本發(fā)明涉及混凝土材料
技術(shù)領(lǐng)域:
,具體地涉及一種硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料及其制備方法。
背景技術(shù):
:我國“十二五”期間重點(diǎn)提出以節(jié)能減排和固體廢棄物治理作為新時期的主要任務(wù),并承諾到2020年全國單位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40-45%。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),必須從高能耗的行業(yè)入手,鼓勵發(fā)展環(huán)保節(jié)能產(chǎn)業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì),打造低碳經(jīng)濟(jì)模式,開展新技術(shù)新材料的研發(fā)和應(yīng)用。建筑材料工業(yè)的高能耗、重污染、大排放等行業(yè)特征使其成為新時期改造的主要任務(wù)之一。在我國總能耗中近50%是建筑領(lǐng)域的耗能,而建筑圍護(hù)外墻及屋面的耗能又占建筑耗能的60%。建筑節(jié)能特別是外墻體的保溫節(jié)能,是節(jié)能減排的重中之重。建筑墻體節(jié)能是各國節(jié)能減排重點(diǎn)課題,利用環(huán)保型建筑材料一次性解決此問題,是對國家節(jié)能工作的一大貢獻(xiàn)。目前,建筑墻體材料主要包括頁巖燒結(jié)磚、水泥空心砌塊、加氣混凝土、輕質(zhì)板材等,它們在生產(chǎn)過程中需要消耗大量能源和資源。特別是作為傳統(tǒng)膠凝材料的水泥在生產(chǎn)過程中消耗大量的礦產(chǎn)資源和能源,并產(chǎn)生大量的碳,造成環(huán)境污染。此外,普通水泥作為膠凝材料制備的輕質(zhì)混凝土,體積收縮率較大,同時存在抗?jié)B性能、抗碳化性能、抗腐蝕性能差的缺點(diǎn)。因此,市場迫切需要一種既不消耗大量的能源和資源,又能夠滿足建筑節(jié)能指標(biāo)要求的新型輕質(zhì)混凝土材料。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的在于提供一種硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料及其制備方法,該制備方法中主要采用固體廢棄物,生產(chǎn)過程不需要煅燒工藝,大幅降低了能源消耗和生產(chǎn)成本,制備的硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料后期強(qiáng)度、干燥收縮值及吸水率均優(yōu)于普通水泥制成的輕質(zhì)混凝土,成本低。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料的制備方法,其包括如下步驟:(1)將礦物摻合料、硅酸鹽水泥熟料和成巖劑按比例稱重后混合研磨,制成硅鋁基膠凝材料待用;(2)將步驟(1)制成的硅鋁基膠凝材料與骨料、外加劑按比例稱重待用;(3)將步驟(2)得到的混合物料與水混合攪拌均勻;(4)采用發(fā)泡引氣工藝將泡沫引入步驟(3)制得的料漿內(nèi),繼續(xù)混合攪拌制成硅鋁基輕質(zhì)混凝土料漿;(5)將步驟(4)制得的料漿澆注到模具中養(yǎng)護(hù),制成硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料。優(yōu)選地,所述步驟(1)中礦物摻合料、硅酸鹽水泥熟料和成巖劑按照60~80:15~30:1~10的重量比稱重。優(yōu)選地,所述步驟(1)中礦物摻合料、硅酸鹽水泥熟料、成巖劑按照65~75:20~30:1~8份的重量比稱重。優(yōu)選地,所述步驟(1)中研磨制成的硅鋁基膠凝材料的比表面積為350-550m2/kg。優(yōu)選地,所述步驟(1)中礦物摻合料為礦渣、鋼渣、粉煤灰、赤泥工業(yè)廢棄物或火山灰中的一種或幾種。優(yōu)選地,所述步驟(1)中硅酸鹽水泥熟料可以由水泥按比例替代。優(yōu)選地,所述步驟(1)中成巖劑為硅灰、硫酸鈣、硫酸鈉、甲酸鈉、碳酸鈣、氟石中的一種或幾種。優(yōu)選地,所述步驟(2)中制成的硅鋁基膠凝材料與骨料、外加劑按照50~85:10~45:1~5的重量比稱重。優(yōu)選地,所述步驟(2)中的骨料為聚苯顆粒、玻化微珠、膨脹珍珠巖、陶粒、細(xì)沙、尾礦沙、工業(yè)廢渣中的一種或幾種。優(yōu)選地,所述步驟(2)中的外加劑為防水劑、減水劑、早強(qiáng)劑、穩(wěn)泡劑。優(yōu)選地,所述步驟(3)中按照水灰比為0.28~0.35的計(jì)量加水。