一種加氣混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供有一種加氣混凝土包括水硬性凝膠材料、鈣質(zhì)材料、硅質(zhì)材料、發(fā)泡劑、外加劑(分散劑、表面活性劑、穩(wěn)泡劑、活性激發(fā)劑、調(diào)節(jié)劑)等。各物料的干基重量百分比為：水泥和水渣混合物5％-15％、砂料5％-10％、生石灰10％-20％、普通粉煤灰25％-35％、脫硫灰渣20％-30％、電石渣6％-8％、鋁粉0.1％-0.2％、六偏磷酸鈉0.7％-1％、焦磷酸鈉0.5％-0.7％、活性激發(fā)劑0.2％-0.5％、調(diào)節(jié)劑3％-4％、減水劑0.1％-0.2％，PP纖維0.15％-0.2％。本發(fā)明可獲得成本低、保水性好、粘結(jié)強(qiáng)度高的加氣混凝土。
【專利說明】一種加氣混凝土及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種加氣混凝土砌塊及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 加氣混凝土是以發(fā)氣劑和水泥制成的多孔輕混凝土。加氣混凝土按原料，基本有 三種：水泥、石灰、粉煤灰加氣磚；水泥、石灰、砂加氣磚；水泥、礦渣、砂加氣磚。通過配料、 攪拌、燒筑、預(yù)養(yǎng)、切割、蒸壓、養(yǎng)護(hù)等工藝過程制成。適用于高層建筑的填充墻和低層建筑 的承重墻。由于加氣混凝土具有容重輕、保溫性能高、吸音效果好，具有一定的強(qiáng)度和可加 工性等優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)推廣應(yīng)用最早，使用最廣泛的輕質(zhì)墻體材料之一。
[0003] 加氣混凝土生產(chǎn)原料豐富，一般使用粉煤灰為原料，既能綜合利用工業(yè)廢渣、治理 環(huán)境污染、不破壞耕地，又能創(chuàng)造良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，是一種替代傳統(tǒng)實(shí)心粘土磚 理想的墻體材料，多年來受到國(guó)家墻改政策、稅收政策和環(huán)保政策的大力支持，具有廣闊的 市場(chǎng)發(fā)展前景。粉煤灰加氣混凝土必須有發(fā)氣材料作為發(fā)氣劑，使混凝土產(chǎn)生氣孔，才能形 成輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)。一般來說，粉煤灰加氣混凝土的加氣劑為鋁粉，缺點(diǎn)是用量大，價(jià)格高。
[0004] 電石廢渣是電石與水反應(yīng)生產(chǎn)乙炔氣體后留下來的工業(yè)殘?jiān)?，目前利用價(jià)值很 低，一般作為廢料丟棄。如果不經(jīng)處理直接填埋會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，其主要成分是消石 灰，由于其溶液為堿性，腐蝕性強(qiáng)，干后成粉末揚(yáng)灰嚴(yán)重。所以如何處理好電石廢渣，變廢為 寶，一種是人們想要解決而沒有得到很好的解決的問題。
[0005] 隨著我國(guó)不斷加強(qiáng)S02污染的控制，越來越多的燃煤電廠或冶煉行業(yè)采用脫硫工 藝處理排放煙氣。但由此產(chǎn)生的脫硫灰的去處，卻成為一大難題。歐洲對(duì)脫硫灰的研究較 早，主要用于建筑工業(yè)回填，少量用于土壤修復(fù)、路基材料和水泥工業(yè)中。根據(jù)美國(guó)煤燃燒 協(xié)會(huì)（ACAA)對(duì)脫硫灰的分類統(tǒng)計(jì)表明，美國(guó)90%脫硫灰已經(jīng)資源化利用，其中半數(shù)以上用 于煤礦回填區(qū)域用于廢物穩(wěn)定和固化。我國(guó)對(duì)脫硫灰的綜合利用研究尚處于起步階段。由 于脫硫灰含有大量亞硫酸鈣和游離鈣，并且化學(xué)成分極其不穩(wěn)定，難以利用。目前我國(guó)脫硫 灰主要采用堆放或填埋的方式處理，不但占用大量土地，而且造成環(huán)境污染，因此急需解決 脫硫灰的資源化利用問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)中按常規(guī)方法將脫硫灰在大量用于生 產(chǎn)加氣混凝土砌塊時(shí)，產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量和生產(chǎn)的穩(wěn)定性均受到嚴(yán)重影響的不足，還可同時(shí) 利用脫硫灰和電石渣兩種廢棄物，獲得成本低、保水性好、粘結(jié)強(qiáng)度高的加氣混凝土。
