本发明涉及建筑材料领域，具体而言，涉及一种加气混凝土及其制备方法。
背景技术：
加气混凝土因质量轻、导热系数低、防火性能好以及采用非烧结工艺生产等多项优点，已经成为建筑工业化过程中的基础墙体材料，更重要的是，在国家大力倡导和推行绿色建材的政策鼓励下，加气混凝土材料表现出了巨大的市场潜力。
目前，常规的加气混凝土材料有粉煤灰加气混凝土和水泥-石灰-砂加气混凝土两种。然而，需要说明的是，它们特定的微观结构和矿物学特性既赋予了加气混凝土轻质、保温、隔热、防火等优良的工程应用性能，又导致了这两类混凝土材料吸水率大、导湿性差以及墙体收缩开裂的缺陷，因此，现在加气混凝土面临了技术问题是：在保持其轻质、保温、隔热、防火等优良特性的基础上，克服其吸水率大、导湿性差以及墙体容易收缩开裂的缺点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种加气混凝土，其具有较低的吸水率和较小的收缩值。
本发明的另一目的在于提供一种加气混凝土制备方法，其能够制备出吸水率低且收缩率小的加气混凝土。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。
本发明提出一种加气混凝土，其由混凝土物料和水制成，混凝土物料由多种原料混合而成，多种原料按重量份计包括：水泥110.5-118.5份、石灰175.3-181.3份、砂690.2-691.2份、石膏22.0-23.0份、铝粉2.0-2.4份以及改性剂5.0-5.2份。
本发明还提出一种加气混凝土的制备方法，其包括以下步骤：
按重量份计，将110.5-118.5份水泥、175.3-181.3份石灰、690.2-691.2份砂、22.0-23.0份石膏、2.0-2.4份铝粉以及5.0-5.2份改性剂与水混合搅拌处理，得到料浆；
将料浆依次进行恒温养护和蒸压养护。
本发明实施例的加气混凝土及其制备方法的有益效果是：通过优化多种原料之间的配比关系，在不降低加气混凝土强度的基础上制备出了吸水率较低且收缩率小的加气混凝土，这克服了传统加气混凝土抗冻性能差和墙体容易开裂的通病，因此，上述的加气混凝土及其制备方法具有重要的推广应用价值。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的加气混凝土及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供的一种加气混凝土，其由混凝土物料和水制成。其中，混凝土物料由多种原料混合而成，具体地，多种原料按重量份计包括：水泥110.5-118.5份、石灰175.3-181.3份、砂690.2-691.2份、石膏22.0-23.0份、铝粉2.0-2.4份以及改性剂5.0-5.2份。
进一步地，之所以对多种原料的重量份比例关系进行限制，是因为混凝土物料中的多种原料之间的比例关系直接决定了其所制造出来的加气混凝土内部孔的质量和数量，而加气混凝土内部孔的质量和数量是决定其自身强度和吸水特性的重要影响因素。
需要说明的是，一般而言，按照孔的大小分类，加气混凝土中包含三类孔，即宏观孔、毛细孔和凝胶孔，其中，毛细孔因为毛细现象的原因是影响加气混凝土吸水特性的核心因素，具体地，毛细孔越多，就会吸收更多的水，就会使得加气混凝土的吸水率大幅升高，收缩率也会随之增高，反之亦然。本发明实施例提供的加气混凝土中混凝土物料各组分的配比关系决定了其制造出来的加气混凝土具有较少的毛细孔，故通过优化和限制混凝土物料中多种原料的重量份比例关系既降低了加气混凝土的吸水率，又改善了加气混凝土因为吸水而导致收缩率高的问题。
进一步地，加气混凝土中水和混凝土物料的质量比值为水料比，通常在满足加气混凝土工艺要求的基础上，较低的水料比有利于保证加气混凝土较高的抗压强度，本发明实施例提供的加气混凝土的水料比为0.5-0.6，优选地，水料比为0.54-0.56。需要说明的是，本发明实施例较低的水料比不但能够提高加气混凝土的强度，而且能够降低加气混凝土内部的毛细孔量，改善加气混凝土的吸水特性。
