CN116425500B - 一种吸收噪音的蒸压加气混凝土板及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种吸收噪音的蒸压加气混凝土板及其制备工艺，属于混凝土材料制备技术领域。本发明由包含碱渣6‑12%、陶瓷抛光渣66‑72%、水泥6‑12%、石灰8.5‑15.2%、铝粉0.07‑0.1%、三聚氰胺0.5‑1%，水料比0.65‑0.8重量份的原料制备而成。另外，本发明制备的材料具有吸收噪音、体轻、抗热和环保性能等优点。在本发明中充分利用了碱渣和陶瓷抛光渣这两种固废，减少结构断面、降低结构中钢含量，一举两得。
Description
技术领域
本发明属于混凝土材料技术领域，涉及一种吸收噪音的蒸压加气混凝土板及其制备工艺，具体以陶瓷抛光渣代替砂质原料。
背景技术
随蒸压加气混凝土是以钙质材料(石灰、水泥)和硅质材料(砂、粉煤灰)为主，通过发气剂发气膨胀，最终经过预养护和蒸压养护得到的多孔硅酸盐制品。蒸压养护过程中，硅钙原料会发生水热合成反应，从而形成各种各样的水化硅酸盐。这些不同的水化产物和没有反应的原料及掺合料相互胶结在一起，形成了一定的结构，水化产物中期待得到的最终产物是性能较为稳定的托贝莫来石。
加气混凝土砌块容重仅为普通建筑用砖的1/5，因此具有轻质、抗震、保温、隔音、抗收缩性和防火等优良性质。十三五期间，国家围绕科学发展的主线，提出以绿色、生态、低碳理念指导城乡建设，积极探索最大效率利用资源和最低限度影响环境的建设发展模式。同时随着现今技术改进，加气混凝土所用原料已逐渐转变为各类工业固废物，包括粉煤灰、石英尾矿、矿渣、建筑垃圾等，且广泛用于生产。蒸压加气混凝土砌块因为自重轻，能够利用多种固废物，因此本发明利用碱渣和陶瓷抛光渣为制备B06优等品级别蒸压加气混凝土板提供了一种新思路，对当下绿色、生态、低碳城乡建设尤为重要。
发明内容
针对以上问题，以及现有环境要求，本发明提供一种利用廉价陶瓷抛光渣替代砂质材料，之后添加碱渣、石灰、水泥、铝粉等物质，提出一种吸收噪音的蒸压加气混凝土板及其制备工艺。其具体包括以下步骤：
S1、制备P-C3H6N6：称量质量分数为8-11g三聚氰胺、质量分数85％磷酸溶液20-30ml的放入聚四氟乙烯内罐中，再添加250-300ml超纯水，选用聚醚醚酮PEEK外罐，在80-110℃条件下微波4-6小时，即可获得P-C3H6N6。该步骤在微波作用下磷酸中的P原子被激活，P原子电负性较强，可以很好的与三聚氰胺结合。
S2、按质量分数称量碱渣6-12％、陶瓷抛光渣66-72％、水泥8-10％、石灰8-20％，称量的上述物料与称量的铝粉1-1.75g混合，然后与步骤S1中制备的P-C3H6N6溶液混合添加到水泥胶砂搅拌机中搅拌2-4min后向得到的胶凝材料加入40-50℃热水，同时控制水：物料的质量比在0.65：1-0.8：1，再次用水泥胶砂搅拌机搅拌2-4min；将搅拌好的胶凝材料倒入方形模具中进行45-60℃恒温预养护2-4h，最后切除膨胀后多余的面包头部分，即可获得方形预制混凝土板。该步骤中加入P-C3H6N6的目的是为了改善料浆的流动性，并提高砌块的气孔结构。缓和铝粉发气速率。P-C3H6N6由于P的存在，使N、P之间具有协同作用，周围形成较强的电子云，可以更好的与陶瓷抛光渣中无定形的二氧化硅结合，因料浆流动性得到改善所以使得碱渣均匀填充在缝隙中，提升最终产品的抗压强度。
