一种石英风化砂制备的A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块及其在墙体上的应用的制作方法与工艺

一种石英风化砂制备的A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块及其在墙体上的应用技术领域本发明涉及一种石英风化砂制备的A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块及其制备方法，属于新型节能环保墙体材料领域。

背景技术：
石英风化砂，是天然石英经过千百万年风化后形成，其原结晶形态发生转化，变成细小的晶粒，部分转变为非晶体，主要成份为二氧化硅(SiO2)，含有少量氧化铝(Al2O3)、氧化钾(K2O)、氧化铁(Fe2O3)和氧化钙(CaO)。石英风化砂在蒸压加气混凝土砌块生产过程主要作用是提供SiO2，其矿物组分复杂，含量最多的是石英，其次是长石，还夹杂着云母、碳酸盐、粘土等，其中还含有一定数量的Na2O和K2O，它们生成可溶性Na2SO4和K2SO4。石英风化砂中含有的粘土杂质对蒸压加气混凝土砌块性能的影响很大：一方面，由于粘土是一种高分散物料，吸水性强，含量过高时，会使料浆粘度增大，若为了保证一定的粘度而增加用水量，则又延长了坯体硬化时间；另一方面，粘土中含有一定量的Al2O3，它促进蒸压加气混凝土水化产物托勃莫来石(tobermorite)相的生成。托勃莫来石是硅氧四面体单链和氧化钙多面体构成的层状结构，层状结构之间含有水分，层间水不稳定，极易失水造成体积收缩变形。为了获得性能稳定优良的加气混凝土制品，必需对托勃莫来石加以控制。目前，随着蒸压砂加气混凝土砌块行业工艺技术和装备的快速发展，大批量生产B06、B07级蒸压加气砌块的能力已趋成熟。但能因地制宜，结合当地实际条件大批量、高合格率生产A2.0B04、A3.5B05级蒸压加气混凝砌块、薄块的建材企业很少。生产A2.0B04、A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块的主要难点在于，在降低产品容重的同时，又要保证产品强度。B04、B05级蒸压加气混凝土制品质量的好坏直接影响自保温墙体和混凝土梁、柱和剪力墙等冷热桥部位保温处理。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种采用石英风化砂制备A3.5B05级蒸压砂加气混凝土砌块。通过严格控制各原材料质量，调整配合比和精确计量，改善工艺方法，提高坯体的稳定性，保证蒸压砂加气混凝土砌块气孔结构好、容重低、强度高、导热系数和干燥收缩值低、抗冻性好。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种石英风化砂制备的A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块，该混凝土砌块包括如下重量份的干物料组成：石英风化砂55-70份，水泥12-30份，生石灰10-28份，铝粉膏0.10-0.13份，磷石膏3-6份；其中，该混凝土砌块的干物料组份还包括水，水与干物料的质量比为0.67-0.72:1。上述混凝土砌块的干物料进一步优选为包括如下重量份的干物料组成：石英风化砂62.4份，水泥19.5份，生石灰13.6份，铝粉膏0.12份，磷石膏4.38份；其中，该混凝土砌块的干物料组份还包括水，水与干物料的质量比为0.68:1。本发明还提供一种石英风化砂制备A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块的方法，包括如下制备步骤：1)将石英风化砂与磷石膏按重量比混合后，输送至球磨机，将水、废浆以流量比为7:1加入球磨机，混磨10-30min，得到细度为25-28％、质量百分比浓度为58-65％的料浆；粉碎并球磨生石灰，得到细度为10％-13％的生石灰粉；将水与铝粉膏以质量比为8-10:1混合，搅拌得到铝浆；2)将水泥、生石灰粉、料浆、水加入搅拌罐中，混合，搅拌25-35s，采用0.3-0.4MPa的蒸汽加热至30-35℃，停止加热，往搅拌罐中加入铝浆，继续搅拌35-40s后，将搅拌罐内的料浆卸入模框内，并将模框送进室温为48-52℃的预养间内静停，料浆在模框内膨胀，40-48min后形成稳定的坯体，坯体无下沉、塌陷、冒泡和泌水等现象，继续静养170-190min后切割，去除坯体切割后的边角料，将坯体送入蒸压釜内；3)对釜内的坯体按配气制度进行蒸压养护，坯体在蒸压釜内依次经过抽真空、升压、恒压和降压后得到A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块。