CN116514572B - 一种耐候高强加气混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐候高强加气混凝土及其制备方法，该耐候高强加气混凝土包括按重量份数计的如下组分：水泥12.5～20份，石灰10～16份，石英砂尾矿33～60份，废加气混凝土5～27份，脱硫石膏4份，十二烷基苯磺酸钠0.004份，铝粉膏0.008份，聚丙烯腈纤维0.1～0.2份，膨润土0.5～1份，硅灰0.5～1份，石灰石粉4～5份，硅灰石2～3份；其中，水泥与石灰的质量比为5～4:4。该发明通过配方的优化设计，不仅消耗石英砂尾矿、脱硫石膏和废加气混凝土等大量固废，还采用低温超短时长的高效节能低碳养护工艺，养护制度为160‑180℃蒸养时间为4h，节能率最高达到52.52％，抗压强度可达到9.25MPa，高出B06级加气块的A3.5标准164.3％，成本最高降低16.83％，碳排放量最高降低32.66％。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种耐候高强加气混凝土及其制备方法。
背景技术
加气混凝土是以硅质材料和钙质材料为主要原材料，掺加发气剂及其他调节材料，通过配料灌注、发气静听、切割、蒸压养护(非蒸压养护)等工艺制成的多孔轻质硅酸盐建筑制品，作为一种新型的墙体建材，具有轻质、保温、隔热、不燃等特点。
目前，市面上绝大多数蒸压加气混凝土强度较低，在使用过程中容易出现破损以及悬挂能力较差等缺点，并且原材料中使用了大量的水泥、石灰以及石英砂等，天然砂由于环境保护以及资源匮乏等原因，产能急剧下降、价格暴涨；水泥和石灰生产过程中消耗大量的电能且排放出大量的二氧化碳，其价格也是居高不下，这些因素严重制约着蒸压砂加气混凝土的生产，除此之外工业化生产过程中大多数厂家采用的养护工艺制度为195℃、1.3MPa、8-10h的养护工艺，其对天然气、生物质燃料等资源的消耗也是巨大。
城市发展过程中往往会产生大量的建筑固废等副产物，大量建筑垃圾固废的产生以及堆积已经成为制约社会稳定发展的隐患。社会发展遵循着绿色节能环保等原则，因此合理利用建筑固废并对其进行生产再利用是一项关键的技术。
因此如何合理利用建筑固废并从源头上降低能耗、碳排放量，制备满足国家规范标准且满足多场景、多用途使用的蒸压加气混凝土是一个有待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐候高强加气混凝土，在满足建筑性能及应用参数等要求上，显著降低砌块成本、生产能耗、碳排放量等，大幅度提高加气混凝土的强度、体积稳定性、抗冻性等综合性能，显著提升产品的核心竞争力，符合国家节能环保等要求。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种耐候高强加气混凝土，包括按重量份数计的如下组分：水泥12.5～20份，石灰10～16份，石英砂尾矿33～60份，废加气混凝土5～27份，脱硫石膏4份，十二烷基苯磺酸钠0.004份，铝粉膏0.008份，聚丙烯腈纤维0.1～0.2份，膨润土0.5～1份，硅灰0.5～1份，石灰石粉4～5份，硅灰石2～3份；其中，水泥与石灰的质量比为5～4:4。
进一步的，所述水泥与石灰的质量比为5:4。
进一步的，所述石灰中氧化钙含量≥75％，石英砂尾矿中二氧化硅含量≥80％。
进一步的，所述废加气混凝土采用球磨机处理，其过200目筛余≤10.0％。
进一步的，所述聚丙烯腈纤维长度为1～3mm。
进一步的，所述膨润土中SiO2含量为78.3％。
进一步的，所述硅灰中SiO2含量为85％，且硅灰的比表面积在15000～35000m2/kg。
