专利名称：一种节能利废砌块或板材及其制备方法
技术领域：
本发明属建筑材料技术领域，具体涉及ー种节能利废砌块或板材及其制备方法。
背景技术：
我国是ー个以煤为主要能源的国家，也是世界第一大煤炭消费国。而且我国的煤质含硫成分偏高，导致我国向大气排放的ニ氧化硫的90%来自燃煤，其中的50%左右来自火电厂。ニ氧化硫的排放严重污染大气，并导致酸雨区面积扩大。为了防止ニ氧化硫气体污染大气环境，燃煤电厂采用湿法石灰石-石膏烟气脱硫エ艺，最大程度地減少ニ氧化硫的排放量。截至2010年末，我国火力发电厂的烟气脱硫机组容量约为40，000^50, 000MW，其中有70%以上采用湿法石灰石-石膏烟气脱硫エ艺。但是采用该エ艺会产生エ业副产物脱硫石膏，我国脱硫石膏毎年约产生1500万吨，预计到2020年，我国脱硫石膏的排放量将达到9000万吨，其如果直接填埋或堆存，不仅占用土地资源，而且污染周围的生态环境，如何 大量消纳脱硫石膏已经成为亟待解决的问题。脱硫石膏的成分和天然石膏一祥，都是ニ水硫酸钙(CaSO4 · 2H20)，其在非煅烧的情况下直接利用，胶凝性很差，且硬化后耐水性也很差。当前脱硫石膏的主要应用之ー是经煅烧后用于生产粉刷石膏、石膏砌块和石膏板材等建筑材料，但是该脱硫石膏处置方法存在显著的缺点1)脱硫石膏需经高温煅烧，能耗较高；2)制备的石膏砌块和板材等建筑材料的強度低，耐水性仍然很差；3)利用面窄，不能实现脱硫石膏的大量消纳。近几年，随着国家建筑节能和墙体改革政策的实施，及人们对墙体保温材料防火性能的重新重视，泡沫混凝土作为ー种内部含有大量均匀分布的细小封闭气孔的无机多孔材料，得到极大地应用推广，其不仅具有质轻、保温隔热、隔音吸声和不燃等显著优点，而且在生产过程中还可以大量利用粉煤灰和矿渣等エ业废弃物。泡沫混凝土的养护方式可采取自然养护、蒸汽养护和蒸压养护，目前泡沫混凝土砌块和板材的生产主要以自然养护为主，但是采用该养护方式脱模时间较长。蒸压养护因需要蒸压釜等大型设备，资金投入较大。而采用蒸汽养护可以加速混凝土強度发展，极大地提高其早期強度，缩短脱模时间，加快模具周转，节约养护空间，适合泡沫混凝土砌块和板材的エ业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种质轻、保温性能优异、防火性好及エ业废弃物利用率高的节能利废砌块或板材及其制备方法。本发明提出了一种节能利废砌块或板材，该节能利废砌块或板材以脱硫石膏、矿渣、超细粉煤灰和普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，并掺加碱性激发剂和早强剂对胶凝材料进行改性，预制泡沫为发泡剂通过机械方法制得，养护方式采用蒸汽养护。本发明提出的节能利废砌块或板材，由脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰、水泥、发泡齐U、碱性激发剂、早强剂、減水剂、矿物纤维和三こ醇胺组成，各组分的重量比为脱硫石骨100
矿渣粉80-120
超细粉煤灰20-100
水泥30-65
发泡剂O. 2-1. 2
碱性激发剂2-15
早强剂O. 5-10
减水剂O. 02-1. 60
矿物纤维O. 35-3. 50
三こ醇胺0.002-0.012。各组份较佳的重量比为
脱硫石骨100
矿渣粉90-115
超细粉煤灰20-70
水泥40-60
发泡剂O. 4-0. 9
碱性激发剂4-10 早强剂2-8
减水剂O. 05-1. 40
矿物纤维O. 50-2. 50
