CN110642585B

CN110642585B - 加气混凝土砌块及其制备工艺

Info

Publication number: CN110642585B
Application number: CN201911126538.6A
Authority: CN
Inventors: 李小华; 曾智; 刘星
Original assignee: Hunan Institute of Engineering
Current assignee: Hunan Institute of Engineering
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2021-10-22
Anticipated expiration: 2039-11-18
Also published as: CN110642585A

Abstract

本发明公开了一种加气混凝土砌块，混凝土砌块选取胶凝材料、添加剂以及水采用免蒸压工艺制得，胶凝材料原材料主要为钢渣、矿渣、水泥，水泥为硅酸盐水泥和铝酸钙水泥的混合物。本发明还公开了一种制备工艺，包括：a、将胶凝材料混合，制成混合料；b、将铝粉膏、稳泡剂加入水制成悬浮液；c、将水玻璃溶入水中，搅拌均匀；d、将步骤c所得溶液倒入混合料中，搅拌得到浆料；e、将悬浮液加入浆料中，搅拌至稠度均匀的浆体；f、将浆体倒入模具中浇筑成型；g、发气加预养护，烘干后再进行脱模；h、脱模后的坯体进行热湿养护，得到成品砌块。本发明的加气混凝土砌块及其制备工艺，在免蒸压条件下制得抗压强度大的砌块。

Description

加气混凝土砌块及其制备工艺

技术领域

本发明涉及混凝土砌块技术领域，具体涉及一种加气混凝土砌块及其制备工艺。

背景技术

2016年我国粗钢产量约为8.08亿吨，其中钢渣产量约为0.65～1.2亿吨，每炼1吨钢将产生125～140千克钢渣。大量废弃的钢渣堆叠成山，严重威胁生态环境安全，也日益成为钢铁行业生存发展的瓶颈，不仅占用土地，污染周边的空气与河流，而且浪费了大量资源。钢渣的种类繁多，成分、性能不尽相同，处理后的钢渣综合利用率约25％，钢铁行业作为一个固体废弃物排出量较大的工业部门，其治理程度直接影响到环境治理水平，合理利用钢渣不仅能变废为宝，也可以保护环境，因此钢渣的资源化利用具有重大意义，同时进行这方面的研究符合国家的产业政策，有广阔的发展前景。

加气混凝土砌块在我国已有了40多年的发展历史，加气混凝土砌块是一种轻质多孔、保温隔热、防火性能良好、可钉、可锯、可刨和具有一定抗震能力的新型建筑材料。近年来，我国墙体材料革新力度的加大以及人们对于绿色环保概念的理解和进一步加强，粘土砖的应用逐步受到禁限，低污染、低消耗的加气混凝土砌块正逐步成为建筑材料市场的主力军。

免蒸加气块又称“轻质加气混凝土砖”，主要是由水泥、矿渣粉、河砂为生产原材料，拌和后经压力空气发泡，强制将空气拌入混合浆内型成，微气泡结构的混凝土浇模成型，经蒸压反应等工序制作而成，是一种环保、节能、材质稳定的新型墙体材料。采用免蒸压工艺生产加气混凝土具有独特的发展优势，不仅减少了传统加气混凝土在生产过程中煤能源的消耗，既节约了能源，同时又减少了对大气的污染。虽然免蒸压技术还不是很成熟，但一些科研机构对免蒸压加气混凝土已有较大发展。《改善免蒸压加气混凝土力学性能的研究》中提出在自然养护的条件下，采用水泥—石灰—粉煤灰体系，研究了陶粒、矿渣对加气混凝土力学性能的影响，并用碱激发剂使轻度级别达到了A05级别。《一种新型免蒸压粉煤灰加气混凝土的研究》中利用粉煤灰、矿渣在免蒸压条件下制作加气混凝土的实验研究，结果表明制品干密度等级和强度等级可以满足GB11968－2006《蒸压加气混凝土砌块》B05级加气混凝土。《钼尾矿免蒸压加气混凝土的试验研究》在免蒸压工艺下，利用钼尾矿制备了抗压轻度为3.1Mpa，干密度为660Kg/m，并得出矿渣的掺入明显提高了加气混凝土的强度，但同时也增大了制品干密度。《碱激发免蒸压加气混凝土的研究》中对碱激发磷渣制备加气混凝土的方法进行研究，在免蒸压的条件下成功制备出高达11.9Mpa，容重为806kg/m的加气混凝土。以上实验都是在免蒸压工艺下利用粉煤灰和一些金属尾矿制备加气混凝土，钢渣微粉其化学成分和颗粒粒径都与之相似，说明利用钢渣制备加气混凝土具有一定的可行性，但在免蒸压条件下，利用钢渣微粉制作加气混凝土几乎没有。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种加气混凝土砌块及其制备工艺，在免蒸压条件下制得抗压强度大的砌块。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种加气混凝土砌块，所述混凝土砌块选取胶凝材料、添加剂以及水采用免蒸压工艺制得，所述胶凝材料原材料主要为钢渣、矿渣、水泥，所述水泥为硅酸盐水泥和铝酸钙水泥的混合物。