进一步的，所述石灰石粉中CaCO3的含量＞98wt％，且石灰石粉800目筛余量小于1wt％。
进一步的，所述硅灰石中SiO2的含量≥47wt％，且硅灰石200目筛余小于0.3wt％。
另外，本发明还提供了上述耐候高强加气混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1)将废加气混凝土经过破碎机破碎处理，再倒入球磨机中干磨处理，得到废加气混凝土粉末，其过200目筛筛余≤10.0％；
2)将硅灰乳化处理，用乳化机乳化硅灰，得到乳化后的硅灰料浆；
3)按设计比例称取水泥、石灰、石英砂尾矿、废加气混凝土粉末、脱硫石膏、十二烷基苯磺酸钠、铝粉膏、聚丙烯腈纤维、膨润土、硅灰料浆、石灰石粉、硅灰石，加水在1200rpm的搅拌转速下混合均匀，得到混合料浆；
4)将混合料浆浇筑入模，在45～60℃条件下预养护4h后脱模切割获得固定规格的坯体，将坯体放入蒸养釜中蒸压养护，蒸压养护时间为4h，温度为160～180℃，压力为0.62～1.0MPa，将蒸压养护完成后的加气块移出蒸压釜，即得耐候高强加气混凝土。
在本发明中，水泥、石灰以及石英砂尾矿等主要原材料分别按照设计的配比参与反应，反应产物以托贝莫来石、水化石榴石以及水化硅酸钙为主，还采用废加气混凝土粉末、膨润土、石灰石粉等作为增强类原料，通过XRD分析可知其成分为：托贝莫来石、二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙、硅酸三钙以及硅酸二钙，因此既可以作为晶核促进水化硅酸钙产物的生成，又可以利用自身未水化的硅酸三钙或者硅酸二钙参与二次水化反应形成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙凝胶，还可以与石灰石粉中的CaCO3参与反应生成碳铝酸钙使水化产物的固相体积增大，改善了孔结构；并且适量的石灰石粉还可以起到晶核作用促进水化产物早期的形成，使材料更加密实，进一步提高产品的强度，未反应完全的石灰石粉还可以填充部分微孔降低产品总的孔隙率。除此之外，膨润土作为外加剂调节料浆的性能，在产物以及原材料之间起着桥接吸附的作用，使反应产物、未反应完全的石灰石粉以及部分起晶核、填充作用的废加气混凝土相互连接成为一个完整的整体，结构密实度进一步加强，从而使废料发挥极佳的性能；硅灰为无定形二氧化硅，具有火山灰活性，其反应活性较高，能够在高温条件下与体系中的水泥反应生成水化硅酸钙凝胶。因此，通过本发明中各组分配比的优化设计，即使在温度仅为160-180℃且4h超短的蒸养时长的蒸养工艺制度前提下，仍然可使最终制备的加气混凝土具有强度较高、抗冻耐候性较好等优点。
在本发明的加气混凝土配方设计中，采用表面活性剂(即十二烷基苯磺酸钠)与铝粉膏形成级配良好的复合型发泡，该表面活性剂可以降低气-液界面的表面张力，增加液膜的强度和弹性，孔径和孔形状因子迅速减小，能使表面气泡具有双重壁膜，能使气泡稳定存在且气泡壁厚度增加，增加加气块的物理力学性能。
硅灰石和聚丙烯腈纤维长短纤维复配使加气块在抗裂性、抗冻性以及体积稳定性上表现突出，硅灰石因其纤维状的形貌既可以替代部分微纤维起到对胶凝材料的增强作用，同时又可以降低制品的干缩湿胀率，提高其抵抗因失水/受力出现微观裂纹的能力，聚丙烯腈纤维属于有机纤维在制品中作为增强纤维，对于减少和降低宏观上的制品裂纹有较好效果，少量硅灰石和聚丙烯腈纤维分别在增强基体性能、降低微观和宏观裂纹上有协同增效的作用，所以适量表面活性剂和少量硅灰石、聚丙烯腈纤维的协同增效作用在降低加气混凝土制品密度的同时提高了制品强度、抗裂性和抗冻性等综合性