所述的步骤1)中，所述的细度为干物料经过180目标准检验筛的筛余量所占质量百分比。所述的步骤1)中，所述的废浆为步骤2)中坯体切割后的边角料进入循环水后，经搅拌形成的密度为1.2-1.3g/cm3的混合物，该混合物的主要成分包括水、石英风化砂和水泥提供的二氧化硅、石灰和水泥中氧化钙水化反应形成的氢氧化钙、水化硅酸钙。所述的步骤2)中，水泥、生石灰粉、料浆、水加入搅拌罐中，混合，搅拌30s，采用0.35MPa的蒸汽加热至31℃，停止加热，往搅拌罐中加入铝浆，继续搅拌40s后，将搅拌罐内的料浆卸入模框内，将模框送进室温为50℃的预养间内静停，料浆在模框内发气膨胀，45min后形成稳定的坯体，坯体无下沉、塌陷、冒泡和泌水等不稳定现象，继续静养185min后切割，去除坯体切割后的边角料，将坯体送入蒸压釜内。所述的步骤3)中，蒸压釜内抽真空后，蒸压釜内压力为-0.03MPa；再向蒸压釜内输送蒸汽，在10-15min内升至0MPa；继续升压，在50-70min内升至0.45MPa；进一步升压，在25-35min内升至0.8MPa；再次升压，25-35min内升至1.32MPa；及时向蒸压釜内补充蒸汽，保持釜内压力为1.31-1.33MPa，维持6-7h；然后排气降压，在25-35min内降压至1.0MPa；进一步排气降压，在25-35min内降压至0.65MPa；继续排气降压，将蒸压釜内压力降至常压。上述中水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥，该硅酸盐水泥在混凝土砌块的制备中主要是遇水后迅速反应，产生大量的水化硅酸钙凝胶，料浆粘度迅速增长保证浇注稳定性，坯体形成后并加速坯体的硬化，有利于切割。同时水泥也是CaO的提供者。生石灰的消化速度为8-15min/℃，消化温度为75-85℃，A(CaO+MgO)的质量分数为68-80％，该生石灰在混凝土砌块的制备中主要提供有效CaO和热量，对料浆稠化过程及坯体的早期强度起重要作用。有效CaO水化反应产生的热量，促进铝膏发气。磷石膏，其二水硫酸钙的含量为70-78％，该磷石膏在混凝土砌块的制备中主要是对生石灰消解的抑制，延长料浆稠化时间，使料浆温度上升平缓，铝膏发气均匀，有利于坯体形成良好的气孔结构，在一定范围内能提供制品强度。也参与水热合成反应提高制品强度，减少收缩值，提高抗冻性。当用量过多时，易造成料浆稠化过慢而引起冒泡和下沉，甚至塌模。石英风化砂中二氧化硅的含量为80-90％，该石英风化砂在混凝土砌块的制备中主要起到提供硅质材料和骨架支撑作用，SiO2与石灰和水泥中的CaO反应，在蒸压养护条件下产生新的水化产物，使蒸压加气混凝土砌块达到强度要求。铝粉膏在混凝土砌块的制备中起发气剂的作用。铝膏中的金属铝与水在碱性环境下反应产生氢气，氢气在铝膏细颗粒表面形成气泡核，气泡长大推动料浆膨胀，形成一定体积的坯体。水是进行水热合成反应和铝粉膏发气反应的重要组分，也是使各原材料混合均匀和进行复杂化学反应的必要介质。恰当的水料比使料浆具有适宜的稠度和流动性，使发气顺畅，坯体获得良好的气孔结构。按上述步骤制备的蒸压加气混凝土砌块干密度＜525kg/m3，立方体抗压强度平均值＞3.5MPa、单组最小值＞2.8Mpa，劈压比＞0.16，冻后质量损失＜5.0％，冻后强度＞2.8Mpa，导热系数(干态)＜0.14W/(m·K)，干燥收缩值(标准法)＜0.50mm/m，达到国标GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块的要求。合格率＞98％。采用本发明的技术方案具有如下有益效果本发明能大批量、高合格率生产A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块。