CN105130327B - 一种改性发气添加剂及其大掺量尾矿湿渣轻质混凝土 - Google Patents

Abstract

一种改性发气添加剂及其大掺量尾矿湿渣轻质混凝土，是按其组分和重量份混配而成。包括：改性发气添加剂，按其组分和重量份混配。包括：轻质碳酸钙(CaCo3)1.8份±0.036份，木质素磺酸钙(C20H24CaO10S2)1.5份±0.03份，碳化钙(CaC2)1.2份±0.02份，玉米淀粉(C6H10O5)n、0.8份±0.016份，铝酸钠(Ai2Na204)1.8份±0.036份，碳酸锂(Li2CO3)0.1份±0.002份，碳酸氢钠(NaHCO3)0.4份±0.008份，硫酸铝[Ai2(So4)]3、0.2份±0.004份。以及，利用上述改性发气添加剂，按重量百分比混配的轻质混凝土，包括：基料普通硅酸盐水泥10％‑‑49％，改性发气添加剂0.5％‑‑1％，水27％‑‑50％，废弃尾矿湿渣用量50％‑‑90％。本发明具有配制简单、成本低、易保存，保温性能好，其轻质性、低弹减震性、抗压性、抗冻融性、隔音性和耐水性优异，降低原材料和产品综合成本。

Description

一种改性发气添加剂及其大掺量尾矿湿渣轻质混凝土

技术领域

本发明涉及C04类，一种改性发气添加剂及以该添加剂制备的大掺量废弃尾矿湿渣的轻质混凝土技术领域。

背景技术

为了降低成本，改善环境，节约能源，人们大量使用发泡水泥或在水泥中添加秸秆、锯末、矿渣等废料制作轻质混凝土建筑材料。由于，使用的添加剂不同，或在水泥中添加的矿渣等废料不同，所制作的轻质混凝土建筑材料的质量也不一样。

经检索“发泡水泥”关键词，共计400多项，检索“轻质混凝土”关键词共计1217项。未发现与本发明技术相同的案例。

现有的轻质混凝土，对所用原材料和设备要求极为严格，废弃物料粉煤灰、矿渣等添加量极少(15％--20％左右)而且要求脱水、烘干、球磨加工到200目以上的细度才能用，生产时要求专用发泡搅拌设备，在操作设备时流程复杂，更不能直接大掺量(50％--90％)使用没有加工的废弃尾矿湿渣，由于利废量低造成原材料和产品综合成本高，设备投入资金多生产工艺复杂等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无机矿物碱改性发气添加剂，以及利用该添加剂制备的以节约资源、改善环境、降低成本、提高产品质量和性能的轻质混凝土产品。以解决现有的添加剂对生产轻质混凝土，必须以专用设备、复杂流程的苛刻制约，克服时间和原材料条件限制等。从而，提供用普通硅酸盐水泥，大掺量废弃尾矿湿渣，制作轻质混凝土的技术。

本发明采用如下的技术方案：

改性发气添加剂，按其组分和重量份混配。包括：轻质碳酸钙(CaCo3)1.8份±0.036份，木质素磺酸钙(C20H24CaO10S2)1.5份±0.03份，碳化钙(CaC2)1.2份±0.02份，玉米淀粉(C6H10O5)n、0.8份±0.016份，铝酸钠(Ai2Na204)1.8份±0.036份，碳酸锂(Li2CO3)0.1份±0.002份，碳酸氢钠(NaHCO3)0.4份±0.008份，硫酸铝[Ai2(So4)]3，0.2份±0.004份。

利用上述的改性发气添加剂，制备普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣制作轻质混凝土。所述轻质混凝土成份按重量百分比混配，包括：基料普通硅酸盐水泥10％--49％，改性发气添加剂0.5％--1％，水27％--50％，废弃尾矿湿渣用量50％--90％。