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供的这种耐候高强加气混凝土通过配方的优化设计，不仅消耗石英砂尾矿、脱硫石膏和废加气混凝土等大量固废，还采用低温超短时长的高效节能低碳养护工艺，养护制度为160-180℃蒸养时间为4h，节能率最高达到52.52％，抗压强度达到9.25MPa，高出B06级加气块的A3.5标准164.3％，成本最高降低16.83％，碳排放量最高降低32.66％，在满足建筑性能及应用参数等要求上，显著降低砌块成本、生产能耗、碳排放量等，大幅度提高加气混凝土的强度、体积稳定性、抗冻性等综合性能，显著提升产品的核心竞争力，符合国家节能环保等要求。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种耐候高强加气混凝土，包括按重量份数计的如下组分：水泥12.5～20份，石灰10～16份，石英砂尾矿33～60份，废加气混凝土5～27份，脱硫石膏4份，十二烷基苯磺酸钠0.004份，铝粉膏0.008份，聚丙烯腈纤维0.1～0.2份，膨润土0.5～1份，硅灰0.5～1份，石灰石粉4～5份，硅灰石2～3份；其中，水泥与石灰的质量比为5～4:4，优选水泥与石灰的质量比为5:4。
优选的，所述水泥采用华新普硅42.5水泥；所述石灰中氧化钙含量≥75％，石英砂尾矿中二氧化硅含量≥80％；所述废加气混凝土采用球磨机处理，其过200目筛余≤10.0％；所述脱硫石膏的含水率≤10％；所述聚丙烯腈纤维长度为1～3mm；所述膨润土中SiO2含量为78.3％；所述硅灰中SiO2含量为85％，且硅灰的比表面积在15000～35000m2/kg；所述石灰石粉中CaCO3的含量＞98wt％，且石灰石粉800目筛余量小于1wt％；所述硅灰石中SiO2的含量≥47wt％，且硅灰石200目筛余小于0.3wt％。
下面通过具体实施例说明本发明耐候高强加气混凝土的性能。
实施例1：
本实施例提供了一种耐候高强加气混凝土，包括按重量份数计的如下组分：水泥17.2份，石灰13.8份，石英砂尾矿60份，废加气混凝土5份，脱硫石膏4份，十二烷基苯磺酸钠0.004份，铝粉膏0.008份，聚丙烯腈纤维0.1份，膨润土0.5份，硅灰0.75份，石灰石粉4份，硅灰石2份。
该耐候高强加气混凝土的制备过程如下：
(1)将废加气混凝土经过破碎机破碎处理，再倒入球磨机中干磨处理，得到废加气混凝土粉末，其过200目筛筛余≤10.0％。
(2)将硅灰乳化处理，用乳化机乳化硅灰，得到乳化后的硅灰料浆。
(3)将上述制得的废加气混凝土粉末和硅灰料浆，与水泥、石灰、石英砂尾矿、脱硫石膏、十二烷基苯磺酸钠、铝粉膏、聚丙烯腈纤维、膨润土、石灰石粉、硅灰石按设计比例，加水在1200rpm的搅拌转速下混合均匀，得到混合料浆。
(4)将混合料浆浇筑入模，在45℃条件下预养护4h后脱模切割获得固定规格的坯体，将坯体放入蒸养釜中蒸压养护，蒸压养护时间为4h，温度为180℃，压力为1.0MPa，将蒸压养护完成后的加气块移出蒸压釜，即得耐候高强加气混凝土。
实施例2：
本实施例提供了一种耐候高强加气混凝土，包括按重量份数计的如下组分：水泥17.2份，石灰13.8份，石英砂尾矿60份，废加气混凝土5份，脱硫石膏4份，十二烷基苯磺酸钠0.004份，铝粉膏0.008份，聚丙烯腈纤维0.2份，膨润土0.5份，硅灰0.5份，石灰石粉4.5份，硅灰石2份。
该耐候高强加气混凝土的制备过程如下：
(1)将废加气混凝土经过破碎机破碎处理，再倒入球磨机中干磨处理，得到废加气混凝土粉末，其过200目筛筛余≤10.0％。
(2)将硅灰乳化处理，用乳化机乳化硅灰，得到乳化后的硅灰料浆。