与现有加气混凝土生产工艺相比，有以下显著优点。1.本发明在湿磨制浆中加入了适宜比例的工业废弃磷石膏和废浆混磨。添加工业废弃物磷石膏能有效抑制生石灰的消化反应，不仅解决了生产用生石灰因消化速度快、消化温度高引起发气不稳定的问题，还在一定程度上缓解了工业废弃物综合利用的难题。废浆的掺入和采用混磨工艺，克服了石英风化砂活性低及其料浆粘性差的问题。废浆是加气混凝土坯体切割后的废料与水搅拌形成，密度控制在1.2～1.3g/cm3，废浆通过渣浆泵输送到废浆罐供混磨制浆使用。废浆中因为具有较高的碱度，且经长时间贮存后，各物料初步进行了水化反应，凝胶数量较多。混磨工艺则使部分物料提前反应，有利于坯体硬化，缩短预养时间。2.本发明在混磨制浆中适当提高料浆的细度。本发明使用的石英风化砂SiO2含量高达88.9％，180目筛余量仅50～55％，含泥量达12％。由于使石英风化砂球磨前自身细集料含量多，比表面积大，SiO2含量高，能保证SiO2与CaO的充分反应。若料浆细度较低，料浆的黏性或稠度过大，流动性变差，发气膨胀不够顺畅。3.本发明在配料环节增大水料比、降低浇注温度。A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块相对B06、B07级砌块干密度较低，单位体积的干物料较少，同时要保证制品达到要求的强度，应适当增大钙硅比，生成更多的硅钙水化产物。石灰或水泥胶凝材料比例的增大，有效CaO水化反应产生的热量增多，料浆稠化速度加快，需减少加温时间，降低浇注温度，降低铝膏发气速度。同时需增大水料比，抑制料浆的稠化。最终使料浆在发气膨胀过程中，发气速度与稠化速度、硬化速度协调一致，料浆膨胀到预设的体积，不出现塌模、收缩下层或冒泡沸腾现象。本发明能显著降低产品干密度，减小导热系数，提高强度，增强抗冻性，降低干燥收缩值，关键在于生产过程确定了适合石英风化砂的原材料配合比，经过精确计量，控制加热温度和搅拌时间，保证浆料良好的发气稳定性，并膨胀到设定的体积，在制定的蒸压养护条件下生成一定数量和形态的水化硅酸钙和水化铝硅酸钙矿物结晶。附图说明图1为石英风化砂制备A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块的工艺流程图。图2、3、4为石英风化砂制备A2.0B04级蒸压加气混凝土砌块的检测报告书的扫描件。具体实施方式石英风化砂制备A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块，总干物料中各原材料重量百分比：水泥12～30％、生石灰10～28％、石英风化砂55～70％、铝粉膏0.10～0.13％、磷石膏3％～6％。总水(包含料浆含水、外加水、铝浆含水、加温蒸汽含水)与总干物料比值(水料比)为0.67～0.72。上述原材料按操作步骤搅拌均匀、加热后，浇注进模框、预养成型、切割编组、蒸压养护、出釜打包，制成A3.5B05级蒸压砂加气混凝土砌块。产品干密度＜525kg/m3、立方体抗压强度平均值＞3.5MPa、单组最小值＞2.8Mpa，劈压比＞0.16，冻后质量损失＜5.0％，冻后强度＞2.8Mpa，导热系数(干态)＜0.14W/(m·K)，干燥收缩值(标准法)＜0.50mm/m，合格率＞98％。当预养模框容积为3.44m3时，原料组分及其配方为：水泥310～340kg、石灰205～235kg、石英风化砂1000～1100kg、磷石膏62～78kg、水剂性铝粉膏1.86～1.96kg、总水1050～1150kg，其中外加水330～420kg。所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥，生石灰消化速度8～15min、消化温度75～85℃，A(CaO+MgO)质量分数68～80％，磷石膏为工业废弃物，二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)质量分数70～78％，砂为石英风化砂，二氧化硅(SiO2)质量分数80～90％。发气剂为GLS-65水剂型铝粉膏。