專利名稱：一種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊及其制備方法。
背景技術(shù)：
脫硫石膏又稱煙氣脫硫石膏(Flue Gas Desulphurization Gypsum),是對(duì)含硫燃料(煤、油等)燃燒后產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫浄化處理而得到的エ業(yè)副產(chǎn)石膏。我國煤炭消耗 量大且煤的含硫量普遍較高，煤炭燃燒將產(chǎn)生大量SO2對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染，而脫硫產(chǎn)生的脫硫石膏又帶來了很大的環(huán)境負(fù)擔(dān)。另ー方面我國建材業(yè)對(duì)石膏的需求量越來越大，而高品味的石膏儲(chǔ)藏量不大。如何優(yōu)化脫硫石膏資源利用結(jié)構(gòu)，平衡資源供求迫在眉睫。用脫硫石膏替代天然石膏生產(chǎn)各種石膏建材，不僅可以減少天然石膏的消耗量，減少礦山開采給環(huán)境帶來的負(fù)面影響，還可以形成脫硫石膏制品的新產(chǎn)業(yè)和市場。目前市場上應(yīng)用較多的蒸壓加氣混凝土砌塊，是以硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料為主要原料，摻加發(fā)氣劑(招粉)，通過配料、攪拌、澆注、預(yù)養(yǎng)、切割、蒸壓、養(yǎng)護(hù)等エ藝過程制成的輕質(zhì)多孔硅酸鹽制品。其生產(chǎn)エ藝較為復(fù)雜并且能耗較大，難以作為建筑節(jié)能材料推廣，此夕卜，由于生產(chǎn)エ藝及材料的影響，加氣混凝土砌塊在工程上應(yīng)用易形成墻體開裂等應(yīng)用問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊及其制備方法。以エ業(yè)廢氣物脫硫石膏、高爐?；V渣和粉煤灰等復(fù)合構(gòu)成膠凝體系，以無機(jī)?；⒅闉楸毓橇?，配合多種外加劑，加水?dāng)嚢璩尚秃蠼?jīng)蒸汽養(yǎng)護(hù)制成。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了脫硫石膏等エ業(yè)廢棄物的大規(guī)模資源化利用目標(biāo)，同時(shí)得到了保溫性、耐久性以及安全性能均十分優(yōu)異的建筑保溫產(chǎn)品，帶來了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。本發(fā)明提出的ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，由脫硫石膏、礦渣粉、粉煤灰、石灰、水泥、早強(qiáng)劑、海泡石纖維、聚丙烯酸酯乳膠粉、羧甲基纖維素與甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)、憎水劑和?；⒅榻M成，各組份的重量比為
脫硫石骨100
礦渣粉50-120
粉煤灰2-10
石灰1-5
水泥20-80
早強(qiáng)劑O. i-ι
海泡石纖維2-8聚丙烯酸酯乳膠粉 O. 5-4 CMC-g-PMMAO. 02-0. 2
憎水劑O. 2-0. 6
?；⒅?0-120。各組份較佳的重量比為
脫硫石骨100
礦渣粉70-110
粉煤灰3-10
石灰1_4
水泥30-65
早強(qiáng)劑O. 1-0. 8
海泡石纖維2-7
聚丙烯酸酯乳膠粉 1-3 CMC-g-PMMAO. 04-0. 2
憎水劑O. 2-0. 5
?；⒅?0-110。本發(fā)明中，所述脫硫石膏為電廠煙氣脫硫石膏在60°C低溫下干燥除去自由水的非煅燒的脫硫石膏，SO3含量大于和等于35%。本發(fā)明中，所述礦渣粉為S95礦渣粉或S105礦渣粉中的ー種。本發(fā)明中，所述粉煤灰為II級(jí)高鈣粉煤灰或III級(jí)高鈣粉煤灰中的ー種。本發(fā)明中，所述石灰為消石灰粉。本發(fā)明中，所述水泥為42. 5級(jí)硅酸鹽水泥或52. 5級(jí)硅酸鹽水泥中的ー種。本發(fā)明中，所述早強(qiáng)劑為氟化鈉或甲酸鈣中的ー種。本發(fā)明中，所述海泡石纖維為天然海泡石粉磨所得，O. 315_篩余量小于15%。本發(fā)明中，所述聚丙烯酸酯乳膠粉為聚丙烯酸酯乳液(玻璃化溫度-10_15°C)加入抗結(jié)塊劑通過噴粉設(shè)備烘干所得粉體。本發(fā)明中，所述CMC-g-PMMA為羧甲基纖維素與甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚而得的偶聯(lián)劑。本發(fā)明中，所述憎水劑為有機(jī)硅憎水劑粉末。本發(fā)明中，所述?；⒅槎逊e密度為70_150Kg/m3，吸水率低于10%。本發(fā)明提出的以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊的制備方法，具體步驟為