(3)将上述制得的废加气混凝土粉末和硅灰料浆，与水泥、石灰、石英砂尾矿、脱硫石膏、十二烷基苯磺酸钠、铝粉膏、聚丙烯腈纤维、膨润土、石灰石粉、硅灰石按设计比例，加水在1200rpm的搅拌转速下混合均匀，得到混合料浆。
(4)将混合料浆浇筑入模，在45℃条件下预养护4h后脱模切割获得固定规格的坯体，将坯体放入蒸养釜中蒸压养护，蒸压养护时间为4h，温度为170℃，压力为0.8MPa，将蒸压养护完成后的加气块移出蒸压釜，即得耐候高强加气混凝土。
实施例3：
本实施例提供了一种耐候高强加气混凝土，包括按重量份数计的如下组分：水泥17.2份，石灰13.8份，石英砂尾矿60份，废加气混凝土5份，脱硫石膏4份，十二烷基苯磺酸钠0.004份，铝粉膏0.008份，聚丙烯腈纤维0.15份，膨润土0.5份，硅灰1份，石灰石粉4.7份，硅灰石2份。
该耐候高强加气混凝土的制备过程如下：
(1)将废加气混凝土经过破碎机破碎处理，再倒入球磨机中干磨处理，得到废加气混凝土粉末，其过200目筛筛余≤10.0％。
(2)将硅灰乳化处理，用乳化机乳化硅灰，得到乳化后的硅灰料浆。
(3)将上述制得的废加气混凝土粉末和硅灰料浆，与水泥、石灰、石英砂尾矿、脱硫石膏、十二烷基苯磺酸钠、铝粉膏、聚丙烯腈纤维、膨润土、石灰石粉、硅灰石按设计比例，加水在1200rpm的搅拌转速下混合均匀，得到混合料浆。
(4)将混合料浆浇筑入模，在45℃条件下预养护4h后脱模切割获得固定规格的坯体，将坯体放入蒸养釜中蒸压养护，蒸压养护时间为4h，温度为160℃，压力为0.62MPa，将蒸压养护完成后的加气块移出蒸压釜，即得耐候高强加气混凝土。
实施例4：
本实施例提供了一种耐候高强加气混凝土，包括按重量份数计的如下组分：水泥14份，石灰14份，石英砂尾矿60份，废加气混凝土9份，脱硫石膏4份，十二烷基苯磺酸钠0.004份，铝粉膏0.008份，聚丙烯腈纤维0.1份，膨润土0.7份，硅灰0.75份，石灰石粉4.7份，硅灰石3份。
该耐候高强加气混凝土的制备过程如下：
(1)将废加气混凝土经过破碎机破碎处理，再倒入球磨机中干磨处理，得到废加气混凝土粉末，其过200目筛筛余≤10.0％。
(2)将硅灰乳化处理，用乳化机乳化硅灰，得到乳化后的硅灰料浆。
(3)将上述制得的废加气混凝土粉末和硅灰料浆，与水泥、石灰、石英砂尾矿、脱硫石膏、十二烷基苯磺酸钠、铝粉膏、聚丙烯腈纤维、膨润土、石灰石粉、硅灰石按设计比例，加水在1200rpm的搅拌转速下混合均匀，得到混合料浆。
(4)将混合料浆浇筑入模，在57℃条件下预养护4h后脱模切割获得固定规格的坯体，将坯体放入蒸养釜中蒸压养护，蒸压养护时间为4h，温度为180℃，压力为1.0MPa，将蒸压养护完成后的加气块移出蒸压釜，即得耐候高强加气混凝土。
实施例5：
本实施例提供了一种耐候高强加气混凝土，包括按重量份数计的如下组分：水泥12.5份，石灰10份，石英砂尾矿60份，废加气混凝土12.5份，脱硫石膏4份，十二烷基苯磺酸钠0.004份，铝粉膏0.008份，聚丙烯腈纤维0.1份，膨润土0.8份，硅灰0.75份，石灰石粉4.5份，硅灰石3份。
该耐候高强加气混凝土的制备过程如下：
(1)将废加气混凝土经过破碎机破碎处理，再倒入球磨机中干磨处理，得到废加气混凝土粉末，其过200目筛筛余≤10.0％。
(2)将硅灰乳化处理，用乳化机乳化硅灰，得到乳化后的硅灰料浆。
(3)将上述制得的废加气混凝土粉末和硅灰料浆，与水泥、石灰、石英砂尾矿、脱硫石膏、十二烷基苯磺酸钠、铝粉膏、聚丙烯腈纤维、膨润土、石灰石粉、硅灰石按设计比例，加水在1200rpm的搅拌转速下混合均匀，得到混合料浆。