进一步的，加气混凝土之所以能够具有一定的强度，主要是因为在加气混凝土的混凝土物料组成中，所含有的氧化钙和二氧化硅在蒸压养护条件下相互作用，进行水热合成反应产生新的水花产物。故为了获得一定质量和数量的水花产物，就必须保证氧化钙和二氧化硅之间保持一定的比例关系，从而使其能够进行充分有效的反应，保证加气混凝土的强度，因此，通常人们把加气混凝土原材料中的氧化钙与二氧化硅之间的摩尔数比例关系称为加气混凝土的钙硅比。本发明实施例提供的加气混凝土的钙硅比为0.6-0.8，优选地，钙硅比为0.68-0.72。需要说明的是，钙硅比的控制是保证加气混凝土强度，进而改善其吸水特性的基础，因此，需要严格精准的控制。
进一步地，本发明实施例在多种原料中所包括的5.0-5.2份的改性剂主要是通过等量取代水泥的方式进一步的改善加气混凝土的吸水特性。需要说明的是，本发明实施例提供的改性剂为减水剂，该减水剂为共聚型-缩聚型复合减水剂，通过按照一定重量份的比例添加减水剂，使得加气混凝土的用水量减少，降低了加气混凝土内部的毛细孔量，改善了加气混凝土的吸水特性。
本发明实施例还提供了一种加气混凝土的制备方法，其包括以下步骤：
S1、按重量份计，将110.5-118.5份水泥、175.3-181.3份石灰、690.2-691.2份砂、22.0-23.0份石膏、2.0-2.4份铝粉以及5.0-5.2份改性剂与水混合搅拌处理，得到料浆。
进一步地，为了使得多种原料能够混合的更加充分，且与水能够反应的更加顺利和完全，在进行混合搅拌处理前，需要对容易结块的石灰和石膏进行粉碎处理。
进一步地，混合搅拌处理过程总共进行3-6min，分三次进行，第一次混合搅拌是将110.5-118.5份水泥、175.3-181.3份石灰、690.2-691.2份砂和22.0-23.0份石膏进行1-2min的混合搅拌，然后再加入所需的水进行1-2min的第二次混合搅拌，得到料浆前驱体，最后，将第一料浆与2.0-2.4份铝粉和5.0-5.2份改性剂进行1-2min的第三次混合搅拌，得到料浆。需要说明的是，之所以将混合搅拌处理过程分三次进行主要是为了保证水泥、石灰、砂和石膏这四种物料在与水作用发生水化反应过程中不受铝粉和改性剂的影响，保证水化反应的顺利进行；另外，对于搅拌时间的限制主要也是因为搅拌时间太长或太短都不利于料浆的形成，其中，搅拌时间太长不但耗能费工时而且也会使得水分过度散失影响水料比，搅拌时间太短又会使多种物料之间的混合不够充分影响它们之间的混合和水化反应的进行，因此，采用本发明实施例的混合搅拌处理方法可以恰到好处的制备出满足预期目标要求的料浆。
S2、将料浆依次进行恒温养护和蒸压养护。
进一步地，恒温养护和蒸压养护是加气混凝土成型工艺中的关键步骤，其具体过程为：将料浆加入模具中进行维持4-5h的50-51℃恒温养护后，去除料浆膨胀出模具的部分，继续养护到12-13h后拆模，得到加气混凝土预制模块；对加气混凝土预制模块进行蒸压养护，蒸压养护的温度为180-182℃，压力为1.1-1.2MPa，时间为8-9h。
需要说明的是，恒温养护和蒸压养护过程中的工艺参数对于两个过程影响的重要性具体体现在：首先恒温养护过程中的时间会很大程度上的影响到加气混凝土预制模板的强度，时间过短会使得加气混凝土预制模块的强度达不到施工要求，时间过长会影响到后续蒸压养护的进行；其次，恒温养护过程中的温度也需要加以限制，否则温度过低或过高都会加气混凝土预制模块的质量稳定性，影响加气混凝土的整体品质；最后，就是关于蒸压养护过程的参数控制，其中对于时间和温度参数的控制与恒温养护过程中的作用相同，不再赘述，值得强调说明的的是，蒸压养护过程中的压力控制在1.1-1.2MPa是为了保证所制得的加气混凝土具有优异的综合力学性能和吸水特性，如压力过大会影响到加气混凝土干燥收缩性能，压力过小会使加气混凝土降低抗压强度和弯折强度，因此，通过本发明在大量的试验基础上所确定的恒温养护和蒸压养护的工艺参数可以在保证加气混凝土综合力学性能的基础上，改善其吸水特性和收缩特性，进一步提高加气混凝土的综合品质。