S3、将步骤S2中得到的方形混凝土板放入蒸压釜中，然后抽真空，再通入160-195℃蒸汽提升压力到1.1-1.3Mpa养护8-15h，抽真空可以有效改善胚体和蒸汽的热交换。蒸压过程中，硅质材料和钙质材料发生水热合成反应生成各类水化硅酸盐，最后降压，即可获得混凝土板。根据二氧化硅的溶解度，会在初期和后期生成各类C/S不同的水化硅酸钙。最终生成具有较高强度的水化硅酸钙CSH(B)和结晶度较高的托贝莫来石。反应过程可简化为如下方程式：CaO+SiO2+H2O→7C+4S+H→C7S4Hn→7C5S4Hn→C4S5Hn→C4S5H5。
优选地，所述步骤S1中聚四氟乙烯内罐为500ml；
优选地，所述步骤S2中碱渣质量分数为10％；
优选地，所述步骤S2中石灰质量分数为13％；
优选地，所述步骤S2中恒温养护温度为50℃；
优选地，所述步骤S3中通入蒸汽压力为1.2Mpa；
优选地，所述步骤S3中养护时间为12h；
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制备的P-C3H6N6改善了料浆的流动性，并增加砌块的气孔结构。P-C3H6N6由于P的存在，使N、P之间具有协同作用，周围形成较强的电子云，可以更好的与陶瓷抛光渣中无定形的二氧化硅结合，因料浆流动性得到改善所以使得碱渣均匀填充在缝隙中，提升最终产品的抗压强度。
2、本发明通过使用廉价碱渣和陶瓷抛光渣代替石灰和砂纸材料，不仅降低了蒸压加气混凝土板的生产成本，还提高了混凝土板的抗压强度。
3、本发明中碱渣含有大量结晶较好的二水硫酸钙，可替代工业生产所用的脱硫石膏调节剂。
4、声波从固介质传播到气体介质时，增加了声阻抗。本发明中制备的蒸压加气混凝土板由于制备的P-C3H6N6改善了料浆的流动性，所以混凝土板内部气体介质增多，因此增大了声波的能量损失可以吸收更多的噪音。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备的P-C3H6N6与碱渣和陶瓷抛光渣结合后在孔道中附着的扫描电子显微镜图。
图2为本发明实施例1中通过调整铝粉质量分数，得到铝粉含量对砌块抗压强度和干密度影响的折线图。
图3为本发明实施例1中调整碱渣质量分数，得到碱渣含量对砌块抗压强度影响的折线图。
图4为本发明实施例3中蒸压养护时形成的柳叶状的托贝莫来石在×1000倍率下的扫描电子显微镜图。
图5为本发明实施例3中蒸压养护时形成的柳叶状的托贝莫来石在×2000倍率下的局部放大扫描电子显微镜图。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和性能方面。
实施例1
S1、制备P-C3H6N6：称量8g三聚氰胺，量取质量分数85％磷酸溶液20ml，两者放入聚四氟乙烯内罐中混合，再添加250ml超纯水，选用聚醚醚酮PEEK外罐，在80℃条件下微波4小时，即可获得P-C3H6N6。
S2、按质量分数称量碱渣6％、陶瓷抛光渣66％、水泥8％、石灰20％，称量的上述物料与称量的铝粉1g混合，然后与步骤S1中制备的P-C3H6N6溶液混合添加到水泥胶砂搅拌机中搅拌2min后向得到的胶凝材料加入40℃热水，同时控制水：物料的质量比为0.65：1，再次用水泥胶砂搅拌机搅拌2min；将搅拌好的胶凝材料倒入方形模具中进行45℃恒温预养护2h，最后切除膨胀后多余的面包头部分，即可获得方形预制混凝土板；
