一种抗裂节能保温加气混凝土砌块及其制备方法与流程

本发明涉及工业固体废弃物建筑墙材及其制备方法，特别是涉及一种抗裂节能保温加气混凝土砌块及其制备方法。

背景技术：

浮选钢渣尾泥是钢渣经过浮选工艺处理后选别出其中的金属和非金属，并利用磁力和机械力将磁性物质分离开来，进而生成的一种固体废弃物。如果不采取一系列措施对浮选钢渣尾泥进行合理利用，就是造成巨大的环境污染，占用大量的土地，对经济和生态的发展具有非常不利的影响。但是，由于浮选钢渣尾泥经过水中长时间的浸泡，其内部的活性组分均发生了部分水化反应，使钢渣内的化学活性和水硬活性均有较大程度的降低。这不仅大大限制了浮选钢渣尾泥的应用，而且其价值也未得到充分利用。因此，国内尚未有关于浮选钢渣尾泥资源化利用的相关研究报道。

城市污泥是污水处理厂在处理污水过程中产生的组成极其复杂的沉淀物(难分解的有机物、重金属和少量致病微生物等)。我国城市污泥产量很高，如果这些污泥不经过恰当的处理就直接暴露在环境之中，不但会带来严重的二次污染，而且也对人类的健康造成了威胁。因此，污泥要经过减量化、稳定化、无害化的处理。实验研究证明，城市污泥经过煅烧后具有潜在的资源化利用价值，如制备建筑材料等。

自1920年代以来，加气混凝土因其自身隔热、隔音、防火性能好、资源和能源利用效率高、结构性能优异等特点，成为最具市场前景的自保温材料。因此，采用浮选钢渣尾泥和城市煅烧污泥制备加气混凝土，对社会经济生态的发展具有不可忽视的作用。目前我国对加气混凝土的研究已逐步走向成熟。专利cn107324844a公开了一种钢渣磁选尾泥制备加气混凝土砌块的方法，通过将浮选钢渣尾泥尾泥代替部分石灰和水泥制备加气混凝土砌块，且尾泥掺量可达20％，在一定程度上解决了尾泥的利用问题，但容易出现砌块开裂现象。专利cn106365674b发明一种利用钢渣尾泥和脱硫灰渣制备加气混凝土砌块的方法，该发明同时利用两种废渣，大大降低了原料成本，且制备的加气混凝土砌块密度低、强度性能好，但适用范围不够广泛。

技术实现要素：

发明目的：本发明的一个目的是提供一种抗裂节能保温加气混凝土砌块，以废弃钢渣为部分硅质原料和钙质原料，实现固废资源化再利用制备绿色节能加气混凝土建筑墙材，达到了节能减排、保护环境的目的；本发明的另一个目的是提供一种抗裂节能保温加气混凝土砌块的制备方法。

技术方案：本发明的抗裂节能保温加气混凝土砌块，所述混凝土砌块的原料包括如下重量份数的各组分：浮选钢渣尾泥16～25份、煅烧城市污泥22～34份、粉煤灰30～38份、水泥7～11份、石灰14～21份、石膏1～3份、木质素纤维5～8份、引气剂1.2～1.6份、稳泡剂0.1～0.4份、铝粉膏0.06～0.1份。

为了进一步优化制备得到的混凝土砌块的性能，所述浮选钢渣尾泥是由钢渣经过浮选工艺处理得到，其过80μm方孔筛筛余≤15％。

优选地，所述煅烧城市污泥的粒度为150～200目。

优选地，所述粉煤灰二级粉煤灰，其过80μm方孔筛筛余为16-22％。

优选地，所述水泥为42.5号普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。

优选地，所述石灰为工业级生石灰，其过80μm方孔筛筛余为8％-15％。

优选地，所述石膏为脱硫石膏，其caso4·2h2o含量≥92％。

优选地，所述木质素纤维为絮状，长度≤6mm。

进一步地，所述引气剂为皂苷或脂肪醇硫酸钠；所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

进一步地，所述铝粉膏为工业级铝粉膏，其活性铝含量≥90％。

本发明还提供了一种所述抗裂节能保温加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：

(1)混合搅拌：将处理好的浮选钢渣尾泥、煅烧城市污泥与粉煤灰、水泥、石灰、石膏、木质素纤维先混合搅拌30～45s，再将引气剂、稳泡剂、铝粉膏加水后搅拌5～10s，最后将混合好的溶液与粉料进行拌合，拌合时间≤30s；

