本发明涉及自保温蒸压加气混凝土制品领域，具体涉及一种废岩棉蒸压加气混凝土及其制备方法。
背景技术：
岩棉是以玄武岩及其它天然矿石等为主要原料，经高温熔融成纤，具有优良的保温隔热性能，施工及安装便利、节能效果显著，是导热系数低的一种优质的保温隔热材料，具有良好的抗拉强度和良好的隔热性与防腐蚀性，不易燃烧，故被广泛应用。但在工业化生产装置检维修、技改过程中产生的废弃保温岩棉由于难降解，致使大面积废岩棉长时间堆放，占用土地资源，或大量被倾倒掩埋，造成严重的环境污染。
目前对废岩棉的处理方式有将废岩棉进行回炉再造再利用，但此方法能耗高，处理量有限，还不能满足处理需求。众多周知，岩棉质轻，导热系数小，保温性能优越，经过研究废岩棉特点，发明了一种利用废岩棉来制备蒸压加气混凝土制品的方法。该方法开辟了废岩棉资源化的新途径，也充分利用了废岩棉的优良特点，改善了蒸压加气混凝土制品的质量。
技术实现要素：
针对上述废弃岩棉难处理，性能优越的特点，本发明提供一种废岩棉蒸压加气混凝土及其制备方法。将岩棉经纤维切断机破损、筛分、除尘后得粒径小于2mm纤维，与砂浆一起制备并经湿式球磨机共同研磨达到一定的工艺指标后制备蒸压加气混凝土，此方法安全环保，节能降耗，处理量大，既实现了固废利用，提高了利润，也实现了循环经济清洁生产，节约了土地，重中之重是提升了产品质量，百利而无一害。
一种废岩棉蒸压加气混凝土，以重量份计，其原料配比为：石英砂45-57份，黄河沙：15-19份，石灰12-15份，水泥13-15份，石膏4-6份，铝粉膏0.1-0.15份，废岩棉纤维5-10份。
参照gb11969-2008《蒸压加气混凝土试验方法》测试，本发明所得的蒸压加气混凝土的平均干密度为480-495kg/m3，平均抗压强度为4.5-5.0mpa，导热系数为0.108-1.115w/(m·k)。
所述石英砂，其sio2含量85％以上，石英砂的主要作用就是提高料浆中二氧化硅含量，二氧化硅与氢氧化钙参与水化反应，生成水化硅酸钙提高产品强度。未参加反应的石英颗粒作为产品中的骨料起骨架作用。按重量份计，石英砂用量一般在45-57份，用量过低，主要反应物缺少，生成的水化硅酸钙含量低，严重影响产品质量；石英砂用量过高，即粉料量减少，会造成坯体内反应温度低，稠化较慢，导致发气不稳定，养护时间还长，产品中气孔结构受到破损等不良现象。
所述黄河沙，为黄河下游地区冲积后的沉积泥沙，预处理至水分10％以内，无泥块、杂草等杂物，其二氧化硅含量在40％左右，可代替部分石英砂与氢氧化钙发生水热反应，作用和石英砂相同。按重量份计，黄河沙用量一般在15-19份，用量过多，取代石英砂过多，会导致产品质量出现波动，因黄河沙中二氧化硅晶型的含量不稳定；用量过少，产品原料成本增加，生产效益降低。使用黄河沙来代替部分石英砂，在保证产品质量的前提下可有效地降低生产成本。
所述石灰为中速石灰，消解时间在8-15min，消解温度60-90℃，本发明所采用的石灰的消解温度和时间保证了坯体稠化速度与发气速度相一致。石灰的主要作用就是与水反应生成氢氧化钙，提供主要的反应物，来参加蒸压养护时发生的水热反应，生成水化硅酸钙等水化产物提高产品强度。石灰在前期消化释放大量的热，为坯体前期预养发气提供热量，促进坯体硬化成模。按重量份计，石灰的用量一般控制在12-15份，用量过高，石灰前期放热过多，发气、稠化速度不一致，排气剧烈，严重时造成坯体沸腾，破坏坯体结构，造成废模，生产不宜控制；用量过低，坯体前期反应温度过低，发气缓慢，稠化速度跟不上，预养时间延长，后期蒸压养护过程中水化产物含量少，影响产品物理强度。