三こ醇胺O. 003-0. 010。本发明中，所述矿渣粉为S95矿渣粉或S75矿渣粉中的ー种。本发明中，所述超细粉煤灰为颗粒粒径为O. 2-5 μ m的原状粉煤灰，活性指数大于和等于100%。本发明中，所述水泥为42. 5普通硅酸盐水泥或52. 5普通硅酸盐水泥中的ー种。本发明中，所述发泡剂为茶皂素或松香皂类发泡剂中的ー种。本发明中，所述碱性激发剂为NaOH或KOH和Na2SO4以1:2 (重量比)混合而成。本发明中，所述早强剂为硫酸铝和偏铝酸钠以2:3 (重量比)混合而成。本发明中，所述减水剂为聚竣Ife系减水剂或奈系减水剂中的一种。本发明中，所述矿物纤维为5_20mm长度的玄武岩纤维。本发明中，所述三こ醇胺为エ业级产品。本发明提出的节能利废砌块或板材的制备方法，具体步骤如下
(I)按前述各重量比例称取各组份，将发泡剂加水溶解，其中用水量为发泡剂的150倍(重量比)，再将发泡剂溶液加入空压机中进行压缩空气发泡。(2)将脱硫石膏、矿渣粉、粉煤灰、水泥、碱性激发剂、早强剂、減水剂、矿物纤维和三こ醇胺加入泡沫混凝土用搅拌机中，再加水搅拌成均匀浆体，其中用水量为脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰和水泥总重量的45%-65% (重量百分数)。(3)将步骤(I)中预制好的泡沫加入步骤(2)中搅拌好的浆体中，再搅拌均匀。(4)将步骤(3)中搅拌均匀的浆体浇筑到模具中，再带模放入蒸汽养护箱中养护。
(5)蒸汽养护完成后，脱模，再放在空气中自然养护，按规格要求进行切割即可。本发明中，步骤(4)中所述蒸汽养护箱中养护，控制静停温度为15-30°C，静停时间为2-8h，升温速率为5-20°C /h，恒温温度为50-90°C，恒温时间5_15h，降温速率为20-400C /h，降温目标温度为15-25°C。本发明中，静停温度为20_25°C，静停时间为4_7h，升温速率为8_15°C /h，恒温温度为55-80°C，恒温时间为7-13h，降温速率为30-40°C /h,降温目标温度为20_25°C。本发明中，脱硫石膏作为主要的胶凝组分，矿渣粉、超细粉煤灰和水泥作为辅助胶凝组分，共同组成以脱硫石膏为主要胶凝材料的复合胶凝体系。矿渣粉成分与水泥熟料相似，其中SiO2, CaO和Al2O3总含量约达90%，活性较高，其水化生成的水化硅酸钙凝胶和水化铝酸钙凝胶能够促进体系的強度发展。水泥本身就是胶凝材料，掺加一定量的水泥，不仅能促进复合体系強度的发展，而且还能起激发作用，它在水化过程中生成的氢氧化钙，能够促进另ー种水化产物钙矾石的生长，从而加快脱硫石膏的水化进程，明显增加体系的早期强 度。超细粉煤灰粒度相当于水泥、矿渣粉粒度的1/10，能够填充于它们堆积后形成的空隙内，起到密实浆体的作用，而且超细粉煤灰的火山灰活性强于普通粉煤灰，增强作用明显。碱性激发剂主要激发矿渣粉的早期活性，提高其早期強度的发展。掺加早强剂主要是提高复合胶凝体系的早期強度，缩短其凝结时间。減水剂的加入可以降低体系用水量，提高其流变性及可塑性，使其强度提高，減少收缩，延长寿命。掺加矿物纤维可以减少收缩，防止开裂。三こ醇胺不仅是矿物纤维的良好分散剂，而且可以促进无机胶凝材料的水化速度。本发明为一种节能利废砌块或板材，具有质轻、保温隔热、隔音吸声和阻燃等优异性能，而且较大程度地利用了エ业废弃物，具有显著地环境效益和经济效益。本发明可用于屋面保温层、墙体保温层、道路吸声和房屋隔音等工程，其用途广泛，性能良好。本发明制备的节能利废砌块和板材以脱硫石膏、矿渣、超细粉煤灰和普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，并掺加碱性激发剂和早强剂对胶凝材料进行改性，再将胶凝材料与预制泡沫搅拌均匀，成型及带模蒸汽养护后切割，得到砌块和板材，该产品质轻、保温性能优异及防火性好，符合建筑围护结构墙体保温的要求，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。
具体实施例方式
