CN1931546A - 电石膏砖的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电石膏砖的制造方法，其特征在于：1.配料：将主料－电石膏和粉煤灰、骨料和添加剂按一定配比称量待用；2.轮碾混合：将所称量的电石膏、粉煤灰、骨料和添加剂石膏在轮碾搅拌机中进行轮碾混合、均化、增塑，加水产生水化产物；3.压制成型：用压砖机半干法压制成砖坯；4.蒸压护养：将砖坯放入蒸压釜内养护形成电石膏蒸压砖；5.成品堆放：电石膏蒸压砖出釜后在堆场停放时效稳定成成品。由电石膏制成的电石膏砖是理想的实心粘土砖的替代产品，具有保护耕地，节约能源，利用废渣，治理环境污染、改善建筑功能等重大社会效益。

Description

电石膏砖的制造方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料的制造方法，尤指一种用电石膏制成的电石膏砖制造方法。
背景技术
随着经济发展，城镇化水平的提高，建筑业业已成为各地经济发展的重要支柱。作为墙体建筑材料的砖，市场需求愈来愈大，用粘土烧制的红砖，由于能耗大、破坏大量耕地，国家早已明令限制生产，规定2005年底前，所有省会城市禁止使用。各种粘土砖的替代品，如矿渣砖、粉煤灰渣砖、石灰渣砖、建筑渣砖相继问世。
电石膏是电石法生产PVC所产生的化工废料，每1吨电石经反应产生1.2吨电石膏，对生态环境造成严重污染。而电石膏可循环利用的空间较小，这不仅给企业造成巨大的环保压力并且限制了企业扩大生产。如何利用电石膏，变废为宝，是长期摆在电石法生产PVC的企业面前的重要课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对目前电石法生产聚氯乙烯所存在的大量电石膏废料问题，而提供一种用电石膏为主要原料的电石膏砖的制造方法。
本发明的电石膏砖的制造方法的技术方案如下：
一种电石膏砖的制造方法，其特征在于：
一、配料  将主料一电石膏和粉煤灰、骨料和添加剂按一定配比称量待用；
二、轮碾混合  将所称量的电石膏、粉煤灰、骨料和添加剂石膏在轮碾搅拌机中进行轮碾混合、均化、增塑，加水产生水化产物；
三、压制成型  用压砖机半干法压制成砖坯；
四、蒸压护养  将砖坯放入蒸压釜内养护形成电石膏蒸压砖；
五、成品堆放  电石膏蒸压砖出釜后在堆场停放时效稳定成成品。
所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：所述的骨料为石屑或炉渣。
所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：电石膏、粉煤灰和骨料的重量比分别为：10～30％、39～59％、30～40％；所述的添加剂为石膏，加入量为1～3％。
所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：所述的电石膏、粉煤灰和骨料的最佳重量比分别为：15～20％、44～49％、35～40％；添加剂石膏的最佳加入量为1～2％。
所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：在轮碾混合步骤中，先将电石膏、粉煤灰和添加剂石膏在轮碾搅拌机中进行轮碾混合均匀后，再加入骨料轮碾混合，在加入骨料轮碾混合的过程中加入水使成半干状。
所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：在轮碾混合过程中所用轮碾搅拌机为行星式轮碾搅拌机。
所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：在压制成型步骤中，所用压砖机是全自动压砖机。
所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：在压制成型步骤中，成型压力为10～40MPa。
所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：在压制成型步骤中，成型压力为10～40MPa，荷载下静停24h。
所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：所述的蒸压护养分为升温、恒温、降温三个阶段在饱和蒸汽中养护，蒸压养护时间为10～12h，蒸汽压力不小于0.8Mpa，最佳养护条件为1.0～1.2MPa、184～191℃饱和蒸汽蒸压养护12h。
所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：所述的成品堆放时间至少为1周。
本发明的优点在于：
由电石膏制成的电石膏砖是理想的实心粘土砖的替代产品，具有保护耕地，节约能源，利用废渣，治理环境污染、改善建筑功能等重大社会效益。
为对本发明的电石膏砖及其制造方法的组成、特点、功效有进一步了解，子列举具体实施例并结合附图详细说明如下：
附图说明
图1是本发明电石膏砖制造方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供一种电石膏砖的制造方法，其制造工艺流程如下：