[0007] 本發(fā)明技術(shù)方案如下，一種加氣混凝土，包括水硬性凝膠材料、鈣質(zhì)材料、硅質(zhì)材 料、發(fā)泡劑、外加劑（分散劑、表面活性劑、穩(wěn)泡劑、活性激發(fā)劑、調(diào)節(jié)劑）等，各物料的干基 重量百分比為：水泥和水渣混合物5% -15%、砂料5% -10%、生石灰10% -20%、普通粉 煤灰25% -35%、脫硫灰渣20% -30%、電石渣6% -8%、鋁粉(λ 1% -0.2%、六偏磷酸鈉 0. 7% -1 %、焦磷酸鈉0. 5% -0. 7%、活性激發(fā)劑0. 2% -0. 5%、調(diào)節(jié)劑3% -4%、減水劑 0· 1% -0· 2%，PP 纖維 0· 15% -ο. 2%。
[0008] 本發(fā)明中水料比為0. 56-0. 58 ;本發(fā)明所述水泥為普通硅酸鹽水泥P. 042. 5 ;所述 水泥和水渣混合物為水泥和水渣按照1:1 (質(zhì)量比）比例混合；所述砂料球磨至0. 08mm，方 孔篩篩余10%，Si02含量約95%，符合JC/T 622的規(guī)定。所述生石灰，活性CaO含量大于 85%，粉磨至0. 1_，方孔篩篩余〈14%。所述脫硫灰渣為煙氣干法或者半干法脫硫的產(chǎn)物， 化學(xué)組成為亞硫酸鈣、硫酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣、氯化鈣、氟化鈣等。所述鋁粉為鋁含量大 于90%以上的鋁粉或者鋁粉膏，優(yōu)選為鋁粉膏。符合JC/T407的規(guī)定。所述PP纖維為普通 PP纖維或者經(jīng)表面處理后的PP纖維。
[0009] 六偏磷酸鈉作為分散劑，焦磷酸鈉作為表面活性劑；活性激發(fā)劑的主要成分為無 機(jī)鹽和萘磺酸鹽復(fù)合物，具有激發(fā)粉煤灰活性和減水、致密實(shí)、增強(qiáng)的功效。調(diào)節(jié)劑為石膏： 氫氧化鈉（質(zhì)量比）=3:1-7:1。石膏CaS0 4 · 5H20 > 80%，0· 08mm方孔篩余< 15%。
[0010] 本發(fā)明加氣混凝土的主要制備工藝過程如下：
[0011] (1)水泥、水渣、砂料、粉煤灰、脫硫灰渣、電石渣等原料在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行干磨，時(shí)間 為30-60min，得到一定細(xì)度（0. 08mm方孔篩篩余量為0. 5 % -1. 5 % )的原料備用。
[0012] (2)準(zhǔn)備9組三聯(lián)模，涂上脫模劑待用。
[0013] (3)將NaOH、石膏計(jì)量后混合均勻，加總水量10%的水量，混合攪拌lmin，制成堿 性調(diào)節(jié)劑溶液。
[0014] (4)水泥、水渣、砂料、粉煤灰、脫硫灰渣、電石渣等原料計(jì)量后干混合均勻，然后加 總水量的90%，混合攪拌lmin，得到水泥漿。
[0015] (5)將制得的堿性調(diào)節(jié)劑溶液倒入水泥漿中混合攪拌，攪拌時(shí)問為l-2min，直至 得到均勻混凝土漿，然后加入鋁粉、分散劑、表面活性劑等外加劑，攪拌60s。
[0016] (6)澆注料漿入試模，澆注的體積約為三聯(lián)?？傮w積的2/3,發(fā)氣靜停2-2. 5h，然 后用鏟子將試模表面刮平。
[0017] (7) 24h后脫模，并放在空氣中進(jìn)行常壓養(yǎng)護(hù)。
[0018] 加氣混凝土是一種多孔結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)硅酸鹽人工石材?；炷系墓逃腥觞c(diǎn)是因脆性 而容易產(chǎn)生裂縫?；炷恋牧芽p問題一直困擾著人們，人們也在從不同途徑解決這一問題。 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在混凝土摻入微細(xì)纖維的纖維混凝土不僅能夠提高混凝土本身的延性和韌 性，增強(qiáng)混凝土的抗裂能力，而且對(duì)原材料和工藝幾乎沒有特別的要求，成本增加不大。通 過加氣混凝土制備工藝試驗(yàn)、性能檢測(cè)及理論分析，研究了聚丙烯纖維增強(qiáng)加氣混凝土常 壓制備及工藝問題。根據(jù)加氣混凝土目前存在的張度偏低、收縮較大、需蒸壓養(yǎng)護(hù)、制備工 藝復(fù)雜、能耗高等問題，在進(jìn)行了大量研究的基礎(chǔ)上，采用纖維增強(qiáng)，堿活性激發(fā)、原料細(xì)磨 等工藝手段進(jìn)行了常壓制備工藝及性能改進(jìn)研究。獲得了良好成效，按照本發(fā)明工藝制得 的加氣混凝土砌塊的平均抗壓強(qiáng)度為9. 8Mpa，干密度平均為620kg/m3,符合GB11968-2006 對(duì)B07級(jí)的優(yōu)等品要求。本發(fā)明具有如下有益效果：
