分及其质量百分比为：熟石灰5-30%，胶凝材料5-40%，减水剂0%-2%，硅尾泥30-90%，二水石膏0-10%，增稠剂 0-0.5%，铝粉0.1-0.5%，水料比0.3-0.7，其中水料比指拌合用水与总物料的质量分数比值。

2.根据权利要求1所述的一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土，其特征在于，所述铝粉是经球磨工艺磨细，过筛，取粒径小于0.06mm部分。

3.根据权利要求1所述的一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土，其特征在于，所述熟石灰，为微细白色粉末，密度大于15g/cm³，氢氧化钙含量大于90%。

4.根据权利要求1所述的一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土，其特征在于，所述胶凝材料包括但不限于P·O、P·Ⅰ、P·Ⅱ。

5.根据权利要求1所述的一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土，其特征在于，所述二水石膏，CaO含量大于30%，密度大于2g/cm³。

6.根据权利要求1所述的一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土，其特征在于，所述硅尾泥为SiO₂含量大于70%，粒度介于5μm-50μm。

7.根据权利要求1所述的一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土，其特征在于，所述增稠剂，干燥失重≤5.0%，残渣含量≤1.0%，PH值为4.0-8.0。

8.根据权利要求1所述的一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。

9.一种硅尾泥高强蒸压加气混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将铝粉经球磨工艺磨细并过筛，取粒径小于0.06mm部分用于称量；

S2、在搅拌机中依次加入胶凝材料、二水石膏、熟石灰、硅尾泥、水，经高速搅拌后加入磨细铝粉、增稠剂，再次搅拌均匀后浇注模具内，随后移入微波仪器，在微波均匀受热5-10min，制品达到40-50℃后移入预养护室静置；

S3、随后进行切割、蒸压养护、干燥工艺过程后制成成品。