调整改性发气添加剂百分比(0.5％--1％)之间的添加量，来确定轻质混凝土密度、容重和抗压性。

取改性发气添加剂0.5％，水27％--50％，普通硅酸盐(42.5)水泥10％、尾矿湿渣90％，按照上述配比先加入水，再加入普通硅酸盐水泥和废弃尾矿湿渣，将矿渣基料搅拌均匀，加入改性发气添加剂搅拌2-3分钟，准备普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣容重700-1200Kg/m³轻质混凝土。

取改性发气添加剂1％，水27％--50％，普通硅酸盐(42.5)水泥49％，废弃尾矿湿渣50％，按照上述配比先加入水，加入普通硅酸盐42.5水泥49％，加入废弃尾矿湿渣50％，，把基料搅拌均匀加入改性发气添加剂1％搅拌2-3分钟，准备普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣容重300-600Kg/m³轻质混凝土。

利用上述的改性发气添加剂，制备普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣轻质混凝土。是轻质混凝土板材、框材、条材、隔墙板、楼层板、不规则型材。

本发明所述的普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣改性发气添加剂配制简单、成本低、易保存，利用本发明所述的普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣改性发气添加剂制做的轻质混凝土(发泡水泥)产品具有优良的保温性能，其轻质性、低弹减震性、抗压性、抗冻融性、隔音性和耐水性优异，并且实际生产时工人操作程序步骤简单，设备通用不复杂减少固定资产专用设备投资，有利于机械化连续大批量生产。产品大掺量利废直接加入不用脱水、烘干、球磨加工的废弃尾矿湿渣减少生产环节降低耗能，节约大量矿产宝贵资源，减少废弃尾矿湿渣对环境的污染，降低原材料和产品综合成本。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下列举实施例对本发明进一步详细说明。

本发明公开了一种改性发气添加剂，利用该添加剂制备的普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣形成的轻质混凝土，其组份以及重量份配比包括：

改性发气添加剂，按其组分和重量份混配。包括：轻质碳酸钙(CaCo3)1.8份±0.036份，木质素磺酸钙(C20H24CaO10S2)1.5份±0.03份，碳化钙(CaC2)1.2份±0.02份，玉米淀粉(C6H10O5)n、0.8份±0.016份，铝酸钠(Ai2Na204)1.8±0.036份，碳酸锂(Li2CO3)0.1份±0.002份，碳酸氢钠(NaHCO3)0.4份±0.008份，硫酸铝[Ai2(So4)]3、0.2份±0.004份。

在实际生产中为了保证利用所诉普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣改性发气添加剂制作不同密度容重轻质混凝土(发泡水泥)，可调整改性发气添加剂百分比(0.5％--1％)之间的添加量(密度容重在300-600Kg/m³的轻质混凝土，改性发气添加剂用量在1％左右。密度容重高700--1200Kg/m³抗压性强的轻质混凝土减少改性发气添加剂用量在0.5％左右)，改变发气量调整混凝土密度容重，改性发气添加剂添加量少发气量小，反之则大。

为了保证利用所述普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣改性发气添加剂制做的轻质混凝土(发泡水泥)产品具有优良的保温性能，以及优异的轻质性、抗压性、低弹减震性、隔音性和耐水性，在配制所述改性发气添加剂时，上述各组分重量配比误差不超过2％。

为了提高利用所述普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣改性发气添加剂制做轻质混凝土(发泡水泥)产品的效率以及保证轻质混凝土(发泡水泥)产品的优异性能，所述步骤1.中，各组份分别粉磨至150目以上。

为了不影响所述改性发气添加剂的使用效果，所述步骤2.中，所述改性发气添加剂的保存环境湿度不超过65％；所述改性发气添加剂的保存期不超过6个月。

本发明中还提供一种普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣制作轻质混凝土(发泡水泥)，所述轻质混凝土(发泡水泥)成份配比按重量百分比计，包括投料顺序，先加水27％--50％(由于废弃尾矿是湿渣，在不脱水、烘干、球磨的前提下湿渣含水率不同所以水灰比也不同)，加入普通硅酸盐水泥、废弃尾矿湿渣基料(可添加适量轻骨料)，加入改性发气添加剂1％--0.5％、。实际制作该轻质混凝土(发泡水泥)时，按照上述配比分别加入各组分，用普通砂浆搅拌机并按照普通砂浆搅拌程序，或人工搅拌，把各成份搅拌均匀，在砂浆搅拌机完成物料搅拌的同时也完成了发泡过程(时间5分钟左右)，搅拌完毕得到轻质混凝土(发泡水泥)。