S3、将步骤S2中得到的方形预制混凝土板放入蒸压釜中，然后抽真空，再通入160℃蒸汽提升压力到1.1Mpa养护8h。蒸压过程中，硅质材料和钙质材料发生水热合成反应，生成各类水化硅酸盐最后降压，最后降压，即可获得混凝土板。
对比例1：除步骤S2中不加步骤S1中制备的P-C3H6N6外，其余各个步骤均与实施例1相同。
对比例2：除用木质素磺酸钠替代步骤S2中加入的P-C3H6N6外，其余各个步骤均与实施例1相同。
对比例3：除用磷酸替代步骤S2中加入的P-C3H6N6外，其余各个步骤均与实施例1相同。
对比例4：除用纯三聚氰胺替代步骤S2中加入的P-C3H6N6外，其余各个步骤均与实施例1相同。
表1
表1数据均是多次实验取的平均值。从表1对比例1可以看出，砌块干密度增加且抗压强度下降。通过S1制备的P-C3H6N6由于P的存在，使N、P之间具有协同作用，周围形成较强的电子云，可以更好的与陶瓷抛光渣中无定形的二氧化硅结合。因浆料流动性得到改善所以使得碱渣均匀填充在缝隙中，同时铝粉产生的气泡不易出现憋气现象，所以实施例1的干密度比不加入P-C3H6N6的对比例1要低上许多。通过对比例2、4可知减水剂木质素磺酸钠效果不如三聚氰胺，再结合对比例3、4可知单独的添加磷酸和三聚氰胺效果并不如实施例1好，说明了制备的P-C3H6N6具有令人意想不到的协同作用，使砌块抗压强度得到提升。
图1为步骤S1中制备的P-C3H6N6与碱渣和陶瓷抛光渣结合后在孔道中附着的扫描电子显微镜图。磷化后的三聚氰胺P-C3H6N6与碱渣和陶瓷抛光渣结合形成良好的流动孔洞，改善砌块憋气现象。
实施例2
S1、制备P-C3H6N6：称量9g三聚氰胺，量取质量分数85％磷酸溶液23ml，两者放入聚四氟乙烯内罐中混合，再添加270ml超纯水，选用聚醚醚酮PEEK外罐，在90℃条件下微波5小时，即可获得P-C3H6N6。
S2、按质量分数称量碱渣8％、陶瓷抛光渣68％、水泥10％、石灰14％，称量的上述物料与称量的铝粉1.25g混合，然后与步骤S1中制备的P-C3H6N6溶液混合添加到水泥胶砂搅拌机中搅拌3min后向得到的胶凝材料加入45℃热水，同时控制水：物料的质量比为0.7：1，再次用水泥胶砂搅拌机搅拌3min；将搅拌好的胶凝材料倒入方形模具中进行50℃恒温预养护3h，最后切除膨胀后多余的面包头部分，即可获得方形预制混凝土板；
S3、将步骤S2中得到的方形预制混凝土板放入蒸压釜中，然后抽真空，再通入170℃蒸汽提升压力到1.2Mpa养护11h。蒸压过程中，硅质材料和钙质材料发生水热合成反应，生成各类水化硅酸盐最后降压，最后降压，即可获得混凝土板。
图2是铝粉含量对砌块干密度和抗压强度的影响，铝粉含量的确定应结合所需砌块的抗压强度标准来定。图3是碱渣含量对砌块抗压强度的影响，碱渣的含量对石灰消解有抑制作用，从折线图中可以看出碱渣在质量分数10％时砌块有较好的抗压强度。
实施例3
S1、制备P-C3H6N6：称量10g三聚氰胺，量取质量分数85％磷酸溶液25ml，两者放入聚四氟乙烯内罐中混合，再添加290ml超纯水，选用聚醚醚酮PEEK外罐，在100℃条件下微波5小时，即可获得P-C3H6N6。
S2、按质量分数称量碱渣10％、陶瓷抛光渣70％、水泥10％、石灰10％，称量的上述物料与称量的铝粉1.5g混合，然后与步骤S1中制备的P-C3H6N6溶液混合添加到水泥胶砂搅拌机中搅拌3min后向得到的胶凝材料加入45℃热水，同时控制水：物料的质量比为0.75：1，再次用水泥胶砂搅拌机搅拌3min；将搅拌好的胶凝材料倒入方形模具中进行55℃恒温预养护3h，最后切除膨胀后多余的面包头部分，即可获得方形预制混凝土板；
