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CN101830727A - 加气混凝土的发气材料及其制备方法 - Google Patents

加气混凝土的发气材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于混凝土领域，具体涉及加气混凝土的发气材料及其制备方法。所解决的技术问题是以含高钛的工业废渣作为加气混凝土的原料时，提供一种全新的发气材料，用于提高铝粉的发气效率。该发气材料是由下述重量配比的组分组成：工业废渣90-100份、引气剂1-5份、铝粉或铝粉膏1-5份。该发气材料在不增加铝粉掺量条件下，可显著提高铝粉的发气效率，即提单位质量铝粉的发气量；适合于采用料浆稠度、粘度偏小的材料体系制备加气混凝土；制备工艺简单，使用方便，既可以在现场施工中应用，也适于加气气块制品厂的工业化生产。

Description

加气混凝土的发气材料及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土领域，具体涉及加气混凝土的发气材料及其制备方法。
背景技术
加气混凝土由钙质材料、硅质材料、发气剂铝粉、水和少量外加剂组成，通过配料、搅拌、浇注、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品。因其经发气后含有大量均匀而细小的气孔，具有质量轻、保温性好、可加工成不同形状和不燃烧等优点，已广泛在工业与民用建筑中应用。
加气混凝土按原材料分三类水泥-矿渣-砂，水泥-石灰-粉煤灰和水泥-石灰-砂，市场上主要是第二种，称之为粉煤灰加气混凝土，其主要原材料一般为燃煤电厂产生的湿排粉煤灰，是加气混凝土的核心原料，也是加气混凝土硅铝成分的主要来源，占全部原材料的70％以上，应符合(JC409-91)标准。
粉煤灰加气混凝土生产中一般采用铝粉作为发气剂(又称发气材料)，其原理是当粉煤灰浆、水泥、生石灰、铝粉、水以及其他外加剂等加气混凝土的原材料混合搅拌后，石灰和水泥在浇注料浆和坯体中水化生成氢氧化钙，料浆中的液相呈现碱性且迅速变成饱和溶液。在碱性环境下，铝粉与碱性饱和溶液发生反应产生难溶于水的氢气泡，随着温度的升高，气泡体积增大，从而使混合料浆发生膨胀。铝粉能够在这些材料体系中稳定、高效地产生气泡，是因其料浆的粘度、稠度、温度、碱度等影响起泡和发泡的各关键因素相互协调，从而使气泡稳定、充分地长大并各自独立而不会合并。
一种含高钛的工业废渣(可以是含钛高炉渣、或高炉渣提钛后的残渣等)SiO2含量较低，TiO2、CaO、MgO含量较高，未能资源化利用。当采用此种含高钛的工业废渣材料部分替代湿排粉煤灰时，由于该工业废渣材粉体颗粒的比重较大、粗颗粒所占比例比一般湿排粉煤灰高，从而使得料浆的粘稠度降低，采用铝粉作为发气材料时，很容易使气泡从料浆中上升、逃逸，会显著降低单位重量发气材料的发气效率，增加生产成本。
常用的混凝土引气剂能够在搅拌时便在料浆中产生数量极大的封闭微孔，因其气孔尺寸较小，不满足加气混凝土的气泡尺寸要求，所以一般不用其作为加气混凝土的发气材料。
由于采用含高钛的工业废渣材料替代湿排粉煤灰制备加气混凝土存在诸多缺陷，本领域急需寻求能克服上述问题的技术。
发明内容
本发明所解决的技术问题是以含高钛的工业废渣作为加气混凝土的原料时，提供一种全新的发气材料，用于提高铝粉的发气效率。解决本发明技术问题是通过以下技术方案实现的：
加气混凝土的发气材料，其特征在于，它是由下述重量配比的组分组成：工业废渣90-100份、引气剂1-5份、铝粉或铝粉膏1-5份。
其中，所述工业废渣为粉煤灰、脱硫石膏、火山灰或矿渣粉中的至少一种。
所述引气剂为混凝土引气剂，具体可采用茶皂素、松香皂、松香热聚物、甜菜碱、木质素磺酸盐中的任意一种。
本发明发气材料中，所述铝粉为固体份大于98.0％，固体份中金属铝大于90％，符合加气混凝土外加剂执行标准GB8076-2003；加气混凝土专用外加剂系混凝土制备过程中因发生化学反应，放出气体，使硬化混凝土中有大量均匀分布气孔的外加剂，须符合执行标准GB8076-2003。
