摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，是以鈣質(zhì)和硅質(zhì)材料為主要原料，摻入少量的發(fā)氣劑、調(diào)節(jié)劑和引氣劑，經(jīng)水化反應(yīng)、澆注成模、預(yù)養(yǎng)成坯、切割成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)、出釜加工，制成的蒸壓加氣混凝土。該產(chǎn)品干密度＜795kg/m3、抗壓強(qiáng)度＞10.09MPa、氣孔平均直徑＜0.45mm、干態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)＜0.19W·m-1·K-1、合格率＞95%，高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定的承重型蒸壓加氣混凝土砌塊優(yōu)等品的要求，是能滿足我國(guó)寒冷地區(qū)65%以上節(jié)能要求的單一墻體材料。通過摻入少量皂苷類引氣劑，可顯著提高生產(chǎn)過程水料比、單位鋁粉發(fā)氣量和澆注穩(wěn)定性，以及制品的體積、強(qiáng)度和品質(zhì)。本發(fā)明構(gòu)思新穎、原料豐富、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、環(huán)保節(jié)能、便于實(shí)施，有較大推廣性。
【專利說明】摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，涉及加氣混凝土的綠色化學(xué)制備，屬于新型環(huán)境友好精細(xì)化工材料和綠色環(huán)保節(jié)能建材領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]開發(fā)新型墻體材料是推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)健康發(fā)展和建設(shè)生態(tài)型國(guó)家的戰(zhàn)略需求。加氣混凝土是一種新型綠色環(huán)保節(jié)能材料，是指以鈣質(zhì)材料和硅質(zhì)材料為主要原料，摻入發(fā)氣劑，經(jīng)水化反應(yīng)、澆注成型、預(yù)養(yǎng)切割、蒸壓養(yǎng)護(hù)等工藝形成的多孔性新型墻體材料，是一種可實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境、性能和成本最佳組合的新型環(huán)保節(jié)能建材，是當(dāng)今世界唯一一種能滿足寒冷地區(qū)65%以上節(jié)能要求的單一墻體材料，也是我國(guó)“十二五”期間及未來較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，國(guó)家大力推廣的綠色建材新品種。
[0003]加氣混凝土生產(chǎn)過程通常包括原材料制備、配料、澆注、靜停、切割、蒸壓養(yǎng)護(hù)及出釜加工等工序，其關(guān)鍵在于澆注過程漿體要穩(wěn)定、不出現(xiàn)塌?，F(xiàn)象，靜停過程坯體不出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，蒸壓養(yǎng)護(hù)后的砌塊制品要容重低、砌體強(qiáng)度利用系數(shù)大、具有輕質(zhì)多孔特征。
[0004]目前，加氣混凝土生產(chǎn)過程普遍存在漿體水料配合比低、澆注穩(wěn)定性差、極易出現(xiàn)漿體塌模和坯體收縮現(xiàn)象，砌塊制品普遍存在合格率低、容重高、抗壓強(qiáng)度低、氣孔大且不均勻、氣孔量少、導(dǎo)熱系數(shù)高、耐火極限短、耐久性差等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，通過配料中摻入少量引氣劑，能顯著提高生產(chǎn)過程的漿體水料比和澆注穩(wěn)定性、混凝土耐久性，可保證砌塊制品的高合格率、低容重、高抗壓強(qiáng)度及砌體強(qiáng)度利用系數(shù)，可充分體現(xiàn)出加氣混凝土砌塊的輕質(zhì)多孔特色，可為建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)保生態(tài)型社會(huì)提供精細(xì)化工材料和新型綠色環(huán)保節(jié)能墻體材料。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，總干料中各原料的重量百分比為:鈣質(zhì)材料24~26%、硅質(zhì)材料71~72%、發(fā)氣劑以鋁計(jì)0.035~0.036%、調(diào)節(jié)劑2.45~2.60%、引氣劑以皂素計(jì)0.008~0.010%，各原料的重量百分比之和為100% ;拌合水與總干料的重量比0.55~0.57。將上述原材料混勻后，經(jīng)水化反應(yīng)、澆注成模、預(yù)養(yǎng)成坯、切割成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)、出釜加工，得到摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料砌塊制品。該制品干密度< 795 kg/m3、抗壓強(qiáng)度> 10.09 MPa、氣孔平均直徑