从图1的石英风化砂制备A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块的工艺流程图可以看出，石灰经破碎和球磨后送入石灰粉仓、散装水泥送入水泥仓；石英风化砂、磷石膏、水、废浆送入球磨机混磨，磨成料浆后送入料浆罐；铝粉膏与水经计量、混合搅拌后送入铝浆罐；同时往浇注楼搅拌罐送入蒸汽，将上述混合料经计量、浇注、发气、预养、脱模、切割、编组、入釜、出釜、分炼、打包得到产品。该过程中，浇注加温过程中需通入蒸汽，静停预养过程中需通入蒸汽维持室温，入釜后需通入蒸汽蒸压养护。脱模后的模框和切割翻转后的侧板经过清理和组装后，通过轨道送入浇注过程，循环使用。切割后的边角料被循环水冲入废浆池，经充分搅拌形成一定密度的废浆，送入废浆储罐备用，制料浆过程将废浆送入球磨机同石英风化砂、磷石膏和水混磨。实施例1将石英风化砂和磷石膏按质量比100:6.2分别用皮带秤计量，输送到球磨机进料口，加水和废浆(水和废浆的流量比为7:1)混磨，得到细度为26％、质量百分比浓度为62.0％的料浆；破碎生石灰，球磨制备生石灰粉，细度为12％，消化时间9min，消化温度81℃，A(CaO+MgO)质量分数78％；将水和铝粉膏按质量比9:1搅拌均匀形成铝浆。细度为干物料经过180目标准检验筛的筛余量所占质量百分比。所述的废浆为下述中的边角废料进入循环水后，经搅拌形成的密度为1.28g/cm3的混合物，该混合物的主要成分包括水、石英风化砂和水泥提供的二氧化硅、石灰和水泥中氧化钙水化反应形成的氢氧化钙、水化硅酸钙。配料系统采用PLC自动控制，分别计量料浆1733kg、外加水468kg、水泥320kg、石灰220kg，启动搅拌机依次卸料，搅拌30s，使用0.35MPa蒸汽加热，计量铝浆19.4kg，待搅拌罐内温度上升至31℃(室外环境温度为14～16℃)停止加热，罐内温度自动上升至32℃时，将计量好的铝浆卸入搅拌罐内，搅拌38s，打开浇注阀，搅拌罐内浆料全部卸入模框内，将模框输送进气温为48～52℃的预养间静养，浆料在42min内上涨高度达34.2cm，坯体表面平坦，无下沉、塌陷和冒泡等现象，185min后切割。清除坯体表面的边角余料，编组入釜。对入釜后的坯体按配气制度进行蒸压养护，其中各环节对应的压力和时间要求按该方法完成：1.封闭蒸压釜门，抽真空，使釜内压力达到-0.03Mpa；2.升压升温，依次不间断经过如下升压升温过程：-0.03Mpa—0Mpa(15分钟内，将釜内压力从-0.03MPa升压至0MPa)；0Mpa—0.45Mpa(60分钟内，将釜内压力从0MPa升压至0.45MPa)；0.45Mpa—0.8Mpa(30分钟内，将釜内压力从0.45MPa升压至0.8MPa)；0.8Mpa—1.32Mpa(30分钟内，将釜内压力从0.8MPa升压至1.32MPa)；3.恒压恒温：及时补充蒸汽，保持釜内压力1.32Mpa(维持6.5小时)；4.降压降温，依次不间断经过如下降压降温过程：1.32—1.0Mpa(30分钟内，将釜内压力从1.32MPa降压至1.0MPa)，1.0—0.65Mpa(30分钟内，将釜内压力从1.0MPa降压至0.65MPa)，0.65Mpa—常压。该步骤中的压力和温度，是通过对蒸压釜输送蒸汽或排气控制，经送气或排气，釜内形成升压升温、恒压恒温或降压降温。出釜后产品合格率为98.9％。经检测，按上述步骤制备的蒸压加气混凝土砌块干密度518kg/m3，立方体抗压强度平均值3.5MPa、单组最小值2.9Mpa，冻后质量损失4.2％，冻后强度2.9Mpa，导热系数(干态)0.127W/(m·K)，干燥收缩值(标准法)0.39mm/m，符合GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块的要求。实施例2将石英风化砂和磷石膏按质量比100:6.5分别用皮带秤计量，加水和废浆(水和废浆的流量比为7.2:1)混磨，得到细度为25％、质量百分比浓度为62.3％的料浆；破碎生石灰，球磨制备生石灰粉，细度为12％，消化时间12min，消化温度82℃，A(CaO+MgO)质量分数76％；将水和铝粉膏按质量比9:1搅拌均匀形成铝浆。细度为干物料经过180目标准检验筛的筛余量所占质量百分比。所述的废浆为下述中的边角料进入循环水后，经搅拌形成的密度为1.25g/cm3的混合物，该混合物的主要成分包括水、石英风化砂和水泥提供的二氧化硅、石灰和水泥中氧化钙水化反应形成的氢氧化钙、水化硅酸钙。