实施例1

分别取：轻质碳酸钙1.8份、木质素磺酸钙1.5份、碳化钙1.2份、玉米淀粉0.8份、铝酸钠1.8份、碳酸锂0.1份、碳酸氢钠0.4份、硫酸铝0.2份。把各组份分别粉磨至150目，干混搅拌均匀后保存，得到普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣改性发气添加剂。

分别取：改性发气添加剂0.5％，水27％--50％(根据尾矿湿渣含水率确定水灰比例)，基料；普通硅酸盐42.5水泥10％、尾矿湿渣90％，按照上述配比先加入水，再加入普通硅酸盐水泥和废弃尾矿湿渣，用普通砂浆搅拌机或者手工搅拌把水泥、矿渣基料搅拌均匀，加入改性发气添加剂搅拌2-3分钟，完成物料搅拌的同时也完成了发泡过程(全程加料搅拌过程在5分钟左右)，得到普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣容重700-1200Kg/m³轻质混凝土(发泡水泥)。

实施例2

分别取：轻质碳酸钙1.8份，木质素磺酸钙1.5份，碳化钙1.2份，玉米淀粉0.8份、铝酸钠1.8份，碳酸锂0.1份，碳酸氢钠1.4份，硫酸铝0.2份。把各组份分别粉磨至150目，干混搅拌均匀后保存，得到普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣改性发气添加剂。

分别取：改性发气添加剂1％，水27％--50％(根据废弃尾矿湿渣含水率调整水灰比例)，基料；普通硅酸盐42.5水泥49％，废弃尾矿湿渣50％，按照上述配比先加入水，加入普通硅酸盐42.5水泥49％，加入废弃尾矿湿渣50％，用普通砂浆搅拌机并按照普通砂浆搅拌程序或者手工搅拌，把基料搅拌均匀加入改性发气添加剂1％搅拌2-3分钟，在完成物料搅拌的同时也完成了发泡过程，全过程时间约5分钟左右，得到普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣容重300-600Kg/m³轻质混凝土(发泡水泥)。

本发明所述的普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣改性发气添加剂的物理化学反应基础原理如下：在水、普通硅酸盐水泥、废弃尾矿湿渣基料搅拌均匀成浆料时加入改性发气添加剂继续搅拌，改性发气添加剂组份中的碳化钙遇水过程为Ca的两个电子和C的两个电子组成共价键，水中的OH结合引变成C2-和H+相互吸引生成乙炔气泡并放出热量微溶于水，反应方程式如下：

CaC+H2O＝Ca(OH)2+C2H

继续搅拌使水中反应生成的气泡在改性发气添加剂组份中的木质素磺酸钙C20H24CaO10S2引气分散作用下均匀地分布在普通硅酸盐水泥废弃尾矿湿渣混凝土浆料中，此时本发明所述的改性发气添加剂组份中的碳酸氢钠NaHCO3与硫酸铝双水解；Ai2(SO4)3+6NaHCO3＝3Na2SO4+2Ai(OH)3↓+6CO2↑，协同作用使普通硅酸盐水泥废弃尾矿湿渣混凝土浆料中气泡更加细密均匀，所述的改性发气添加剂组份中的轻质碳酸钙CaCo3与玉米淀粉(C6H10O5)n促使混凝土浆料增稠和易，作用气泡悬浮分散于普通硅酸盐水泥废弃尾矿湿渣混凝土浆料胶体中，增强浆料胶体的气泡保水性始之不塌泡，同时利用碳化钙CaC2遇水放热的特性给混凝土浆料胶体增加部分热量，使碳酸锂Li2CO3、铝酸钠Ai2Na204、硫酸铝Ai2(SO4)3、碳酸氢钠NaHCO3遇热加速溶解，改性发气添加剂中碱金属碱土金属碳酸盐、硫酸盐化合物物质与硅酸盐聚合激发无机矿物的内聚产生水化热，使硅酸盐水泥与废弃尾矿湿渣中的Si O Si作用使Si O键断裂，促进SiO2的溶解，其过程为：

