一种环保型防渗透加气混凝土及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种环保型防渗透加气混凝土及其制备方法。

背景技术：

加气混凝土是以砂子、粉煤灰等硅质材料和以石灰、水泥等钙质材料为主要原料，通过蒸压养护制成的轻质多孔硅酸盐制品。加气混凝土因具有抗震性能好、隔音效果好和保温效果好等优点，逐渐被广泛使用。

为了提高加气混凝土的隔音性能和保温性能，需要加入铝粉为发气剂，铝粉与钙质材料中的碱发生反应生成氢气，形成气泡，在加气混凝土中形成空心结构，提高了加气混凝土的隔音性能和保温性能。

针对上述相关技术，发明人认为，在加气混凝土制备过程中，铝粉与碱反应生成氢气产生的气泡容易因相互聚集而破裂，增大了加气混凝土的开孔率，给加气混凝土的强度带来一定的不利影响。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种环保型防渗透加气混凝土，其具有强度高的优点。

本发明的第二个目的在于提供一种环保型防渗透加气混凝土的制备方法，其具有便于改善产品强度的优点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种环保型防渗透加气混凝土，主要由包括以下重量份的混凝土原料制成：砂子35-45份，炉渣6-10份，粉煤灰15-25份，石膏3-5份，生石灰粉5-20份，水泥10-25份，铝粉0.2-0.25份，水35-40份；所混凝土原料还包括改性剂，所述改性剂包括以下重量份的改性剂原料：氨基硅油0.5-1.5份，聚乙烯醇0.3-1份，纳米氧化锆1.2-2.5份。

通过采用上述技术方案，在加气混凝土中加入氨基硅油和聚乙烯醇，氨基硅油上的氨基基团与聚乙烯醇上的羟基集团发生交联反应，提高了物料粘度，可在一定程度上阻止铝粉与碱反应产生的气泡发生聚集，而加入纳米氧化锆，纳米氧化锆中的纳米粒子容易聚集在气液界面，减小气泡间的接触面积，可在一定程度上阻止气泡聚集，减少气泡破裂，降低开孔率，可在一定程度上提高产品的机械强度。与此同时，纳米氧化锆具有优异的硬度性能，加入纳米氧化锆还可提高加气混凝土的硬度。

优选的，主要由包括以下重量份的混凝土原料制成：砂子38-42份，炉渣7.5-8.5份，粉煤灰18-22份，石膏3.5-4.5份，生石灰粉10-15份，水泥15-20份，铝粉0.2-0.25份，水35-40份；所述改性剂包括以下重量份的改性剂原料：氨基硅油0.8-1.2份，聚乙烯醇0.5-0.8份，纳米氧化锆1.7-2份。更优的，主要由包括以下重量份的混凝土原料制成：砂子40份，炉渣8份，粉煤灰20份，石膏4份，生石灰粉12.5份，水泥17.5份，铝粉0.22份，水37.5份；所述改性剂包括以下重量份的改性剂原料：氨基硅油1份，聚乙烯醇0.65份，纳米氧化锆1.85份。

通过采用上述技术方案，使用更优的原料配比，有助于提高加气混凝土各组分之间的相容性和粘结强度，有助于减少裂纹，提高加气混凝土的防渗透性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。

优选的，所述改性剂原料还包括0.2-0.5重量份的椰子油烷基醇酰胺磷酸酯。

通过采用上述技术方案，在加气混凝土中加入少量的椰子油烷基醇酰胺磷酸酯，具有一定的稳泡作用，有助于减少气泡破裂，降低开孔率，提高产品机械强度。

优选的，所述石膏为脱硫石膏，所述脱硫石膏中so3质量含量不小于42％。

通过采用上述技术方案，在电厂、钢铁厂等工厂生产过程中，治理烟气中的硫化物会产生大量的排烟脱硫石膏，大量的脱硫石膏废弃物给环境带来一定的负担，本申请使用脱硫石膏废弃物为原料生产加气混凝土，实现废弃物的再次利用，减少环境污染，提高产品环保性。

优选的，所述炉渣为锅炉炉底渣，所述炉渣中二氧化硅质量含量不低于40％，氧化铝含量小于35％，氧化钛含量不大于15％。

通过采用上述技术方案，在工厂锅炉长期使用过程中，会产生大量的锅炉炉底渣废弃物，给环境带来一定的负担，本申请使用炉渣为原料生产加气混凝土砖，实现废弃物的循环利用，减少环境污染，提高产品环保性。