[0019] (1)本發(fā)明采用脫硫灰渣、電石渣等固體廢棄物生產(chǎn)蒸汽加壓混凝土砌塊，且脫硫 灰渣的摻入量20 % -30%，電石渣的摻入量為6% -8%，不僅可以大量有效利用工業(yè)廢渣， 緩解普通粉煤灰供應(yīng)緊張的矛盾，更為脫硫灰的綜合利用找到可行途徑。
[0020] (2)本法明混凝土中添加了 PP纖維，極大地提高了混凝土本身的延性和韌性，增 強(qiáng)混凝土的抗裂能力。
[0021] (3)本發(fā)明加氣混凝土中石膏和生石灰添加量較普通加氣混凝土明顯降低，節(jié)約 了天然石膏和生石灰。對(duì)解決日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題和節(jié)約石化類天然資源問題具有重 要意義。
[0022] (4)本發(fā)明工藝在常溫常壓下養(yǎng)護(hù)即可，無需再蒸壓釜中蒸養(yǎng)，因此無需添加蒸壓 釜等設(shè)備，大大節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間和生產(chǎn)成本。取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 實(shí)施例1、一種加氣混凝土，各物料的干基重量百分比為：水泥和水渣混合物5%、 砂料10 %、生石灰20 %、普通粉煤灰34. 2 %、脫硫灰渣20 %、電石渣6 %、鋁粉0. 1 %、六 偏磷酸鈉〇. 7%、焦磷酸鈉0. 5%、活性激發(fā)劑0. 2%、調(diào)節(jié)劑3%、減水劑0. 1%，PP纖維 0.2%。水料比為0.56。
[0024] 本發(fā)明加氣混凝土砌塊的主要制備工藝過程如下：
[0025] (1)水泥、水渣、砂料、粉煤灰、脫硫灰渣、電石渣等原料在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行干磨，時(shí)間 為30-60min，得到一定細(xì)度（0. 08mm方孔篩篩余量為0. 5 % -1. 5 % )的原料備用。
[0026] (2)準(zhǔn)備9組三聯(lián)模，涂上脫模劑待用。
[0027] (3)將NaOH、石膏計(jì)量后混合均勻，加總水量10%的水量，混合攪拌lmin，制成堿 性調(diào)節(jié)劑溶液。
[0028] (4)水泥、水渣、砂料、粉煤灰、脫硫灰渣、電石渣等原料計(jì)量后干混合均勻，然后加 總水量的90%，混合攪拌lmin，得到水泥漿。
[0029] (5)將制得的堿性調(diào)節(jié)劑溶液倒入水泥漿中混合攪拌，攪拌時(shí)問為l_2min，直至 得到均勻混凝土漿，然后加入鋁粉、穩(wěn)泡劑、分散劑、表面活性劑等外加劑，攪拌60s。
[0030] (6)澆注料漿入試模，澆注的體積約為三聯(lián)?？傮w積的2/3,發(fā)氣靜停2-2. 5h，然 后用鏟子將試模表面刮平。
[0031] (7) 24h后脫模，并放在空氣中進(jìn)行常壓養(yǎng)護(hù)。
[0032] 實(shí)施例2、一種加氣混凝土，各物料的干基重量百分比為：水泥和水渣混合物 10 %、砂料8 %、生石灰10 %、普通粉煤灰27. 4%、脫硫灰渣30 %、電石渣8 %、鋁粉0. 2 %、 六偏磷酸鈉1 %、焦磷酸鈉〇. 7%、活性激發(fā)劑0. 3%、調(diào)節(jié)劑4%、減水劑0. 2%，PP纖維 0.2%。水料比為0.58。
[0033] 制備工藝過程同實(shí)施例1。
[0034] 實(shí)施例3、一種加氣混凝土，各物料的干基重量百分比為：水泥和水渣混合物 10 %、砂料8 %、生石灰14. 2 %、普通粉煤灰25 %、脫硫灰渣30 %、電石渣7 %、鋁粉(λ 2 %、 六偏磷酸鈉〇. 8%、焦磷酸鈉0. 6%、活性激發(fā)劑0. 4%、調(diào)節(jié)劑3. 5%、減水劑0. 15%，表面 改性ΡΡ纖維0. 15%。水料比為0. 57。
[0035] 制備工藝過程同實(shí)施例1。
[0036] 試驗(yàn)例1、ΡΡ纖維的加入量對(duì)混凝土強(qiáng)度和密度的影響
[0037] 采用不同ΡΡ纖維的摻入量，其余按照前述配方及工藝制作混凝土砌塊，測(cè)試其強(qiáng) 度、密度。
[0038] 抗壓和抗折強(qiáng)度的測(cè)量：按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能 試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的方法進(jìn)行硬化混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗彎拉（折）強(qiáng)度測(cè)試.
