一种添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块及其制备方法与流程

本发明属于建筑材料
技术领域：
，具体的说涉及一种添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块及其制备方法。
背景技术：
：蒸压加气混凝土(AAC：AutoclavedAeratedConcrete)是以硅质材料(水泥和石英砂)和钙质材料(石灰、石膏)为主要原料，利用发气剂在料浆中与其组分的化学反应而产生气体，经过混合、浇注、静停、切割、高压养护、出釜等工艺路径形成的具有轻质多孔结构的硅酸盐类制品。目前，在美国、日本等发达国家，加气混凝土已成为主要的墙体材料。过去三十年是AAC迅猛发展的时期。然而，砂加气混凝土作为新型墙体节能结构体系，其技术开发的系统化、材料生产的标准化、推广应用规模化等方面仍相对滞后。近年来，在AAC的推广使用过程中，也暴露出其力学、热工及耐腐蚀性等性能不够理想；吸水率大、易开裂；辅助材料不够配套；生产工艺相对落后；统一的AAC建筑节能设计及施工验收规范还没有形成，建筑设计过程中不能充分发挥砂加气混凝土轻质和隔热的力学热学性能优势；对蒸压加气混凝土的自保温性能没有系统的能效测评数据。因此，一定程度上制约了蒸压加气混凝土的工程应用。我国是水稻种植大国，每年有近4000万t的稻壳产生，作为一种农作物副产品，稻壳是一种丰富易得的可再生资源。近30年来，稻壳的研究使其在众多领域得到广泛应用，其中相当一部分是作为火力发电的补充燃料。稻壳燃烧后的主要成分为二氧化硅，具有较高的水化活性；稻壳灰是可再生的生物质材料，属于生态建材。研究表明，将其作为掺合料取代部分水泥用于改善混凝土性能，具有良好的经济与社会效益。目前也有研究将稻壳灰添加入蒸压加气混凝土中作为原料使用，但主要是将稻壳灰作为少量辅料添加，而非将稻壳灰作为主要的甚至唯一的硅质来源。技术实现要素：本发明的第一目的是：克服现有技术中的蒸压加气混凝土砌块力学、热工性能不够理想的技术问题，提供一种添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块，以质量份计，包括磨细石英砂0～40份、水泥8～20份、生石灰10～20份、稻壳灰40～80份和铝膏0.8～1.5份。优选的，以质量份计，所述添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块包括磨细石英砂0～37.5份、水泥10～20份、生石灰10～20份、稻壳灰37.5～75份和铝膏0.8～1.2份。优选的，以质量份计，所述添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块包括磨细石英砂0～18.7份、水泥10～20份、生石灰10～20份、稻壳灰56.2～75份和铝膏0.8～1.2份。优选的，所述稻壳灰由稻壳在650℃高温下煅烧1h，冷却后经球磨机粉磨，并过60μm筛得到。优选的，所述磨细石英砂中二氧化硅含量≥80％，含泥量≤3％，平均粒径为80～120um。优选的，所述生石灰消解时间6～7min，消解温度75℃，有效CaO含量≥75％，80μm方孔筛筛余12.0％。优选的，所述水泥选用强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥。优选的，所述铝膏中活性铝含量≥65％，0.75mm筛网筛余≤2.5％，且30min发气率≥99％。本发明的第二目的是：针对现有技术中砂加气混凝土砌块力学、热工性能不够理想的技术问题，提供一种添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块制备方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：(1)磨细石英砂0～40份、水泥8～20份、生石灰10～20份和稻壳灰40～80份，搅拌1～2min，直到混合物搅拌均匀；(2)在步骤(1)中得到的混合物中加水继续搅拌1～5min，形成均匀浆料，所述浆料中水固比为0.65～0.75；(3)在步骤(2)得到的浆料中加入计量份铝膏，搅拌1～2min得到成品浆料；(4)将步骤(3)得到的成品浆料浇注在模具中，并置于45℃的恒温箱中静停2～5h，发泡形成体积稳定的蒸压加气混凝土砌块半成品；(5)将步骤(4)得到的蒸压加气混凝土砌块半成品入釜蒸养，蒸养周期6～16h，先从常温开始通蒸汽加热，蒸压釜养护温度为160～200℃，恒温压力0.9～1.2MPa；蒸养完成后得到添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块。