所述水泥为p·o42.5普通硅酸盐水泥，水泥的水化为坯体提供初期强度，保证坯体正常稠化。水泥中的硅酸三钙，硅酸二钙水化时析出的c-s-h凝胶和ca(oh)2后期发生水热反应，提高产品物理强度。按重量份计，水泥的用量一般控制在13-15份，用量过低，前期强度增长过慢，坯体回塌严重，影响坯体内部结构，且预养时间延长；用量过高坯体稠化硬度过快，易造成坯体中出现大气孔、憋气、分层断裂等现象。
所述的废岩棉纤维为废弃岩棉经除磁质、切割粉碎、筛网筛分、除尘收集的长度在2mm以下的岩棉纤维，其主要成分为二氧化硅、三氧化二铝，在整个产品生产过程中，岩棉纤维能与料浆很好的融合，并在料浆中分布均匀，蒸压养护过程中，它既能参加水化反应，又能与生成的水化产物、石英砂颗粒很好地牵拉在一起，形成一整体，起到骨架作用，进而增加内部结构间拉结力，提高产品强度，同时岩棉导热系数小，可降低制品整体导热系数，提高保温性能。按重量份计，废岩棉纤维的用量一般控制在5-10份，用量过低，岩棉带来的制品优越性不明显且处理量少，无意义；用量过高湿磨过程能耗大，或可能会因搅不开而堵塞管道。
所述的铝粉膏为gls-65水剂型铝粉膏；石膏为热电脱硫副产物脱硫石膏，在加气混凝土中，掺入石膏的目的是调节水泥凝结时间、抑制石灰消化、参与铝粉发气反应、减少坯体收缩等，所述的热电脱硫石膏完全可以起到以上作用，而且较普通石膏成本较低，同时可以消耗固废。
上述废岩棉蒸压加气混凝土的制备方法，具体为：
1)将岩棉纤维与石英砂、黄河沙按比例混合加水经球磨机湿磨，得石英砂浆；
2)将石灰经颚式破碎机破碎后，再经干式球磨机粉磨成石灰粉；
3)脱硫石膏加水制备石膏浆；
4)将铝粉膏加水搅拌均匀；
5)步骤1)所得石英砂浆与步骤3)所得石膏浆经称量后加入浇注搅拌机中搅拌，控制其温度35-38℃左右，然后将水泥和步骤2)所得石灰粉依次下料至搅拌机，搅拌40-45s，此时控制温度38-39℃，最后将步骤4)所制的混合浆加入，搅拌20-30s后进行浇注，浇注温度控制40-45℃，经气泡整理机整理后进预养室，控制室内温度45-50℃，湿度≥70％，预养时间150-180min；
6)预养结束后进行脱模、切割得到所要求的规格的坯体，先将坯体送入釜前静养室，进行0-180min釜前养护，再将坯体放入蒸养釜中进行高温高压蒸汽养护11-12小时，后出釜取样检测，掰板打包入库，分级，自然养护10天后即得成品。
步骤1)中，水的加入量为石英砂和黄河沙总质量的61％-72％，控制最终石英砂浆的密度在1580-1620kg/m3。石英砂密度过大，浆液粘稠，不利于输送，设备损耗大，浆液容易搅拌不均匀；石英砂密度过小，浆液较稀，粘稠度达不到，本身较容易出现沉降，同时每模使用量相比较大，而存储量有限，会明显降低生产效率，还提高制备人员劳动量，对坯体预养发气都会有一定的影响。石英砂粒径要求0.080mm方孔筛筛余在20％-25％，粒径过大，石英砂比表面积小，参加反应的二氧化硅少，同时产品出现沉降分层等都会影响产品强度；粒径过小，设备能耗高，损耗大，且需水量大，预养时间延长。
步骤2)中石灰粉细度为0.080mm方孔筛筛余不大于15％的粉末。石灰粉细度过细，容易发生团聚现象，造成物料不均匀，影响水热反应深度；细度过粗，石灰比表面积小，参加反应的氧化钙少，影响强度。石灰粉中有效氧化钙含量大于80％，有效氧化钙含量是石灰中活性的游离氧化钙占石灰试样的质量百分率。有效氧化钙是真正参加反应的氧化钙，含量过低，即与水反应时放热少，延长预养时间，影响水热反应深度，影响产品强度
