一种加气混凝土的制造方法 |
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| 申请号 | CN201010147106.6 | 申请日 | 2010-04-14 | 公开(公告)号 | CN101823864A | 公开(公告)日 | 2010-09-08 |
| 申请人 | 吴智深; 江苏艾特克环境工程设计研究院有限公司; 朱吉鹏; | 发明人 | 吴智深; 朱吉鹏; 杨若冲; 吴智仁; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种加气 混凝土 的制造方法，包括如下步骤：制备液态料液；预 固化 ；将非晶态 硅 质材料与 水 混合制备非晶态硅质材料 浆液 ，然后将非晶态硅质材料浆液、液态料液、晶态硅质材料、生石灰或氢 氧 化 钙 或石灰乳中的一种、二水 石膏 或半水石膏、普通 硅酸 盐 水泥 、 长石 类材料、强度增强剂、生石灰消解调节剂、气泡调节剂、润滑 增粘剂 、憎水剂、发泡剂与水进行混合，以800～1500rpm的速度搅拌3～7分钟制得 泡沫 料浆；经过静停养护、蒸压釜养护制得本发明的加气混凝土。本发明的制品具有轻质、高强、难燃、保温、 隔热 、憎水、使用寿命长、抗冲击、收缩小等特点；材料来源较为广泛，加工制作简单方便。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种加气混凝土的制造方法，其特征在于包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种加气混凝土的制造方法技术领域[0001] 本发明涉及一种新型的超保温、高强加气混凝土的制造方法，属于材料科学与工程科学技术领域。 背景技术[0002] 资源、能源、环境、经济与性能是材料科学特别是建筑材料工业发展应综合考虑的问题。人类日益面临自然资源日渐枯竭的威胁，而对自然资源的过度消耗及废弃造成了十分严重的生态系统破坏和环境污染等问题。如何保护有限的自然资源，对保护人类的生存环境有着直接的联系。 [0003] 根据目前国家的有关规定，只有使用加气混凝土，才能做到单一的无机材料节能50％～80％的要求。而其它任何无机材料要做到节能50％，必须进行复合处理，如承重空心砖等材料，均需与聚苯乙烯、聚氨酯硬泡等保温材料复合解决节能问题，而复合墙体的施工周期长、工艺较复杂、造价高，且需添加合成树脂等有机材料，因此也存在易燃、燃烧过程废气毒性大等缺点。 [0004] 加气混凝土的生产方法为：将水泥、石英砂及生石灰粉作为主要原料，与石膏、铝粉、水及气泡稳定剂等混合获得泡沫料浆，然后将泡沫料浆浇注入模具中，采用蒸压设备进行压蒸养护得到制品。因为硬化后的加气混凝土包含大量的高结晶性托勃莫来石，因而具有较好的耐久性和防火性能。当前，较为成熟的工业化加气混凝土产品，其绝干密度多在3 400～700kg/m 之间，导热系数约为0.09～0.15W/(m·K)，无法满足单一材料节能80％左 3 右的技术要求。而密度为300kg/m 的粉煤灰加气混凝土砌块抗压强度则低至1.0MPa，作为混凝土框架结构建筑的填充材料强度仍显不足，且劳动生产率低。传统加气混凝土的性能提升技术多采用纤维、非晶态SiO2、合成树脂进行材料的增强及热工性能的改善，不可避免带来耐热性的下降，而保持一定抗压强度的条件下，热工性能改善幅度有限。 发明内容[0005] 发明目的：本发明的目的在于提供一种新型超保温、高强加气混凝土的制造方法，其可以使加气混凝土的物理力学性状得到明显改善，且导热系数大幅降低。 [0006] 本发明将钙质材料、硅质材料及水作为主要原料，将部分钙质材料与部分硅质材料、水制备浆液，然后将浆液与长石类材料、剩余的其它原料(固态原料及浆液)在一定条件下混合后发生化学反应，即可制得超保温、高强的新型加气混凝土制品，该制品含有大量高结晶性的托勃莫来石，其结构同传统加气混凝土的结构明显的不同。