本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以磷石膏水硬性復(fù)合膠凝材料為主的發(fā)泡混凝土砌塊及其制備方法。

背景技術(shù)：

建筑節(jié)能作為我國(guó)環(huán)境保護(hù)與節(jié)約能源政策的主要內(nèi)容，已經(jīng)成為了實(shí)現(xiàn)“二十一世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的重要措施之一。隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)建筑節(jié)能工作也取得了巨大的成果。由屋面、墻體、地面和門窗構(gòu)成的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑能耗損失的最主要部分，其中外墻面積較大(約為總面積45%)，其傳熱造成的能耗占到25%，因此，提高墻體保溫對(duì)建筑節(jié)能起著至關(guān)重要的作用。

對(duì)于外墻保溫材料的選擇，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)務(wù)院《綠色建筑行動(dòng)方案》指示精神和國(guó)標(biāo)GB8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，保溫材料既要高效節(jié)能，又要防火安全可靠。發(fā)泡混凝土砌塊自保溫墻體是隨著當(dāng)前我國(guó)建筑節(jié)能發(fā)展需要而產(chǎn)生的新型墻體材料，屬于建筑結(jié)構(gòu)與建筑節(jié)能一體化技術(shù)。

發(fā)泡混凝土又名泡沫混凝土，是通過(guò)化學(xué)或物理的方式將空氣等氣體引入混凝土漿體中，然后經(jīng)過(guò)成型、養(yǎng)護(hù)形成含有大量孔洞并具有一定強(qiáng)度的混凝土制品。它屬于氣泡狀絕熱材料，突出特點(diǎn)是在混凝土內(nèi)部形成大量封閉的泡沫孔，使混凝土具有質(zhì)輕、保溫隔熱、隔音、不易燃等性能，是一種節(jié)能環(huán)保的建筑材料。以發(fā)泡混凝土砌塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機(jī)墻體填充材料和保溫材料，既達(dá)到防火等級(jí)為A1級(jí)節(jié)能保溫要求，又達(dá)到安全節(jié)能防火要求，更達(dá)到綠色環(huán)保要求，消滅安全隱患問(wèn)題。

磷石膏是濕法生產(chǎn)磷肥的固體工業(yè)廢棄物，每生產(chǎn)1t磷酸大約產(chǎn)生5t的磷石膏。目前我國(guó)堆積的磷石膏已有近3億t，而且由于高濃度磷肥的使用，全國(guó)每年新產(chǎn)生的磷石膏上千萬(wàn)噸。當(dāng)前，大部分企業(yè)將磷石膏露天堆放，不但占地面積廣、投資大、堆渣費(fèi)用高，而且長(zhǎng)期露天堆放，由于雨水的洗刷，使得磷石膏中含有的游離磷、氟以及金屬離子、放射性元素等污染土壤和水源，造成環(huán)境污染。雖然國(guó)家鼓勵(lì)企業(yè)將磷石膏吃干榨盡，但由于政策、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的考慮，企業(yè)的積極性并不高，導(dǎo)致我國(guó)每年磷石膏的利用率只有20%-30%。從保護(hù)生態(tài)環(huán)境和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，開發(fā)磷石膏更有價(jià)值的綜合利用途徑已迫在眉睫。

本發(fā)明以磷石膏為主要膠凝材料，輔以水泥、粉煤灰、礦粉和石粉等，制備發(fā)泡混凝土砌塊，可大量消納磷石膏，節(jié)約水泥及其他膠凝材料，降低成本；同時(shí)使用復(fù)合型發(fā)泡劑進(jìn)行發(fā)泡，使氣泡更加均勻且穩(wěn)定，改善發(fā)泡混凝土輕質(zhì)、保溫隔熱等性能。本發(fā)明產(chǎn)品既可用于墻體、屋面及地面的保溫隔熱，也可用于地下回填、地基工程等，具有良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本較低、磷石膏利用率高且性能較好的發(fā)泡混凝土砌塊及其制備方法。