(I)按前述各重量比例稱取各組份，將脫硫石膏、礦渣粉、粉煤灰、石灰、水泥、早強(qiáng)劑、海泡石纖維、聚丙烯酸酯乳膠粉、羧甲基纖維素與甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)、憎水劑和?；⒅橥ㄟ^機(jī)械干拌至均勻狀態(tài)。(2)準(zhǔn)確稱取步驟⑴中材料和水，先將水加入攪拌機(jī)，在攪拌機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)情況，再將步驟(I)中材料勻速投入攪拌機(jī)繼續(xù)攪拌至均勻狀態(tài)。加水量為本發(fā)明材料重量的30%-I60%ο(3)將步驟(2)中所得漿料按具體工程規(guī)格要求成型靜停l_5h后實(shí)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，蒸養(yǎng)過程中升溫速率為10-40°C /h，蒸養(yǎng)溫度為30-90°C，蒸養(yǎng)時(shí)間為2-12h，降溫速率為10-40°C/h。蒸養(yǎng)結(jié)束后即得所需產(chǎn)品。本發(fā)明中，步驟(2)中較佳加水量為本發(fā)明材料重量的40%_150%。本發(fā)明中，步驟(3)中所述較佳靜停時(shí)間為l_4h，升溫速率為10-30°C /h，蒸養(yǎng)溫度為40-90°C，蒸養(yǎng)時(shí)間為4-12h，降溫速率為10-30°C /h。本發(fā)明中，脫硫石膏作為主要的膠凝組分，礦渣粉、粉煤灰、少量水泥作為輔助膠凝材料，與脫硫石膏一起組成復(fù)合膠凝體系，石灰作為堿性激發(fā)劑，有助于激發(fā)脫硫石膏-礦渣粉-粉煤灰-水泥多元化膠凝體系的活性。礦渣粉和粉煤灰均是エ業(yè)廢棄物，其主要成分與水泥熟料很相似，是具有潛在膠凝活性的硅酸鹽和硅鋁酸鹽，其水化生成的水化硅酸鈣凝膠和水化鋁酸鈣凝膠能夠促進(jìn)體系的強(qiáng)度發(fā)展。水泥自身不僅是膠凝材料，而且還起到激發(fā)作用，它在水化過程中生成的氫氧化鈣，能夠促進(jìn)另ー種水硬性水化產(chǎn)物鈣礬石的生長，從而加快脫硫石膏的水化進(jìn)程，明顯增加體系的早期強(qiáng)度。摻入早強(qiáng)劑也是為了 激發(fā)脫硫石膏的活性，提高整個(gè)復(fù)合膠凝體系的早期強(qiáng)度，彌補(bǔ)大量石膏及礦物摻合料在早期強(qiáng)度發(fā)展方面的不足。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)エ藝可以使得制品在短時(shí)間內(nèi)獲得較高的強(qiáng)度，提高生產(chǎn)周轉(zhuǎn)率。摻入聚丙烯酸酯乳膠粉是為了提高體系的內(nèi)聚カ和柔韌性，摻入海泡石纖維的目的在于有水情況下它能吸水膨脹，起到保水作用，失去水分后則形成短狀礦物纖維，起到增強(qiáng)和抗裂的作用。摻入CMC-g-PMMA的目的在于增強(qiáng)?；⒅榈某炙芰?，提高玻化微珠與漿料之間的結(jié)合力。摻入憎水劑在于提高整個(gè)產(chǎn)品的防水性，而有機(jī)硅憎水劑的存在不影響砌塊砌筑中砌筑砂漿與砌塊之間的粘結(jié)カ。?；⒅樽鳛楸毓橇喜粌H導(dǎo)熱系數(shù)低，而且屬于無機(jī)不燃顆粒，其較有機(jī)材料而言具有不燃、阻燃的性質(zhì)，大大提高保溫產(chǎn)品的防火安全性能。此外，相對(duì)于傳統(tǒng)的無機(jī)輕質(zhì)集料膨脹珍珠巖等材料而言，?；⒅榭梢愿媒鉀Q材料耐水性差的痼疾。本發(fā)明為ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，在滿足一定力學(xué)性能、保溫性能、防水性能及耐久性能的前提下，最大限度地采用各種エ業(yè)廢棄物為原材料，具有很高的環(huán)境效益和社會(huì)效益。本發(fā)明可供石膏建材生產(chǎn)廠、建筑砌塊生產(chǎn)廠或一般建筑材料廠生產(chǎn)，廣泛適用于墻體保溫工程施工中。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例進(jìn)ー步說明本發(fā)明。實(shí)施例1，ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，按脫硫石膏100，S105礦渣粉50，III級(jí)高鈣粉煤灰2，石灰1，52. 5級(jí)硅酸鹽水泥20，氟化鈉早強(qiáng)劑O. 1，聚丙烯酸酯乳膠粉O. 5，CMC-g-PMMAO. 02，憎水劑O. 6和?；⒅?0的重量比例稱取各組份，通過機(jī)械干拌至均勻狀態(tài)。準(zhǔn)確稱取占前述混合材料重量30%的水，先將水加入攪拌機(jī)，在攪拌機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)情況，再將混合材料勻速投入攪拌機(jī)攪拌至均勻狀態(tài)。所得漿料按具體工程規(guī)格要求成型，靜停Ih后實(shí)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，蒸養(yǎng)過程中升溫速率為10°C /h，蒸養(yǎng)溫度為30°C，蒸養(yǎng)時(shí)間為2h，降溫速率為10°C/h。蒸養(yǎng)結(jié)束后即得所需產(chǎn)品。該保溫砌塊干密度為400kg/m3，立方體抗壓強(qiáng)度為2. 5MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為O. 089ff/(m2 -K), 90天線性收縮率為O. 019%。
