一种加气混凝土及其制备方法
【专利摘要】本发明提供有一种加气混凝土包括水硬性凝胶材料、钙质材料、硅质材料、发泡剂、外加剂(分散剂、表面活性剂、稳泡剂、活性激发剂、调节剂)等。各物料的干基重量百分比为：水泥和水渣混合物5％-15％、砂料5％-10％、生石灰10％-20％、普通粉煤灰25％-35％、脱硫灰渣20％-30％、电石渣6％-8％、铝粉0.1％-0.2％、六偏磷酸钠0.7％-1％、焦磷酸钠0.5％-0.7％、活性激发剂0.2％-0.5％、调节剂3％-4％、减水剂0.1％-0.2％，PP纤维0.15％-0.2％。本发明可获得成本低、保水性好、粘结强度高的加气混凝土。
【专利说明】一种加气混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑材料【技术领域】，尤其是一种加气混凝土砌块及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 加气混凝土是以发气剂和水泥制成的多孔轻混凝土。加气混凝土按原料，基本有 三种：水泥、石灰、粉煤灰加气砖；水泥、石灰、砂加气砖；水泥、矿渣、砂加气砖。通过配料、 搅拌、烧筑、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成。适用于高层建筑的填充墙和低层建筑 的承重墙。由于加气混凝土具有容重轻、保温性能高、吸音效果好，具有一定的强度和可加 工性等优点，是我国推广应用最早，使用最广泛的轻质墙体材料之一。
[0003] 加气混凝土生产原料丰富，一般使用粉煤灰为原料，既能综合利用工业废渣、治理 环境污染、不破坏耕地，又能创造良好的社会效益和经济效益，是一种替代传统实心粘土砖 理想的墙体材料，多年来受到国家墙改政策、税收政策和环保政策的大力支持，具有广阔的 市场发展前景。粉煤灰加气混凝土必须有发气材料作为发气剂，使混凝土产生气孔，才能形 成轻质多孔结构。一般来说，粉煤灰加气混凝土的加气剂为铝粉，缺点是用量大，价格高。
[0004] 电石废渣是电石与水反应生产乙炔气体后留下来的工业残渣，目前利用价值很 低，一般作为废料丢弃。如果不经处理直接填埋会造成严重的环境污染，其主要成分是消石 灰，由于其溶液为碱性，腐蚀性强，干后成粉末扬灰严重。所以如何处理好电石废渣，变废为 宝，一种是人们想要解决而没有得到很好的解决的问题。
[0005] 随着我国不断加强S02污染的控制，越来越多的燃煤电厂或冶炼行业采用脱硫工 艺处理排放烟气。但由此产生的脱硫灰的去处，却成为一大难题。欧洲对脱硫灰的研究较 早，主要用于建筑工业回填，少量用于土壤修复、路基材料和水泥工业中。根据美国煤燃烧 协会（ACAA)对脱硫灰的分类统计表明，美国90%脱硫灰已经资源化利用，其中半数以上用 于煤矿回填区域用于废物稳定和固化。我国对脱硫灰的综合利用研究尚处于起步阶段。由 于脱硫灰含有大量亚硫酸钙和游离钙，并且化学成分极其不稳定，难以利用。目前我国脱硫 灰主要采用堆放或填埋的方式处理，不但占用大量土地，而且造成环境污染，因此急需解决 脱硫灰的资源化利用问题。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中按常规方法将脱硫灰在大量用于生 产加气混凝土砌块时，产品的产量、质量和生产的稳定性均受到严重影响的不足，还可同时 利用脱硫灰和电石渣两种废弃物，获得成本低、保水性好、粘结强度高的加气混凝土。