因而，具有更高的耐久性、力学特性及更优的热工性能。 [0007] 技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种加气混凝土的制造方法，包括如下步骤： [0008] (1)制备液态料液：所述的主材包括钙质材料和硅质材料， [0010] 水泥材料、石膏材料和石灰材料分别占钙质材料和硅质材料质量总和的1～16％、2～16％和0.5～20％； [0011] 晶态硅质材料和非晶态硅质材料分别占钙质材料和硅质材料质量总和的1～70％、0.5～60％； [0015] (2)预固化：不断搅拌步骤(1)制得的液态料液0.5～2小时； [0016] (3)首先将非晶态硅质材料与水混合制备非晶态硅质材料浆液，水与非晶态硅质材料的质量份数比为0.6～2.0； [0017] 然后将4～35份非晶态硅质材料浆液、5～40份步骤(2)制得的液态料液以及10～40份晶态硅质材料、15～40份生石灰、氢氧化钙或石灰乳中的一种、0.5～6份二水石膏或半水石膏、0～15份普通硅酸盐水泥、0～15份长石类材料、0.1～18份强度增强剂、0.1～6份生石灰消解调节剂、0.1～4份气泡调节剂、0.005～1份润滑增粘剂、0.1～ 2份憎水剂、0.01～1.5份发泡剂与30～60份的水进行混合，以800～1500r/min的速度搅拌3～7分钟制得泡沫料浆； [0018] (4)静停养护：将步骤(3)制得的料泡沫浆浇注入模具，泡沫料浆在浇注入模具时，其扩散度在16～30cm之间；浇注入模后15分钟时，泡沫料浆的扩散度在10～22cm之间；在40℃～50℃、90％～100％湿度条件下静停养护2～4小时； [0019] (5)蒸压釜养护：在1.2～1.5MPa的饱和蒸气压条件下养护4～12小时，制得本发明的加气混凝土。 [0020] 其中，步骤(3)中，所述的长石类材料为钾长石或钠长石；所述的强度增强剂为超细硅酸盐水泥；所述的润滑增粘剂为无机的层状或纤维状硅酸盐材料或有机材料，所述的无机层状或纤维状硅酸盐材料为海泡石或OPTIBENT 987，所述的有机材料为聚乙烯醇或羟丙基甲基纤维素醚；所述的生石灰消解调节剂是三萜皂甙、二水石膏或半水石膏、三乙醇胺的混合物，其质量分数分别占总重量的5～90％、1～56％、0.1～30％；所述的气泡调节剂是聚羧酸盐类的高效减水剂Melflux 1641F与蔗糖的混合物，其质量分数分别占总重量的30～92％、8～70％；所述的发泡剂为油性铝粉；所述的憎水剂为耐碱性的水性有机硅憎水剂。 [0021] 本发明的加气混凝土的主要成分为高结晶性的托勃莫来石凝胶，通过掺入气泡调节剂改善加气混凝土的发泡均匀性，气泡调节剂是以聚羧酸盐类的高效减水剂Melflux1641F及蔗糖为主要成分组成的混合物。当气泡调节剂的用量小于0.1份时，气泡的均匀性大幅降低；当用量大于4份时，气泡的纵向均匀性不理想。 [0022] 掺加长石类材料可增加蒸压养护后托勃莫来石的结晶度。不添加长石类材料时，蒸压养护后产生的托勃莫来石凝胶结晶度不能满足超保温条件下制品高强化的需求；当长石类材料质量分数大于15份时，对制品强度增长有不利影响。 [0023] 使用强度增强剂超细硅酸盐水泥可控制泡沫料浆的初期粘度，减少预养护过程中产生的水化硅酸钙凝胶量；因蒸压养护前的水化硅酸钙难以转化为托勃莫来石凝胶，所以采用超细硅酸盐水泥可提高制品的强度。当超细硅酸盐水泥的质量分数过低时，对制品的增强及泡沫料浆初期粘度调节作用不大；当其质量分数超过18份时，难以得到超保温的制品。 [0024] 通过添加生石灰消解调节剂控制发泡过程中泡沫料浆的流动性，优化料浆的制备工艺，获得超保温、高强的新型加气混凝土，其耐燃性与传统加气混凝土相当，但热工性能及强度具有较大程度的改善。