實(shí)施例2，ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，按脫硫石膏100，S105礦渣粉120，II級(jí)高鈣粉煤灰10，石灰5，42. 5級(jí)硅酸鹽水泥80，甲酸鈣早強(qiáng)劑1，聚丙烯酸酯乳膠粉4，CMC-g-PMMAO. 2，憎水劑O. 2和?；⒅?20的重量比例稱取各組份，通過機(jī)械干拌至均勻狀態(tài)。準(zhǔn)確稱取占前述混合材料重量160%的水，先將水加入攪拌機(jī)，在攪拌機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)情況，再將混合材料勻速投入攪拌機(jī)攪拌至均勻狀態(tài)。所得漿料按具體工程規(guī)格要求成型靜停5h后實(shí)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，蒸養(yǎng)過程中升溫速率為40°C /h,蒸養(yǎng)溫度為90°C，蒸養(yǎng)時(shí)間為12h，降溫速率為40°C/h。蒸養(yǎng)結(jié)束后即得所需產(chǎn)品。該保溫砌塊干密度為350kg/m3，立方體抗壓強(qiáng)度為2. O MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為O. 081 ff/ (m2 -K)，90天線性收縮率為O. 011%。實(shí)施例3，ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī) 保溫砌塊，按脫硫石膏100，S105礦渣粉100，III級(jí)高鈣粉煤灰8，石灰3，52. 5級(jí)硅酸鹽水泥40，甲酸鈉早強(qiáng)劑O. 7，聚丙烯酸酯乳膠粉2，CMC-g-PMMAO. 08，憎水劑O. 4和?；⒅?00的重量比例稱取各組份，通過機(jī)械干拌至均勻狀態(tài)。準(zhǔn)確稱取占前述混合材料重量140%的水，先將水加入攪拌機(jī)，在攪拌機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)情況，再將混合材料勻速投入攪拌機(jī)攪拌至均勻狀態(tài)。所得漿料按具體工程規(guī)格要求成型靜停3h后實(shí)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，蒸養(yǎng)過程中升溫速率為30°C /h,蒸養(yǎng)溫度為70°C，蒸養(yǎng)時(shí)間為8h，降溫速率為30°C/h。蒸養(yǎng)結(jié)束后即得所需產(chǎn)品。該保溫砌塊干密度為360kg/m3，立方體抗壓強(qiáng)度為2. 7MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為O. 082ff/(m2 -K), 90天線性收縮率為O.014%。實(shí)施例4，ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，按脫硫石膏100，S105礦渣粉70，III級(jí)高鈣粉煤灰10，石灰3，42. 5級(jí)硅酸鹽水泥80，氟酸鈉早強(qiáng)劑1，聚丙烯酸酯乳膠粉4，CMC-g-PMMAO. 02，憎水劑O. 4和玻化微珠90的重量比例稱取各組份，通過機(jī)械干拌至均勻狀態(tài)。準(zhǔn)確稱取占前述混合材料重量60%的水，先將水加入攪拌機(jī)，在攪拌機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)情況，再將混合材料勻速投入攪拌機(jī)攪拌至均勻狀態(tài)。所得漿料按具體工程規(guī)格要求成型靜停5h后實(shí)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，蒸養(yǎng)過程中升溫速率為25°C /h,蒸養(yǎng)溫度為90°C，蒸養(yǎng)時(shí)間為2h，降溫速率為30°C/h。蒸養(yǎng)結(jié)束后即得所需產(chǎn)品。該保溫砌塊干密度為376kg/m3，立方體抗壓強(qiáng)度為I. 9MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為O. 085 ff/ (m2 · K)，90天線性收縮率為O. 011%。
權(quán)利要求