[0007] 本发明技术方案如下，一种加气混凝土，包括水硬性凝胶材料、钙质材料、硅质材 料、发泡剂、外加剂（分散剂、表面活性剂、稳泡剂、活性激发剂、调节剂）等，各物料的干基 重量百分比为：水泥和水渣混合物5% -15%、砂料5% -10%、生石灰10% -20%、普通粉 煤灰25% -35%、脱硫灰渣20% -30%、电石渣6% -8%、铝粉(λ 1% -0.2%、六偏磷酸钠 0. 7% -1 %、焦磷酸钠0. 5% -0. 7%、活性激发剂0. 2% -0. 5%、调节剂3% -4%、减水剂 0· 1% -0· 2%，PP 纤维 0· 15% -ο. 2%。
[0008] 本发明中水料比为0. 56-0. 58 ;本发明所述水泥为普通硅酸盐水泥P. 042. 5 ;所述 水泥和水渣混合物为水泥和水渣按照1:1 (质量比）比例混合；所述砂料球磨至0. 08mm，方 孔筛筛余10%，Si02含量约95%，符合JC/T 622的规定。所述生石灰，活性CaO含量大于 85%，粉磨至0. 1_，方孔筛筛余〈14%。所述脱硫灰渣为烟气干法或者半干法脱硫的产物， 化学组成为亚硫酸钙、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、氯化钙、氟化钙等。所述铝粉为铝含量大 于90%以上的铝粉或者铝粉膏，优选为铝粉膏。符合JC/T407的规定。所述PP纤维为普通 PP纤维或者经表面处理后的PP纤维。
[0009] 六偏磷酸钠作为分散剂，焦磷酸钠作为表面活性剂；活性激发剂的主要成分为无 机盐和萘磺酸盐复合物，具有激发粉煤灰活性和减水、致密实、增强的功效。调节剂为石膏： 氢氧化钠（质量比）=3:1-7:1。石膏CaS0 4 · 5H20 > 80%，0· 08mm方孔筛余< 15%。
[0010] 本发明加气混凝土的主要制备工艺过程如下：
[0011] (1)水泥、水渣、砂料、粉煤灰、脱硫灰渣、电石渣等原料在球磨机内进行干磨，时间 为30-60min，得到一定细度（0. 08mm方孔筛筛余量为0. 5 % -1. 5 % )的原料备用。
[0012] (2)准备9组三联模，涂上脱模剂待用。
[0013] (3)将NaOH、石膏计量后混合均勻，加总水量10%的水量，混合搅拌lmin，制成碱 性调节剂溶液。
[0014] (4)水泥、水渣、砂料、粉煤灰、脱硫灰渣、电石渣等原料计量后干混合均匀，然后加 总水量的90%，混合搅拌lmin，得到水泥浆。
[0015] (5)将制得的碱性调节剂溶液倒入水泥浆中混合搅拌，搅拌时问为l-2min，直至 得到均匀混凝土浆，然后加入铝粉、分散剂、表面活性剂等外加剂，搅拌60s。
[0016] (6)浇注料浆入试模，浇注的体积约为三联模总体积的2/3,发气静停2-2. 5h，然 后用铲子将试模表面刮平。
[0017] (7) 24h后脱模，并放在空气中进行常压养护。
[0018] 加气混凝土是一种多孔结构的轻质硅酸盐人工石材。混凝上的固有弱点是因脆性 而容易产生裂缝。混凝土的裂缝问题一直困扰着人们，人们也在从不同途径解决这一问题。 本发明人发现，在混凝土掺入微细纤维的纤维混凝土不仅能够提高混凝土本身的延性和韧 性，增强混凝土的抗裂能力，而且对原材料和工艺几乎没有特别的要求，成本增加不大。通 过加气混凝土制备工艺试验、性能检测及理论分析，研究了聚丙烯纤维增强加气混凝土常 压制备及工艺问题。根据加气混凝土目前存在的张度偏低、收缩较大、需蒸压养护、制备工 艺复杂、能耗高等问题，在进行了大量研究的基础上，采用纤维增强，碱活性激发、原料细磨 等工艺手段进行了常压制备工艺及性能改进研究。获得了良好成效，按照本发明工艺制得 的加气混凝土砌块的平均抗压强度为9. 8Mpa，干密度平均为620kg/m3,符合GB11968-2006 对B07级的优等品要求。本发明具有如下有益效果：
