CN110065139A - 一种蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺 - Google Patents

一种蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，包括如下步骤：(a)将人造石英石废料、砂、石灰、水泥、石膏和水制成混合浆料；(b)向混合浆料通入蒸汽，使混合浆料的温度上升至40℃～45℃，搅拌3min～4min后，加入发气剂，搅拌≤40s，制成浇注浆料；(c)将浇注浆料浇注入模后进行发气初凝，制成坯体；(d)对坯体进行脱模、切割和蒸压养护程序，制成加气混凝土砌块成品。本生产工艺具有人造石英石废料资源得到有效的再生利用、有利于环境、生产周期短和成品质量高的特点。

Description

一种蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺
技术领域
本发明涉及一种蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，属于建筑材料加工领域。
背景技术
目前建筑物所用的墙体材料大部分还是砖砌体，粘土砖占墙体材料总量约80％以上，每年为了生产建筑用砖，不仅需要占用大量的耕地，而且长此下去，制砖的土源日益枯竭，生态平衡被破坏，耕地面积锐减，由此产生的连锁反应危害极大。而加气混凝土砌块属第一类中新型节能墙体材料，极好的保温隔热抗震性能，以优良的性能逐渐取代粘土砖，不断扩大应用领域。但现有的加气混凝土砌块以石英砂为主要原料，资源消耗量大，仍然容易造成资源枯竭。现有的加气混凝土砌块的常规养护的条件设置不够优化，养护周期长，影响生产效率。
以石英石生产企业为代表，每年排放的人造石英石废料量十分惊人，而目前仍缺乏合理有效的再生利用方法，使得人造石英石废料中可再生利用的物质以填埋为主的传统方式进行处理，使可再生资源浪费，对环境带来不良的影响。
如何获得一种人造石英石废料资源得到有效的再生利用、有利于环境、生产周期短、成品质量高的加气混凝土砌块生产工艺是目前本技术领域人员亟待解决的问题。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，具有人造石英石废料资源得到有效的再生利用、有利于环境、生产周期短和成品质量高的特点。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，包括如下步骤：
(a)将人造石英石废料、砂、石灰、水泥、石膏和水制成混合浆料；
(b)向混合浆料通入蒸汽，使混合浆料的温度上升至40℃～45℃，搅拌3min～4min后，加入发气剂，搅拌≤40s，制成浇注浆料；
(c)将浇注浆料浇注入模后进行发气初凝，制成坯体；
(d)对坯体进行脱模、切割和蒸压养护程序，制成加气混凝土砌块成品。
优选的，所述步骤(d)的蒸压养护程序包括如下阶段：
抽真空阶段：气压为0MPa～-0.06MPa条件下保持0.5h；
升温升压阶段：输入蒸汽，气压在1.5h内从-0.06MPa上升至1.3MPa、温度上升至160℃～180℃；
恒温恒压阶段：维持蒸汽压在1.3MPa、温度为160℃～180℃的条件下保持7.5h；
降温降压阶段：排出蒸汽，气压在1.5h内从1.3MPa下降至0MPa、温度下降至常温。
优选的，所述步骤(a)的人造石英石废料、砂、石灰、水泥、石膏和水各成分的质量份为人造石英石废料28～32份、砂8～12份、石灰18～22份、水泥7～9份、石膏1～3份和水42～45.5份。
优选的，所述步骤(b)的发气剂的加入量为原料总质量的0.01％～0.14％。
优选的，所述步骤(b)在加入发气剂的同时还添加增强剂和减水剂中的一种或两种，所述增强剂的加入量为原料总质量的0.01～2％，所述减水剂的加入量为原料总质量的0.01～2％。
优选的，所述人造石英石废料的二氧化硅含量≥45％、0.045mm方孔筛筛余量≤30％、烧失量≤5％、三氧化硫含量≤1％；
所述砂为建筑用砂，所述砂的二氧化硅含量≥75％、氧化钾和氧化钠的含量≤3.5％、0.15mm方孔筛筛余量≤30％；
所述石灰的有效氧化钙和氧化镁的含量≥65％、氧化镁的含量≤8％、0.088mm方孔筛筛余量≤20％；
所述石膏的有效硫酸钙的含量≥75％、0.088mm方孔筛筛余量≤15％；
所述发气剂的活性成分的含量≥85％、0.075mm方孔筛筛余量≤3％。