优选的，所述粉煤灰的粒径不大于80μm，所述砂子的粒径不大于1.25mm。

通过采用上述技术方案，使用合适粒径大小的砂子和粉煤灰，有助于提高加气混凝土各组分之间的粘结强度，减少裂纹，提高产品防渗透性能。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种环保型防渗透加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：

s1改性剂制备：称取改性剂原料，混合均匀，制得改性剂；

s2球磨制浆：按设定的比例称取水，加入砂子、炉渣、粉煤灰、石膏和改性剂，混合均匀，球磨，制得料浆；向料浆中加入生石灰粉和水泥，搅拌2-5min，加入铝粉，继续搅拌40s-50s，制得发气浆；

s3浇注静停：将发气浆注入40-48℃的模具中，静停处理90-150min，制得胚体；

s4蒸压养护：将胚体转入蒸压釜中，抽真空至-0.07mpa至-0.05mpa，通水蒸汽升温至185-200℃蒸压养护6-9h，制得环保型防渗透加气混凝土。

通过采用上述技术方案，铝粉与发气浆中的碱发生反应生成氢气，产生气泡，形成空心结构，在发气浆中加入含有纳米氧化锆、氨基硅油和聚乙烯醇的改性剂，有助于减少气泡破裂，降低开孔率，提高产品机械强度。

优选的，所述步骤s4将胚体转入蒸压釜中，升温至70-95℃预养护30-60min，抽真空至-0.07mpa至-0.05mpa，通水蒸汽升温至185-200℃蒸压养护6-9h，所述蒸压养护的压力为1.25-1.3mpa，制得环保型防渗透加气混凝土。

通过采用上述技术方案，在用水蒸汽蒸压养护前于70-95℃对胚体进行预养护处理，有助于激活胚体中硅质料和钙质料的反应活性，更好地转化成托勃莫来石，提高产品中托勃莫来石的含量，更好地改善加气混凝土产品机械强度，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。

优选的，所述料浆的粒径不大于100μm。

通过采用上述技术方案，控制料浆的粒径有助于使各组分原料均匀分散在发气浆中，有助于防止物料分层，有助于提高各组分之间的粘结强度，更好地改善产品机械强度。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请在加气混凝土中加入纳米氧化锆，一方面纳米氧化锆具有优异的强度性能，有助于提高产品强度；另一方面，纳米氧化锆中的纳米粒子易于聚集在气液界面，可减小气泡之间的接触面积，有助于防止气泡聚集，在加气混凝土中加入氨基硅油和聚乙烯醇，氨基硅油中的氨基基团和聚乙烯醇上的羟基基团发生交联反应，提高体系粘度，减少气泡聚集，减少气泡破裂，降低开孔率，提高加气混凝土产品的强度性能；

2.本申请通过使用粉煤灰、脱硫石膏和锅炉炉底渣等对环境不友好的废弃物，实现对废弃物的循环利用，减少环境污染，降低环境负担，提高产品环保性；

3.本申请通过采用加入椰子油烷基醇酰胺磷酸酯、控制物料粒径和对胚体进行预养护等方式，提高了加气混凝土的机械强度性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。

具体实施方式

实施例

在加气混凝土生产过程中，铝粉与水泥、石灰等钙质材料中的碱发生反应，生成氢气，产生气泡，形成空心结构，提高产品隔音性能和绝热保温性能。在高温高压水蒸汽氧护过程中，胚体中的二氧化硅和钙反应生产高硬度的托勃莫来石，提供加气混凝土需要的机械硬度。然而，在加气混凝土生产过程中，铝粉与钙质材料中的碱发生反应产生的气泡容易发生聚集而破裂，增大了开孔率，给加气混凝的机械强度带来一定的不利影响。本申请在加气混凝土中加入纳米氧化锆，一方面纳米氧化锆具有优异的硬度性能，加入纳米氧化锆有助于提高产品硬度和韧性，提高产品抗压强度和劈裂抗拉强度；另一方面，纳米氧化锆中的纳米粒子容易聚集在气液界面，有助于缩小气泡间的接触面积，可在一定程度上阻止气泡聚集，减少气泡破裂，降低开孔率，可在一定程度上提高加气混凝土强度。在加气混凝土中加入氨基硅油和聚乙烯醇，在加气混凝土生产过程中，氨基硅油上的氨基基团和聚乙烯醇上的羟基集团发生交联反应，提高了体系粘度，有助于阻止气泡聚集，提高气泡分散度，在保持高隔音性能和良好保温绝热性能的基础上，提高加气混凝土产品机械强度，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。

本发明所涉及的原料均为市售，原料的型号及来源如表1所示。

表1原料的规格型号及来源

以下实施例中使用的砂子为淡水硅质淤砂，无植物残骸、其它有机物、碎石和鹅卵石等杂物，产自四川。本申请中脱硫石膏为工厂脱硫处理产生的废弃物，实际生产中可使用电厂、钢铁厂等工厂脱硫处理后产生的脱硫石膏。以下实施例中使用同一批次的脱硫石膏，以下实施例中使用同一批次的炉渣。