配料→轮碾混合→压制成型→蒸压护养→成品堆放。
一、配料  将电石膏、粉煤灰、骨料和添加剂石膏按一定配比称量待用；
所述的骨料为石屑或炉渣。电石膏、粉煤灰和骨料的重量比分别为：10～30％、39～59％、30～40％；所述的添加剂为石膏，加入量为1～3％。所述的电石膏、粉煤灰和骨料的最佳重量比分别为：15～20％、44～49％、35～40％；添加剂石膏的最佳加入量为1～2％。配料要计量准确，要根据原材料掺量的波动变化及时调整。
二、轮碾混合  将所称量的电石膏、粉煤灰、骨料和添加剂石膏在轮碾搅拌机中进行轮碾混合、均化、增塑，加水产生水化产物；先将电石膏、粉煤灰和添加剂石膏在轮碾搅拌机中进行轮碾混合均匀后，再加入骨料轮碾混合，在加入骨料轮碾混合的过程中加入水使成半干状。所用轮碾搅拌机为行星式轮碾搅拌机。目的是通过生产工艺过程使各原材料相互作用，生成一定水化产物和结构，使电石膏基材蒸压砖达到要求的强度及其它性能，轮碾对拌合料起到压实(容重提高20％～35％)、均化和增塑的作用，可提高砖坯的极限成型压力。
三、压制成型  用压砖机半干法压制成砖坯；所用压砖机可以是全自动压砖机。成型压力为10～40MPa，水固比为0.17～0.22。可采用荷载静停与不静停两种成型方式，荷载静停时间为20～40s；坯体静停时间为24h，静停的目的是使坯体在蒸压养护前能达到一定强度，以便在蒸压养护时能抵御因温度变化产生的应力，防止发生裂纹。经验表明，静停24h的坯体强度比不静停的强度高15％～20％。
四、蒸压护养  砖坯在蒸压釜内养护分为升温、恒温、降温三个阶段。电石膏、粉煤灰等原料的活性激发主要在蒸压阶段完成，电石膏砖的强度也在此阶段形成。因此采用合理的蒸压制度关系到产品的各项性能指标。在饱和蒸汽(蒸汽温度不低于176℃，压力不低于0.8MPa)中养护，最佳养护条件1.0～1.2MPa、184～191℃饱和蒸汽蒸压养护12h。
五、成品堆放  电石膏砖出釜后应在堆场停放时效稳定成成品。停放时间不少与1周，1周后砖的收缩基本稳定，可投入使用。
电石膏制砖的基本原理如下：电石膏是电石CaC2经过水解后生成的以Ca(OH)2(含量大于60％)为主要成分一种物料。电石膏中的Ca(OH)2在蒸压工艺条件下与粉煤灰中的SiO2、Al2O3及添加剂石膏反应生成了强度较高、结晶较稳定的水化硅酸钙、水化硫铝酸钙，主要以托勃莫来石晶相存在，及少量的水石榴石，从而产生强度。电石膏砖的抗压强度可达到10MPa或15MPa，甚至可达到20MPa，其他性能要求也能达到甚至超过标准要求。
电石膏所制蒸压粉煤灰砖强度形成机理可以从物理作用和化学作用两个方面进行分析。
从物理作用角度看：第一，在轮碾混合工艺及高压成型条件下，原料高度分散性和高度密实性有利于钙硅的水热合成反应；第二，由于掺入添加剂，其部分组分对粉煤灰等低活性物质起活性激发的作用，激发了粉煤灰的活性与电石膏中的Ca(OH)2形成胶结料，并与骨料一起形成坚硬实体。第三，原料中配入一定量的骨料，骨料不仅有利于提高制品的耐久性，更重要的是加入骨料后调整了整个物料级配，使结构更加致密，有利于水热合成反应的进行，使制品强度提高。
从化学作用角度看，电石膏砖的强度主要来源于以下几个方面：其一，电石膏中Ca(OH)2产生胶凝性；其二，电石膏中的Ca(OH)2及加入的石膏和其他添加剂激发粉煤灰的活性产生胶凝性；其三，与铝酸盐反应生成水化硫铝酸钙。
在蒸压初期，由于Ca/Si比较高，首先形成水化产物C2SH，随着蒸压过程的进行，玻璃相SiO2不断溶解，加之激发剂的促进作用，集料中SiO2也开始不断解离。溶液中Ca/Si比开始降低，一部分活性SiO2与Ca(OH)2或C2SH反应，形成更致密，强度更好的CSH晶体。随着水化产物CSH和水化硫铝酸钙的数量也会逐步增加，从而使制品的宏观强度明显增加。
电石膏对强度的贡献主要Ca(OH)2，随着用量的增加，溶液中的OH-浓度不断增加，一方面可加速玻璃相SiO2的分解和解离，另一方面，可促进材料中SiO2解离，加速水化反应的进行，生成大量CSH相，从而使制品强度增大。同时Ca(OH)2还使坯体中长时间保持较高碱度，对粉煤灰的火山灰活性的进一步激发，使制品强度增加。
石膏缓慢溶出的SO4 2-形成的硫酸盐也有一定的激发作用。随着SO4 2-溶液中浓度的提高，形成的硫铝酸盐也越来越多，这些硫铝酸盐填充于形成的水化产物中，对水化产物的结构起密实作用，从而提高粉煤灰砖的抗压强度等各项性能。如果是高温锻烧的石膏，CaO的活性更大，锻烧后的结构更疏松，对粉煤灰的激发性能更强，所以反应速度更快，生成的反应产物也较多。
本发明制成的电石膏砖经反复试验后得到结论如下各表。
          表1-1电石膏砖电石膏试验方案(w％)
序号 粉煤灰  电石膏(干燥基) 石屑 石膏
  1   48  15   34   3
  2   50  14   34   2
  3   50  12   36   2
  4   46   11   40   3
  5   50   8   40   2
                         表1-2电石膏砖实验结果