下面通过实施例进ー步说明本发明。实施例1，一种节能利废砌块和板材，按脱硫石膏100，S95矿渣粉80，超细粉煤灰100，水泥30，发泡剂O. 2，碱性激发剂2，早强剂O. 5，减水剂O. 02，矿物纤维O. 35，三こ醇胺O. 02的重量比配制而成。其中发泡剂溶于相当于其重量150倍的水中。制备料浆的用水量为脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰和水泥总重量的45%。采用的蒸汽养护制度为静停温度15°C，静停时间2h，升温速率5°C /h，恒温温度50°C，恒温时间5h，降温速率20°C /h,降温目标温度15°C。这种节能利废砌块和板材的性能分别见表I和表2。实施例2，一种节能利废砌块和板材，按脱硫石膏100，S75矿渣粉90，超细粉煤灰20，水泥55，发泡剂O. 5，碱性激发剂6，早强剂4，减水剂O. 75，矿物纤维3. 50，三こ醇胺O. OlO的重量比配制而成。其中发泡剂溶于相当于其重量150倍的水中。制备料浆的用水量为脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰和水泥总重量的50%。采用的蒸汽养护制度为静停温度20°C，静停时间4h，升温速率10°C /h，恒温温度60°C，恒温时间8h，降温速率25°C /h,降温目标温度20°C。这种节能利废砌块和板材的性能分别见表I和表2。实施例3，一种节能利废砌块和板材，按脱硫石膏100，S75矿渣粉110，超细粉煤灰80，水泥50，发泡剂O. 7，碱性激发剂8，早强剂5，减水剂O. 90，矿物纤维，I. 50，三こ醇胺O. 08的重量比配制而成。其中发泡剂溶于相当于其重量150倍的水中。制备料浆的用水量为脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰和水泥总重量的55%。采用的蒸汽养护制度为静停温度25°C，静停时间6h，升温速率10°C /h，恒温温度65°C，恒温时间10h，降温速率35°C /h,降温目标温度20°C。这种节能利废砌块和板材的性能分别见表I和表2。实施例4，一种节能利废砌块和板材，按脱硫石膏100，S95矿渣粉120，超细粉煤灰90，水泥65，发泡剂I. 2，碱性激发剂15，早强剂10，减水剂I. 60，矿物纤维2. 50，三こ醇胺O. 012的重量比配制而成。其中发泡剂溶于相当于其重量150倍的水中。制备料浆的用水 量为脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰和水泥总重量的65%。采用的蒸汽养护制度为静停温度300C，静停时间8h，升温速率20°C /h,恒温温度90°C，恒温时间15h，降温速率40°C /h,降温目标温度25°C。这种节能利废砌块和板材的性能分别见表I和表2。
权利要求
1.一种节能利废砌块或板材，其特征在于由脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰、水泥、发泡齐U、碱性激发剂、早强剂、減水剂和矿物纤维组成，各组分的重量比为 脱硫石骨100 矿渣粉80-120 超细粉煤灰20-100 水泥30-65 发泡剂O. 2-1. 2 碱性激发剂2-15 早强剂O. 5-10 减水剂O. 02-1. 60 矿物纤维O. 35-3. 50 三こ醇胺0.002-0.012。
2.根据权利要求I所述的以节能利废砌块或板材，其特征在于各组份的重量比为 脱硫石骨100 矿渣粉90-115 超细粉煤灰20-70 水泥40-60 发泡剂O. 4-0. 9 碱性激发剂4-10早强剂2-8 减水剂O. 05-1. 40 聚丙烯纤维O. 50-2. 50 三こ醇胺O. 003-0. 010。
3.根据权利要求I所述的节能利废砌块或板材，其特征在于所述矿渣粉采用S95矿渣粉或S75矿渣粉中的ー种。