<0.45 mm、凍后質(zhì)量損失率< 4.5%、凍后抗壓強(qiáng)度損失率< 18%、干態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)< 0.19 W/(m.K)、合格率> 95%，高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定的承重型蒸壓加氣混凝土砌塊優(yōu)等品的要求。
[0007]所述的發(fā)氣劑為金屬鋁、鋅、鎂的粉劑或膏劑中的一種或幾種，優(yōu)先選用水溶性鋁粉膏。所述的調(diào)節(jié)劑為石膏。所述的引氣劑為皂苷類混凝土引氣劑。所述的鈣質(zhì)材料為水泥和石灰。所述的硅質(zhì)材料為細(xì)砂，包括海砂、江砂、河砂、機(jī)制砂、風(fēng)化砂中的一種或幾種。
[0008]本發(fā)明各原材料的主要作用如下:鋁粉的作用在于提供足夠發(fā)氣量、保證滿模和產(chǎn)量、降低制品容重；水泥的作用在于調(diào)節(jié)坯體硬化速度和提高制品強(qiáng)度；石灰的作用在于調(diào)節(jié)漿體稠化速度、促進(jìn)鋁粉發(fā)氣和提高制品強(qiáng)度；細(xì)砂的作用在于提供骨架和Si02、使制品獲得強(qiáng)度；石膏的作用在于調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間和防止假凝現(xiàn)象、調(diào)控澆注穩(wěn)定性、提高坯體強(qiáng)度；皂苷類引氣劑的作用在于脫除鋁粉膏表面硬脂酸保護(hù)劑、促進(jìn)鋁粉膏發(fā)氣、穩(wěn)泡、調(diào)控漿體澆注穩(wěn)定性、提高合格率、提高鋁粉和石灰的利用率；拌合水的作用在于提供足夠的水化反應(yīng)底物、提高鋁粉和石灰的利用率。
[0009]本發(fā)明能顯著提高加氣混凝土澆注穩(wěn)定性的關(guān)鍵在于通過添加少量的皂苷類引氣劑，來控制生產(chǎn)過程漿體的硬化速度、稠化速度和發(fā)氣速度相匹配，不出現(xiàn)漿體塌模和坯體收縮現(xiàn)象。
[0010]本發(fā)明能顯著降低砌塊制品容重和孔徑的關(guān)鍵在于生產(chǎn)過程提供了足夠的堿度和水分，保證鋁粉的有效發(fā)氣量，使釋放出來的氣泡能均勻擴(kuò)散到漿體中形成微孔結(jié)構(gòu)，還通過添加少量的皂苷類引氣劑來提高單位鋁粉發(fā)氣量。
[0011]本發(fā)明提高砌塊制品強(qiáng)度的關(guān)鍵在于生產(chǎn)過程要提供足夠的硅質(zhì)和鈣質(zhì)材料，使在蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下能進(jìn)一步生成水化硅酸鈣和水化鋁硅酸鈣礦物結(jié)晶，提高制品后強(qiáng)度。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
1、與普通混凝土相比，本發(fā)明的加氣混凝土制品具有輕質(zhì)多孔、砌體強(qiáng)度利用系數(shù)大、耐久性強(qiáng)、長(zhǎng)期荷載作用下的徐變值小、保溫隔熱性能優(yōu)良、吸聲隔音效果好、耐火耐熱性佳、防震抗震性能優(yōu)良、疏水抗?jié)B性好、可加工性強(qiáng)、原料來源廣泛、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)能耗低等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)家大力推廣的未來綠色建材新品種，能滿足國(guó)家推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)和節(jié)約環(huán)保型社會(huì)建設(shè)的需要。
[0013]2、為了克服現(xiàn)有的加氣混凝土生產(chǎn)技術(shù)缺陷，本發(fā)明通過配料中摻入少量皂苷類引氣劑，就可使水泥硬化速度、石灰稠化速度與鋁粉發(fā)氣速度更加匹配，提高了漿體澆注穩(wěn)定性、不易出現(xiàn)塌模和收縮現(xiàn)象，加氣混凝土的合格率高、更加輕質(zhì)、多孔、高強(qiáng)度，具有意想不到的實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。與對(duì)比例相比，澆注過程的水料比和單位鋁粉發(fā)氣量分別提高了
5.8~9.6%和7.4~9.4%，所得制品的體積和抗壓強(qiáng)度分別提高了 4.7~5.2%和15.2~16.0%、容重減少了 5.2~6.1%。
[0014]3、與現(xiàn)有的加氣混凝土生產(chǎn)配方相比，本發(fā)明在配方中添加了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的皂苷類混凝土引氣劑(簡(jiǎn)稱:皂苷類引氣劑)(申請(qǐng)公布號(hào)CN 103466984 A)。該皂苷類引氣劑提取自油茶、無患子、皂莢、木花生、文冠果等含皂苷的植物，其主要功能成分為皂素。皂素是由皂苷配基、糖類配體和有機(jī)酸三部分組成，含有親水和親油基團(tuán)，是一類齊墩果烷型五環(huán)三萜類皂苷混合物，親疏平衡值HLB高達(dá)16，水溶性很好。