1.ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，由脫硫石膏、礦渣粉、粉煤灰、石灰、水泥、早強(qiáng)齊U、海泡石纖維、聚丙烯酸酯乳膠粉、羧甲基纖維素與甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)、憎水劑和?；⒅榻M成，各組份的重量比為 脫硫石骨100 礦渣粉50-120 粉煤灰2-10石灰1-5 水泥20-80 早強(qiáng)劑O. i-ι 海泡石纖維2-8 聚丙烯酸酯乳膠粉 O. 5-4 CMC-g-PMMAO. 02-0. 2 憎水劑O. 2-0. 6 玻化微珠30-120。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，其特征在于各組份的重量比為 脫硫石骨100 礦渣粉70-110 粉煤灰3-10石灰1_4 水泥30-65 早強(qiáng)劑O. 1-0. 8 海泡石纖維2-7 聚丙烯酸酯乳膠粉 1-3 CMC-g-PMMAO. 04-0. 2 憎水劑O. 2-0. 5 玻化微珠60-110。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，其特征在于所述硫石膏為電廠煙氣脫硫石膏在60°C低溫下干燥除去自由水的非煅燒的脫硫石膏，SO3含量大于等于35%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，其特征在于所述礦渣粉為S95礦渣粉或S105礦渣粉中的ー種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，其特征在于所述粉煤灰為II級(jí)高鈣粉煤灰或III級(jí)高鈣粉煤灰中的ー種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，其特征在于所述石灰為消石灰粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，其特征在于所述水泥為42. 5級(jí)硅酸鹽水泥或52. 5級(jí)硅酸鹽水泥中的ー種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊，其特征在于所述早強(qiáng)劑為氟化鈉或甲酸鈣中的ー種；所述海泡石纖維為天然海泡石粉磨所得，O. 315mm篩余量小于15% ;所述聚丙烯酸酯乳膠粉為聚丙烯酸酯乳液(玻璃化溫度-10-15°C)加入抗結(jié)塊劑通過噴粉設(shè)備烘干所得粉體；所述CMC-g-PMMA為羧甲基纖維素與甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚而得的偶聯(lián)劑；所述憎水劑為有機(jī)硅憎水劑粉末；所述玻化微珠堆積密度為70-150Kg/m3，吸水率低于10%。
9.一種如權(quán)利要求I或2所述的以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊的制備方法，其特征在于具體步驟為 (I)按前述各重量比例稱取各組份，將脫硫石膏、礦渣粉、粉煤灰、石灰、水泥、早強(qiáng)劑、海泡石纖維、聚丙烯酸酯乳膠粉、羧甲基纖維素與甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)、憎水劑和?；⒅橥ㄟ^機(jī)械干拌至均勻狀態(tài)； (2)準(zhǔn)確稱取步驟(I)中材料和水，先將水加入攪拌機(jī)，在攪拌機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)情況，再將步驟(I)中材料勻速投入攪拌機(jī)繼續(xù)攪拌至均勻狀態(tài)，加水量為占無機(jī)保溫砌塊重量的30%-I60%； (3)將步驟(2)中所得漿料按具體工程規(guī)格要求成型靜停l_5h后實(shí)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，蒸養(yǎng)過程中升溫速率為10-40°C /h，蒸養(yǎng)溫度為30-90°C，蒸養(yǎng)時(shí)間為2-12h，降溫速率為10-40°C /h ;蒸養(yǎng)結(jié)束后即得所需產(chǎn)品。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述加水量為無機(jī)保溫砌塊重量的40-150%;步驟(3)中所述較佳靜停時(shí)間為l_4h，升溫速率為10-30°C /h，蒸養(yǎng)溫度為40-90°C，蒸養(yǎng)時(shí)間為4_12h，降溫速率為10-30°C /h。
全文摘要
本發(fā)明屬建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以非煅燒脫硫石膏為主要膠凝材料的無機(jī)保溫砌塊及其制備方法。由脫硫石膏、礦渣粉、粉煤灰、石灰、水泥、早強(qiáng)劑、海泡石纖維、聚丙烯酸酯乳膠粉、羧甲基纖維素與甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)、憎水劑和玻化微珠組成。使用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)脫硫石膏的大消納量、節(jié)能高效的綜合資源化利用目標(biāo)。使用本發(fā)明可有效避免脫硫石膏水化較慢和傳統(tǒng)石膏保溫制品耐水性差的問題。本發(fā)明適用于各類建筑物的墻體保溫工程施工，亦可滿足一定的強(qiáng)度要求。
文檔編號(hào)C04B28/14GK102674786SQ20121015258
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者俞洋, 劉警, 孫振平, 黃暉皓 申請人:同濟(jì)大學(xué)