配料系统采用PLC自动控制，分别计量料浆1710kg、外加水485kg、水泥325kg、石灰225kg，启动搅拌机依次卸料，搅拌30s，使用0.35MPa蒸汽加热，计量铝浆19.2kg，待搅拌罐内温度上升至30.8℃(室外环境温度为10～12℃)停止加热，罐内温度自动上升至31.8℃时，将计量好的铝浆卸入搅拌罐内，搅拌38s，打开浇注阀，搅拌罐内浆料全部卸入模框内，将模框输送进气温为48～52℃的预养间静养，浆料在44min内上涨高度达34.6cm，坯体表面平坦，无下沉、塌陷和冒泡等现象，190min后切割。清除坯体表面的边角余料，编组入釜。按照实施例1中配气制度进行蒸压养护，其中恒压恒温阶段，保持釜内压力1.32Mpa，维持7.0小时，其它压力和时间控制过程同实施例1。出釜后产品合格率为98.7％。经检测，按上述步骤制备的蒸压加气混凝土砌块干密度514kg/m3，立方体抗压强度平均值3.6MPa、单组最小值3.0Mpa，冻后质量损失3.6％，冻后强度3.0Mpa，导热系数(干态)0.126W/(m·K)，干燥收缩值(标准法)0.35mm/m，符合GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块的要求。实施例3将石英风化砂和磷石膏按质量比100:7分别用皮带秤计量，输送到球磨机进料口，加水和废浆(水和废浆的流量比为7.5:1)混磨，得到细度为27％、质量百分比浓度为62.2％的料浆；破碎生石灰，球磨制备生石灰粉，细度为11％，消化时间12min，消化温度81℃，A(CaO+MgO)质量分数80％；将水和铝粉膏按质量比9:1搅拌均匀形成铝浆。细度为干物料经过180目标准检验筛的筛余量所占质量百分比。所述的废浆为下述中的边角料进入循环水后，经搅拌形成的密度为1.26g/cm3的混合物，该混合物的主要成分包括水、石英风化砂和水泥提供的二氧化硅、石灰和水泥中氧化钙水化反应形成的氢氧化钙、水化硅酸钙。配料系统采用PLC自动控制，分别计量料浆1702kg、外加水490kg、水泥330kg、石灰230kg，启动搅拌机依次卸料，搅拌30s，使用0.35MPa蒸汽加热，计量铝浆19.5kg，待搅拌罐内温度上升至31℃(室外环境温度为12～14℃)停止加热，罐内温度自动上升至32℃时，将计量好的铝浆卸入搅拌罐内，搅拌40s，打开浇注阀，搅拌罐内浆料全部卸入模框内，将模框输送进气温为48-52℃的预养间静养，浆料在45min内上涨高度达35.4cm，坯体表面平坦，无下沉、塌陷和冒泡等现象，185min后切割。清除坯体表面的边角余料，编组入釜。对入釜后的坯体按配气制度进行蒸压养护，其中各环节对应的压力和时间要求按该方法完成：1.封闭蒸压釜门，抽真空，使釜内压力达到-0.03Mpa；2.升压升温，依次不间断经过如下升压升温过程：-0.03Mpa—0Mpa(15分钟内，将釜内压力从-0.03MPa升压至0MPa)；0Mpa—0.45Mpa(65分钟内，将釜内压力从0MPa升压至0.45MPa)；0.45Mpa—0.8Mpa(35分钟内，将釜内压力从0.45MPa升压至0.8MPa)；0.8Mpa—1.32Mpa(35分钟内，将釜内压力从0.8MPa升压至1.32MPa)；3.恒压恒温：及时补充蒸汽，保持釜内压力1.32Mpa(维持6.5小时)；4.降压降温，依次不间断经过如下降压降温过程：1.32—1.0Mpa(35分钟内，将釜内压力从1.32MPa降压至1.0MPa)，1.0—0.65Mpa(35分钟内，将釜内压力从1.0MPa降压至0.65MPa)，0.65Mpa—常压。该步骤中的压力和温度，是通过对蒸压釜输送蒸汽和排气控制，经送气或排气，釜内形成升压升温、恒压恒温、降压降温或常温常压。出釜后产品合格率为99.0％。经检测，按上述步骤制备的蒸压加气混凝土砌块干密度509kg/m3，立方体抗压强度平均值3.6MPa、单组最小值3.2Mpa，劈压比0.20，冻后质量损失2.8％，冻后强度3.1Mpa，导热系数(干态)0.1251W/(m·K)，干燥收缩值(标准法)0.32mm/m，符合GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》A3.5B05级蒸压加气混凝土砌块的要求。