上述方案中优选地，所述钢渣的比表面积为350～400m²/g。

上述方案中优选地，所述钢渣主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙、RO、游离石灰、镁、铁、锰的氧化物，其中RO为FeO、MgO、MnO形成的固熔体。

上述方案中优选地，所述钢渣碱度为2.29。

上述方案中优选地，所述胶凝材料还包括脱硫石膏、石灰中的一种或者两种。

上述方案中优选地，所述添加剂包括水玻璃、氢氧化钠、硫酸钠、固化剂、稳泡剂、减水剂、加气铝粉膏中的一种或者多种。

上述方案中优选地，所述硫酸钠是纯度为99.9％的工业级硫酸钠。

本发明还提供了一种加气混凝土砌块的制备工艺，所述加气混凝土砌块的原料根据上述选取，具体包括以下步骤：

a、选取钢渣微粉、石灰、脱硫石膏、水泥、矿渣作为胶凝材料，铝粉膏、硫酸钠、稳泡剂、水玻璃、氢氧化钠为添加剂；

b、将胶凝材料混合，进行搅拌，干混1～2min，制成混合料；

c、取占总水重量5％的水，将铝粉膏、稳泡剂加入水制成铝粉膏含量1～3％的悬浮液，水的温度为40～70度；

d、将水玻璃溶入其余95％的水中，水的温度为40～70度，搅拌均匀；并调配至45～50度；

e、将步骤d所得溶液在室温下冷却至45～50度后，倒入步骤b所得混合料中，并搅拌3～5min得到浆料；

f、将步骤c所得的悬浮液，加入至步骤e所得浆料中搅拌15s～50s，搅拌至稠度均匀的浆体；

g、将步骤f中制备的浆体倒入模具中浇筑成型；

h、将步骤g中浇筑浆料后的模具放在60度热湿养护箱中发气加预养护12～24小时，再进入80度烘箱4～6小时，再进行脱模；

i、脱模后的坯体在60度热湿养护箱中进行热湿养护，养护时间为7～28天，得到成品砌块。

上述方案中优选地，所述胶凝材料和添加剂按照重量比选取原材料，所述胶凝材料和添加剂按照重量比选取原材料，其中钢渣30～40％，矿渣20～30％，水泥20～30％，水玻璃0.5～1％，铝粉膏0.01～0.1％，石灰6～10％，脱硫石膏2～6％，硫酸钠2～4％，稳泡剂0.03～0.1％；水玻璃模数1.2；原料中水料比为0.45～0.49。

上述方案中优选地，所述水泥中硅酸盐水泥和铝酸钙水泥的质量比为9:1。

上述方案中优选地，所述铝粉膏为GLS-65-05型灰加气铝粉膏，所述稳泡剂为α-稀基磺酸钠。

上述方案中优选地，所述步骤b中，搅拌速度为：自转130～150r/min，公转55～70r/min。

上述方案中优选地，所述步骤d中，搅拌至无氢氧化钠固体残留。

上述方案中优选地，所述步骤e中，搅拌速度为：自转135～150r/min，公转55～70r/min。

上述方案中优选地，所述步骤f中，搅拌速度为：自转135～150r/min，公转55～70r/min。

上述方案中优选地，所述步骤a中胶凝材料还设有减水剂。

上述方案中优选地，所述步骤b中，胶凝材料混合时加入减水剂一起搅拌。

上述方案中优选地，所述减水剂在胶凝材料和添加剂中的重量配比为0.5～1.5％

上述方案中优选地，所述步骤a中添加剂还设有固化剂。

上述方案中优选地，所述步骤c中，制备悬浮液时，依次分别加入铝粉膏、稳泡剂、固化剂。

上述方案中优选地，所述固化剂为三乙醇胺，所述三乙醇胺在胶凝材料和添加剂中的重量配比为0.5～0.9％。

本发明提供的一种加气混凝土砌块及其制备工艺，与现有技术相比有以下优点：

本发明的加气混凝土砌块主要采用钢渣和矿渣制备，钢渣微粉和矿渣微粉作为水泥混合材料时有很好的复合反应，矿渣可有效消除由钢渣微粉中少量游离氧化钙引起的安定性问题，同时钢渣水化后产生的氢氧化钙也可激发矿渣粉的活性。本发明制备工艺采用免蒸压工艺生产加气混凝土的方法，减少了传统加气混凝土在生产过程中煤能源的消耗，既节约了能源，又减少了对大气的污染，同时利用了炼钢产生的工业废渣—废弃钢渣，解决了钢渣堆积破坏环境的问题。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明包括以下步骤：