(4)将混合料浆浇筑入模，在60℃条件下预养护4h后脱模切割获得固定规格的坯体，将坯体放入蒸养釜中蒸压养护，蒸压养护时间为4h，温度为180℃，压力为1.0MPa，将蒸压养护完成后的加气块移出蒸压釜，即得耐候高强加气混凝土。
实施例6：
本实施例提供了一种耐候高强加气混凝土，包括按重量份数计的如下组分：水泥20份，石灰16份，石英砂尾矿33份，废加气混凝土27份，脱硫石膏4份，十二烷基苯磺酸钠0.004份，铝粉膏0.008份，聚丙烯腈纤维0.1份，膨润土1.0份，硅灰0.75份，石灰石粉5份，硅灰石3份。
该耐候高强加气混凝土的制备过程如下：
(1)将废加气混凝土经过破碎机破碎处理，再倒入球磨机中干磨处理，得到废加气混凝土粉末，其过200目筛筛余≤10.0％。
(2)将硅灰乳化处理，用乳化机乳化硅灰，得到乳化后的硅灰料浆。
(3)将上述制得的废加气混凝土粉末和硅灰料浆，与水泥、石灰、石英砂尾矿、脱硫石膏、十二烷基苯磺酸钠、铝粉膏、聚丙烯腈纤维、膨润土、石灰石粉、硅灰石按设计比例，加水在1200rpm的搅拌转速下混合均匀，得到混合料浆。
(4)将混合料浆浇筑入模，在52℃条件下预养护4h后脱模切割获得固定规格的坯体，将坯体放入蒸养釜中蒸压养护，蒸压养护时间为4h，温度为180℃，压力为1.0MPa，将蒸压养护完成后的加气块移出蒸压釜，即得耐候高强加气混凝土。
对比例：
本对比例提供了一种加气混凝土，包括按重量份数计如下组份：水泥22份，石灰15份，石英砂尾矿60份，脱硫石膏3份，铝粉膏0.008份。
该加气混凝土的制备过程如下：
(1)按设计比例称取水泥、石灰、石英砂尾矿、脱硫石膏、铝粉膏，加水在1200rpm的搅拌转速下混合均匀，得到混合料浆；
(2)将混合料浆浇筑入模，在60℃条件下预养护4h后脱模切割获得固定规格的坯体，将坯体放入蒸养釜中蒸压养护，蒸压养护时间为8h，温度为195℃，压力为1.3MPa，将蒸压养护完成后的加气块移出蒸压釜，即得加气混凝土。
对上述实施例1～6以及对比例制备得到的加气混凝土的物理力学性能进行检测，其结果如表1所示。
表1：
| 检测指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例 |
| 密度等级 | B06 | B06 | B06 | B06 | B06 | B06 | B06 |
| 抗压强度(MPa) | 9.25 | 6.32 | 4.13 | 6.89 | 6.11 | 8.30 | 3.83 |
| 抗冻性-质量损失(％) | 0.33 | 0.51 | 0.68 | 0.39 | 0.56 | 0.41 | 4.58 |
| 抗冻性-强度损失(％) | 5.89 | 7.02 | 8.11 | 6.22 | 7.48 | 6.35 | 17.15 |
| 成本(元/m3) | 220.16 | 212.81 | 208.64 | 196.83 | 183.11 | 226.04 | 229.67 |
| 蒸养能耗(kgce/m3) | 10.24 | 8.67 | 7.17 | 10.24 | 10.24 | 10.24 | 15.10 |
| 碳排放量(kg/m3) | 153.0 | 150.6 | 148.0 | 134.5 | 122.7 | 167.6 | 182.2 |