S3、将步骤S2中得到的方形预制混凝土板放入蒸压釜中，然后抽真空，再通入180℃蒸汽提升压力到1.2Mpa养护12h。蒸压过程中，硅质材料和钙质材料发生水热合成反应，生成各类水化硅酸盐最后降压，最后降压，即可获得混凝土板。
对比例5：除步骤S2中称量的碱渣改为石灰外，其余各个步骤均与实施例3相同。
对比例6：除步骤S2中称量的陶瓷抛光渣改为砂质材料外，其余各个步骤均与实施例3相同。
对比例7：除步骤S2中称量的碱渣、陶瓷抛光渣分别改为石灰和砂质材料外，其余各个步骤均与实施例3相同。
表2
表2数据均是多次实验取的平均值。从表2可以看出，通过不加入碱渣的对比例5可知，缺少碱渣中二水石膏对石灰消解能力的抑制，导致石灰消解迅速从而浆料升温速率过快，铝粉发气速率也因温度的升高而加快，最终产生冒泡现象。从不加入陶瓷抛光渣的对比例6可知成型砌块抗压强度达不到蒸压加气混凝土砌块的B06合格品级别，主要在于普通砂质材料二氧化硅含量不够高和缺乏相当数目的无定形二氧化硅。通过将碱渣和陶瓷抛光渣分别用石灰和普通砂质材料的对比例7可知石灰消解速率过快，最终出现冒泡现象导致砌块强度降低、干密度增加。令人意料不到的是碱渣对石灰的消解有适当的抑制作用，碱渣、陶瓷抛光渣、陶瓷抛光渣三者通过协同作用使砌块的抗压强度增强并且降低砌块的干密度。
图4可以看到大量柳叶状和板状的托贝莫来石被水化硅酸钙凝胶包裹，从图中可以看到大量的此种结构，说明蒸压养护阶段水化过程良好。
实施例4
S1、制备P-C3H6N6：称量11g三聚氰胺，量取质量分数85％磷酸溶液30ml，两者放入聚四氟乙烯内罐中混合，再添加300ml超纯水，选用聚醚醚酮PEEK外罐，在110℃条件下微波6小时，即可获得P-C3H6N6。
S2、按质量分数称量碱渣12％、陶瓷抛光渣72％、水泥8％、石灰8％，称量的上述物料与称量的铝粉1.75g混合，然后与步骤S1中制备的P-C3H6N6溶液混合添加到水泥胶砂搅拌机中搅拌4min后向得到的胶凝材料加入50℃热水，同时控制水：物料的质量比为0.8：1，再次用水泥胶砂搅拌机搅拌4min；将搅拌好的胶凝材料倒入方形模具中进行60℃恒温预养护4h，最后切除膨胀后多余的面包头部分，即可获得方形预制混凝土板；
S3、将步骤S2中得到的方形预制混凝土板放入蒸压釜中，然后抽真空，再通入195℃蒸汽提升压力到1.3Mpa养护15h。蒸压过程中，硅质材料和钙质材料发生水热合成反应，生成各类水化硅酸盐最后降压，最后降压，即可获得混凝土板。
图5是托贝莫来石的放大图，柳叶状的托贝莫来石如同骨架一样被水化硅酸钙凝胶结合包裹，如同在水泥中加入钢筋一样提升材料抗压强度，所以两者协同提升了混凝土板的抗压能力。
实施例5
S1、制备P-C3H6N6：称量10g三聚氰胺，量取质量分数85％磷酸溶液25ml，两者放入聚四氟乙烯内罐中混合，再添加290ml超纯水，选用聚醚醚酮PEEK外罐，在100℃条件下微波5小时，即可获得P-C3H6N6。
S2、首先按质量分数称量碱渣10％、陶瓷抛光渣70％、水泥10％、石灰10％，然后与称量的铝粉1.5g混合，最后与步骤S1中制备后的P-C3H6N6溶液混合添加到水泥胶砂搅拌机中搅拌3min，然后向得到的胶凝材料加入45℃热水控制水料比质量为0.75，再次用水泥胶砂搅拌机搅拌3min；之后将胶凝材料倒入方形模具中进行55℃恒温预养护3h，切除膨胀后多余的面包头部分，即可获得方形预制混凝土板。