(2)料浆注模：将已搅拌均匀的料浆注入已喷涂脱模剂的试件中；

(3)静停养护：将试件送入养护车间静停发泡，其养护温度为50～60℃，静停养护4～6小时；

(4)脱模切割：采用横向切割机及纵向切割机按要求切割，去除损坏件等不符合件；

(5)蒸压养护：将切割完毕的加气砖坯体用轨道车送至蒸压釜中，在160～180℃，1.15～1.35mpa的条件下，蒸压养护6～8小时后出釜。

发明原理：本发明以浮选钢渣尾泥和煅烧城市污泥为部分硅质原料和钙质原料，采用纤维增韧方法，合适的原料配比和引气剂、稳泡剂的合适选择，实现了固废资源化再利用制备绿色节能加气混凝土建筑墙材，制备得到抗裂节能保温加气混凝土砌块，可以有效提高加气混凝土砌块的抗裂性能，适用范围广泛；本发明的引气剂采用皂苷或脂肪醇硫酸钠，其具有优良的起泡作用和乳化作用，且采用硅树脂聚醚乳液为稳泡剂，确保加气混凝土砌块在成型前具有细小蜂窝状的孔洞结构，保证其良好的保温性能；采用木质素纤维增韧加气混凝土，能够增强加气混凝土砌块的抗裂能力，减少加气混凝土在运输过程中破损率高，易断裂现象，进而提高加气混凝土成品质量。

木质素纤维以三维分散状态存在料浆中，可形成空间网络结构。极细的结构可以拥有更强的粘结性，进而在料浆中纤维以纵横交错的状态形成牢固的骨架结构，具有一定的稳定性。此外，木质素纤维的加入能够起到增粘效果，在一定程度上提高料浆的稠化速率，保证与铝粉发气速率达到动态平衡的作用。纤维的弹性模量高，抗拉强度大，掺入后可以增大料浆的强度和抵抗变形能力，进而改善加气混凝土成品性质。

有益效果：

(1)本发明的一种抗裂节能保温加气混凝土砌块，以浮选钢渣尾泥和煅烧城市污泥为部分硅质原料和钙质原料，实现固废资源化再利用制备绿色节能加气混凝土建筑墙材，达到了节能减排、保护环境的目的；

(2)本发明的抗裂节能保温加气混凝土砌块的制备方法中，引气剂采用皂苷或脂肪醇硫酸钠，其具有优良的起泡作用和乳化作用，且采用硅树脂聚醚乳液为稳泡剂，确保加气混凝土砌块在成型前具有细小蜂窝状的孔洞结构，保证其良好的保温性能；

(3)本发明采用木质素纤维增韧加气混凝土，能够增强加气混凝土砌块的抗裂能力，减少加气混凝土在运输过程中破损率高，易断裂现象，进而提高加气混凝土成品质量；

(4)本发明的加气混凝土砌块具有容重小、导热系数小、韧性优良等优点，可以适用于寒冷地区，适用范围广泛；

(5)经过实际检测本发明制备的加气混凝土砌块符合gb/t11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》指标要求。

附图说明

图1是本发明的加气混凝土砌块制备工艺流程图；

图2是加气混凝土砌块的孔洞结构照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细描述。

实施例1：

本实施例用于制备抗裂节能保温加气混凝土砌块的原料包括如下重量份数的各组分：浮选钢渣尾泥16份、煅烧城市污泥27份、粉煤灰30份、水泥8份、石灰16份、石膏3份、木质素纤维5份、引气剂1.2份、稳泡剂0.2份、铝粉膏0.08份。

其中，浮选钢渣尾泥由钢渣经过浮选工艺处理得到，其过80μm方孔筛筛余≤15％；煅烧城市污泥的粒度为150～200目；粉煤灰二级粉煤灰，其过80μm方孔筛筛余为16-22％；水泥为42.5号普通硅酸盐水泥；石灰为工业级生石灰，其过80μm方孔筛筛余为8％-15％；石膏为脱硫石膏，其caso4·2h2o含量≥92％；木质素纤维为絮状，长度≤6mm；引气剂为皂苷；稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

如图1所示为本发明的加气混凝土砌块工艺流程图，本实施例的抗裂节能保温加气混凝土砌块的制备方法包括如下步骤：

(1)混合搅拌：将处理好的浮选钢渣尾泥、城市煅烧污泥与粉煤灰、水泥、石灰、石膏、木质素纤维按照上述配比先混合搅拌30～45s，再将引气剂、稳泡剂、铝粉膏加水后搅拌5-10s，最后将混合好的溶液与粉料进行拌合，拌合时间≤30s。