[0019] (1)本发明采用脱硫灰渣、电石渣等固体废弃物生产蒸汽加压混凝土砌块，且脱硫 灰渣的掺入量20 % -30%，电石渣的掺入量为6% -8%，不仅可以大量有效利用工业废渣， 缓解普通粉煤灰供应紧张的矛盾，更为脱硫灰的综合利用找到可行途径。
[0020] (2)本法明混凝土中添加了 PP纤维，极大地提高了混凝土本身的延性和韧性，增 强混凝土的抗裂能力。
[0021] (3)本发明加气混凝土中石膏和生石灰添加量较普通加气混凝土明显降低，节约 了天然石膏和生石灰。对解决日益严重的环境污染问题和节约石化类天然资源问题具有重 要意义。
[0022] (4)本发明工艺在常温常压下养护即可，无需再蒸压釜中蒸养，因此无需添加蒸压 釜等设备，大大节约了生产时间和生产成本。取得了显著经济效益、环境效益和社会效益。
【具体实施方式】
[0023] 实施例1、一种加气混凝土，各物料的干基重量百分比为：水泥和水渣混合物5%、 砂料10 %、生石灰20 %、普通粉煤灰34. 2 %、脱硫灰渣20 %、电石渣6 %、铝粉0. 1 %、六 偏磷酸钠〇. 7%、焦磷酸钠0. 5%、活性激发剂0. 2%、调节剂3%、减水剂0. 1%，PP纤维 0.2%。水料比为0.56。
[0024] 本发明加气混凝土砌块的主要制备工艺过程如下：
[0025] (1)水泥、水渣、砂料、粉煤灰、脱硫灰渣、电石渣等原料在球磨机内进行干磨，时间 为30-60min，得到一定细度（0. 08mm方孔筛筛余量为0. 5 % -1. 5 % )的原料备用。
[0026] (2)准备9组三联模，涂上脱模剂待用。
[0027] (3)将NaOH、石膏计量后混合均勻，加总水量10%的水量，混合搅拌lmin，制成碱 性调节剂溶液。
[0028] (4)水泥、水渣、砂料、粉煤灰、脱硫灰渣、电石渣等原料计量后干混合均匀，然后加 总水量的90%，混合搅拌lmin，得到水泥浆。
[0029] (5)将制得的碱性调节剂溶液倒入水泥浆中混合搅拌，搅拌时问为l_2min，直至 得到均匀混凝土浆，然后加入铝粉、稳泡剂、分散剂、表面活性剂等外加剂，搅拌60s。
[0030] (6)浇注料浆入试模，浇注的体积约为三联模总体积的2/3,发气静停2-2. 5h，然 后用铲子将试模表面刮平。
[0031] (7) 24h后脱模，并放在空气中进行常压养护。
[0032] 实施例2、一种加气混凝土，各物料的干基重量百分比为：水泥和水渣混合物 10 %、砂料8 %、生石灰10 %、普通粉煤灰27. 4%、脱硫灰渣30 %、电石渣8 %、铝粉0. 2 %、 六偏磷酸钠1 %、焦磷酸钠〇. 7%、活性激发剂0. 3%、调节剂4%、减水剂0. 2%，PP纤维 0.2%。水料比为0.58。
[0033] 制备工艺过程同实施例1。
[0034] 实施例3、一种加气混凝土，各物料的干基重量百分比为：水泥和水渣混合物 10 %、砂料8 %、生石灰14. 2 %、普通粉煤灰25 %、脱硫灰渣30 %、电石渣7 %、铝粉(λ 2 %、 六偏磷酸钠〇. 8%、焦磷酸钠0. 6%、活性激发剂0. 4%、调节剂3. 5%、减水剂0. 15%，表面 改性ΡΡ纤维0. 15%。水料比为0. 57。
[0035] 制备工艺过程同实施例1。
[0036] 试验例1、ΡΡ纤维的加入量对混凝土强度和密度的影响
[0037] 采用不同ΡΡ纤维的掺入量，其余按照前述配方及工艺制作混凝土砌块，测试其强 度、密度。
[0038] 抗压和抗折强度的测量：按照国家标准GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能 试验方法标准》的方法进行硬化混凝土的抗压强度和抗弯拉（折）强度测试.