-O-Si-O-Si-OH^--→Si-O-+-Si-OH

-Si-O-+OH→-O-Si-OH

碱化合物对于Ai-O-Ai键也有同样效果，当有Ca2+或Na+存在时，-Si-O-+Ca2+→-Si-O-Ca

-Si-O-Ca-+OH^-→-Si-O-Ca-OH

随着钙、硅离子从废弃尾矿湿渣中大量溶出，硅酸盐水泥浆体溶液内钙、硅离子的浓度超过水化硅酸钙的溶解度，使C-S-H凝胶成核，晶体长大能快速凝胶，无机矿物聚合凝胶的水化产物是低碱度凝胶，由解聚到再聚合过程有利于提高普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣轻质混凝土(发泡水泥)初凝期早强及终凝后期稳定增长强度。

将实施例1-2所述的普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣轻质混凝土(发泡水泥)用于制做建筑用轻质隔墙板、楼层板，在温度20-35℃、湿度70-90％养护窑养护8小时即完成水化热反应成型脱模。用本实施例普通硅酸盐水泥大掺量废弃尾矿湿渣轻质混凝土(发泡水泥)制成建筑用轻质隔墙板、楼层板，具有早强和优良的保温性能，导热系数在0.06-0.28W/(m.k)之间，轻质性：干体积密度为300-1600Kg/m³之间；低弹减震性：加入本组合物生产出的轻质混凝土(发泡水泥)的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用；隔音性：本组合物使轻质混凝土(发泡水泥)中含有大量的蜂窝状独立细密气泡，且分布均匀，吸音能力为0.09-0.19％，是普通混凝土的5倍，具备有效隔音的功能；抗压性：组合物中碱性化合物组份加入激发废弃尾矿湿渣活性与普通硅酸盐水泥共聚凝胶使生产出的轻质混凝土(发泡水泥)抗压强度为0.6-25.0MPa，能满足各种建筑用轻质隔墙板、楼层板压强要求；耐水性：组合物中细密蜂窝状独立泡体的均匀分布密封性极强，相对独立的封闭气泡及良好的整体性使生产出的轻质混凝土(发泡水泥)吸水率≤5％，使其具有一定的防水抗渗性能；耐久性：组合物中改性发气添加剂的合理加入使生产出的轻质混凝土(发泡水泥)聚合力柔韧性增强使用寿命达到70年以上。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种改性发气添加剂及其大掺量尾矿湿渣轻质混凝土，其特征在于：所述轻质混凝土成份按重量百分比混配，包括：基料普通硅酸盐水泥10％--49％，改性发气添加剂0.5％--1％，水27％--50％，废弃尾矿湿渣用量50％--90％，上述各组分重量配比误差不超过2％；改性发气添加剂按其组分和重量份混配，包括：轻质碳酸钙(CaCO₃)1.8份±0.036份，木质素磺酸钙(C₂₀H₂₄CaO₁₀S₂) 1.5份±0.03份，碳化钙(CaC₂)1.2份±0.02份，玉米淀粉(C₆H₁₀O₅)n、0.8份±0.016份，铝酸钠(Al₂Na₂O₄)1.8份±0.036份，碳酸锂(Li₂CO₃)0.1份±0.002份，碳酸氢钠(NaHCO₃)0.4份±0.008份，硫酸铝[Al₂(SO₄)]3、0.2份±0.004份。

2.根据权利要求1所述的一种改性发气添加剂及其大掺量尾矿湿渣轻质混凝土，其特征在于: 调整改性发气添加剂百分比(0.5％--1％)之间的添加量，确定轻质混凝土密度、容重和抗压性。

3.根据权利要求1所述的一种改性发气添加剂及其大掺量尾矿湿渣轻质混凝土，其特征在于:所制备的是轻质混凝土板材、框材、条材、隔墙板、楼层板、不规则型材。