(2)料浆注模：将已搅拌均匀的料浆注入已喷涂脱模剂的试件中。

(3)静停养护：将试件送入养护车间静停发泡，其养护温度为55℃，静停养护5小时。

(4)脱模切割：采用横向切割机及纵向切割机按要求切割，去除损坏件等不符合件。

(5)蒸压养护：将切割完毕的加气砖坯体用轨道车送至蒸压釜中，在温度为165℃、1.15mpa的条件下，蒸压养护6小时后出釜。

制备得到的加气混凝土砌块具有细小蜂窝状的孔洞结构，如图2所示，因此保证其良好的保温性能。

实施例2：

本实施例的用于制备抗裂节能保温加气混凝土砌块的原料包括如下重量份数的各组分：浮选钢渣尾泥17份、煅烧城市污泥26份、粉煤灰30份、水泥8份、石灰16份、石膏3份、木质素纤维5份、引气剂1.2份、稳泡剂0.2份、铝粉膏0.08份。

其中，浮选钢渣尾泥由钢渣经过浮选工艺处理得到，其过80μm方孔筛筛余≤15％；煅烧城市污泥的粒度为150～200目；粉煤灰二级粉煤灰，其过80μm方孔筛筛余为16-22％；水泥为42.5号普通硅酸盐水泥；石灰为工业级生石灰，其过80μm方孔筛筛余为8％-15％；石膏为脱硫石膏，其caso4·2h2o含量≥92％；木质素纤维为絮状，长度≤6mm；引气剂为脂肪醇硫酸钠；稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

本实施例的抗裂节能保温加气混凝土砌块，经混合搅拌、料浆注模、静停养护、脱模切割、蒸压养护制备得到，具体制备方法包括如下步骤：

(1)混合搅拌：将处理好的浮选钢渣尾泥、城市煅烧污泥与粉煤灰、水泥、石灰、石膏、木质素纤维按照上述配比先混合搅拌30～45s，再将引气剂、稳泡剂、铝粉膏加水后搅拌5-10s，最后将混合好的溶液与粉料进行拌合，拌合时间≤30s。

(2)料浆注模：将已搅拌均匀的料浆注入已喷涂脱模剂的试件中。

(3)静停养护：将试件送入养护车间静停发泡，其养护温度为55℃，静停养护5小时。

(4)脱模切割：采用横向切割机及纵向切割机按要求切割，去除损坏件等不符合件。

(5)蒸压养护：将切割完毕的加气砖坯体用轨道车送至蒸压釜中，在温度为165℃、1.15mpa的条件下，蒸压养护6小时后出釜。

本实施例制备得到的加气混凝土砌块具有细小蜂窝状的孔洞结构，因此保证其良好的保温性能。

实施例3：

本实施例的用于制备抗裂节能保温加气混凝土砌块的原料包括如下重量份数的各组分：浮选钢渣尾泥18份、煅烧城市污泥25份、粉煤灰30份、水泥8份、石灰16份、石膏3份、木质素纤维5份、引气剂1.2份、稳泡剂0.2份、铝粉膏0.08份。

其中，浮选钢渣尾泥由钢渣经过浮选工艺处理得到，其过80μm方孔筛筛余≤15％；煅烧城市污泥的粒度为150～200目；粉煤灰二级粉煤灰，其过80μm方孔筛筛余为16-22％；水泥为42.5号普通硅酸盐水泥；石灰为工业级生石灰，其过80μm方孔筛筛余为8％-15％；石膏为脱硫石膏，其caso4·2h2o含量≥92％；木质素纤维为絮状，长度≤6mm；引气剂为脂肪醇硫酸钠；稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

本实施例的抗裂节能保温加气混凝土砌块，经混合搅拌、料浆注模、静停养护、脱模切割、蒸压养护制备得到，具体制备方法包括如下步骤：

(1)混合搅拌：将处理好的浮选钢渣尾泥、城市煅烧污泥与粉煤灰、水泥、石灰、石膏、木质素纤维按照上述配比先混合搅拌30～45s，再将引气剂、稳泡剂、铝粉膏加水后搅拌5-10s，最后将混合好的溶液与粉料进行拌合，拌合时间≤30s。