由表1中检测结果可知，采用相同的成型工艺制备的加气块中，本发明制得的加气混凝土的抗压强度高、成本低、蒸养能耗低、碳排放量低，同时其抗冻耐候性实验表明，本发明的加气块在15次冻融循环后依然保证加气块的完好性，经过15次冻融循环后的质量损失率仅为0.33～0.68％，抗压强度损失率仅为5.89～8.11％，成本最高降低16.83％，碳排放量最高降低32.66％，抗压强度最高可达到9.25MPa，高出B06级加气块的A3.5标准164.3％，物理力学性能均大大高于GB/T11969-2020中加气混凝土的要求。而对比例的加气混凝土为普遍的加气混凝土配方，抗压强度低、成本高、蒸养能耗高、碳排放量大，且抗冻耐候性较差仅能勉强满足国标标准要求，因此本发明的加气混凝土砌块在满足建筑性能及应用参数等要求上，显著降低砌块成本、生产能耗、碳排放量等，大幅度提高加气混凝土的强度、体积稳定性、抗冻性等综合性能，显著提升产品的核心竞争力，符合国家节能环保等要求。
实施例7：
本实施例考察了水泥与石灰的比例对加气混凝土性能的影响。为了体现水泥与生石灰的比例对加气混凝土性能带来的效果差异，本实施例设计了A组、B组、C组、D组、E组五组实验进行对比；其中，A组采用上述实施例1的配方(即水泥：石灰＝5:4)，B组中水泥18份、石灰16份(即水泥：石灰＝9:8)，其余组份与A组一致，C组中水泥16份、石灰16份(即水泥：石灰＝1:1)，其余组份与A组一致，D组中水泥22份、石灰11份(即水泥：石灰＝2:1)，其余组份与A组一致，E组中水泥10份、石灰20份(即水泥：石灰＝1:2)，其余组份与A组一致。本实施例中A组、B组、C组、D组、E组的加气混凝土制备过程一致，均同上述实施例1。对本实施例中A组、B组、C组、D组、E组制得的加气混凝土的物理力学性能进行检测，其结果如表2所示。
表2：
| 检测指标 | A | B | C | D | E |
| 密度等级 | B06 | B06 | B06 | B06 | B06 |
| 抗压强度(MPa) | 9.25 | 8.53 | 8.41 | 5.44 | 6.40 |
| 抗冻性-质量损失(％) | 0.33 | 0.42 | 0.46 | 3.58 | 2.99 |
| 抗冻性-强度损失(％) | 5.89 | 6.55 | 6.77 | 14.32 | 12.32 |
| 成本(元/m3) | 220.16 | 222.14 | 221.57 | 218.96 | 245.19 |
| 蒸养能耗(kgce/m3) | 10.24 | 10.24 | 10.24 | 10.24 | 10.24 |
| 碳排放量(kg/m3) | 153.0 | 155.7 | 154.1 | 157.6 | 131.0 |
由表2的检测结果可知，采用相同的成型工艺制备的加气混凝土中，A-C组的水泥与石灰的比例为5～4:4范围内，其制得的加气块的抗压强度高、成本较低、蒸养能耗低、碳排放量较低，同时其抗冻耐候性实验表明，本发明的加气混凝土在15次冻融循环后依然保证加气块的完好性，经过15次冻融循环后的质量损失率仅为0.33-0.46％，抗压强度损失率仅为5.89-6.77％，物理力学性能均大大高于GB/T11969-2020中加气混凝土的要求；而D组、E组中水泥与石灰的比例分别为2:1与1:2，其制得的加气混凝土抗压强度低、成本高，且抗冻耐候性较差，因此水泥与生石灰的比例对加气混凝土的性能起着至关重要的作用。
实施例8：
本实施例考察了废加气混凝土、膨润土和石灰石粉对制备的加气混凝土性能影响。为了体现废加气混凝土、膨润土和石灰石粉对加气混凝土性能带来的效果差异，本实施例设计了A组、B组、C组、D组、E组、F组、G组、H组共八组实验进行对比；其中，A组采用上述实施例1的配方，B组中不含石灰石粉，其余组分与A组一致，C组中不含膨润土，其余组分与A组一致，D组中不含废加气混凝土，其余组分与A组一致，E组中不含膨润土和石灰石粉，其余组分与A组一致，F组中不含废加气混凝土和石灰石粉，其余组分与A组一致，G组中不含废加气混凝土和膨润土，其余组分与A组一致，H组中不含废加气混凝土、膨润土和石灰石粉，其余组分与A组一致。本实施例中所有实验组的加气混凝土制备过程一致，均同上述实施例1。对本实施例中所有实验组制得的加气混凝土的物理力学性能进行检测，其结果如表3所示。