[0015]4、本發(fā)明在配方中添加皂苷類引氣劑可帶來如下顯著優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明采用的皂苷類引氣劑同時(shí)也是一種非離子型表面活性劑，其親水基團(tuán)是由強(qiáng)電負(fù)性的含氧基團(tuán)組成，其親油基團(tuán)是由非極性的碳?xì)洵h(huán)鍵構(gòu)成，能使鋁粉膏更易溶解于堿性介質(zhì)中，發(fā)氣量更大，鋁粉膏利用率更大。
[0016](2)本發(fā)明的皂苷類引氣劑會(huì)吸附到有硬脂酸保護(hù)劑的鋁粉顆粒表面，通過吸附、滲透、浸潤(rùn)、卷離作用，使硬脂酸從鋁粉表面剝離下來，使鋁粉表面較快裸露出來，更快發(fā)氣。
[0017](3)本發(fā)明的皂苷類引氣劑溶解在加氣混凝土漿料中，能在氣液界面形成單分子排列，使氣泡的表面張力降低；由于皂素的分子量大，形成的水化層厚，穩(wěn)泡效果好，皂素分子可覆蓋在氣泡表面，使氣泡強(qiáng)度更大，更不易擴(kuò)大和破裂，使坯體氣孔更小、更均勻、更致密、更易形成非連通孔。
[0018]5、與現(xiàn)有的加氣混凝土生產(chǎn)工藝相比，本發(fā)明僅僅在配方中添加了少量皂苷類引氣劑，就可大幅度提高生產(chǎn)過程的水料比，水料比的提高可帶來如下顯著優(yōu)點(diǎn):
(I)在堿性條件下，鋁粉發(fā)氣反應(yīng)式為2A1 + 3Ca(OH)2 + 6H20 — 3Ca0.Al2O3.6Η20 +3Η2丨，水料比提高后，將有更多的水參與鋁粉發(fā)氣生成氫氣，直至鋁粉被耗盡為止，這樣，鋁粉發(fā)氣將更完全，可顯著提高鋁粉利用率和制品產(chǎn)量，降低制品容重和生產(chǎn)成本。
[0019](2)石灰消解反應(yīng)式為CaO + H2O — Ca(OH)2 + Ca2+ + 0Η_，石灰消解會(huì)產(chǎn)生大量的Ca(0H)2、Ca2+和0H_，水料比提高后，將有更多的水參與石灰消解，使石灰消解更完全、反應(yīng)更深入，可顯著提高漿體澆注溫度、石灰利用率和制品強(qiáng)度，可明顯降低制品生產(chǎn)成本；同時(shí)，在漿體稠化速度較高條件下，還有富余的水來調(diào)節(jié)漿體的稠度與擴(kuò)展度，保證鋁粉發(fā)氣產(chǎn)生的氫氣容易擴(kuò)散到漿體的各個(gè)角落，形成更多的微小氣泡且分布更均勻，可顯著提高制品孔隙率、降低氣孔大小。
[0020](3)石灰消解過程會(huì)產(chǎn)生大量的Ca(OH)2，Ca(OH)2Ca2+ + 20H_，由于水料比提高后，有更多的水可用于溶解Ca (OH)2,漿體中pH值更高，更有利于鋁粉膏的Al2O3氧化膜被堿液溶解，Al2O3 + 20H— — 2A102- + H2O,使鋁粉表面較快裸露出來、更快發(fā)氣，后續(xù)鋁粉發(fā)氣更完全、發(fā)氣效率更高；同時(shí)，更有利于蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下，有更多的Ca (OH) 2和Ca2+與含硅材料S12和Al2O3發(fā)生作用，以水熱合成方式生成水化硅酸鈣和水化鋁硅膠鈣，共同促進(jìn)制品后強(qiáng)度的發(fā)展。

【具體實(shí)施方式】
[0021]一種摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，總干料中各原料重量百分比:水泥12~13%、石灰12~13%、細(xì)砂71~72%、發(fā)氣劑以鋁計(jì)0.035~0.036%、調(diào)節(jié)劑2.4~2.5%、引氣劑以皂素計(jì)0.008~0.010% ;拌合水與總干料比(水料比)0.55~
0.57，上述原材料混勻后，經(jīng)水化反應(yīng)、澆注成模、預(yù)養(yǎng)成坯、切割成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)、出釜加工，制成輕質(zhì)多孔環(huán)保節(jié)能材料。制品干密度< 795 kg/m3、抗壓強(qiáng)度> 10.09 MPa、氣孔平均直徑< 0.45 _、凍后質(zhì)量損失率< 4.5%、凍后抗壓強(qiáng)度損失率< 18%、干態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)
<0.19 ff/(m.K)、合格率> 95%，高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定的承重型蒸壓加氣混凝土砌塊優(yōu)等品的要求，可作為新型墻體材料應(yīng)用于建筑物承重墻、墻板和屋面板的加工與施工。
[0022]所述的發(fā)氣劑為金屬鋁、鋅、鎂的粉劑或膏劑中的一種或幾種，優(yōu)先選用水性鋁粉膏。所述調(diào)節(jié)劑為石膏。所述的引氣劑為皂苷類混凝土引氣劑，提取自油茶、無患子、皂莢、木花生、文冠果等含皂苷的植物，其主要功能成分為皂素。所述細(xì)砂為海砂、江砂、河砂、機(jī)制砂、風(fēng)化砂中的一種或幾種。