本發(fā)明提出的一種以磷石膏水硬性復(fù)合膠凝材料為主的發(fā)泡混凝土砌塊，由水泥、磷石膏、粉煤灰、礦渣粉、石粉、纖維、水、復(fù)合型發(fā)泡劑、減水劑和促凝劑組成，各組分的重量比為：

水泥 20-40

磷石膏 50-150

粉煤灰 15-25

礦渣粉 15-35

石粉 10-15

纖維 0.2-0.6

水 40-80

復(fù)合型發(fā)泡劑 2-8

減水劑 0.2-0.6

促凝劑 1-3

本發(fā)明中，所述水泥為P·O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

本發(fā)明中，所述磷石膏為高濃度磷肥企業(yè)采用濕法生產(chǎn)磷酸過(guò)程中的固體廢棄物，經(jīng)干燥破碎后過(guò)200目篩即可使用。

本發(fā)明中，所述粉煤灰為I級(jí)高鈣粉煤灰，其游離氧化鈣含量≤3.0%，燒失量≤5.0%。

本發(fā)明中，所述礦渣粉為S95礦渣粉或S105礦渣粉中的一種。

本發(fā)明中，所述石粉為石材加工過(guò)程中產(chǎn)生的粉料，經(jīng)過(guò)烘干、研磨后過(guò)200目篩即可使用。

本發(fā)明中，所述纖維為聚丙烯纖維和植物纖維中的一種。

本發(fā)明中，所述水為自來(lái)水、回收中水、含堿廢水、河水中的一種。

本發(fā)明中，所述復(fù)合型發(fā)泡劑是由茶皂素50重量份、十二烷基硫酸鈉20重量份、聚乙二醇10重量份、明膠10重量份和羧甲基纖維素10重量份在常溫下攪拌混合均勻而成。

本發(fā)明中，所述減水劑為聚羧酸系高性能減水劑。

本發(fā)明中，所述促凝劑由硫酸鈉、氯化鈣和三乙醇胺按照5∶3∶2的重量比復(fù)配而成。

本發(fā)明提出的一種以磷石膏水硬性復(fù)合膠凝材料為主的發(fā)泡混凝土砌塊的制備方法，具體步驟如下：

(1)將水泥、磷石膏、粉煤灰、礦渣粉、石粉和纖維按照重量比例稱料，然后將固體粉料和纖維加入攪拌機(jī)中進(jìn)行一級(jí)攪拌，慢速攪拌(2-3)分鐘，使固體粉料和纖維混合均勻；

(2)向上述混合均勻后的粉料中加入相應(yīng)重量比例的水、減水劑和促凝劑，然后迅速進(jìn)行二級(jí)攪拌，快速攪拌(1-2)分鐘，制得發(fā)泡前的均勻漿料；

(3)向經(jīng)二級(jí)攪拌后的漿料中加入相應(yīng)重量比例的復(fù)合型發(fā)泡劑，然后迅速進(jìn)行三級(jí)攪拌，快速攪拌約1分鐘，然后迅速將泡沫漿體澆筑到模具內(nèi)成型，靜置(1-2)小時(shí)；

(4)將步驟（３）中靜置(1-2)小時(shí)后的發(fā)泡混凝土移至常溫養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)(12-24)小時(shí)后脫模，脫模后的砌塊繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至7d和28d即可。

本發(fā)明的有益效果在于：一方面利用固體廢棄物磷石膏制備發(fā)泡混凝土砌塊保溫材料，有利于實(shí)現(xiàn)磷石膏的資源化利用；另一方面節(jié)省了水泥和其他摻合料，降低了生產(chǎn)建筑節(jié)能材料的成本，有利于推進(jìn)我國(guó)建筑節(jié)能和環(huán)境保護(hù)。本發(fā)明產(chǎn)品既可用于墻體、屋面及地面的保溫隔熱、也可用于地下回填、地基工程等，具有良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

與現(xiàn)在技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明以磷石膏水硬性復(fù)合膠凝材料為主制備發(fā)泡混凝土砌塊，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高了工業(yè)固體廢棄物磷石膏的配加量(磷石膏用量超過(guò)50%)，有利于固體廢棄物資源的綜合利用，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)有利于節(jié)約水泥和其他膠凝材料，降低生產(chǎn)成本。

