一種石膏礦渣發(fā)泡水泥保溫板及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑節(jié)能材料領(lǐng)域，具體涉及一種以石膏礦渣水泥為主要膠凝材料的發(fā)泡水泥保溫板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在各大能源消耗的比例中，建筑能耗占有較高的比重，因此，節(jié)能型建筑材料勢(shì)必成為今后新型建材的發(fā)展方向，開(kāi)發(fā)高效保溫的新型墻體材料對(duì)降低建筑能耗和達(dá)到節(jié)能的要求都有著重大的意義。在外墻保溫系統(tǒng)中，之前普遍采用的保溫材料是EPS和XPS等有機(jī)高分子材料。它們雖然保溫性能優(yōu)異，但具有易燃、易老化脫落、維修更換復(fù)雜等明顯的缺點(diǎn)，特別是易燃的缺陷，使得發(fā)生不少因外墻保溫板燃燒引起了的重大火災(zāi)事故，造成了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。另外一種以珍珠巖等多孔輕質(zhì)材料制成的顆粒膠粉砂漿，雖解決了防火問(wèn)題，但是其吸水率較高，容易開(kāi)裂，從而導(dǎo)致保溫效果不佳。
[0003]發(fā)泡水泥，是通過(guò)發(fā)泡劑與水按比例混合并高速攪拌制出泡沫，并將泡沫與水泥漿均勻混合，然后進(jìn)行現(xiàn)澆施工或模具成型，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)保溫材料。發(fā)泡水泥保溫板不僅導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫效果好，而且不燃燒，防水，與墻體粘結(jié)力強(qiáng)，強(qiáng)度高，無(wú)毒害放射物質(zhì)，環(huán)保，目前已成為墻體保溫和防火隔離帶理想的保溫材料，但其使用的原料硅酸鹽水泥在制備過(guò)程中能耗高，不符合節(jié)能減排的要求。此夕卜，采用硅酸鹽系列水泥制造發(fā)泡水泥成本也較高。
[0004]脫硫石膏和礦渣都是工業(yè)生產(chǎn)中的副產(chǎn)物或廢料，其來(lái)源廣泛、產(chǎn)量豐富但利用率低。脫硫石膏作為燃煤火電廠(chǎng)濕石灰-石膏法煙氣脫硫的產(chǎn)物，是一種有著廣泛應(yīng)用前景的工業(yè)廢棄物。其主要應(yīng)用方向是制備混凝土的促凝劑、石膏板、石膏砌塊、粉刷石膏等產(chǎn)品。目前我國(guó)脫硫石膏的年產(chǎn)量大概為6000萬(wàn)噸，利用率大概為83%，每年仍有1020萬(wàn)噸脫硫石膏因無(wú)法利用而堆積填埋。并且，現(xiàn)有脫硫石膏板材、砌塊等產(chǎn)品有著耐水性差的顯著缺點(diǎn)。?；郀t礦渣是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的一種廢渣。高爐礦渣的產(chǎn)生量一般為生鐵產(chǎn)量的25%?50%左右。2013年我國(guó)生鐵產(chǎn)量為70897萬(wàn)噸，估算每年產(chǎn)生的高爐礦渣總量至少在20000萬(wàn)噸以上。目前我國(guó)高爐礦渣的利用率在85%左右，離發(fā)達(dá)國(guó)家的當(dāng)年排渣當(dāng)年用完，完全實(shí)現(xiàn)資源化還有較大的距離。
[0005]將制備出的水泥應(yīng)用到發(fā)泡水泥保溫板的制備中，有效地利用了脫硫石膏和冶鐵廢渣等工業(yè)廢棄物資源，實(shí)現(xiàn)了資源的回收利用，具有綠色、廉價(jià)的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)了建筑節(jié)能的發(fā)展。