优选的，所述浆料中水固比为0.68～0.75；进一步的，所述浆料中水固比为0.70～0.75。本发明的有益效果是，提供的添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块使用了高比例的稻壳灰取代磨细石英砂，可显著提高AAC原材料中的硅含量，稻壳灰是可再生的生物质材料，属于生态建材，采用稻壳灰替代部分甚至全部磨细石英砂，有利于降低生产成本，并实现农作物副产品的资源化再生利用；可有效降低蒸养时间，同时有利于C-S-H凝胶向托贝莫来石转变。附图说明图1是不同稻壳灰掺量试样XRD图谱。图2是不同稻壳灰掺量试样电镜扫描图谱。具体实施方式实施例1一种添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：(1)称取磨细石英砂37.5份、水泥10份、生石灰15份和稻壳灰37.5份，搅拌1～2min，直到混合物搅拌均匀；(2)在步骤(1)中得到的混合物中加水继续搅拌1～5min，形成均匀浆料，所述浆料中水固比为0.68；(3)在步骤(2)得到的浆料中加入铝膏1.2份，搅拌1～2min得到成品浆料；(4)将步骤(3)得到的成品浆料浇注在模具中，并置于45℃的恒温箱中静停2～5h，发泡形成体积稳定的蒸压加气混凝土砌块半成品；(5)将步骤(4)得到的蒸压加气混凝土砌块半成品入釜蒸养，蒸养周期6h，先从常温开始通蒸汽加热，蒸压釜养护温度为160℃，恒温压力1.0MPa；蒸养完成后得到添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块。实施例2一种添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：(1)称取磨细石英砂18.7份、水泥10份、生石灰15份和稻壳灰56.3份，搅拌1～2min，直到混合物搅拌均匀；(2)在步骤(1)中得到的混合物中加水继续搅拌1～5min，形成均匀浆料，所述浆料中水固比为0.70；(3)在步骤(2)得到的浆料中加入铝膏1.0份，搅拌1～2min得到成品浆料；(4)将步骤(3)得到的成品浆料浇注在模具中，并置于45℃的恒温箱中静停2～5h，发泡形成体积稳定的蒸压加气混凝土砌块半成品；(5)将步骤(4)得到的蒸压加气混凝土砌块半成品入釜蒸养，蒸养周期6h，先从常温开始通蒸汽加热，蒸压釜养护温度为160℃，恒温压力1.0MPa；蒸养完成后得到添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块。实施例3一种添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：(1)称取水泥10份、生石灰15份和稻壳灰75份，搅拌1～2min，直到混合物搅拌均匀；(2)在步骤(1)中得到的混合物中加水继续搅拌1～5min，形成均匀浆料，所述浆料中水固比为0.74；(3)在步骤(2)得到的浆料中加入铝膏1.2份，搅拌1～2min得到成品浆料；(4)将步骤(3)得到的成品浆料浇注在模具中，并置于45℃的恒温箱中静停2～5h，发泡形成体积稳定的蒸压加气混凝土砌块半成品；(5)将步骤(4)得到的蒸压加气混凝土砌块半成品入釜蒸养，蒸养周期6h，先从常温开始通蒸汽加热，蒸压釜养护温度为160℃，恒温压力1.0MPa；蒸养完成后得到添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块。对比例1一种蒸压加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：(1)称取水泥10份、生石灰15份和磨细石英砂75份，搅拌1～2min，直到混合物搅拌均匀；(2)在步骤(1)中得到的混合物中加水继续搅拌1～5min，形成均匀浆料，所述浆料中水固比为0.60；(3)在步骤(2)得到的浆料中加入铝膏1.2份，搅拌1～2min得到成品浆料；(4)将步骤(3)得到的成品浆料浇注在模具中，并置于45℃的恒温箱中静停2～5h，发泡形成体积稳定的蒸压加气混凝土砌块半成品；(5)将步骤(4)得到的蒸压加气混凝土砌块半成品入釜蒸养，蒸养周期16h，先从常温开始通蒸汽加热，蒸压釜养护温度为160℃，恒温压力1.0MPa；蒸养完成后得到添加稻壳灰的蒸压加气混凝土砌块。