[0039] 密度測(cè)量及比強(qiáng)度計(jì)算：參照GB/T 11969-2008《加氣混凝土體積密度、含水率和 吸水率試驗(yàn)方法》，中的規(guī)定測(cè)試式樣的干密度。按照材料張度除以密度計(jì)算得到加氣混凝 土的比強(qiáng)度值。試驗(yàn)結(jié)果見表1
[0040] 表1 PP纖維用量與混凝土強(qiáng)度及密度的試驗(yàn)結(jié)果
[0041]

【權(quán)利要求】
1. 一種加氣混凝土，包括水硬性凝膠材料、鈣質(zhì)材料、硅質(zhì)材料、發(fā)泡劑、外加劑等， 其特征是，各物料的干基重量百分比為：水泥和水渣混合物5% -15%、砂料5% -10%、 生石灰10% -20%、普通粉煤灰25% -35%、脫硫灰渣20% -30%、電石渣6% -8%、鋁粉 0. 1% -0. 2%、六偏磷酸鈉0. 7% -1 %、焦磷酸鈉0. 5% -0. 7%、活性激發(fā)劑0. 2% -0. 5%、 調(diào)節(jié)劑 3% -4%、減水劑 0· 1% -0· 2%，PP 纖維 0· 15% -0· 2%。
2. 如權(quán)利要求1所述的加氣混凝土，其特征是，所述水泥和水渣混合物為水泥和水渣 按照1:1比例混合。
3. 如權(quán)利要求1所述的加氣混凝土，其特征是，所述砂料球磨至0. 08mm，方孔篩篩余 10%，Si02 含量約 95%。
4. 如權(quán)利要求1所述的加氣混凝土，其特征是，所述生石灰，活性CaO含量大于85 %， 粉磨至0. 1mm，方孔篩篩余〈14%。
5. 如權(quán)利要求1所述的加氣混凝土，其特征是，所述鋁粉為鋁含量大于90%以上的鋁 粉或者錯(cuò)粉膏。
6. 如權(quán)利要求1所述的加氣混凝土，其特征是，所述PP纖維為普通PP纖維或者經(jīng)表面 處理后的PP纖維。
7. 如權(quán)利要求1所述的加氣混凝土，其特征是，所述調(diào)節(jié)劑為石膏和氫氧化鈉，兩者質(zhì) 量比為3:1-7:1。
8. 如權(quán)利要求1所述的加氣混凝土，其特征是，所述混凝土中水料比為0. 56-0. 58。
9. 制備權(quán)利要求1-8任一所述的加氣混凝土的方法，其特征是，工藝過程如下： (1) 水泥、水渣、砂料、粉煤灰、脫硫灰渣、電石渣等原料在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行干磨，時(shí)間為 30-60min，得到一定細(xì)度的原料備用； (2) 準(zhǔn)備9組三聯(lián)模，涂上脫模劑待用； (3) 將NaOH、石膏計(jì)量后混合均勻，加總水量10%的水量，混合攪拌lmin，制成堿性調(diào) 節(jié)劑溶液； (4) 水泥、水渣、砂料、粉煤灰、脫硫灰渣、電石渣等原料計(jì)量后干混合均勻，然后加總水 量的90 %，混合攪拌lmin，得到水泥漿； (5) 將制得的堿性調(diào)節(jié)劑溶液倒入水泥漿中混合攪拌，攪拌時(shí)問為l_2min，直至得到 均勻混凝土漿，然后加入鋁粉、分散劑、表面活性劑等外加劑，攪拌60s ; (6) 澆注料漿入試模，澆注的體積約為三聯(lián)?？傮w積的2/3,發(fā)氣靜停2-2. 5h，然后用 鏟子將試模表面刮平； (7) 24h后脫模，并放在空氣中進(jìn)行常壓養(yǎng)護(hù)。
10. 如權(quán)利要求9所述的加氣混凝土的制備方法，其特征是，所述步驟（1)原料細(xì)度為 0. 08mm方孔篩篩余量為0. 5 % -1. 5 %。
【文檔編號(hào)】C04B18/30GK104193391SQ201410419221
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】徐磊, 張冠洲 申請(qǐng)人:山東省環(huán)能設(shè)計(jì)院有限公司