步骤3)中石膏浆的密度控制在1450-1550kg/m3左右，密度过大，不利于浆料的输送；密度过小，延长预养发气时间，影响物理强度。
步骤4)中铝粉膏与水的质量比控制为1:10。用水量过少，铝粉膏搅拌不均匀；用水量过多，加入时间增长，铝粉膏接触到浆液就会反应，造成铝粉膏的浪费，铝粉膏在坯体中总的发气量减少，严重时造成坯体欠高。
步骤5)中提到的温度控制在35-38℃，有利于浇注工艺的进行，使坯体拥有较适宜的初始温度，缩短预养发气时间，有利于坯体形成良好的气孔结构来保证其强度。温度过高时浇注的坯体发气速度过快，出现排气过早，过剧烈，内部气孔结构严重破坏，导致回塌严重，甚者直接废模。
在预养室中，铝粉膏在碱性条件下生成氢气，这些氢气在料浆的剪切应力下均匀填充、分布其中，使加气混凝土具有多孔状结构。同时料浆中的水泥水化初凝，石灰消解放热，使料浆变稠。料浆的稠化速度与铝粉的发气速度因相互适应和协调一致。预养发气过程中，坯体中心温度因石灰消解放热而温度偏高，坯体四周温度较低，预养室内温度控制在45-50℃，可以保证坯体中心和四周温度相差不大，减少温差应力造成的开裂。预养时间在150-180min，大约是石灰消化放热和铝粉膏发气的时间，时间过短，稠化速度过快，导致坯体内气体聚集串孔，破坏坯体气孔结构。时间过长，稠化速度过慢，气体在坯体中排出，导致坯体欠高。
预养结束后进行脱模、切割得到所要求规格尺寸的坯体；坯体切割完成先送入釜前静养室，控制温度为40-50℃，湿度大于70％，进行0-180min釜前养护，减少坯体中热量和水分散失，避免坯体内部产生温度应力和干湿应力。
步骤6)蒸养釜若长时间未用，内部温度偏低，可适当通蒸汽提高蒸养釜内温度到70-90℃，关闭釜门、釜上各阀门后启动真空泵，40-60min抽真空至-0.06mpa，关闭真空泵开始通蒸汽升温，此种做法可使坯体内部更均匀、更快的充满蒸汽，减少升温过程中坯体表面与内部因温差而产生的应力，减少坯体中热量及水分散失。以20-25℃/h的速度使蒸压釜内温度缓慢升至130℃；再以25-30℃/h的速度使蒸压釜内温度升至185-190℃，压力随着温度逐渐由负压升至1.1-1.2mpa，保持恒温恒压5-6小时，即可得到蒸压加气混凝土，本发明所述的蒸压加气混凝土密度为525kg/m3以下制品。
综上所述，本发明采用废岩棉纤维、石英砂、黄河沙、石灰、水泥、石膏、铝粉膏为主要原料，经处理并调整相应的制备工艺，在尽可能最大量的利用废岩棉，保证生产正常运行的同时，相比常规的蒸压加气混凝土，掺加部分岩棉，通过优化工艺、设备改造、调整配比，降低了石英砂用量，降低部分成本，将废弃岩棉利用价值最大化；产品导热系数、抗压强度、干密度等方面均得到较大的改观。本发明所用岩棉为化工废岩棉，其主要成分为二氧化硅(约47％)和三氧化二铝(约34％)，掺入岩棉可以降低加气混凝土的绝热性能，同时岩棉纤维的掺加对加气混凝土的强度也有一定的提升。依据gb11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》中产品等级判定，掺加废岩棉生产的蒸压加气混凝土，其质量完全满足优等品(干密度≤500kg/m3，平均抗压强度≥3.5mpa，导热系数≤0.140w/(m·k))的要求，且其平均抗压强度更高，导热系数更低。
相较于普通蒸压加气混凝土，本发明所制造的蒸压加气混凝土，应用于保温墙体材料，效果尤为突出，由于干密度较低，使用蒸压加气混凝土的建筑物抗震性能会更好。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围，除特殊说明外，下述实施例中均采用常规现有技术完成。