優(yōu)選地,所述步驟(3)中硅鋁基膠凝材料、骨料和外加劑依次向攪拌水中加入,邊攪拌邊加料。優(yōu)選地,所述攪拌時間為5±2分鐘。優(yōu)選地,所述步驟(4)中的攪拌時間為2±1分鐘。優(yōu)選地,所述步驟(5)中的養(yǎng)護(hù)溫度為20~60℃,相對濕度為80%以上。一種硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料,其根據(jù)所述的硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料的制備方法所制備。采用上述方案后,本發(fā)明硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料及其制備方法具有以下有益效果:(1)本發(fā)明硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料的制備方法中以固體廢棄物為主要原料,輔以少量的成巖劑,制備成的高性能硅鋁基膠凝材料。不僅可以解決城市固體廢棄物的占地和污染問題,而且大大降低了建設(shè)成本,而普通水泥的生產(chǎn),既消耗大量的資源、能源,又造成大量的污染,而該制備過程中不需要鍛燒工藝,也不需要消耗石灰石等礦產(chǎn)資源,大幅降低了能源消耗和生產(chǎn)成本。(2)本發(fā)明制備的硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料有別于高鈣體系的普通水泥混凝土材料,其后期強(qiáng)度、干燥收縮值及吸水率均優(yōu)于普通水泥制成的輕質(zhì)混凝土,并且成本較低。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例說明本發(fā)明所涉及的硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料及其制備方法。實(shí)施例1一種硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料的制備方法,包括如下步驟:(1)將礦渣、粉煤灰、赤泥、硅酸鹽水泥熟料、硅灰、硫酸鈣及甲酸鈉按照下面表1中的重量比進(jìn)行稱重,將配比中的材料加入到球磨機(jī)中進(jìn)行混合研磨30分鐘,制備硅鋁基膠凝材料CaO/(SiO2+Al2O3)=0.96,比表面積為502cm2/kg。表1采用上述表1中配制的硅鋁基膠凝材料的物理性能見下表2所示:表2(2)將上述步驟(1)配制成的硅鋁基膠凝材料與骨料、外加劑按照下表3中的配比稱重待用。表3(3)按照水灰比(即水與步驟(2)所得物料的比值)為0.33計(jì)量水量,將水加入攪拌機(jī)中,然后將步驟(2)準(zhǔn)備的材料依次加入到攪拌機(jī)中,邊攪拌邊加料。(4)攪拌5分鐘,料漿均勻后,采用發(fā)泡引氣工藝(此發(fā)泡引氣工藝為現(xiàn)有技術(shù),即往料漿中注入發(fā)泡劑,發(fā)泡劑有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩種,此處不再贅述)將泡沫混入料漿內(nèi),繼續(xù)混合攪拌2分鐘,制成硅鋁基輕質(zhì)混凝土料漿,將料漿澆筑到模具中養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)溫度為30℃,相對濕度80%以上,制成本發(fā)明硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料。將上述實(shí)施例制成的硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料切割成規(guī)則形狀,進(jìn)行性能檢測,檢測結(jié)果如表4所示。表4序號項(xiàng)目單位性能指標(biāo)1干體積密度Kg/m34202抗壓強(qiáng)度Mpa3.83導(dǎo)熱系數(shù)W/m.K0.114吸水率(v/v)%7.55燃燒性能-A1實(shí)施例2一種硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料的制備方法,包括如下步驟:(1)將礦渣、粉煤灰、赤泥、硅酸鹽水泥熟料、硅灰、硫酸鈣及甲酸鈉按照下面表5中的重量比進(jìn)行稱重,將配比中的材料加入到球磨機(jī)中進(jìn)行混合研磨30分鐘,制備硅鋁基膠凝材料CaO/(SiO2+Al2O3)=0.96,比表面積為502cm2/kg。表5采用上述表5中配制的硅鋁基膠凝材料的物理性能見下表6所示:表6(2)將上述步驟(1)配制成的硅鋁基膠凝材料與骨料、外加劑按照下表7中的配比稱重待用。