S3、将步骤S2中得到的方形预制混凝土板放入蒸压釜中，然后抽真空，再通入180℃蒸汽提升压力到1.2Mpa养护12h。蒸压过程中，硅质材料和钙质材料发生水热合成反应，生成各类水化硅酸盐最后降压，最后降压，即可获得混凝土板。
S4、在隔音室中用制备的长宽高分别为100mm、100mm、100mm的混凝土板搭建露顶的正方体，连接缝隙用水泥填充。将80分贝的闹钟用正方体罩住，分贝计缓慢远离混凝土板外墙体。
表3
由表3可知噪音在通过蒸压加气混凝土板后分贝值降低了29.7点，并且随着远离混凝土板外墙壁分贝值持续降低。因为声波从固介质传播到气体介质时，增加了声阻抗。本发明中制备的P-C3H6N6改善了料浆的流动性，增加了混凝土板内部气体介质，因此增大了声波的能量损失所以混凝土板可以吸收更多的噪音。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种吸收噪音的蒸压加气混凝土板的制备方法，其特征在于：具体制备方法如下：
S1、制备P-C3H6N6：称量8-11g三聚氰胺，量取质量分数85%磷酸溶液20-30ml，两者放入聚四氟乙烯内罐中混合，再添加250-300ml超纯水，选用聚醚醚酮PEEK外罐，在80-110℃条件下微波4-6小时，即可获得P-C3H6N6；
S2、按照质量分数称量碱渣6-12%、陶瓷抛光渣66-72%、水泥8-10%、石灰8-20%，称量的上述物料与称量的铝粉1-1.75g混合，然后与步骤S1中制备的P-C3H6N6溶液混合添加到水泥胶砂搅拌机中搅拌2-4min后向得到的胶凝材料加入40-50℃热水，同时控制水：物料的质量比在0.65：1-0.8：1，再次用水泥胶砂搅拌机搅拌2-4min；将搅拌好的胶凝材料倒入方形模具中进行45-60℃恒温预养护2-4h，最后切除膨胀后多余的面包头部分，即可获得方形预制混凝土板；
S3、将步骤S2中得到的方形混凝土板放入蒸压釜中，然后抽真空，再通入160-195℃蒸汽提升压力到1.1-1.3Mpa，养护8-15h，蒸压过程中，硅质材料和钙质材料发生水热合成反应生成水化硅酸盐，最后降压，即可获得混凝土板。
2.根据权利要求1所述的一种吸收噪音的蒸压加气混凝土板的制备方法，其特征在于：步骤S1中三聚氰胺和磷酸溶液共混，其中磷酸溶液25ml。
3.根据权利要求1所述的一种吸收噪音的蒸压加气混凝土板的制备方法，其特征在于：步骤S2中碱渣、陶瓷抛光渣共混，其中碱渣质量分数为6-12%。
4.根据权利要求1或3所述的一种吸收噪音的蒸压加气混凝土板的制备方法，其特征在于：步骤S2中碱渣、陶瓷抛光渣共混，其中碱渣的质量分数为8%，陶瓷抛光渣的质量分数为66-72%。
5.根据权利要求1所述的一种吸收噪音的蒸压加气混凝土板的制备方法，其特征在于：步骤S3中通入蒸汽压力为1.2Mpa。
6.根据权利要求5所述的一种吸收噪音的蒸压加气混凝土板的制备方法，其特征在于：步骤S2中恒温养护温度为50℃。
7.根据权利要求5或6所述的一种吸收噪音的蒸压加气混凝土板的制备方法，其特征在于：步骤S3中养护时间为12h。
8.权利要求1-7任意一项的制备方法所制备的一种吸收噪音的蒸压加气混凝土板。
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