实施例1
废岩棉再利用制备蒸压加气混凝土，其特征在于：以重量份计，其原料配比为：石英砂57份，黄河沙：19份，石灰12份，水泥13份，石膏4份，铝粉膏0.15份，废岩棉纤维10份；
所述的岩棉纤维为废岩棉经去除磁质、破碎粉磨、筛分、除尘等工艺所得岩棉纤维；
所述的废岩棉再利用制备的蒸压加气混凝土密度为493kg/m3,平均抗压强度5.0mpa，导热系数0.115w/(m·k)。
其具体制备步骤为：
1)将废岩棉经去除磁质、破碎粉磨、筛分、除尘等工艺制备得长度小于2mm的岩棉丝，得废岩棉纤维；
2)步骤1)所得岩棉纤维与石英砂、黄河沙按比例混合加水经球磨机湿磨，得石英砂浆；水的加入量为石英砂和黄河沙总质量的62％，控制最终石英砂浆的密度在1610kg/m3；
3)将石灰块用颚式破碎机破碎后，再经干式球磨机粉磨至一定细度，得石灰粉；细度为0.080mm方孔筛筛余5％，有效氧化钙含量80.3％，消解时间14min，消解温度74.8℃；
4)将石膏加水制备石膏浆；石膏浆的密度为1490kg/m3；
5)将铝粉膏加水混合搅拌均匀；水的质量为铝粉膏质量的10倍；
6)步骤2)所得石英砂浆与步骤4)所得石膏浆经称量后加入浇注搅拌机中搅拌10s，控制其温度36℃，然后将水泥和步骤3)所得石灰粉依次下料至搅拌机，搅拌40s，此时控制温度39℃，最后将步骤5)所制的混合浆加入，搅拌30s后进行浇注，浇注温度控制41℃，经气泡整理机整理后进预养室，控制预养室内温度47℃，湿度75％，预养时间170min；
7)预养结束(即达到一定的强度)后进行脱模、切割得到所要求的规格的坯体，先将坯体送入釜前静养室，进行175min釜前养护，再将坯体放入蒸养釜中进行高温高压蒸汽养护12小时，后出釜取样检测，掰板打包入库，分级堆放，自然养护10天后即得成品；
步骤7)的具体过程为：
(1)切割后的坯体进入釜前静养室等候入釜，室内温度40℃，湿度72％，进行175min的釜前养护；
(2)抽真空阶段：由静养室进入蒸养釜，关闭釜门及各阀门后启动真空泵，40min抽真空至-0.06mpa，关闭真空泵开始通蒸汽升温；
(3)升温升压阶段：以20-25℃/h的速度使蒸压釜内温度缓慢升至130℃；再以25-30℃/h的速度使蒸压釜内温度升至189℃；此时釜内压力为1.12mpa；
(4)恒温恒压阶段：保持步骤(3)中温度、压力，保温保压6小时。
(5)降温降压阶段：保温保压结束后以35-45℃/h的速度使温度降到90℃，且釜内压力降至常压，此时高温高压蒸汽养护工艺完成。
实施例2
废岩棉再利用制备蒸压加气混凝土，其特征在于：以重量份计，其原料配比为：石英砂55份，黄河沙：18份，石灰13份，水泥14份，石膏4份，铝粉膏0.14份，废岩棉纤维8份；
所述的无机纤维为废岩棉经去除磁质、破碎粉磨、筛分、除尘等工艺制备得岩棉纤维；
所述的废岩棉再利用制备的蒸压加气混凝土密度为488kg/m3，平均抗压强度4.8mpa，导热系数0.112w/(m·k)。
其具体制备步骤为：
1)将废岩棉经去除磁质、破碎粉磨、筛分、除尘等工艺制备得长度小于2mm的岩棉丝，得废岩棉纤维；
2)步骤1)所得岩棉纤维与石英砂、黄河沙按比例混合加水经球磨机湿磨，得石英砂浆；水的加入量为石英砂和黄河沙总质量的65％，控制最终石英砂浆的密度在1600kg/m3；
3)将石灰块用颚式破碎机破碎后，再经干式球磨机粉磨至一定细度，得石灰粉；细度为0.080mm方孔筛筛余7.3％，有效氧化钙含量83.4％，消解时间10.5min，消解温度76℃；