[0039] 密度测量及比强度计算：参照GB/T 11969-2008《加气混凝土体积密度、含水率和 吸水率试验方法》，中的规定测试式样的干密度。按照材料张度除以密度计算得到加气混凝 土的比强度值。试验结果见表1
[0040] 表1 PP纤维用量与混凝土强度及密度的试验结果
[0041]
【权利要求】
1. 一种加气混凝土，包括水硬性凝胶材料、钙质材料、硅质材料、发泡剂、外加剂等， 其特征是，各物料的干基重量百分比为：水泥和水渣混合物5% -15%、砂料5% -10%、 生石灰10% -20%、普通粉煤灰25% -35%、脱硫灰渣20% -30%、电石渣6% -8%、铝粉 0. 1% -0. 2%、六偏磷酸钠0. 7% -1 %、焦磷酸钠0. 5% -0. 7%、活性激发剂0. 2% -0. 5%、 调节剂 3% -4%、减水剂 0· 1% -0· 2%，PP 纤维 0· 15% -0· 2%。
2. 如权利要求1所述的加气混凝土，其特征是，所述水泥和水渣混合物为水泥和水渣 按照1:1比例混合。
3. 如权利要求1所述的加气混凝土，其特征是，所述砂料球磨至0. 08mm，方孔筛筛余 10%，Si02 含量约 95%。
4. 如权利要求1所述的加气混凝土，其特征是，所述生石灰，活性CaO含量大于85 %， 粉磨至0. 1mm，方孔筛筛余〈14%。
5. 如权利要求1所述的加气混凝土，其特征是，所述铝粉为铝含量大于90%以上的铝 粉或者错粉膏。
6. 如权利要求1所述的加气混凝土，其特征是，所述PP纤维为普通PP纤维或者经表面 处理后的PP纤维。
7. 如权利要求1所述的加气混凝土，其特征是，所述调节剂为石膏和氢氧化钠，两者质 量比为3:1-7:1。
8. 如权利要求1所述的加气混凝土，其特征是，所述混凝土中水料比为0. 56-0. 58。
9. 制备权利要求1-8任一所述的加气混凝土的方法，其特征是，工艺过程如下： (1) 水泥、水渣、砂料、粉煤灰、脱硫灰渣、电石渣等原料在球磨机内进行干磨，时间为 30-60min，得到一定细度的原料备用； (2) 准备9组三联模，涂上脱模剂待用； (3) 将NaOH、石膏计量后混合均匀，加总水量10%的水量，混合搅拌lmin，制成碱性调 节剂溶液； (4) 水泥、水渣、砂料、粉煤灰、脱硫灰渣、电石渣等原料计量后干混合均匀，然后加总水 量的90 %，混合搅拌lmin，得到水泥浆； (5) 将制得的碱性调节剂溶液倒入水泥浆中混合搅拌，搅拌时问为l_2min，直至得到 均匀混凝土浆，然后加入铝粉、分散剂、表面活性剂等外加剂，搅拌60s ; (6) 浇注料浆入试模，浇注的体积约为三联模总体积的2/3,发气静停2-2. 5h，然后用 铲子将试模表面刮平； (7) 24h后脱模，并放在空气中进行常压养护。
10. 如权利要求9所述的加气混凝土的制备方法，其特征是，所述步骤（1)原料细度为 0. 08mm方孔筛筛余量为0. 5 % -1. 5 %。
【文档编号】C04B18/30GK104193391SQ201410419221
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】徐磊, 张冠洲 申请人:山东省环能设计院有限公司