表3：
由表3的检测结果可知，采用相同的成型工艺制备的加气块中，八组加气混凝土的成本均较低、蒸养能耗低且碳排放量较少，A组制得的加气混凝土抗压强度最高可达9.25MPa，同时其抗冻耐候性实验表明，本发明的加气混凝土在15次冻融循环后依然保证加气块的完好性，经过15次冻融循环后的质量损失率仅为0.33％，抗压强度损失率仅为5.89％，物理力学性能均大大高于GB/T11969-2020中加气混凝土的要求；而其它7组的加气混凝土因为没有同时掺加废加气混凝土、膨润土和石灰石粉，相较A组而言，其抗压强度降低，且抗冻耐候性较差。这主要原因在于，废加气混凝土、膨润土、石灰石粉作为增强类原料，通过XRD分析可知其成分主要为托贝莫来石、二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙、硅酸三钙以及硅酸二钙，因此既可以作为晶核促进水化硅酸钙产物的生成，又可以利用自身未水化的硅酸三钙或者硅酸二钙参与水化反应形成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙凝胶，还可以与石灰石粉中的CaCO3参与反应生成碳铝酸钙使水化产物的固相体积增大，改善了孔结构，并且适量的石灰石粉还可以起到晶核作用促进水化产物早期的形成，使材料更加密实，进一步提高产品的强度，未反应完全的石灰石粉还可以填充部分微孔降低产品总的孔隙率，从而使废料发挥极佳的性能；除此之外，膨润土在产物以及原材料之间起着桥接吸附的作用，使反应产物、未反应完全的石灰石粉以及部分起晶核、填充作用的废加气混凝土相互连接成为一个完整的整体，结构密实度进一步加强，从而大大提高了加气混凝土的抗压强度以及抗冻性。因此废加气混凝土、膨润土以及石灰石粉三者缺一不可，且三者的协同增效作用对加气混凝土砌块的性能有明显增强效果。
实施例9：
本实施例考察了聚丙烯腈纤维和硅灰石对制备的加气混凝土性能影响。为了体现聚丙烯腈纤维和硅灰石对加气混凝土性能带来的效果差异，本实施例设计了A组、B组、C组、D组共五组实验进行对比；其中，A组采用上述实施例1的配方，B组中不含聚丙烯腈纤维，其余组分与A组一致，C组中不含硅灰石，其余组分与A组一致，D组中不含聚丙烯腈纤维和硅灰石，其余组分与A组一致。本实施例中所有实验组的加气混凝土制备过程一致，均同上述实施例1。对本实施例中所有组制得的加气混凝土的物理力学性能进行检测，其结果分别如表4所示。
表4：
| 检测指标 | A | B | C | D |
| 密度等级 | B06 | B06 | B06 | B06 |
| 抗压强度(MPa) | 9.25 | 7.83 | 7.64 | 6.47 |
| 抗冻性-质量损失(％) | 0.33 | 0.73 | 0.81 | 2.03 |
| 抗冻性-强度损失(％) | 5.89 | 10.01 | 10.11 | 11.02 |
| 成本(元/m3) | 220.16 | 219.65 | 218.84 | 218.33 |
| 蒸养能耗(kgce/m3) | 10.24 | 10.24 | 10.24 | 10.24 |
| 碳排放量(kg/m3) | 153.0 | 152.8 | 152.1 | 151.9 |