4)将石膏加水制备石膏浆；石膏浆的密度为1480kg/m3；
5)将铝粉膏加水混合搅拌均匀；水的质量为铝粉膏质量的10倍；
6)步骤2)所得石英砂浆与步骤4)所得石膏浆经称量后加入浇注搅拌机中搅拌10s，控制其温度37℃，然后将水泥和步骤3)所得石灰粉依次下料至搅拌机，搅拌42s，此时控制温度38.9℃，最后将步骤5)所制的混合浆加入，搅拌30s后进行浇注，浇注温度控制40℃，经气泡整理机整理后进预养室，控制预养室内温度48℃，湿度73％，预养时间165min；
7)预养结束(即达到一定的强度)后进行脱模、切割得到所要求的规格的坯体，先将坯体送入釜前静养室，进行170min釜前养护，再将坯体放入蒸养釜中进行高温高压蒸汽养护12小时，后出釜取样检测，掰板打包入库，分级堆放，自然养护10天后即得成品；
步骤7)的具体过程为：
(1)切割后的坯体进入釜前静养室等候入釜，室内温度43℃，湿度71℃，进行170min的釜前养护；
(2)抽真空阶段：由静养室进入蒸养釜，关闭釜门及各阀门后启动真空泵，50min抽真空至-0.06mpa，关闭真空泵开始通蒸汽升温；
(3)升温升压阶段：以20-25℃/h的速度使蒸压釜内温度缓慢升至130℃；再以25-30℃/h的速度使蒸压釜内温度升至186℃；此时釜内压力为1.10mpa；
(4)恒温恒压阶段：保持步骤(3)中温度、压力，保温保压6小时。
(5)降温降压阶段：保温保压结束后以35-45℃/h的速度使温度降到89℃，且釜内压力降至常压，此时高温高压蒸汽养护工艺完成。
实施例3
废岩棉再利用制备蒸压加气混凝土，其特征在于：以重量份计，其原料配比为：石英砂50份，黄河沙：16.5份，石灰14份，水泥15份，石膏5份，铝粉膏0.13份，废岩棉纤维6份；
所述的无机纤维为废岩棉经去除磁质、破碎粉磨、筛分、除尘等工艺制备得岩棉纤维；
所述的废岩棉再利用制备的蒸压加气混凝土密度为485kg/m3，平均抗压强度4.7mpa，导热系数0.108w/(m·k)。
其具体制备步骤为：
1)将废岩棉经去除磁质、破碎粉磨、筛分、除尘等工艺制备得长度小于2mm的岩棉丝，得废岩棉纤维；
2)步骤1)所得岩棉纤维与石英砂、黄河沙按比例混合加水经球磨机湿磨，得石英砂浆；水的加入量为石英砂和黄河沙总质量的66％，控制最终石英砂浆的密度在1595kg/m3；
3)将石灰块用颚式破碎机破碎后，再经干式球磨机粉磨至一定细度，得石灰粉；细度为0.080mm方孔筛筛余9.4％，有效氧化钙含量85.2％，消解时间10min，消解温度77.8℃；
4)将石膏加水制备石膏浆；石膏浆的容重为1485kg/m3；
5)将铝粉膏加水混合搅拌均匀；水的质量为铝粉膏质量的10倍；
6)步骤2)所得石英砂浆与步骤4)所得石膏浆经称量后加入浇注搅拌机中搅拌10s，控制其温度37.5℃左右，然后将水泥和步骤3)所得石灰粉依次下料至搅拌机，搅拌40s，此时控制温度39℃，最后将步骤5)所制的混合浆加入，搅拌30s后进行浇注，浇注温度控制40℃，经气泡整理机整理后进预养室，控制预养室内温度45℃，湿度70％，预养时间169min；
7)预养结束(即达到一定的强度)后进行脱模、切割得到所要求的规格的坯体，先将坯体送入釜前静养室，进行0-180min釜前养护，再将坯体放入蒸养釜中进行高温高压蒸汽养护12小时，后出釜取样检测，掰板打包入库，分级堆放，自然养护10天后即得成品；
步骤7)具体过程为：
(1)切割后的坯体进入釜前静养室等候入釜，室内温度40℃，湿度70℃，进行175min的釜前养护；