实施例1：一种环保型防渗透加气混凝土的制备方法，包括如下步骤：

s1改性剂制备：称取9.25kg纳米氧化锆，加入5kg氨基硅油、3.25kg聚乙烯醇和1.75kg椰子油烷基醇酰胺磷酸酯，混合均匀，制得改性剂。

s2球磨制浆：将粉煤灰用孔径为80μm的筛网筛分，粒径大于80μm的颗粒用粉碎机粉碎至不大于80μm为止，选用粒径不大于80μm的粉煤灰。将砂子用孔径为1.25mm的筛网筛分，粒径大于1.25mm的颗粒用粉碎机粉碎至不大于1.25mm为止，选用粒径不大于1.25mm的砂子。称取187.5kg水，加入200kg砂子、40kg炉渣、100kg粉煤灰、20kg石膏和步骤s1制得的改性剂，混合均匀，用球磨机球磨，用孔径为100μm的筛网跟踪物料粒径，球磨至粒径不大于100μm为止，制得料浆。向料浆中加入62.5kg生石灰粉和87.5kg水泥，以200转/分钟的转速搅拌4min，加入1.1kg铝粉，继续搅拌45s，制得发气浆。

s3浇注静停：浇注静停在静停暖房中进行，静停暖房中安装有暖气管道。将静停暖房的温度设置为44℃，将发气浆注入44℃的模具中，静停处理120min，制得胚体。

s4蒸压养护：将胚体切割成若干尺寸为60cm*20cm*20cm的混凝土块，转入蒸压釜中，升温至85℃预养护40min，抽真空至-0.06mpa，通入水蒸汽升温至195℃，保持蒸汽压力为1.28mpa，蒸压养护7h，制得环保型防渗透加气混凝土。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，实施例2不加入椰子油烷基醇酰胺磷酸酯，其它均与实施例1保持一致。

实施例3

实施例3与实施例2的区别在于，实施例3步骤s4中不经85℃预养护工序，其它均与实施例2保持一致。

实施例4-11

实施例4-11与实施例1的区别在于，实施例4-11各原料的添加量不同，其它均与实施例1保持一致，实施例4-11各原料的添加量见表2。

表2实施例4-11的各原料的添加量

实施例12-15

实施例12-15与实施例1的区别在于，实施例12-15各步骤工艺参数不同，其它均与实施例1保持一致，实施例12-15各步骤工艺参数见表3。

表3实施例12-15各步骤中的参数

对比例

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于，对比例1不加入氨基硅油、聚乙烯醇和纳米氧化锆，其它均与实施例1保持一致。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于，对比例2不加入纳米氧化锆，其它均与实施例1保持一致。

对比例3

对比例3与实施例1的区别在于，对比例3不加入氨基硅油，其它均与实施例1保持一致。

对比例4

对比例4与实施例1的区别在于，对比例4不加入聚乙烯醇，其它均与实施例1保持一致。

性能检测

将加气混凝土产品切割成若干尺寸为100mm*100mm*100mm的标准试验件，进行抗压强度和劈裂抗拉强度测试。

1、抗压强度：参照gb11971-1997《加气混凝土力学性能试验方法》公开的方法进行抗压强度测试，并计算不同产品的抗压强度，实验结果如表4。

2、劈裂抗拉强：参照gb11971-1997《加气混凝土力学性能试验方法》公开的方法进行劈裂抗拉强(劈裂法)测试，并计算不同产品的劈裂抗拉强，实验结果如表4。

表4不同环保型防渗透加气混凝土产品性能测试结果对比表

对比例1未加入氨基硅油、聚乙烯醇和纳米氧化锆，制备出的加气混凝土产品抗压强度和劈裂抗拉强度均不佳，机械强度低，不利于产品的市场推广。对比例2未加入纳米氧化锆，制备出的加气混凝土产品抗压强度和劈裂抗拉强度均不高，机械强度性能不佳。对比例3未加入氨基硅油，相比于对比例1，对比例3制备出的加气混凝土产品抗压强度和劈裂抗拉强度稍有提高，但抗压强度和劈裂抗拉强度性能依然不佳，不利于产品的市场推广。对比例4未加入聚乙烯醇，制备出的加气混凝土产品的抗压强度和劈裂抗拉强度均不高，机械强度性能不佳，不利于产品市场推广。

对比实施例1和对比例1-4的实验结果，可以看出，在制备加气混凝土的过程中，同时加入氨基硅油、聚乙烯醇和纳米氧化锆，制备出的环保型防渗透加气混凝土产品具有优异的抗压强度和劈裂抗拉强度，机械强度较高，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。对比实施例1和对比例1-4的实验结果，还可以看出，氨基硅油、聚乙烯醇和纳米氧化锆，这三种物质之间存在一定的协同作用，共同提高了环保型防渗透加气混凝土产品的机械强度性能。

对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2不加入椰子油烷基醇酰胺磷酸酯，制备出的环保型防渗透加气混凝土产品的机械强度有所降低，不利于产品市场推广。对比实施例1和实施例3的实验结果，实施例3的步骤s4中不经85℃预养护工序，制备出的环保型防渗透加气混凝土产品的机械强度有所降低，不利于产品市场推广。

相比于实施例1，实施例4-11中各原料的加量不同，实施例12-15中各步骤工艺参数有所不同，制备出的环保型防渗透加气混凝土产品均具有优异的抗压强度和劈裂抗拉强度，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

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