表7(3)按照水灰比(即水與步驟(2)所得物料的比值)為0.32計(jì)量水量,將水加入攪拌機(jī)中,然后將步驟(2)準(zhǔn)備的材料依次加入到攪拌機(jī)中,邊攪拌邊加料。(4)攪拌5分鐘,料漿均勻后,采用發(fā)泡引氣工藝(此發(fā)泡引氣工藝為現(xiàn)有技術(shù),即往料漿中注入發(fā)泡劑,發(fā)泡劑有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩種,此處不再贅述)將泡沫混入料漿內(nèi),繼續(xù)混合攪拌2分鐘,制成硅鋁基輕質(zhì)混凝土料漿,將料漿澆筑到模具中養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)溫度為30℃,相對濕度80%以上,制成本發(fā)明硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料。將上述實(shí)施例制成的硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料切割成規(guī)則形狀,進(jìn)行性能檢測,檢測結(jié)果如表8所示。表8序號項(xiàng)目單位性能指標(biāo)1干體積密度Kg/m36502抗壓強(qiáng)度Mpa5.63導(dǎo)熱系數(shù)W/m.K0.134吸水率(v/v)%7.85燃燒性能-A1實(shí)施例3一種硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料的制備方法,包括如下步驟:(1)將礦渣、火山灰、鋼渣、硅酸鹽水泥熟料、氟石、硫酸鈣及碳酸鈣按照下面表9中的重量比進(jìn)行稱重,將配比中的材料加入到球磨機(jī)中進(jìn)行混合研磨30分鐘,制備硅鋁基膠凝材料CaO/(SiO2+Al2O3)=1.03,比表面積為486cm2/kg。表9采用上述表9中配制的硅鋁基膠凝材料的物理性能見下表10所示:表10(2)將上述步驟(1)配制成的硅鋁基膠凝材料與骨料、外加劑按照下表11中的配比稱重待用。表11(3)按照水灰比(即水與步驟(2)所得物料的比值)為0.30計(jì)量水量,將水加入攪拌機(jī)中,然后將步驟(2)準(zhǔn)備的材料依次加入到攪拌機(jī)中,邊攪拌邊加料。(4)攪拌5分鐘,料漿均勻后,采用發(fā)泡引氣工藝(此發(fā)泡引氣工藝為現(xiàn)有技術(shù),即往料漿中注入發(fā)泡劑,發(fā)泡劑有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩種,此處不再贅述)將泡沫混入料漿內(nèi),繼續(xù)混合攪拌2分鐘,制成硅鋁基輕質(zhì)混凝土料漿,將料漿澆筑到模具中養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)溫度為40℃,相對濕度80%以上,制成本發(fā)明硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料。將上述實(shí)施例制成的硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料切割成規(guī)則形狀,進(jìn)行性能檢測,檢測結(jié)果如表12所示。表12序號項(xiàng)目單位性能指標(biāo)1干體積密度Kg/m38662抗壓強(qiáng)度Mpa6.83導(dǎo)熱系數(shù)W/m.K0.184吸水率(v/v)%6.45燃燒性能-A1實(shí)施例4一種硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料的制備方法,包括如下步驟:(1)將礦渣、火山灰、鋼渣、硅酸鹽水泥熟料、氟石、硫酸鈣及碳酸鈣按照下面表13中的重量比進(jìn)行稱重,將配比中的材料加入到球磨機(jī)中進(jìn)行混合研磨30分鐘,制備硅鋁基膠凝材料CaO/(SiO2+Al2O3)=1.03,比表面積為486cm2/kg。表13采用上述表13中配制的硅鋁基膠凝材料的物理性能見下表14所示:表14(2)將上述步驟(1)配制成的硅鋁基膠凝材料與骨料、外加劑按照下表15中的配比稱重待用。表15(3)按照水灰比(即水與步驟(2)所得物料的比值)為0.28計(jì)量水量,將水加入攪拌機(jī)中,然后將步驟(2)準(zhǔn)備的材料依次加入到攪拌機(jī)中,邊攪拌邊加料。