(2)抽真空阶段：由静养室进入蒸养釜，关闭釜门及各阀门后启动真空泵，60min抽真空至-0.06mpa，关闭真空泵开始通蒸汽升温；
(3)升温升压阶段：以20-25℃/h的速度使蒸压釜内温度缓慢升至130℃；再以25-30℃/h的速度使蒸压釜内温度升至187℃；此时釜内压力为1.15mpa；
(4)恒温恒压阶段：保持步骤(3)中温度、压力，保温保压6小时。
(5)降温降压阶段：保温保压结束后以35-45℃/h的速度使温度降到90℃，且釜内压力降至常压，此时高温高压蒸汽养护工艺完成。
实施例4
废岩棉再利用制备蒸压加气混凝土，其特征在于：以重量份计，其原料配比为：石英砂45份，黄河沙：15份，石灰15份，水泥15份，石膏6份，铝粉膏0.12份，废岩棉纤维5份；
所述的无机纤维为废岩棉经去除磁质、破碎粉磨、筛分、除尘等工艺制备得岩棉纤维；
所述的废岩棉再利用制备的蒸压加气混凝土密度为490kg/m3，平均抗压强度4.9mpa，导热系数0.109w/(m·k)。
其具体制备步骤为：
1)将废岩棉经去除磁质、破碎粉磨、筛分、除尘等工艺制备得长度小于2mm的岩棉丝，得废岩棉纤维；
2)步骤1)所得岩棉纤维与石英砂、黄河沙按比例混合加水经球磨机湿磨，得石英砂浆；水的加入量为石英砂和黄河沙总质量的70％，控制最终石英砂浆的密度在1585kg/m3；
3)将石灰块用颚式破碎机破碎后，再经干式球磨机粉磨至一定细度，得石灰粉；细度为0.080mm方孔筛筛余8.8％，有效氧化钙含量84.2％，消解时间8min，消解温度69.5℃，；
4)将石膏加水制备石膏浆；石膏浆的容重为1495kg/m3；
5)将铝粉膏加水混合搅拌均匀；水的质量为铝粉膏质量的10倍；
6)步骤2)所得石英砂浆与步骤4)所得石膏浆经称量后加入浇注搅拌机中搅拌，控制其温度36℃左右，然后将水泥和步骤3)所得石灰粉依次下料至搅拌机，搅拌45s，此时控制温度39℃，最后将步骤5)所制的混合浆加入，搅拌30s后进行浇注，浇注温度控制41℃，经气泡整理机整理后进预养室，控制预养室内温度49℃，湿度73％，预养时间163min；
7)预养结束(即达到一定的强度)后进行脱模、切割得到所要求的规格的坯体，先将坯体送入釜前静养室，进行170min釜前养护，再将坯体放入蒸养釜中进行高温高压蒸汽养护12小时，后出釜取样检测，掰板打包入库，分级堆放，自然养护10天后即得成品；
步骤7)具体过程为：
(1)切割后的坯体进入釜前静养室等候入釜，要求室内温度43℃，湿度71％，进行170min的釜前养护；
(2)抽真空阶段：由静养室进入蒸养釜，关闭釜门及各阀门后启动真空泵，40min抽真空至-0.06mpa，关闭真空泵开始通蒸汽升温；
(3)升温升压阶段：以20-25℃/h的速度使蒸压釜内温度缓慢升至130℃；再以25-30℃/h的速度使蒸压釜内温度升至187℃；此时釜内压力为1.11mpa；
(4)恒温恒压阶段：保持步骤(3)中温度、压力，保温保压6小时。
(5)降温降压阶段：保温保压结束后以35-45℃/h的速度使温度降到90℃，且釜内压力降至常压，此时高温高压蒸汽养护工艺完成。
将上述实施例中b05级产品与市场上普通b05级优等品比较，结果如表1所示：
表1：
本发明充分利用岩棉的特性，将其按一定工艺制备后得到细小纤维，掺加制备加气混凝土，产品内部的固废岩棉纤维不仅参加了水化反应，与水化产物相互包容、融合，同时在产品内部起到相互牵拉的作用，使产品形成一整体。本发明产品强度高，干密度低，导热系数小，进而保温性能好，可节约热能及制冷能源，此方法废岩棉回收再利用效率高，且制得的产品性能好，值得推广应用。