[0006]本發(fā)明制備的石膏礦渣發(fā)泡水泥板相比目前普遍使用的EPS和XPS等有機(jī)外墻保溫材料，其耐火性好，達(dá)到不燃級(jí)別(即A級(jí))；其次，相比于硅酸鹽水泥發(fā)泡保溫板，其脫硫石膏煅燒溫度(700°C )相對(duì)于硅酸鹽水泥燒結(jié)溫度(1450°C )大大降低，有效減小了能源消耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種石膏礦渣發(fā)泡水泥及由該水泥制成的保溫板，通過(guò)合適的配合比得到較好的水泥，通過(guò)化學(xué)發(fā)泡的方法和相應(yīng)的穩(wěn)定劑等在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)下澆筑成型，得到一種輕質(zhì)高強(qiáng)、防水防火、保溫隔熱性能優(yōu)良的發(fā)泡保溫板。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種石膏礦渣發(fā)泡水泥，其原料由以下質(zhì)量百分比的組分組成:礦渣80-90%，脫硫石霄10-15%，建筑石霄0-10%，消石灰0-10%，石灰石0-10%。
[0010]進(jìn)一步的，所述脫硫石膏為經(jīng)700°C煅燒Ih的脫硫石膏，并經(jīng)過(guò)磨細(xì)處理。
[0011]進(jìn)一步的，所述礦渣為S95或S105的礦粉。
[0012]上述石膏礦渣發(fā)泡水泥的制備方法，包括以下步驟:
[0013](I)脫硫石膏經(jīng)700°C煅燒一小時(shí)后并用球磨機(jī)粉磨35min后備用；
[0014](2)按比例復(fù)合摻加建筑石膏、消石灰與石灰石粉作為熟料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室球磨機(jī)粉磨50min后備用；
[0015](3)按比例將脫硫石膏、熟料、礦渣一起粉磨lh，制備水泥。
[0016]一種石膏礦渣發(fā)泡水泥保溫板，其原料由以下重量份數(shù)的組分組成:水泥2400-4000、粉煤灰 140-1200、水 1600-2400、穩(wěn)泡劑 20-60、減水劑 0-10、發(fā)泡劑 100-300、纖維 0-30 ；
[0017]所述水泥為上述的石膏礦渣發(fā)泡水泥。
[0018]進(jìn)一步的，所述發(fā)泡劑為濃度為質(zhì)量濃度為30%?40%的雙氧水。
[0019]進(jìn)一步的，所用穩(wěn)泡劑為硬脂酸鈣。
[0020]進(jìn)一步的，所述減水劑為聚羧酸減水劑或萘系減水劑或脂肪族減水劑或其它減水劑中的一種。
[0021]進(jìn)一步的，所述纖維為長(zhǎng)度為5-20mm的聚丙烯纖維或玻璃纖維或玄武巖纖維的一種或幾種。
[0022]進(jìn)一步的，所述粉煤灰為I級(jí)或II級(jí)粉煤灰；水為自來(lái)水。
[0023]上述的石膏礦渣發(fā)泡水泥保溫板的制備方法，包括以下步驟:
[0024](I)對(duì)于粉劑型減水劑，按比例將水泥、粉煤灰、減水劑、纖維攪拌均勻后，加入全部的水，攪拌30s ;對(duì)于液態(tài)型減水劑，先將減水劑加入全部的水中攪拌均勻，再加入水泥、粉煤灰、纖維，攪拌30s;
[0025](2)將穩(wěn)泡劑加入步驟⑴的拌合物中攪拌Imin ；
[0026](3)將發(fā)泡劑加入步驟⑵得到的拌合物中，攪拌5?7s ;
[0027](4)將步驟(3)得到的拌合物于3?6s內(nèi)澆注到模具中，靜置24h后拆模。
[0028]本發(fā)明得到了以石膏礦渣水泥為膠凝材料的發(fā)泡水泥保溫板不僅可以用現(xiàn)場(chǎng)澆注，也可以用來(lái)生產(chǎn)制品。通過(guò)改變發(fā)泡劑摻量來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)泡程度，還可以生產(chǎn)保溫砌塊。
[0029]本發(fā)明中，石膏-礦渣復(fù)合為主要膠凝材料，粉煤灰作為輔助膠凝組分，共同組成了以石膏礦渣發(fā)泡水泥復(fù)合體系。煅燒脫硫石膏成分為CaSO4,而粒化爐渣中則含有Si02、Al2O3，活性較高，在堿性條件下，存在兩種激發(fā)機(jī)理:堿激發(fā)和硫酸鹽激發(fā)。石膏將作為硫酸鹽激發(fā)劑使礦渣水化，生成水化硫鋁酸鈣化合物即鈣礬石(AFt) (3Ca0 -Al2O3 *3CaS04.32H2O)和低堿性水化硅酸鈣C-S-H凝膠(化學(xué)組成和形態(tài)不固定，均隨反應(yīng)條件不同而變化)。鈣礬石為水硬性材料，將有效改善石膏的耐水性，而C-S-H凝膠將會(huì)提高整個(gè)復(fù)合體系的強(qiáng)度。并且在堿性條件下有利于促進(jìn)礦渣分解產(chǎn)生鈣離子、鋁離子和硅離子，進(jìn)一步反應(yīng)生成鈣礬石和C-S-H凝膠。