(4)攪拌5分鐘,料漿均勻后,采用發(fā)泡引氣工藝(此發(fā)泡引氣工藝為現(xiàn)有技術(shù),即往料漿中注入發(fā)泡劑,發(fā)泡劑有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩種,此處不再贅述)將泡沫混入料漿內(nèi),繼續(xù)混合攪拌2分鐘,制成硅鋁基輕質(zhì)混凝土料漿,將料漿澆筑到模具中養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)溫度為40℃,相對濕度80%以上,制成本發(fā)明硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料。將上述實(shí)施例制成的硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料切割成規(guī)則形狀,進(jìn)行性能檢測,檢測結(jié)果如表16所示。表16序號項(xiàng)目單位性能指標(biāo)1干體積密度Kg/m314402抗壓強(qiáng)度Mpa38.83導(dǎo)熱系數(shù)W/m.K0.254吸水率(v/v)%6.55燃燒性能-A1傳統(tǒng)混凝土中的膠凝材料為普通水泥,其主要化學(xué)成分中CaO/(SiO2+Al2O3)為1.5~2.5,屬于鈣基膠凝材料,而本發(fā)明所涉及的膠凝材料主要化學(xué)成分中CaO/(SiO2+Al2O3)為0.5~1.5,屬于硅鋁基膠凝材料。將本發(fā)明所涉及的硅鋁基膠凝材料與鈣基膠凝材料(普通水泥)性能比較如下表17所示:表17由表17的對比結(jié)果可以得出:本發(fā)明的硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料與普通混凝土的膠凝材料相比:收縮率低、防滲透性高、抗碳化性能及耐腐蝕性能強(qiáng)、混凝土水化熱低。養(yǎng)護(hù)后的硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料基本的性能指標(biāo)如下表18所示:表18序號項(xiàng)目單位性能指標(biāo)1體積干密度Kg/m3400-15002抗壓強(qiáng)度Mpa≥3.53導(dǎo)熱系數(shù)W/m.K0.10-0.254吸水率(v/v)%≤105燃燒性能-A1本發(fā)明制得的硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料在后期強(qiáng)度、干燥收縮值、吸水率等方面也優(yōu)于普通水泥配制的輕質(zhì)混凝土。因此,本發(fā)明的硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料技術(shù)為工業(yè)固體廢棄物的高效資源化利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及傳統(tǒng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排開辟了一條有效途徑。由上述幾個實(shí)施例及與傳統(tǒng)混凝土的比較得出:本發(fā)明硅鋁基輕質(zhì)混凝土材料的制備方法中以固體廢棄物為主要原料,輔以少量的由多種礦物復(fù)合成的成巖劑,制備成的高性能硅鋁基膠凝材料不僅可以解決城市固體廢棄物的占地和污染,而且大大降低了建設(shè)成本。性能方面,其后期強(qiáng)度、干燥收縮值及吸水率均優(yōu)于普通水泥制成的輕質(zhì)混凝土,并且成本較低。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié),在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi),可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型,這些簡單變型均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。另外,本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合,只要其不違背本發(fā)明的思想,其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。另外需要說明的是,在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個技術(shù)特征,在不矛盾的情況下,可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合,為了避免不必要的重復(fù),本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。當(dāng)前第1頁1 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