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的加气混凝土由混凝土物料和水制成，混凝土物料由多种原料混合而成，多种原料按重量份计包括1139g水泥、1753g石灰、6910g砂、225g石膏、22g铝粉以及51g共聚型-缩聚型复合减水剂，其中，多种物料中的硅钙比为0.7，水料比为0.55。
本实施例还提供了一种上述加气混凝土的制备方法，其包括以下步骤：
首先，按重量份计，称取1139g水泥、1753g石灰、6910g砂、225g石膏、22g铝粉以及51g共聚型-缩聚型复合减水剂，并对块状的石灰和石膏进行粉碎。
其次，将称取并经过粉碎处理过的水泥、石灰、砂、石膏进行2分钟的第一次混合搅拌后，加入5555g水进行2分钟的第二次混合搅拌，再加入称取好的22g铝粉和51g共聚型-缩聚型复合减水剂进行2分钟的第三次混合搅拌，得到料浆。
最后，将料浆加入模具中进行维持4.5h的50℃恒温养护后，去除料浆膨胀出模具的部分，继续养护到13h后拆模，得到加气混凝土预制模块；对加气混凝土预制模块进行蒸压养护，蒸压养护的温度为180℃，压力为1.1MPa，时间为9h。
实施例2
本实施例提供的加气混凝土由混凝土物料和水制成，混凝土物料由多种原料混合而成，多种原料按重量份计包括1105g水泥、1813g石灰、6912g砂、220g石膏、20g铝粉以及50g共聚型-缩聚型复合减水剂，其中，多种物料中的硅钙比为0.72，水料比为0.54。
本实施例还提供了一种上述加气混凝土的制备方法，其包括以下步骤：
首先，按重量份计，称取1105g水泥、1813g石灰、6912g砂、220g石膏、20g铝粉以及50g共聚型-缩聚型复合减水剂，并对块状的石灰和石膏进行粉碎。
其次，将称取并经过粉碎处理过的水泥、石灰、砂、石膏进行2分钟的第一次混合搅拌后，加入5465g水进行2分钟的第二次混合搅拌，再加入称取好的20g铝粉和50g共聚型-缩聚型复合减水剂进行2分钟的第三次混合搅拌，得到料浆。
最后，将料浆加入模具中进行维持4.5h的50℃恒温养护后，去除料浆膨胀出模具的部分，继续养护到13h后拆模，得到加气混凝土预制模块；对加气混凝土预制模块进行蒸压养护，蒸压养护的温度为180℃，压力为1.1MPa，时间为9h。
实施例3
本实施例提供的加气混凝土由混凝土物料和水制成，混凝土物料由多种原料混合而成，多种原料按重量份计包括1185g水泥、1783g石灰、6902g砂、230g石膏、24g铝粉以及52g共聚型-缩聚型复合减水剂，其中，多种物料中的硅钙比为0.68，水料比为0.56。
本实施例还提供了一种上述加气混凝土的制备方法，其包括以下步骤：
首先，按重量份计，称取1185g水泥、1783g石灰、6902g砂、230g石膏、24g铝粉以及52g共聚型-缩聚型复合减水剂，并对块状的石灰和石膏进行粉碎。
其次，将称取并经过粉碎处理过的水泥、石灰、砂、石膏进行2分钟的第一次混合搅拌后，加入5699g水进行2分钟的第二次混合搅拌，再加入称取好的24g铝粉和52g共聚型-缩聚型复合减水剂进行2分钟的第三次混合搅拌，得到料浆。
最后，将料浆加入模具中进行维持4.5h的50℃恒温养护后，去除料浆膨胀出模具的部分，继续养护到13h后拆模，得到加气混凝土预制模块；对加气混凝土预制模块进行蒸压养护，蒸压养护的温度为180℃，压力为1.1MPa，时间为9h。
实施例4
本实施例提供的加气混凝土由混凝土物料和水制成，混凝土物料由多种原料混合而成，多种原料按重量份计包括1185g水泥、1783g石灰、6902g砂、230g石膏、24g铝粉以及52g共聚型-缩聚型复合减水剂，其中，多种物料中的硅钙比为0.68，水料比为0.56。