试验例1试样从蒸压釜中取出后，置于室温下7d后，参照GB/T11969《蒸压加气混凝土性能试验方法》进行性能测试。抗压强度测试：试件尺寸100mm×100mm×100mm，每组取3个试样进行平行试验，试样含水率控制在10％左右。干密度测试：选取100mm×100mm×100mm的立方体试样，取3个试样进行平行试验。导热系数测试：参照JGJ51-2002《轻骨料混凝土技术规程》进行，试验中以3块试件为1组，其中薄试件(200mm×200mm×20mm)1块，厚试件(200mm×200mm×60mm)2块。微观测试：取破型后的少量样品，用无水乙醇终止水化，经真空干燥后用于SEM扫描电镜分析；部分样品研磨成粉状，经干燥后用于X射线衍射分析。检验项目实施例1实施例2实施例3对比例1强度等级A3.5A2.5A2.0A5.0干密度(kg/m3)426365330600导热系数(W/m.K)0.1700.1350.1150.225干密度是AAC一项重要的技术指标，GB/T11968《蒸压加气混凝土砌块》根据干密度将AAC划分为B03，B04，B05，B06，B07和B08六个等级。本申请取B06密度等级的AAC作为研究试样，图1给出了稻壳灰掺量对干密度的影响。由图可见，稻壳灰掺量对AAC干密度影响显著，随着掺量增大，其干密度降低。对于对比例1，其干密度为600kg/m3左右，满足B06质量要求，当稻壳灰掺量为25％时，其干密度降低到500kg/m3左右，符合B05技术性能要求；而当稻壳灰完全取代石英砂，干密度为330kg/m3左右，符合B03技术性能要求。在生产上，不同密度等级的AAC主要是通过调整铝粉含量来控制。本研究表明，当铝粉掺量不变，引入稻壳灰将大幅度降低AAC的干密度。分析其原因有两个：1)与磨细石英砂(2.59g/cm3)相比，稻壳灰具有较低的表观密度(2.13g/cm3)和多孔的内部孔隙结构；2)掺入稻壳灰，为保证料浆的稠度，试样的水固比较大，拌合物硬化后，内部产生更多的孔隙，进一步降低AAC的干密度。添加稻壳灰可降低AAC的导热系数，提升保温隔热性能。材料的保温隔热性能主要与其内部孔隙结构有关，在相同表观密度条件下，内部封闭孔隙越多，其导热系数越低。相对于磨细石英砂，稻壳灰内部呈多孔结构，有利于其导热系数的降低。随着稻壳灰掺量的增加，AAC的抗压强度出现下降。对比例1的抗压强度为5.5MPa；当稻壳灰取代石英砂25％时，抗压强度降为4.30MPa，随着取代量继续增大到50％，75％和100％时，其抗压强度依次降为3.25MPa和2.93MPa和2.18MPa。与对比例1相比，掺稻壳灰的AAC其水固比有所增大，这可能是引起抗压强度下降的重要原因。但通过对干密度的分析可知，掺加稻壳灰同时导致AAC干密度下降。对于AAC而言，强度与密度的平衡是其性能控制的一项重要指标。为进一步分析稻壳灰对结构及性能的作用机理，选取蒸养6h的试样进行XRD矿物成分分析，所得XRD图谱见图1。由图可见，对比例1的水化产物中SiO2衍射峰强度最大，表明有大量石英砂未参与水化反应，随着稻壳灰取代量的增加，其衍射峰值逐渐减弱，当稻壳灰取代100％时，已未见SiO2衍射峰。同时，随着稻壳灰掺量增加，托贝莫来石衍射峰值逐渐增强，而Ca(OH)2衍射峰值逐渐降低，直至稻壳灰100％取代时，其衍射峰值消失。这表明，在蒸养条件下稻壳灰中活性较高的二氧化硅，能够快速地与Ca(OH)2发生水化反应生成水化硅酸钙。图2给出了蒸养6h不同试样的扫描电镜照片。对于对比例1(图2a)，主要是一些类似于针状的托贝莫来石，随着稻壳灰掺量的增加，如稻壳灰取代25％(图2b)和50％(图2c)，针状托贝莫来石被块状或板状托贝莫来石所代替；当稻壳灰掺量继续增大，即稻壳灰取代75％石英砂(图2d)，托贝莫来石呈现卷曲和叶片状；当稻壳灰完全取代石英砂时(图2e)，托贝莫来石成小草状。在蒸养环境下，CaO-SiO2-H2O体系水化产物主要受Ca/Si比影响。在对比例1中，由于石英砂的活性较低，参与水化反应的Ca/Si比较高(＞1)，生成的托贝莫来石呈针状；随着高活性的稻壳灰取代石英砂，即Ca/Si比降低时，托贝莫来石由针状转化为片状和板状；当Ca/Si比在1与0.8之间时，托贝莫来石呈现小草状分布，处于较佳比例。综合来看，当稻壳灰取代石英砂比例达到或者超过50％时，制成的蒸压加气混凝土砌块所需的蒸养时间较短，原料的成本也较传统的石英砂蒸压加气混凝土砌块更低；同时，制成的蒸压加气混凝土砌块具有较低的导热系数，强度与密度的平衡处于较为合理的水平。以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。当前第1页1 2 3