由表4中的加气块检测结果可知，采用相同的成型工艺制备的加气块中，4组加气混凝土的成本均较低、蒸养能耗低且碳排放量较少，A组制得的加气混凝土抗压强度最高可达9.25MPa，同时其抗冻耐候性实验表明，本发明的加气混凝土在15次冻融循环后依然保证加气块的完好性，经过15次冻融循环后的质量损失率仅为0.33％，抗压强度损失率仅为5.89％，物理力学性能均大大高于GB/T11969-2020中加气混凝土的要求；而其它3组的加气混凝土因为没有同时掺加聚丙烯腈纤维和硅灰石，其抗压强度低，且抗冻耐候性较差；这主要原因在于，硅灰石和聚丙烯腈纤维长短纤维复配使加气混凝土在抗裂性、抗冻性以及体积稳定性上表现突出，硅灰石因其纤维状的形貌既可以替代部分微纤维起到对胶凝材料的增强作用，同时又可以降低制品的干缩湿胀率，提高其抵抗因失水/受力出现微观裂纹的能力，聚丙烯腈纤维属于有机纤维在制品中作为增强纤维，对于减少和降低宏观上的制品裂纹有较好效果，少量硅灰石和聚丙烯腈纤维分别在增强基体性能、降低微观和宏观裂纹上有协同增效的作用，因此聚丙烯腈纤维和硅灰石两者缺一不可，且两者之间的长短纤维复配、协同增效作用对加气混凝土砌块的性能有明显的增强效果。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐候高强加气混凝土，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：水泥12.5～20份，石灰10～16份，石英砂尾矿33～60份，废加气混凝土5～27份，脱硫石膏4份，十二烷基苯磺酸钠0.004份，铝粉膏0.008份，聚丙烯腈纤维0.1～0.2份，膨润土0.5～1份，硅灰0.5～1份，石灰石粉4～5份，硅灰石2～3份；其中，水泥与石灰的质量比为5～4:4，所述硅灰石的形貌呈纤维状。
2.如权利要求1所述的耐候高强加气混凝土，其特征在于，所述水泥与石灰的质量比为5:4。
3.如权利要求1所述的耐候高强加气混凝土，其特征在于，所述石灰中氧化钙含量≥75%，石英砂尾矿中二氧化硅含量≥80%。
4.如权利要求1所述的耐候高强加气混凝土，其特征在于，所述废加气混凝土采用球磨机处理，其过200目筛余≤10.0%。
5.如权利要求1所述的耐候高强加气混凝土，其特征在于，所述聚丙烯腈纤维长度为1～3mm。
6.如权利要求1所述的耐候高强加气混凝土，其特征在于，所述膨润土中SiO2含量为78.3%。
7.如权利要求1所述的耐候高强加气混凝土，其特征在于，所述硅灰中SiO2含量为85%，且硅灰的比表面积在15000～35000m2/kg。
8.如权利要求1所述的耐候高强加气混凝土，其特征在于，所述石灰石粉中CaCO3的含量＞98wt%，且石灰石粉800目筛余量小于1wt%。
9.如权利要求1所述的耐候高强加气混凝土，其特征在于，所述硅灰石中SiO2的含量≥47wt%，且硅灰石200目筛余小于0.3wt%。
10.权利要求1～8任一项所述的耐候高强加气混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将废加气混凝土经过破碎机破碎处理，再倒入球磨机中干磨处理，得到废加气混凝土粉末，其过200目筛筛余≤10.0%；
2)将硅灰乳化处理，用乳化机乳化硅灰，得到乳化后的硅灰料浆；
3)按设计比例称取水泥、石灰、石英砂尾矿、废加气混凝土粉末、脱硫石膏、十二烷基苯磺酸钠、铝粉膏、聚丙烯腈纤维、膨润土、硅灰料浆、石灰石粉、硅灰石，加水在1200rpm的搅拌转速下混合均匀，得到混合料浆；
4)将混合料浆浇筑入模，在45～60℃条件下预养护4h后脱模切割获得固定规格的坯体，将坯体放入蒸养釜中蒸压养护，蒸压养护时间为4h，温度为160～180℃，压力为0.62～1.0MPa，将蒸压养护完成后的加气块移出蒸压釜，即得耐候高强加气混凝土。
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