序号   体积密度(kg/m3)   抗压强度(MPa)   抗折强度(MPa)   干燥收缩(mm/m) 碳化系数Kc
  1   1387   21.03   4.54   0.43   0.83
  2   1395   23.44   4.31   0.38   0.85
  3   1403   23.14   4.89   0.38   0.88
  4   1422   20.64   4.25   0.35   0.91
  5   1430   18.97   3.89   0.34   0.91
由表1-2实验结果分析中可知，所研制的电石膏砖在抗压、抗折性、干燥收缩性能、抗碳化性能达到：抗压≥18.97MPa、抗折≥3.89MPa、干燥收缩值≤0.65mm/m、碳化系数Kc≥0.8。
电石膏砖抗冻性能的研究
对MU20、MU10强度等级的电石膏进行抗冻性实验，其结果如表1-3所示。
                          表1-3电石膏砖抗冻性实验结果
项目           冻前强度指标(MPa)               冻后强度指标(MPa)   冻融质量损失率(％)，≤ 15次冻融循环
       抗压        抗折         抗压          抗折
平均值 最小值 平均值 最小值 平均值 最小值 平均值 最小值
  MU20标准值   20.0   16.0   4.0   3.2   16.0   23.56   5.22   4.89   2.0
  MU10标准值   10.0   8.0   2.5   2.0   8.0   17.89   3.45   1.5   2.0
由表1-3可看出，电石膏砖的抗冻性能：干质量损失≤2.0、抗压≥17.89MPa、抗折≥1.5Mpa。
综上所述，此电石膏制砖工艺具有不需要加工制备，可直接配料使用，工艺流程简短，设备配备较少等特性，并且产品具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。

Claims (11)

1、一种电石膏砖的制造方法，其特征在于：
一、配料  将主料--电石膏和粉煤灰、骨料和添加剂按一定配比称量待用；
二、轮碾混合  将所称量的电石膏、粉煤灰、骨料和添加剂石膏在轮碾搅拌机中进行轮碾混合、均化、增塑，加水产生水化产物；
三、压制成型  用压砖机半干法压制成砖坯；
四、蒸压护养  将砖坯放入蒸压釜内养护形成电石膏蒸压砖；
五、成品堆放  电石膏蒸压砖出釜后在堆场停放时效稳定成成品。
2、根据权利要求1所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：所述的骨料为石屑或炉渣。
3、根据权利要求1所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：电石膏、粉煤灰和骨料的重量比分别为：10～30％、39～59％、30～40％；所述的添加剂为石膏，加入量为1～3％。
4、根据权利要求1所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：所述的电石膏、粉煤灰和骨料的最佳重量比分别为：15～20％、44～49％、35～40％；添加剂石膏的最佳加入量为1～2％。
5、根据权利要求1所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：在轮碾混合步骤中，先将电石膏、粉煤灰和添加剂石膏在轮碾搅拌机中进行轮碾混合均匀后，再加入骨料轮碾混合，在加入骨料轮碾混合的过程中加入水使成半干状。
6、根据权利要求1所述的所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：在轮碾混合过程中所用轮碾搅拌机为行星式轮碾搅拌机。
7、根据权利要求1所述的所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：在压制成型步骤中，所用压砖机是全自动压砖机。
8、根据权利要求1所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：在压制成型步骤中，成型压力为10～40MPa。
9、根据权利要求1所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：在压制成型步骤中，成型压力为10～40MPa，荷载下静停24h。
10、根据权利要求1所述的所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：所述的蒸压护养分为升温、恒温、降温三个阶段在饱和蒸汽中养护，蒸压养护时间为10～12h，蒸汽压力不小于0.8Mpa，最佳养护条件为1.0～1.2MPa、184～191℃饱和蒸汽蒸压养护12h。
11、根据权利要求1所述的所述的电石膏砖的制造方法，其特征在于：所述的成品堆放时间至少为1周。
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