CN104261775A - 一种自保温砌块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自保温砌块及其制备方法。一种自保温砌块是由镍渣粉、粉煤灰、磷渣粉、功能外加剂、熟石灰、水泥、砂、陶粒、膨胀聚苯颗粒和水组成的。该功能性外加剂是由硫酸铝、偏硅酸钠和羟丙基甲基纤维素组成的。一种自保温砌块的制备方法为：将镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒和膨胀聚苯颗粒一起加入到混料机中，混匀；加水打浆，加入功能性外加剂搅拌，装模，压力振动成型。本发明的优点是制备方法简单，大量利用工业废渣，显著降低生产成本，实现了变废为宝，具有较高的实用价值，市场前景十分可观。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑砌块，特别是一种自保温砌块及其制备方法。
背景技术
保温隔热是建筑墙体的重要性能，在北方寒冷地区，对此项指标的要求更为严格。随着我国墙体材料革新与建筑节能工作的不断深入，新的建筑节能设计标准要求也随之提高，为了提高建筑物的保温隔热功能，当今国内已越来越多地出现建筑保温砌块产品。市场上大部分产品还是以水泥为主要胶凝材料，价格较高。与此同时，随着社会的不断发展，大量的工业废料、废渣占用大片的土地，造成环境污染，破坏生态平衡。国家也越来越重视废料、废渣的回收利用，并发布了一系列优惠政策，鼓励工业废渣的综合利用，综合回收利用废料、废渣的前景喜人，被认为是“最稳定成长的原料工业”。
磷渣是电炉法制备黄磷时的工业副产品，用电炉法制取黄磷时，在黄磷的制备过程中，利用焦炭和硅石作为还原剂和成渣剂，使磷矿中的钙和二氧化硅化合，形成熔融炉渣，将之排出后，经高压水淬急冷，即为粒化电炉磷渣。镍渣是冶炼不锈钢重要原料—金属镍的过程中产生的工业废渣。目前磷渣和镍渣利用率均较低，造成大量堆积在渣场，不仅侵占了大量良田，而且污染地下水和土壤，危及径流地区人畜安全，也造成了大量废渣资源的浪费。随着我国人口的增加，经济持续快速发展，资源和环境的压力越来越大，必须从根本上改变传统墙体材料大量占用耕地，污染环境的状况，大力开发和推广应用新型墙体材料。而用镍渣和磷渣作为辅助胶凝材料生产建筑砌块，不仅实现了废弃物料的回收利用，实现了资源的综合利用，而且有利于保护土地资源，节约能源，降低对环境的污染，是可持续发展战略的重要内容。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自保温砌块，具有更好的力学性能，较高的抗压强度，较好的保温性能，同时，具有投资小，成本低，市场前景可观。
本发明还提供一种上述自保温砌块的制备方法，利用大量工业废渣，常温常压生产，制备方法简单，成本低廉，所得砌块保温性能好，抗压强度高，对于工业废渣的综合利用和建筑节能具有十分重要的意义。
一种自保温砌块，是由以下质量百分比的物质组成的：镍渣粉12%-17%、粉煤灰7%-15%、磷渣粉10%-15%、功能外加剂1%-3%、熟石灰6%-8%、水泥8%-15%、砂5%-10%、陶粒3%-10%、膨胀聚苯颗粒1%-3%、余量为水；功能性外加剂是由硫酸铝、偏硅酸钠和羟丙基甲基纤维素组成的。
所述的，功能外加剂中各物质的质量百分比为硫酸铝40%-60%、偏硅酸钠35%-65%、羟丙基甲基纤维素1%-5%，所述羟丙基甲基纤维素分子量为10万-15万。
所述的，镍渣粉的比表面积为400-700m2/kg，磷渣粉的比表面积为500-800m2/kg。磷渣粉与镍渣粉复合使用，磷渣中的可溶性磷、可溶性氟等物质极易与镍渣中的游离氧化钙、游离氧化镁反应，生成不溶性沉淀，即可以大大消除可溶性磷、可溶性氟对胶凝材料凝结时间的影响，又可以减小因为镍渣中游离氧化镁和游离氧化钙对胶凝材料潜在安定性影响。
所述的，水泥为42.5级的普通硅酸盐水泥，粉煤灰为二级灰。
所述的，陶粒的表观密度为450-650kg/m3，粒径为5-20mm。
所述的，膨胀聚苯颗粒粒径为5-10mm，堆积密度为10-18kg/m3。
所述的，砂为河砂，含泥量小于5%。
一种自保温砌块的制备方法，包括以下步骤：
a.准确称取镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒、膨胀聚苯颗粒、功能性外加剂和水各组分；
b.将镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒和膨胀聚苯颗粒一起加入到混料机中，混合均匀,加水打浆搅拌2-10min，得预混料；
c.将功能性外加剂加入至预混料中，搅拌1-3min，得混合料；
d.将混合料装入试模，按照每平方米15-25MPa的压力振动成型,既得本发明的自保温砌块。
磷渣是电炉法制取黄磷时得到的一种经冷淬处理后的工业废渣——粒化电炉磷渣，简称磷渣，其主要成分为硅酸盐玻璃体。本发明所用的磷渣取自山东某黄磷厂排放的工业废渣，其化学组成见表1。
表1 磷渣的化学组成
| 组成 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | P2O5 | F- |