本发明发气材料中，所述铝粉膏为加气混凝土用铝粉膏，符合标准JC/T 407-2008。由于铝粉膏中固体份一般至少大于65％，所以一般铝粉与铝粉膏在使用量相比没有大的差别，在上述比例中采用1-5份的铝粉或铝粉膏对发气程度没有大的影响。。
制成上述发气材料的方法十分简便，将工业废渣、引气剂、铝粉通过磨机混合均匀即可。
本发明发气材料的优点有：
1、在不增加铝粉掺量条件下，可显著提高铝粉的发气效率，即提单位质量铝粉的发气量。
2、适合于采用料浆稠度、粘度偏小的材料体系制备加气混凝土。
3、制备工艺简单，使用方便，既可以在现场施工中应用，也适于加气气块制品厂的工业化生产。
所以，本发明提供的技术方法能够显著提高传统发气铝粉的发气效率，具有实用价值。
本发明提供的加气混凝土发气材料中，各种原材料既具有不同作用，又相互促进：
混凝土引气剂一般不用作加气混凝土的发气材料，但是此类引气剂能够显著增加料浆的粘聚性，使稠度增加，故将其应用于含高钛工业废渣的加气混凝土材料体系比较有利。混凝土引气剂首先在搅拌过程中在料浆中引入大量微小气泡，提高了料浆的粘聚性和稠度，使料浆中较重的粉体颗粒不易沉淀，增加了料浆的均质性；同时也能够有效地阻止后续由于铝粉反应产生的气泡上浮，使其不易合并成大气泡以及能够均匀地分布于料浆中；这些微小气泡本身不易合并成大气泡，能够很均匀地分散于料浆中。
铝粉与料浆组分发生化学反应产生气泡是一个逐步过程，主要发气反应出现在料浆浇注入模之后，这有利于所产生的气泡各自独立，避免了搅拌造成的气泡合并，引气剂产生的微小气泡包裹一部分铝粉颗粒，这部分铝粉颗粒比在其他粉料浆中更容易发气和长大。
工业废渣粉作为分散混凝土引气剂和铝粉的材料，通过预先稀释，在实际应用中、尤其在现场施工应用中有利于对引气剂和铝粉称量准确；工业废渣粉不与引气剂和铝粉发生反应，在先期与铝粉混合时能够包裹引气剂和铝粉颗粒，减少引气剂和铝粉与空气的接触，防止引气剂在存放过程中吸潮，并防止铝粉颗粒表面的保护膜被氧化破坏；工业废渣粉有多种可供选择，在各地都容易得到。
当引气剂与普通铝粉复合使用时，不仅可以使料浆的初始容重降低、减少了料浆内部的发气压力，便于铝粉产生的气泡长大；同时，也能够为铝粉颗粒创造更有利的发气环境，提高铝粉发气效率。本发明提供的加气混凝土发气材料的使用方法是，在加气混凝土生产中，按照重量比在每100份干粉料中掺加2-10份的加气混凝土发气材料，然后所有材料混合均匀即可。
具体实施方式
现有的加气混凝土中，粉煤灰加气混凝土砌块典型原材料配方及消耗：粉煤灰：含量比例70％，每立方米消耗量350kg；水泥：含量比例13.8％，每立方米消耗量25-30kg；石灰：含量比例13.8％，每立方米消耗量140-150kg；磷石膏：含量比例2.96％，每立方米消耗量15kg；铝粉：含量微量，每立方米消耗量0.4kg。
本发明提供的是一种能够显著提高铝粉发气效率的加气混凝土发气材料。该发气材料按照下述重量比，由90-100份工业废渣粉、1-5份混凝土引气剂和1-5份铝粉或铝粉膏组成。
其中，工业废渣粉为粉煤灰、脱硫石膏粉、火山灰或矿渣粉中任一种。
混凝土引气剂是松香皂、松香热聚物、甜菜碱、木质素磺酸盐或茶皂素中任一种。
所述铝粉为固体份大于98.0％，固体份中金属铝大于90％，符合加气混凝土外加剂执行标准GB8076-2003；所述铝粉膏为加气混凝土用铝粉膏，符合标准JC/T 407-2008。
该加气混凝土发气材料的制备方法是：将工业废渣粉与混凝土引气剂及铝粉通过磨机混合均匀。
本发明通过以下方式实施，实施例中所用铝粉均为符合标准JC/T 407-2008的加气混凝土用铝粉膏(以下简称铝粉膏)。
(1)按照重量比，采用表2中方案制备的加气混凝土发气材料2份与表1中方案制备的加气混凝土干粉料100份混合均匀，然后加入40份水搅拌均匀，得到掺有加气混凝土发气材料的加气混凝土料浆。
(2)将采用不同发气材料及不同混凝土干粉料制备的加气混凝土料浆分别浇注入7×7×7cm的正方形模具，待其各自发气停止后削去由于发泡而长出模具的“面包头”，拆模后得到加气混凝土立方砌体。将砌体放置于105℃烘箱中烘干，通过称重并根据其体积得到各砌体的绝干容重。