1、选取胶凝材料

(1)选取主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙、RO(镁、铁、锰的氧化物，即FeO、MgO、MnO形成的固熔体)、游离石灰(f-CaO)等的钢渣制成钢渣微粉，钢渣微粉粒度为400m²/kg。

钢渣的矿物组成不尽相同，其影响因素在于钢渣本身的化学成分及碱度。本实施例选用的钢渣微粉表面积为400m²/kg的钢渣微粉，钢渣碱度为2.29，为中碱度钢渣。

其它胶凝材料包括S95级矿渣微粉、PO.42.5硅酸盐水泥、铝酸钙水泥、脱硫石膏、石灰中的一种或者多种。钢渣微粉、矿渣微粉、脱硫石膏的化学成分见表1，硅酸盐水泥、铝酸钙水泥化学成分分别见表2、表3，石灰的主要性能如表4。

表1胶凝材料的化学组成(％)

化学成分(％)	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	SO<sub>3</sub>	LOSS
								钢渣微粉	17.2	5.6	19.2	42.3	10.4	1.24	4.06
矿渣微粉	31.95	12.16	0.53	38.96	7.88	1.58	6.94
								脱硫石膏	2.96	0.87	0.43	34.30	0.65	45.64	15.15

表2硅酸盐水泥的化学组成(％)

化学成分(％)	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	SO<sub>3</sub>	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	LOSS
										硅酸盐水泥	24.6	7.49	2.9	56.75	3.26	2.5	0.86	0.12	1.54

表3铝酸钙水泥的化学组成(％)

化学成分(％)	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	SO<sub>3</sub>	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	Cr	TiO<sub>2</sub>	LOSS
												铝酸钙水泥	5.41	51.81	1.74	36.3	1.22	0.03	0.39	0.05	0.02	2.18	0.85

表4石灰的主要性能

有效氧化钙	氧化镁	消化时间(min)	消化温度(°)	45μm筛余量(％)
					≧85％	≦2	10～20	65	≦5

2、制备

实施例1

a、胶凝材料和添加剂按照重量比选取原材料，其中钢渣35％，矿渣30％，水泥20％(硅酸盐水泥与铝酸钙水泥的质量比为9:1)，铝粉膏0.1％，稳泡剂0.04％，石灰6％，脱硫石膏5％，硫酸钠2％，水玻璃1％，减水剂1％，水玻璃模数1.2；原料中水料比为0.45。

b、将胶凝材料混合，进行搅拌，搅拌速度为自转140±5r/min，公转62±5r/min，进行干混2min，制成混合料。

c、取占总水重量5％的水，将铝粉膏和稳泡剂加入55度水中，制成悬浮液。

d、将水玻璃溶入其余95％的55度水中，搅拌均匀，搅拌至无固体残留，调配至48℃。

e、将步骤d所得水玻璃溶液倒入倒入步骤b所得混合料中，搅拌速度为自转140±5r/min，公转62±5r/min，搅拌3min，得到浆料。

f、将步骤c所得的悬浮液，加入至步骤e所得浆料中搅拌45s，搅拌速度为自转140±5r/min,公转62±5r/min，形成稠度均匀的浆体。

g、将步骤f中制备的浆体倒入模具中浇筑成型。

h、将步骤g中浇筑浆料后的模具放在60度热湿养护箱中发气加预养护16小时后脱模形成坯体。

i、脱模后的坯体在60度养护箱中进行热湿养护，养护时间分别为28天，得到成品砌块。制成的成品砌块经检测，抗压强度2.44MPa，干密度为747Kg/m³。

实施例2

a、胶凝材料和添加剂按照重量比选取原材料，其中钢渣30％，矿渣35％，水泥20％(硅酸盐水泥与铝酸钙水泥的质量比为9:1)，水玻璃1％，石灰6％，脱硫石膏5％，硫酸钠2％，铝粉膏0.08％，稳泡剂0.04％，三乙醇胺0.6％，氢氧化钠0.9％，减水剂1％；水玻璃模数1.2，原料中水料比为0.45。