(2)本發(fā)明采用復(fù)合型發(fā)泡劑對(duì)混凝土進(jìn)行發(fā)泡，通過(guò)起泡組分、穩(wěn)泡成分和增稠組分的綜合作用，發(fā)泡效果好且泡沫更加穩(wěn)定，使發(fā)泡混凝土砌塊制作及養(yǎng)護(hù)過(guò)程中易不產(chǎn)生收縮下沉、坍塌、變形，同時(shí)內(nèi)部氣泡大而均勻且又相對(duì)獨(dú)立，使發(fā)泡混凝土在同等干容重下具有更高的強(qiáng)度和更好的保溫隔熱效果。

(3)本發(fā)明采用促凝劑，加快發(fā)泡混凝土凝結(jié)硬化速度，提高發(fā)泡混凝土早期強(qiáng)度，發(fā)泡混凝土砌塊無(wú)需蒸養(yǎng)即可在(12-24)h內(nèi)實(shí)現(xiàn)脫模，生產(chǎn)工藝更簡(jiǎn)單，也更加節(jié)能。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

實(shí)施例1，一種以磷石膏水硬性復(fù)合膠凝材料為主的發(fā)泡混凝土砌塊，分別稱取水泥20重量份、磷石膏50重量份、粉煤灰15重量份、S105礦渣粉15重量份、石粉10重量份和聚丙烯纖維0.2重量份，加入攪拌機(jī)中慢速攪拌(2-3)分鐘，使粉體和纖維混合均勻；再稱取水40重量份、減水劑0.2重量份和促凝劑1重量份，加入攪拌機(jī)中快速攪拌(1-2)分鐘，制成均勻漿料；之后迅速往漿料中加入2重量份復(fù)合型發(fā)泡劑，再快速攪拌約1分鐘，然后迅速出料入模成型，待物料在模具中發(fā)泡(1-2)小時(shí)后，將模具移置常溫養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)(12-24)h后脫模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至7d和28d，取出試件，烘干后測(cè)其干容重、導(dǎo)熱系數(shù)和強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

實(shí)施例2，一種以磷石膏水硬性復(fù)合膠凝材料為主的發(fā)泡混凝土砌塊，分別稱取水泥30重量份、磷石膏100重量份、粉煤灰20重量份、S95礦渣粉20重量份、石粉12重量份和聚丙烯纖維0.3重量份，加入攪拌機(jī)中慢速攪拌(2-3)分鐘，使粉體和纖維混合均勻；再稱取水60重量份、減水劑0.4重量份和促凝劑2重量份，加入攪拌機(jī)中快速攪拌(1-2)分鐘，制成均勻漿料；之后迅速往漿料中加入4重量份復(fù)合型發(fā)泡劑，再快速攪拌約1分鐘，然后迅速出料入模成型，待物料在模具中發(fā)泡(1-2)小時(shí)后，將模具移置常溫養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)(12-24)h后脫模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至7d和28d，取出試件，烘干后測(cè)其干容重、導(dǎo)熱系數(shù)和強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

實(shí)施例3，一種以磷石膏水硬性復(fù)合膠凝材料為主的發(fā)泡混凝土砌塊，分別稱取水泥40重量份、磷石膏150重量份、粉煤灰25重量份、S95礦渣粉35重量份、石粉15重量份和木質(zhì)纖維0.6重量份，加入攪拌機(jī)中慢速攪拌(2-3)分鐘，使粉體和纖維混合均勻；再稱取水80重量份、減水劑0.6重量份和促凝劑3重量份，加入攪拌機(jī)中快速攪拌(1-2)分鐘，制成均勻漿料；之后迅速往漿料中加入8重量份復(fù)合型發(fā)泡劑，再快速攪拌約1分鐘，然后迅速出料入模成型，待物料在模具中發(fā)泡(1-2)小時(shí)后，將模具移置常溫養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)(12-24)h后脫模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至7d和28d，取出試件，烘干后測(cè)其干容重、導(dǎo)熱系數(shù)和強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 實(shí)施例性能測(cè)試結(jié)果