4.根据权利要求I所述的节能利废砌块或板材，其特征在于所述超细粉煤灰为颗粒粒径O. 2-5 μ m的原状粉煤灰，活性指数大于和等于100%。
5.根据权利要求I所述的节能利废砌块或板材，其特征在于所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥或52. 5普通娃酸盐水泥中的ー种。
6.根据权利要求I所述的节能利废砌块或板材，其特征在于所述发泡剂为茶皂素或松香皂类发泡剂中的ー种。
7.根据权利要求I所述的节能利废砌块或板材，其特征在于所述碱性激发剂为NaOH或KOH和Na2SO4以1:2的重量比混合而成。
8.根据权利要求I所述的节能利废砌块或板材，其特征在于所述早强剂为硫酸铝和偏铝酸钠以2:3的重量比混合而成。
9.根据权利要求I所述的节能利废砌块或板材，其特征在于所述减水剂为聚羧酸系减水剂或奈系减水剂中的一种。
10.根据权利要求I所述的节能利废砌块或板材，其特征在于所述矿物纤维为5-20mm长度的玄武岩纤维。
11.一种如权利要求I所述的节能利废砌块或板材的制备方法，具体步骤如下 (1)按前述各重量比例称取各组份，将发泡剂加水溶解，其中用水量为发泡剂的重量的150倍，再将发泡剂溶液加入空压机中进行压缩空气发泡； (2)将脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰、水泥、碱性激发剂、早强剂、減水剂、矿物纤维和三こ醇胺加入泡沫混凝土用搅拌机中，再加水搅拌成均匀浆体，其中用水量为脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰和水泥总重量的45%-65% ； (3)将步骤(I)中预制好的泡沫加入步骤(2)中搅拌好的浆体中，再搅拌均匀； (4)将步骤(3)中搅拌均匀的浆体浇筑到模具中，再带模放入蒸汽养护箱中养护； (5)蒸汽养护完成后,脱模,再放在空气中自然养护，按规格要求进行切割即可。
12.根据权利要求11所述的节能利废砌块或板材的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述蒸汽养护箱中养护，控制静停温度为15_30°C，静停时间为2-8h，升温速率为5-20°C /h，恒温温度为50-90°C，恒温时间为5-15h，降温速率为20_40°C /h,降温目标温度为15-25°C。
13.根据权利要求11所述的节能利废砌块或板材的制备方法，其特征在于静停温度为20-250C，静停时间为4-7h，升温速率为8-15°C /h,恒温温度为55_80°C，恒温时间为7_13h，降温速率为30-40°C /h,降温目标温度为20-25°C。
全文摘要
本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种节能利废砌块或板材及其制备方法。该节能利废砌块或板材由脱硫石膏、矿渣粉、超细粉煤灰、水泥、发泡剂、碱性激发剂、早强剂、减水剂、矿物纤维和三乙醇胺组成。本发明中脱硫石膏为低温干燥的脱硫石膏，使用本发明可大量消纳脱硫石膏和矿渣粉等工业废弃物，变废为宝，同时减轻因堆放这些废弃物带来的环境压力。另外，本发明采用蒸汽养护，加速了砌块和板材的强度发展，极大地提高了其早期强度，因此可加快模具周转，节约养护空间，适合工业化生产。本发明生产的泡沫混凝土砌块和板材，具有质轻、保温隔热、隔音吸声和阻燃等优异性能。本发明产品适用于屋面保温、墙体保温、道路吸声和房屋隔音等工程。
文档编号C04B18/30GK102690094SQ20121015260
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者刘警, 孙振平 申请人:同济大学