鈣礬石是硅酸鹽水化產(chǎn)物中提供早期強(qiáng)度的主要物質(zhì)，而不同堿性環(huán)境下將導(dǎo)致鈣礬石產(chǎn)量不同，因而堿度直接影響早期水泥強(qiáng)度。堿度適中時(shí)，符合鈣礬石生成條件，鈣礬石析出并填充到固體顆粒的空隙中，進(jìn)而提高水泥石的密實(shí)性和強(qiáng)度。網(wǎng)狀的C-S-H凝膠和部分AFt、Ca (OH) 2相互交織在一起形成致密結(jié)構(gòu)，少量未水化的礦渣粉和脫硫石膏填充在硬化體的孔隙中，大大減少了硬化體結(jié)構(gòu)中的大孔和連通孔的數(shù)量，從而使膠凝材料具有較高的強(qiáng)度和良好的耐水性。粉煤灰的主要含有大量的活性S12和Al2O3，其和水泥復(fù)合使用，可以充分發(fā)揮兩者的活性，對(duì)整個(gè)體系的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度的發(fā)展起到很大的作用。高效減水劑的加入可以降低整體用水量，提高整體流變性及可塑性，使得強(qiáng)度提高。聚丙烯纖維可以提高構(gòu)件的抗折強(qiáng)度，減少收縮，防止結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。穩(wěn)泡劑的加入可以改善發(fā)泡水泥的性能，使泡沫穩(wěn)定時(shí)間更長(zhǎng)。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:
[0031]本發(fā)明對(duì)脫硫石膏進(jìn)行資源化利用，大量利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢棄物，且生產(chǎn)過(guò)程節(jié)能環(huán)保，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。另外，本發(fā)明發(fā)泡保溫板具有質(zhì)輕、保溫隔熱、阻燃、隔音吸聲等特點(diǎn)，生產(chǎn)成本低，工藝簡(jiǎn)單。
[0032]采用本發(fā)明的技術(shù)方案制備的發(fā)泡保溫板性能如下:干密度225kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)0.062W/(m.K)，抗壓強(qiáng)度0.56MPa，體積吸水率7.5%0
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0034]實(shí)施例1
[0035]—種以石膏礦渣水泥為主要膠凝材料的發(fā)泡保溫板，其原料按重量份數(shù)，包括以下組分:水泥2800，粉煤灰1200，水2080，硬脂酸鈣60，萘系減水劑(粉劑)10，過(guò)氧化氫208，聚丙烯纖維20 ;其中，過(guò)氧化氫采用質(zhì)量濃度為30%的雙氧水，其質(zhì)量以H2O2計(jì)；聚丙烯纖維的長(zhǎng)度為5-20mm，粉煤灰為I級(jí)粉煤灰，水為自來(lái)水。
[0036]其中，水泥的原料由以下質(zhì)量百分比的組分組成:礦渣80%，脫硫石膏15%，建筑石膏3%，消石灰1%，石灰石1%。其中，礦渣為S95級(jí)的礦粉。
[0037]其制備方法是:首先將脫硫石膏經(jīng)700°C煅燒一小時(shí)后并用球磨機(jī)粉磨35min后備用(煅燒石膏以提高水泥早期強(qiáng)度)；按比例復(fù)合摻加建筑石膏、消石灰與石灰石粉作為熟料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室球磨機(jī)粉磨50min后備用；按比例將脫硫石膏、熟料、礦渣一起粉磨lh，制備水泥。
[0038]按比例將水泥、粉煤灰、減水劑、纖維攪拌均勻后，加入全部的水，攪拌30s ;再將硬脂酸鈣加入其中，攪拌lmin;加入雙氧水，攪拌6?7s ;3?6s內(nèi)入模，靜置24h后拆模。
[0039]這種發(fā)泡水泥的7d抗壓強(qiáng)度為0.42MPa，28d抗壓強(qiáng)度為0.56MPa，干密度250kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)0.