生石灰消解调节剂是以三萜皂甙与二水石膏或半水石膏、三乙醇胺为主要成分的混合物，其质量分数为0.1份～6份。当用量过低则抑制生石灰消解速度的作用不大，用量超过固体原料总量质量分数6份时，超保温条件下制品高强化难以实现。 [0025] 液态料液的质量分数为5～40份，当液态料液的质量分数小于5份时，液态原料的增强作用不明显；液态料液质量分数大于40份时，制品气泡壁易出现劣化现象。 [0026] 对于润滑增粘剂，当其质量分数小于0.005份时，不具备触变润滑作用；而当大于1份时，制品的超保温特性难以实现。 [0027] 要求泡沫料浆在浇注入模时，其扩散度应控制在16～30cm之间，浇注入模后15分钟时，泡沫料浆的扩散度应控制在10～22cm之间。当泡沫料浆扩散度超过入模及入模后15分钟的上限值，则制品的气泡纵向均匀性变差；当泡沫料浆扩散度低于入模及入模后15分钟的下限值，则难以得到本发明专利制品的超保温特性。浇注入模具后，在1.1～1.6MPa的饱和蒸汽压下由蒸压釜养护可制得本发明的新型加气混凝土。当温度低于150℃时，托勃莫来石凝胶产生变慢；当温度高于200℃时，部分托勃莫来石凝胶转变为硬硅酸钙石，导致制品强度下降。 [0028] 有益效果：(1)本发明的制品具有轻质、高强、难燃、保温、隔热、憎水、使用寿命长、抗冲击、收缩小等特点。(2)本发明的加气混凝土的制品高度可高于室内标准试件的高度，比现有技术中的高强轻质加气混凝土更适用于工业化生产。制备方便、生产效率高；且仅需在传统加气混凝土工厂设备的基础上增加一个料浆制备池即可生产。(3)本发明的改性材料组成简单，材料来源广泛。(4)本发明的加气混凝土制品较传统的制品强度性能及热工性能有较大程度的改善，抗压强度为1.2～5.0MPa，导热系数为0.056～0.09W/(m·K)，3 其突出特点就是具有超保温的特性，绝干密度可低至200～450kg/m，出釜吸水率在20％以下，较目前工业化产品的出釜吸水率(约为30％左右)有很大下降，较现有的加气混凝土具有更优异的强度，满足当前国家对节能减排的需求。(5)本发明的加气混凝土具有切削、研磨等可加工性，并可用适当的粘结材料粘结，为建筑施工创造了条件。 具体实施方式： [0030] 下述实施例中的憎水剂为美国道康宁公司生产的水性有机硅憎水剂SHP-50或德国瓦克公司生产的水性有机硅憎水剂 BS 28N或 BS 16；海泡石为西班牙托尔萨公司生产；OPTIBENT 987从美国洛克伍德公司购得；Melflux 1641F采购自德国巴斯夫公司。 [0031] 实施例1： [0032] (1)制备液态料液。 [0033] 固体材料包括钙质材料和硅质材料， [0034] 硅质材料：325目石英粉及膨润土，其质量分数分别为2份、1.25份；钙质材料：P.O.425普通硅酸盐水泥、建筑石膏、生石灰(200目筛孔全部通过)，其质量分数分别为1份、1份、0.5份。 [0035] 本阶段水与固体料的质量分数之比为0.6，即水为3.75份，在45℃的温度条件下，将水与钙质材料、硅质材料混合，制得10份的液态料液。 [0036] (2)液态料液预固化：不断搅拌上述液态原料0.6小时进行预固化。 [0037] (3)首先将水与非晶态硅质材料混合制备非晶态硅质材料浆液，水与非晶态硅质材料的质量分数比为0.6，即取11.25份的水与18.75份的硅灰(平均粒径为1μm)，制得30份的非晶态硅质材料浆液。 [0038] 然后将非晶态硅质材料浆液30份、步骤(2)的液态料液10份与14.58份的325目石英粉、35份生石灰(200目筛孔全部通过)、3份CaSO4·2H2O、5份钾长石(K2O含量为10～13％)、4份超细硅酸盐水泥(C3S占材料总量的60％～70％)、1.17份生石灰消解调节剂(三萜皂甙0.9945份、半水石膏0.1521份、三乙醇胺0.0234份)、1.65份气泡调节剂(Melflux 1641F为1.3695份，蔗糖0.2805份)、0.01份的海泡石、0.55份水性有机硅憎水剂SHP-50、0.04份油性铝粉(325目筛孔全部通过)、51.75份水进行混合，高速搅拌机以 1500rpm搅拌4分钟，浇注入模。 [0039] (4)发泡及静停养护：将步骤(3)的泡沫料浆浇注入模具，浇注入模时，泡沫料浆的扩散度为26cm，入模15分钟时泡沫料浆的扩散度为14.2cm。在42℃、90％湿度条件下静停养护2.5小时，养护完毕后进行拆模，切割为所需尺寸的试件。 [0040] (5)蒸压釜养护：在1.2MPa的饱和蒸汽条件下养护10小时，即可制得本发明的加气混凝土。 [0041] 实施例2 [0042] (1)制备液态料液。 [0043] 固体材料包括钙质材料和硅质材料， [0044] 硅质材料：200目石英粉、硅藻土(325目筛孔全部通过)，质量分数分别为5份、3.18份； [0045] 钙质材料：P.O.425普通硅酸盐水泥、建筑石膏、Ca(OH)2(325目筛孔筛余量为15％)，质量分数分别为0.4份、0.36份、0.82份。 [0046] 本阶段水与固体料的质量分数之比为1，即水为10份，在50℃的温度条件下，将水与钙质材料、硅质材料混合，制得20份液态料液。 [0047] (2)液态料液预固化：不断搅拌上述液态原料1小时进行预固化。 [0048] (3)首先将水与非晶态硅质材料混合制备非晶态硅质材料浆液，水与非晶态硅质材料的质量分数比为0.9，即取12.6份的水与14份的硅藻土(325目筛孔全部通过)，制得26.6份的非晶态硅质材料浆液。 [0049] 然后将非晶态硅质材料浆液26.6份、步骤(2)制得的液态料液20份与17份200目石英粉、27份生石灰(200目筛孔全部通过)、2份CaSO4·2H2O、2.65份P.O.425普通硅酸盐水泥、2份钾长石(K2O含量为10～13％)、2份超细硅酸盐水泥(C3S占材料总量的60％～70％)、0.71份生石灰消解调节剂(三萜皂甙0.284份、半水石膏0.3195份、三乙醇胺0.1065份)、0.98份气泡调节剂(Melflux 1641F为0.882份，蔗糖0.098份)、0.1份羟丙基甲基纤维素醚、0.5份的水性有机硅憎水剂SHP-50、1份油性铝粉(325目筛孔筛余为 15％)、38份水进行混合，高速搅拌机以1250rpm搅拌3.5分钟，浇注入模。 [0050] (4)发泡及静停养护：将上步骤(3)的泡沫料浆浇注入模具，料浆入模时，泡沫料浆的扩散度为20cm，入模15分钟时泡沫料浆的扩散度为10cm。在42℃、90％湿度条件下静停养护3.5小时，养护完毕后进行拆模，切割为所需尺寸的试件。 [0051] (5)蒸压釜养护：在1.2MPa的饱和蒸汽条件下养护12小时，即可制得本发明的制品。 [0052] 实施例3 [0053] (1)制备液态料液。 [0054] 固体材料包括钙质材料和硅质材料， [0055] 硅质材料：粉石英及1200目沸石粉、800目高炉矿渣，其质量分数分别为6.9份、2份、2份； [0056] 钙质材料：超细硅酸盐水泥、160目的脱硫石膏、生石灰(200目筛孔全部通过)，其质量分数分别为0.3份、1.3份、1.5份。 [0057] 本阶段水与固体料的质量分数之比为1，即水为14份，在60℃的温度条件下，将水与钙质材料、硅质材料混合，制得28份的液态料液。 [0058] (2)液态料液预固化：不断搅拌上述液态原料1.5小时进行预固化。 [0059] (3)首先将水与非晶态硅质材料混合制备非晶态硅质材料浆液，水与非晶态硅质材料的质量分数比为1.5，即取9份的水与3份的1200目沸石粉及3份的800目高炉矿渣，制得15份的非晶态硅质材料浆液。 [0060] 然后将非晶态硅质材料浆液15份、步骤(2)的液态料液28份与21份的325目石英粉、30份生石灰(200目筛孔全部通过)、4.4份CaSO4·2H2O、10.6份超细硅酸盐水泥(C3S占材料总量的60％～70％)、1.2份生石灰消解调节剂(三萜皂甙0.56份、二水石膏0.5份、三乙醇胺0.14份)、2份气泡调节剂(Melflux 1641F为1.6份，蔗糖0.4份)、0.4份的海泡石、0.7份的水性有机硅憎水剂SHP-50、0.13份油性铝粉(325目筛孔全部通过)、 43份水进行混合，高速搅拌机以1500rpm搅拌4.5分钟，浇注入模。 [0061] (4)发泡及静停养护：将步骤(3)的泡沫料浆浇注入模具，浇注入模时，泡沫料浆的扩散度为26cm，入模15分钟时泡沫料浆的扩散度为14.2cm。在44℃、95％湿度条件下静停养护3小时，养护完毕后进行拆模，切割为所需尺寸的试件。 [0062] (5)蒸压釜养护：在1.2MPa的饱和蒸汽条件下养护10小时，即可制得本发明的加气混凝土。 [0063] 实施例4： [0064] (1)制备液态料液：制备液态料液。 [0065] 固体材料包括钙质材料和硅质材料， [0066] 硅质材料：200目石英粉、1250目高岭土及平均粒径为0.5μm的硅灰，其质量分数分别为3.4份、0.8份、3份； [0067] 钙质材料：超细硅酸盐水泥、半水石膏(粒径为180目)、生石灰(325目筛孔筛余量为5％)，其质量分数分别为1份、1份、0.8份； [0068] 本阶段水与固体料的质量分数之比为0.75，即水为7.5份，在25℃的温度条件下，将水与钙质材料、硅质材料混合，制得17.5份的液态料液。 [0069] (2)液态料液预固化：不断搅拌上述液态原料0.6小时进行预固化。 [0070] (3)首先将水与非晶态硅质材料混合制备非晶态硅质材料浆液，水与非晶态硅质材料的质量分数比为2，即取22份的水与11份的硅灰(平均粒径为0.5μm)，制得33份的非晶态硅质材料浆液。 [0071] 然后将非晶态硅质材料浆液33份、步骤(2)的液态料液17.5份与30份的325目石英粉、23份生石灰(325目筛孔全部通过)、3份半水石膏(粒径为180目)、10份普通硅酸盐水泥、12份钾长石(K2O含量为10～13％)、4份超细硅酸盐水泥(C3S占材料总量的60％～70％)、2.5份生石灰消解调节剂(三萜皂甙1.4份、半水石膏0.75份、三乙醇胺 0.35份)、4份气泡调节剂(Melflux 1641F为3.68份，蔗糖0.32份)、0.6份OPTIBENT987、 1.6份的水性有机硅憎水剂SHP-50、0.15份油性铝粉(325目筛孔全部通过)、53.5份水进行混合，高速搅拌机以1500rpm搅拌4.5分钟，浇注入模。 [0072] (4)发泡及静停养护：将步骤(3)的泡沫料浆浇注入模具，浇注入模时，泡沫料浆的扩散度为26cm，入模15分钟时泡沫料浆的扩散度为16cm。在45℃、95％湿度条件下静停养护2小时，养护完毕后进行拆模，切割为所需尺寸的试件。 [0073] (5)蒸压釜养护：在1.3MPa的饱和蒸汽条件下养护8小时，即可制得本发明的加气混凝土。 [0074] 实施例5 [0075] (1)制备液态料液： [0076] 固体材料包括钙质材料和硅质材料， [0077] 硅质材料：200目石英粉及800目的高炉矿渣、平均粒径为0.5μm的硅灰，其质量分数分别为4.56份、1.2份、3.12份； [0078] 钙质材料：P.O.425普通硅酸盐水泥、半水石膏(粒径为180目)、生石灰(325目筛孔筛余量为5％)，其质量分数分别为1.2份、0.96份、0.96份； [0079] 本阶段水与固体料的质量分数之比为2，即水为24份，在15℃的温度条件下，将水与钙质材料、硅质材料混合，制得36份的液态料液。 [0080] (2)液态料液预固化：不断搅拌上述液态原料1.5小时进行预固化。 [0081] (3)首先将水与非晶态硅质材料混合制备非晶态硅质材料浆液，水与非晶态硅质材料的质量分数比为1，即取4份的水与4份的硅灰(平均粒径为0.5μm)，制得8份的非晶态硅质材料浆液。 [0082] 然后将非晶态硅质材料浆液8份、步骤(2)的液态料液36份与19份的200目石英粉、18份生石灰(200目筛孔全部通过)、3份半水石膏(粒径为180目)、3份钠长石(Na2O含量为8.2％～12％)、16份超细硅酸盐水泥(C3S占材料总量的60％～70％)、6份生石灰消解调节剂(三萜皂甙1.2份、二水石膏3.36份、三乙醇胺1.56份)、3.5份气泡调节剂(Melflux 1641F为1.225份，蔗糖2.275份)、0.12份聚乙烯醇、0.15份的水性有机硅憎水剂 BS 28N、0.2份油性铝粉(325目筛孔全部通过)、44份水进行混合，高速搅拌机以1350rpm搅拌4.5分钟，浇注入模。 [0083] (4)发泡及静停养护：将步骤(3)的泡沫料浆浇注入模具，浇注入模时，泡沫料浆的扩散度为28cm，入模15分钟时泡沫料浆的扩散度为16.5cm。在42℃、95％湿度条件下静停养护3小时，养护完毕后进行拆模，切割为所需尺寸的试件。 [0084] (5)蒸压釜养护：在1.2MPa的饱和蒸汽条件下养护12小时，即可制得本发明的加气混凝土。 [0085] 实施例6 [0086] (1)制备液态料液。 [0087] 固体材料包括钙质材料和硅质材料， [0088] 硅质材料：325目石英粉及2000目偏高岭土，其质量分数分别为5.14份、3.29份； [0089] 钙质材料：P.O.425普通硅酸盐水泥、160目的磷石膏、生石灰(325目筛孔全部通过)，其质量分数分别为0.41份、0.61份、0.83份； [0090] 本阶段水与固体料的质量分数之比为2.5，即水为25.7份，在60℃的温度条件下，将水与钙质材料、硅质材料混合，制得35.98份的液态料液。 [0091] (2)液态料液预固化：不断搅拌上述液态原料2小时进行预固化。 [0092] (3)首先将水与非晶态硅质材料混合制备非晶态硅质材料浆液，水与非晶态硅质材料的质量分数比为2，即取9份的水与4.5份的硅灰(平均粒径为0.5μm)，制得13.5份的非晶态硅质材料浆液。 [0093] 然后将非晶态硅质材料浆液13.5份、35.98份步骤(2)的液态料液与25份的325目石英粉、1份P.O.425硅酸盐水泥、29份200目的氢氧化钙、3.6份CaSO4·2H2O、15份钠长石(Na2O含量为8.2％～12％)、10份超细硅酸盐水泥(C3S占材料总量的60％～70％)、2份生石灰消解调节剂(三萜皂甙0.6份、半水石膏0.8份、三乙醇胺0.6份)、2.6份气泡调节剂(Melflux 1641F为1.3份，蔗糖1.3份)、1份的海泡石、0.8份的水性有机硅憎水剂BS 16、1.5份油性铝粉(325目筛孔全部通过)、41.3份水进行混合，高速搅拌机以1400rpm搅拌4分钟，浇注入模。 [0094] (4)发泡及静停养护：将步骤(3)的泡沫料浆浇注入模具，浇注入模时，泡沫料浆的扩散度为29cm，入模15分钟时泡沫料浆的扩散度为16cm。在48℃、95％湿度条件下静停养护4小时，养护完毕后进行拆模，切割为所需尺寸的试件。 [0095] (5)蒸压釜养护：在1.3MPa的饱和蒸汽条件下养护9小时，即可制得本发明的加气混凝土。 [0096] 实施例1～6的各项具体物理力学及导热系数指标见表1。 [0097] 表1实施例1～6的各项具体物理力学及导热系数指标值 [0098] |
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