[0023]當(dāng)模具內(nèi)容積為3.24 m3時(shí)，原料組分及其配方為:水泥320~340 kg、石灰325~345 kg、細(xì)砂1845~1875 kg、石膏63~65 kg、水性鋁粉膏以鋁計(jì)0.91~0.93 kg、皂苷類引氣劑以皂素計(jì)0.21~0.25 kg、拌合水1430~1470 kg。
[0024]混凝土配合比設(shè)計(jì)參照《混凝土外加劑》(GB 8076-2008)規(guī)范和《普通混凝土設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 55-2011)進(jìn)行。
[0025]加氣混凝土制品的品質(zhì)和性能參數(shù)測(cè)定參照《蒸壓加氣混凝土砌塊》(GB11968-2006)和《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》(GB 11969-2008)進(jìn)行。引氣劑的皂素含量采用香蘭素-濃硫酸比色法檢測(cè)(申請(qǐng)公布號(hào)CN 103466984 A)。
[0026]擴(kuò)展度為表征漿體流動(dòng)性的參數(shù)，采用圓筒模測(cè)定法。將內(nèi)徑50 mm、高度100 mm的圓筒模，置于水平放置的潔凈玻璃板中心，注滿漿體后，勻速垂直提起圓筒模，待漿體流延穩(wěn)定后，測(cè)量漿體兩個(gè)互相垂直方向的擴(kuò)展直徑，其平均值就是漿體擴(kuò)展度。
[0027]本發(fā)明各實(shí)施例與對(duì)比例的配合比設(shè)計(jì)見表1，各制品的主要性能參數(shù)匯總見表2。
[0028]表1各實(shí)施例與對(duì)比例的配合比設(shè)計(jì)(模具內(nèi)容積3.24 m3)

【權(quán)利要求】
1.一種摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，其特征在于--總干料中各原料的重量百分比為:鈣質(zhì)材料24~26%、硅質(zhì)材料71~72%、發(fā)氣劑以鋁計(jì).0.035~0.036%、調(diào)節(jié)劑2.45~2.60%、引氣劑以皂素計(jì)0.008~0.010%，各原料的重量百分比之和為100% ;拌合水與總干料的重量比0.55~0.57。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，其特征在于:干密度<795 kg/m3、抗壓強(qiáng)度> 10.09 MPa、氣孔平均直徑< 0.45 mm、凍后質(zhì)量損失率< 4.5%、凍后抗壓強(qiáng)度損失率< 18%、干態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)< 0.19 W ?m-1 ?k-1、制品合格率> 95%，高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定的承重型蒸壓加氣混凝土砌塊優(yōu)等品的要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，其特征在于:所述的發(fā)氣劑為金屬鋁、鋅、鎂的粉劑或膏劑中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，其特征在于:所述的發(fā)氣劑為水性鋁粉膏。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，其特征在于:所述的調(diào)節(jié)劑為石膏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，其特征在于:所述的引氣劑為皂苷類混凝土引氣劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，其特征在于:所述的鈣質(zhì)材料為水泥和石灰，所述的硅質(zhì)材料為細(xì)砂。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，其特征在于:所述的細(xì)砂為海砂、江砂、河砂、機(jī)制砂、風(fēng)化砂中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，其特征在于:作為墻體材料應(yīng)用于建筑物的承重墻、墻板和屋面板的加工與施工。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻入皂苷類引氣劑制備的承重型蒸壓加氣混凝土墻體材料，其特征在于:總干料中各原料的重量百分比為:水泥12~13%、石灰12~13%、細(xì)砂71~72%、發(fā)氣劑以鋁計(jì)0.035~0.036%、調(diào)節(jié)劑2.4~2.5%、引氣劑以皂素計(jì)0.008~.0.010%，各原料的重量百分比之和為100% ;拌合水與總干料的重量比0.55~0.57。
【文檔編號(hào)】C04B24/10GK104130008SQ201410394773
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】陳劍鋒, 陳浩, 李娜 申請(qǐng)人:福州大學(xué)