本实施例还提供了一种上述加气混凝土的制备方法，其包括以下步骤：
首先，按重量份计，称取1185g水泥、1783g石灰、6902g砂、230g石膏、24g铝粉以及52g共聚型-缩聚型复合减水剂，并对块状的石灰和石膏进行粉碎。
其次，将称取并经过粉碎处理过的水泥、石灰、砂、石膏进行1.5分钟的第一次混合搅拌后，加入5699g水进行1.5分钟的第二次混合搅拌，再加入称取好的24g铝粉和52g共聚型-缩聚型复合减水剂进行1.5分钟的第三次混合搅拌，得到料浆。
最后，将料浆加入模具中进行维持4h的51℃恒温养护后，去除料浆膨胀出模具的部分，继续养护到12h后拆模，得到加气混凝土预制模块；对加气混凝土预制模块进行蒸压养护，蒸压养护的温度为182℃，压力为1.2MPa，时间为8h。
实施例5
本实施例提供的加气混凝土由混凝土物料和水制成，混凝土物料由多种原料混合而成，多种原料按重量份计包括1185g水泥、1783g石灰、6902g砂、230g石膏、24g铝粉以及52g共聚型-缩聚型复合减水剂，其中，多种物料中的硅钙比为0.68，水料比为0.56。
本实施例还提供了一种上述加气混凝土的制备方法，其包括以下步骤：
首先，按重量份计，称取1185g水泥、1783g石灰、6902g砂、230g石膏、24g铝粉以及52g共聚型-缩聚型复合减水剂，并对块状的石灰和石膏进行粉碎。
其次，将称取并经过粉碎处理过的水泥、石灰、砂、石膏进行1分钟的第一次混合搅拌后，加入5699g水进行1分钟的第二次混合搅拌，再加入称取好的24g铝粉和52g共聚型-缩聚型复合减水剂进行1分钟的第三次混合搅拌，得到料浆。
最后，将料浆加入模具中进行维持5h的50.5℃恒温养护后，去除料浆膨胀出模具的部分，继续养护到12.5h后拆模，得到加气混凝土预制模块；对加气混凝土预制模块进行蒸压养护，蒸压养护的温度为181℃，压力为1.15MPa，时间为8.5h。
试验例
为了证明本发明实施例提供的加气混凝土在保持较好的抗压强度基础上具有较低的吸水率和较小的收缩值，本试验例选取本实施例1-5提供的加气混凝土作为试验例进行吸水特性和收缩特性的测试，另外，为了充分体现本发明实施例提供的加气混凝土的性能优越性，试验例还添加了目前典型的砂加气混凝土作为对比例来进行测试。需要说明的是，目前典型的砂加气混凝土的原材料配方为：含量为69.2％的砂；含量为13.8％的水泥；含量为13.8％的石灰；含量为13.8％的硬石膏(石膏)；剩余的含量为微量的铝粉。
试验例的测试标准参照GB/T11969-2008《加气混凝土性能试验方法》关于测定吸水率、抗压强度和快速法干燥收缩值的方法进行，测试结果见表1。
表1 试验例中加气混凝土的宏观性能
从表1可以看出，实施例1-5中的抗压强度和对比例相比大0.20-0.22个MPa，但是它们均满足工业生产标准中所要求的5.0MPa，抗压强度均达到一等品的标准；然而，通过将实施例1-5与对比例进行对比发现，实施例1-5所对应的吸水率和收缩值仅约为对比例的二分之一，虽然说工业标准中对于加气混凝土吸水率18vol.％的合格标准，它们均达标了，但是很明显的本发明所提供实施例1-5的吸水特性和收缩特性均要优于对比例，因此，相较于对比例而言，实施例1-5在保证较高抗压强度基础上，表现出了低吸水率和低收缩值，达到了本发明关于降低加气混凝土吸水率和收缩值的发明目的。
综上所述，本发明实施例通过优化多种原料之间的配比关系，在不降低加气混凝土强度的基础上制备出了吸水率较低且收缩率小的加气混凝土，这克服了传统加气混凝土因具有较高吸水率和较大收缩率导致的抗冻性能差、墙体容易开裂的通病，因此，上述的加气混凝土及其制备方法具有重要的推广应用价值。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。