采用不同配方制得的加气混凝土砌体绝干容重见表3。
表1加气混凝土干粉料配比(重量比，单位：份)
  编号   含钛矿渣粉   粉煤灰   生石灰   水泥   合计
  A   50   25   20   5   100
  B   75   0   20   5   100
  C   0   75   20   5   100
  D   25   50   20   5   100
  编号   含钛矿渣粉   粉煤灰   生石灰   水泥   合计
  E   37   37   20   6   100
表2加气混凝土发气材料配方(重量比，单位：份)
Figure GDA0000021148470000041
表3采用不同发气材料制备的加气混凝土砌体绝干容重(单位：公斤/立方米)
编号   发气材料 干粉料 干粉料中部分组分含量 发气材料中部分组分含量   绝干容重
  1   a   A   含钛矿渣粉50份+粉煤灰25份   0.1份铝粉膏+0.02份茶皂素   526
  2   b   E   含钛矿渣粉37份+粉煤灰37份   0.06份铝粉膏+0.04份木质素   814
  3   c   B   含钛矿渣粉75份+粉煤灰0份   0.06份铝粉膏+0.06份甜菜碱   937
  4   d   D   含钛矿渣粉25份+粉煤灰50份   0.08份铝粉膏+0.08份松香皂   599
  5   f   C   含钛矿渣粉0份+粉煤灰75份   0.08份铝粉膏+0.02份松香皂   549
  6   e   A   含钛矿渣粉50份+粉煤灰25份   0.1份铝粉膏   761
  7   e   B   含钛矿渣粉75份+粉煤灰0份   0.1份铝粉膏   1015
  8   e   D   含钛矿渣粉25份+粉煤灰50份   0.1份铝粉膏   733
  9   g   A   钛矿渣50份+粉煤灰25份   0.08份铝粉膏+0.02份甜菜碱   619
由表3综合对比可看出，当含高钛的工业废渣部分或全部替代粉煤灰制备加气混凝土砌体时，只采用传统的铝粉作为发气材料，发气效果不理想(参见编号6-8绝干容重)。当采用本发明发气材料时，其发气效果大幅度提高，尤其是较相同配比干粉料，如编号6与编号1、9对比，添加本发明发气材料制备的加气混凝土砌体绝干容重较低。当采用料浆稠度、粘度偏小的材料体系制备加气混凝土时，本发明所提供的发气材料可明显提高发气量，降低绝干容重。
本发明具体实施例中，每份发气材料重量为10g，由于实验用料量比较少，料浆内部温度由于散热而比实际生产中的低很多，不利于发气材料的功能发挥。在实际大规模生产中，由于热量保持性增加显著，按照上述实验结果并采用正常的发气剂掺量进行加气砌块的生产是可行的，经济上也更具竞争力。

Claims (7)

1.加气混凝土的发气材料，其特征在于：它是由下述重量配比的组分组成：工业废渣90-100份、引气剂1-5份、铝粉或铝粉膏1-5份。
2.根据权利要求1所述的加气混凝土的发气材料，其特征在于：所述的工业废渣为粉煤灰、脱硫石膏粉、火山灰或矿渣粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的加气混凝土的发气材料，其特征在于：所述的引气剂为混凝土引气剂。
4.根据权利要求3所述的加气混凝土的发气材料，其特征在于：所述的混凝土引气剂为茶皂素、松香皂、松香热聚物、甜菜碱、木质素磺酸盐中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的加气混凝土的发气材料，其特征在于：所述铝粉符合加气混凝土外加剂执行标准GB8076-2003。
6.根据权利要求1所述的加气混凝土的发气材料，其特征在于：所述铝粉膏为加气混凝土用铝粉膏，符合标准JC/T 407-2008。
7.权利要求1-6任一项所述的加气混凝土的发气材料的制备方法，其特征在于：将工业废渣、引气剂、铝粉通过磨机混合均匀即可。
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