(2)料浆注模：将已搅拌均匀的料浆注入已喷涂脱模剂的试件中。

(3)静停养护：将试件送入养护车间静停发泡，其养护温度为50℃，静停养护4小时。

(4)脱模切割：采用横向切割机及纵向切割机按要求切割，去除损坏件等不符合件。

(5)蒸压养护：将切割完毕的加气砖坯体用轨道车送至蒸压釜中，在温度为160℃，1.25mpa的条件下，蒸压养护6小时后出釜。

本实施例制备得到的加气混凝土砌块具有细小蜂窝状的孔洞结构，因此保证其良好的保温性能。

实施例4：

本实施例的用于制备抗裂节能保温加气混凝土砌块的原料包括如下重量份数的各组分：浮选钢渣尾泥17份、煅烧城市污泥26份、粉煤灰30份、水泥10份、石灰14份、石膏3份、木质素纤维5份、引气剂1.4份、稳泡剂0.3份、铝粉膏0.06份。

其中，浮选钢渣尾泥由钢渣经过浮选工艺处理得到，其过80μm方孔筛筛余≤15％；煅烧城市污泥的粒度为150～200目；粉煤灰二级粉煤灰，其过80μm方孔筛筛余为16-22％；水泥为42.5号普通硅酸盐水泥；石灰为工业级生石灰，其过80μm方孔筛筛余为8％-15％；石膏为脱硫石膏，其caso4·2h2o含量≥92％；木质素纤维为絮状，长度≤6mm；引气剂为脂肪醇硫酸钠；稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

本实施例的抗裂节能保温加气混凝土砌块，经混合搅拌、料浆注模、静停养护、脱模切割、蒸压养护制备得到，具体制备方法包括如下步骤：

(1)混合搅拌：将处理好的浮选钢渣尾泥、城市煅烧污泥与粉煤灰、水泥、石灰、石膏、木质素纤维按照上述配比先混合搅拌30～45s，再将引气剂、稳泡剂、铝粉膏加水后搅拌5-10s，最后将混合好的溶液与粉料进行拌合，拌合时间≤30s。

(2)料浆注模：将已搅拌均匀的料浆注入已喷涂脱模剂的试件中。

(3)静停养护：将试件送入养护车间静停发泡，其养护温度为60℃，静停养护6小时。

(4)脱模切割：采用横向切割机及纵向切割机按要求切割，去除损坏件等不符合件。

(5)蒸压养护：将切割完毕的加气砖坯体用轨道车送至蒸压釜中，在180℃，1.35mpa的条件下，蒸压养护7.5小时后出釜。

本实施例制备得到的加气混凝土砌块具有细小蜂窝状的孔洞结构，因此保证其良好的保温性能。

实施例5：

本实施例的用于制备抗裂节能保温加气混凝土砌块的原料包括如下重量份数的各组分：浮选钢渣尾泥18份、煅烧城市污泥25份、粉煤灰30份、水泥10份、石灰14份、石膏3份、木质素纤维5份、引气剂1.4份、稳泡剂0.3份、铝粉膏0.06份。

其中，浮选钢渣尾泥由钢渣经过浮选工艺处理得到，其过80μm方孔筛筛余≤15％；煅烧城市污泥的粒度为150～200目；粉煤灰二级粉煤灰，其过80μm方孔筛筛余为16-22％；水泥为硅酸盐水泥；石灰为工业级生石灰，其过80μm方孔筛筛余为8％-15％；石膏为脱硫石膏，其caso4·2h2o含量≥92％；木质素纤维为絮状，长度≤6mm；引气剂为脂肪醇硫酸钠；稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

本实施例的抗裂节能保温加气混凝土砌块，经混合搅拌、料浆注模、静停养护、脱模切割、蒸压养护制备得到，具体制备方法包括如下步骤：

(1)混合搅拌：将处理好的浮选钢渣尾泥、城市煅烧污泥与粉煤灰、水泥、石灰、石膏、木质素纤维按照上述配比先混合搅拌30～45s，再将引气剂、稳泡剂、铝粉膏加水后搅拌5-10s，最后将混合好的溶液与粉料进行拌合，拌合时间≤30s。