| 质量分数/% | 39.95 | 4.03 | 1 | 45.84 | 2.82 | 1.41 | 2.34 |
镍渣是冶炼不锈钢重要原料—金属镍的过程中产生的工业废渣。本发明所用的镍渣取自山东临沂某镍矿企业排放的工业废渣，其化学组成见表2。
表2 镍渣的化学组成
| 组成 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 |
| 质量分数/% | 46.44 | 6.10 | 8.1 | 10.92 | 26.27 | 0.02 |
本发明以经高温烧结的陶粒和膨胀聚苯颗粒做为粗轻骨料，以水泥、镍渣粉、磷渣粉和粉煤灰做为胶凝材料，以纤维素醚来改善物料的粘结性能，制备的自保温砌块以空气来降低重量，提高其保温性能。镍渣粉、磷渣粉和粉煤灰在硫酸铝和偏硅酸钠复合激发作用下，活性有较大提高，同时，磷渣粉有一定减水作用，可以降低需水量和水胶比，使胶凝材料浆体更加密实，从而改善自保温砌块的长期力学性能。实验表明，当镍渣粉的比表面积为400-700m2/kg，磷渣粉的比表面积为500-800m2/kg时，两者的反应活性较高。本发明采用压力振动成型，使得各物料产生强迫振动，实现密实成型，保障了自保温砌块的强度。本发明不需要使用减水剂和减缩剂，同时使用了大量的工业废渣，在保证砌块的保温性能和力学性能的同时，相应地降低了成本。
本发明的有益效果：
（1）本发明的自保温砌块，大量利用工业废渣，显著降低生产成本，实现了变废为宝，具有显著的社会效益和经济效益。
（2）本发明产品制备方法简单，常温常压生产，能耗低，操作简便。
（3）本发明的自保温砌块，压力震动成型，投资小，成本低，同时提高砌块的抗压强度。
（4）本发明制备的自保温砌块的密度为 700- 850 kg/m3，传热系数为0.4-0.5 W/m2·K，抗压强度≥7MPa，具有较高的实用价值，市场前景十分可观。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特点和优点，而不是对本发明专利要求的限制。
实施例1
一种自保温砌块，是由以下质量百分比的物质组成的：镍渣粉17%、粉煤灰7%、磷渣粉13%、功能外加剂3%、熟石灰6%、水泥10%、砂10%、陶粒3%、膨胀聚苯颗粒1%、余量为水。
功能外加剂是由以下质量百分比的物质组成的：硫酸铝40%、偏硅酸钠55%、羟丙基甲基纤维素5%，羟丙基甲基纤维素分子量为15万；镍渣粉的比表面积为400m2/kg，磷渣粉的比表面积为600m2/kg；水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，粉煤灰为二级灰；陶粒的表观密度为650kg/m3，粒径为20mm；膨胀聚苯颗粒粒径为5mm，堆积密度10kg/m3；砂为河砂，含泥量为3.5%。
一种自保温砌块的制备方法，包括以下步骤：
a.准确称取镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒、膨胀聚苯颗粒、功能性外加剂和水各组分；
b.将镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒和膨胀聚苯颗粒一起加入到混料机中，混合均匀,加水打浆搅拌2min，得预混料；
c.将功能性外加剂加入至预混料中，搅拌3min，得混合料；
d.将混合料装入试模，按照每平方米15MPa的压力振动成型,既得本发明的自保温砌块。
实施例2
一种自保温砌块，是由以下质量百分比的物质组成的：镍渣粉12%、粉煤灰10%、磷渣粉15%、功能外加剂2%、熟石灰7%、水泥15%、砂8%、陶粒7%、膨胀聚苯颗粒2%、余量为水。
功能外加剂是由以下质量百分比的物质组成的：硫酸铝50%、偏硅酸钠49%、羟丙基甲基纤维素1%，羟丙基甲基纤维素分子量为12万；镍渣粉的比表面积为600m2/kg，磷渣粉的比表面积为500m2/kg；水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，粉煤灰为二级灰；陶粒的表观密度为550kg/m3，粒径为13mm；膨胀聚苯颗粒粒径为8mm，堆积密度14kg/m3；砂为河砂，含泥量为5%。
一种自保温砌块的制备方法，包括以下步骤：
a.准确称取镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒、膨胀聚苯颗粒、功能性外加剂和水各组分；
b.将镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒和膨胀聚苯颗粒一起加入到混料机中，混合均匀,加水打浆搅拌6min，得预混料；
c.将功能性外加剂加入至预混料中，搅拌2min，得混合料；
d.将混合料装入试模，按照每平方米20MPa的压力振动成型,既得本发明的自保温砌块。
实施例3
自保温砌块的原料组成重量比为：镍渣粉13%、粉煤灰15%、磷渣粉10%、功能外加剂1%、熟石灰8%、水泥8%、砂5%、陶粒10%、膨胀聚苯颗粒3%、余量为水。