b、将胶凝材料和减水剂混合，进行搅拌，搅拌速度为自转140±5r/min，公转62±5r/min，进行干混2min，制成混合料。

c、取占总水重量5％的水，将铝粉膏、稳泡剂、氢氧化钠、三乙醇胺依次加入55度水中，搅拌30s制成悬浮液。

d、将水玻璃和氢氧化钠溶入其余95％的55度水中，搅拌均匀，搅拌至无氢氧化钠固体残留，调配至48℃。

e、将步骤d所得加有水玻璃的碱溶液倒入倒入步骤b所得混合料中，搅拌速度为自转140±5r/min，公转62±5r/min，搅拌3min，得到浆料。

f、将步骤c所得的悬浮液，加入至步骤e所得浆料中搅拌60s，搅拌速度为自转140±5r/min,公转62±5r/min，形成稠度均匀的浆体。

g、将步骤f中制备的浆体倒入模具中浇筑成型。

i、脱模后的坯体在60度养护箱中进行热湿养护，养护时间分别为28天，得到成品砌块。

制成的成品砌块经检测，抗压强度3.1MPa，干密度为753Kg/m³。

而本发明实施例1和2的结果证明，通过本发明限定的方法，对钢渣微粉进行回收利用，与传统蒸压加气混凝土制作方法对比操作更简单、成本更低，其得到的免蒸压加气混凝土砌块孔隙率在65％以上。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种加气混凝土砌块，其特征在于，所述混凝土砌块选取胶凝材料、添加剂以及水采用免蒸压工艺制得，所述胶凝材料原材料包括钢渣、矿渣、水泥、脱硫石膏、石灰，所述水泥为硅酸盐水泥和铝酸钙水泥的混合物；

所述钢渣的比表面积为350～400 m²/g；

所述钢渣主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙、RO、游离石灰、镁、铁、锰的氧化物，其中RO 为FeO、MgO、MnO 形成的固熔体；所述添加剂包括水玻璃、氢氧化钠、硫酸钠、固化剂、稳泡剂、减水剂、铝粉膏；

所述胶凝材料和添加剂按照重量比选取原材料，其中钢渣30～40 %，矿渣20～30 %，水泥20～30 %，水玻璃0.5～1 %，铝粉膏0.01～0.1 %，石灰6～10 %，脱硫石膏2～6 %，硫酸钠2～4 %，稳泡剂0.03～0.1 %；氢氧化钠0.9%；所述减水剂0.5～1.5 %，所述固化剂0.5～0.9%，水玻璃模数1.2；原料中水料比为0.45～0.49，所述固化剂为三乙醇胺；

所述水泥中硅酸盐水泥和铝酸钙水泥的质量比为9:1。

2.根据权利要求1所述的加气混凝土砌块，其特征在于，所述钢渣碱度为2.29。

3.根据权利要求1所述的加气混凝土砌块，其特征在于，所述硫酸钠是纯度为99.9%的工业级硫酸钠。

4.一种加气混凝土砌块的制备工艺，其特征在于，所述加气混凝土砌块的原料根据权利要求1～3任一项所述选取，具体包括以下步骤：

a、选取钢渣微粉、石灰、脱硫石膏、水泥、矿渣作为胶凝材料，铝粉膏、硫酸钠、稳泡剂、水玻璃、氢氧化钠、减水剂、固化剂为添加剂；

b、将胶凝材料和减水剂混合，进行搅拌，干混1～2 min，制成混合料；

c、取占总水重量5%的水，依次将铝粉膏、稳泡剂、氢氧化钠、固化剂加入水制成1～3%的铝粉膏悬浮液，水的温度为40～70度；

d、将水玻璃溶入其余95%的水中，水的温度为40～70度，搅拌均匀；并调配至45～50度；

e、将步骤d所得溶液在室温下冷却至45～50度后，倒入步骤b所得混合料中，并搅拌3～5 min得到浆料；

g、将步骤f中制备的浆体倒入模具中浇筑成型；

5.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，所述铝粉膏为GLS-65-05型灰加气铝粉膏，所述稳泡剂为α-稀基磺酸钠。

6.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤b中，搅拌速度为：自转130～150 r/min，公转55～70 r/min。

7.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤e中，搅拌速度为：自转135～150 r/min，公转55～70 r/min。

8.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤f中，搅拌速度为：自转135～150 r/min，公转55～70 r/min。