(2)料浆注模：将已搅拌均匀的料浆注入已喷涂脱模剂的试件中。

(3)静停养护：将试件送入养护车间静停发泡，其养护温度为55℃，静停养护5小时。

(4)脱模切割：采用横向切割机及纵向切割机按要求切割，去除损坏件等不符合件。

(5)蒸压养护：将切割完毕的加气砖坯体用轨道车送至蒸压釜中，在温度为170℃，1.25mpa的条件下，蒸压养护8小时后出釜。

本实施例制备得到的加气混凝土砌块具有细小蜂窝状的孔洞结构，因此保证其良好的保温性能。

将实施例1～5制备得到的抗裂节能保温加气混凝土砌块进行干密度、强度以及导热系数的测试，测试结果汇总如表1所示。并设置对比例1～5，对比例均为不加木质素纤维的混凝土砌块，其中对比例1为不加木质素纤维，其他配比和制备工艺均与实施例1相同的情况下制备得到的混凝土砌块，对比例2～5以此类推；可以看出，制备的加气混凝土砌块均达到gb/t11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》的a3.5b06等级。相同条件下的，与不加木质素纤维的混凝土砌块相比，加入木质素纤维制备的混凝土砌块因木质素纤维的增粘增韧作用，提高了砌块抗裂能力，保证了砌块优良的力学性能，大大降低了砌块在运输过程中因颠簸等因素而导致的断裂现象。同时，也在一定程度上，降低了砌块成品的次品率，减少了企业的成本投入，提高了企业的经济效益。

表1实施例1～5和对比例1～5的加气混凝土砌块的测试结果

实施例6：

本实施例用于制备抗裂节能保温加气混凝土砌块的原料包括如下重量份数的各组分：浮选钢渣尾泥20份、煅烧城市污泥22份、粉煤灰32份、水泥7份、石灰20份、石膏2份、木质素纤维6份、引气剂1.5份、稳泡剂0.1份、铝粉膏0.07份。

其中，浮选钢渣尾泥由钢渣经过浮选工艺处理得到，其过80μm方孔筛筛余≤15％；煅烧城市污泥的粒度为150～200目；粉煤灰二级粉煤灰，其过80μm方孔筛筛余为16-22％；水泥为42.5号普通硅酸盐水泥；石灰为工业级生石灰，其过80μm方孔筛筛余为8％-15％；石膏为脱硫石膏，其caso4·2h2o含量≥92％；木质素纤维为絮状，长度≤6mm；引气剂为皂苷；稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

本实施例的抗裂节能保温加气混凝土砌块的制备方法同实施例1，制备得到的加气混凝土砌块的性能与实施例1相符。

实施例7：

本实施例用于制备抗裂节能保温加气混凝土砌块的原料包括如下重量份数的各组分：浮选钢渣尾泥25份、煅烧城市污泥30份、粉煤灰34份、水泥9份、石灰18份、石膏1份、木质素纤维7份、引气剂1.6份、稳泡剂0.4份、铝粉膏0.08份。

其中，浮选钢渣尾泥由钢渣经过浮选工艺处理得到，其过80μm方孔筛筛余≤15％；煅烧城市污泥的粒度为150～200目；粉煤灰二级粉煤灰，其过80μm方孔筛筛余为16-22％；水泥为42.5号普通硅酸盐水泥；石灰为工业级生石灰，其过80μm方孔筛筛余为8％-15％；石膏为脱硫石膏，其caso4·2h2o含量≥92％；木质素纤维为絮状，长度≤6mm；引气剂为皂苷；稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

本实施例的抗裂节能保温加气混凝土砌块的制备方法同实施例1，制备得到的加气混凝土砌块的性能与实施例1相符。

实施例8：

本实施例用于制备抗裂节能保温加气混凝土砌块的原料包括如下重量份数的各组分：浮选钢渣尾泥20份、煅烧城市污泥34份、粉煤灰38份、水泥11份、石灰21份、石膏3份、木质素纤维8份、引气剂1.5份、稳泡剂0.15份、铝粉膏0.1份。

其中，浮选钢渣尾泥由钢渣经过浮选工艺处理得到，其过80μm方孔筛筛余≤15％；煅烧城市污泥的粒度为150～200目；粉煤灰二级粉煤灰，其过80μm方孔筛筛余为16-22％；水泥为42.5号普通硅酸盐水泥；石灰为工业级生石灰，其过80μm方孔筛筛余为8％-15％；石膏为脱硫石膏，其caso4·2h2o含量≥92％；木质素纤维为絮状，长度≤6mm；引气剂为皂苷；稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。

本实施例的抗裂节能保温加气混凝土砌块的制备方法同实施例1，制备得到的加气混凝土砌块的性能与实施例1相符。