功能外加剂是由以下质量百分比的物质组成的：硫酸铝60%、偏硅酸钠35%、羟丙基甲基纤维素5%，羟丙基甲基纤维素分子量为10万；镍渣粉的比表面积为700m2/kg，磷渣粉的比表面积为800m2/kg；水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，粉煤灰为二级灰；陶粒的表观密度为450kg/m3，粒径为5mm；膨胀聚苯颗粒粒径为10mm，堆积密度18kg/m3；砂为河砂，含泥量为4%。
一种自保温砌块的制备方法，包括以下步骤：
a.准确称取镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒、膨胀聚苯颗粒、功能性外加剂和水各组分；
b.将镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒和膨胀聚苯颗粒一起加入到混料机中，混合均匀,加水打浆搅拌10min，得预混料；
c.将功能性外加剂加入至预混料中，搅拌1min，得混合料；
d.将混合料装入试模，按照每平方米25MPa的压力振动成型,得本发明的自保温砌块。
实施例4
一种自保温砌块，是由以下质量百分比的物质组成的：镍渣粉15%、粉煤灰12%、磷渣粉14%、功能外加剂2%、熟石灰7%、水泥13%、砂7%、陶粒6%、膨胀聚苯颗粒2%、余量为水。
功能外加剂是由以下质量百分比的物质组成的：硫酸铝55%、偏硅酸钠41%、羟丙基甲基纤维素4%，羟丙基甲基纤维素分子量为13万；镍渣粉的比表面积为500m2/kg，磷渣粉的比表面积为700m2/kg；水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，粉煤灰为二级灰；陶粒的表观密度为500kg/m3，粒径为15mm；膨胀聚苯颗粒粒径为7mm，堆积密度16kg/m3；砂为河砂，含泥量为4%。
一种自保温砌块的制备方法，包括以下步骤：
a.准确称取镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒、膨胀聚苯颗粒、功能性外加剂和水各组分；
b.将镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒和膨胀聚苯颗粒一起加入到混料机中，混合均匀,加水打浆搅拌5min，得预混料；
c.将功能性外加剂加入至预混料中，搅拌2min，得混合料；
d.将混合料装入试模，成型，既得本发明的自保温砌块。
测试例
将实施例1-4制得的自保温砌块，按照GB/T29060-2012《复合保温砖和复合保温砌块》中的规定测定其传热系数、表观密度和抗压强度值，所得结果如下表3所示。
表3 自保温砌块相关参数
| 编号 | 密度/kg/m3 | 抗压强度/MPa | 传热系数/ W/㎡·K |
| 实施例1 | 815 | 7.9 | 0.41 |
| 实施例2 | 760 | 9.45 | 0.50 |
| 实施例3 | 832 | 8.6 | 0.45 |
| 实施例4 | 845 | 7.25 | 0.41 |
由表3可知，本发明制得的自保温砌块完全满足建筑保温墙体的需要。
Claims (8)
1.一种自保温砌块，其特征在于，是由以下质量百分比的物质组成的：镍渣粉12%-17%、粉煤灰7%-15%、磷渣粉10%-15%、功能外加剂1%-3%、熟石灰6%-8%、水泥8%-15%、砂5%-10%、陶粒3%-10%、膨胀聚苯颗粒1%-3%、余量为水；所述的功能性外加剂是由硫酸铝、偏硅酸钠和羟丙基甲基纤维素组成的。
2.根据权利要求1所述的自保温砌块，其特征在于，所述功能外加剂中各物质的质量百分比为硫酸铝40%-60%、偏硅酸钠35%-65%、羟丙基甲基纤维素1%-5%；所述羟丙基甲基纤维素分子量为10万-15万。
3.根据权利要求1所述的自保温砌块，其特征在于，所述镍渣粉的比表面积为400-700m2/kg，磷渣粉的比表面积为500-800m2/kg。
4.根据权利要求1所述的自保温砌块，其特征在于，所述水泥为42.5级的普通硅酸盐水泥，粉煤灰为二级灰。
5.根据权利要求1所述的自保温砌块，其特征在于，所述陶粒的表观密度为450-650kg/m3，粒径为5-20mm。
6.根据权利要求1所述的自保温砌块，其特征在于，所述膨胀聚苯颗粒粒径为5mm-10mm，堆积密度为10-18kg/m3。
7.根据权利要求1所述的自保温砌块，其特征在于，所述砂为河砂，含泥量小于5%。
8.一种权利要求1所述的自保温砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.准确称取镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒、膨胀聚苯颗粒、功能性外加剂和水各组分；
b.将镍渣粉、磷渣粉、粉煤灰、水泥、熟石灰、砂、陶粒和膨胀聚苯颗粒一起加入到混料机中，混合均匀,加水打浆搅拌2-10min，得预混料；
c.将功能性外加剂加入至预混料中，搅拌1-3min，得混合料；
d.将混合料装入试模，按照每平方米15-25MPa的压力振动成型，得本发明的自保温砌块。
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