优选的，所述步骤(a)为：人造石英石废料经过预处理：将人造石英石废料与水混合后球磨，制成人造石英石废料浆；砂经过预处理：砂与水混合后球磨，制成砂浆；石灰和石膏进行预处理：石灰与石膏按配方比例混合粉磨，制成细度为3500cm2/g～4000cm2/g的胶结料粉；将人造石英石废料浆、砂浆、胶结料粉和水泥按配方量进行混合，搅拌，制成混合浆料。
优选的，所述步骤(c)发气初凝的条件：在45℃～55℃温度下静置90min～150min。
优选的，所述加气混凝土砌块成品的长、宽和高分别为200mm～400mm、100mm～300mm和200mm～300mm。
本发明的有益效果是：(1)本发明利用人造石英石废料和砂当中都含有的二氧化硅与石灰、水泥和石膏发生反应，形成混凝土，并通过发气剂的加入，使混凝土内产生气孔，形成多孔结构，实现隔热抗震性能，使制成的加气混凝土砌块成品质量达标，可广泛用于建筑行业，实现了人造石英石废料的资源再生利用，利于环境保护；(2)本发明设置的优化的蒸压养护程序，合理设置各阶段的温度、压力和时间参数，使水化硅酸钙得到有效转化，其晶体结构的致密程度得到有效提高，随着蒸压养护的过程，水化硅酸钙凝胶组件水化完全，使成品的强度得到进一步提高的同时实现蒸压养护程序的简化、节能、省时；(3)增强剂用于调节浇注浆料的硬化速度，调整加气混凝土砌块成品强度；减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的外加剂，将其加入后对混合物中的颗粒有分散作用，改善其工作性，减少用水量，改善流动性，调节制成的加气混凝土砌块成品的强度；(4)本发明将人造石英石切割和磨抛过程中产生的泥浆，经絮凝沉淀和过滤分离后得到的污泥为主要原料，减少污泥填埋给环境带来的压力，作为可广泛使用的建筑材料，使废渣也得到了有效的利用，也为人造石英石切割和磨抛过程中产生的泥浆的再利用提供一种新的再生途径；(5)石灰与石膏混合粉磨有利于原料预处理的效率的提高、生产设备利用率的提高、以及能源的节约；两者的预先混合形成的胶结料粉，可调节混凝土的强度，预先混合可有效发挥其胶结性能，使制得的加气混凝土砌块成品的强度能达到预期。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
本发明提供了一种蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，包括如下步骤：
(a)将人造石英石废料、砂、石灰、水泥、石膏和水制成混合浆料；
(b)向混合浆料通入蒸汽，使混合浆料的温度上升至40℃～45℃，搅拌3min～4min后，加入发气剂，搅拌≤40s，制成浇注浆料；
(c)将浇注浆料浇注入模后进行发气初凝，制成坯体；
(d)对坯体进行脱模、切割和蒸压养护程序，制成加气混凝土砌块成品。
本发明利用人造石英石废料和砂当中都含有的二氧化硅与石灰、水泥和石膏发生反应，形成混凝土，并通过发气剂的加入，使混凝土内产生气孔，形成多孔结构，实现隔热抗震性能，结合优化的蒸压养护程序，使制成的加气混凝土砌块成品质量达标，缩短养护周期，进而缩短生产周期，该工艺可广泛用于建筑行业，实现了人造石英石废料的资源再生利用，利于环境保护。解决了现有的加气混凝土砌块以石英砂为主要原料，资源消耗量大；建筑材料工业生产过程中产生的大量人造石英石废料缺乏合理有效的再生利用而堆积、浪费，对环境带来不良的影响；常规养护的条件设置不够优化，养护周期长的问题。
混合浆料充分预热至40℃～45℃后才加入发气剂，提供发气剂发气所需的温度，促进发气，其后适当搅拌混匀即可浇注，防止添加发气剂后过度搅拌而将气泡赶出。然后入模的浇注浆料进行充分发气和凝固成形，使之形成具有一定强度和多孔结构的坯体。最后经过优化的蒸压养护程序，合理设置各阶段的温度、压力和时间参数，使水化硅酸钙得到有效转化，其晶体结构的致密程度得到有效提高，随着蒸压养护的过程，水化硅酸钙凝胶逐渐水化完全，使成品的强度得到进一步提高，蒸压养护周期缩短。
进一步的，步骤(d)的蒸压养护程序包括如下阶段：
抽真空阶段：气压为0MPa～-0.06MPa条件下保持0.5h；
升温升压阶段：输入蒸汽，气压在1.5h内从-0.06MPa上升至1.3MPa、温度上升至160℃～180℃；
恒温恒压阶段：维持蒸汽压在1.3MPa、温度为160℃～180℃的条件下保持7.5h；
降温降压阶段：排出蒸汽，气压在1.5h内从1.3MPa下降至0MPa、温度下降至常温。
本发明设置的优化的蒸压养护程序，合理设置各阶段的温度、压力和时间参数，使水化硅酸钙得到有效转化，其晶体结构的致密程度得到有效提高，随着蒸压养护的过程，水化硅酸钙凝胶组件水化完全，使成品的强度得到进一步提高的同时实现蒸压养护程序的简化、节能，有效缩短加气混凝土砌块的生产周期，提高产量。
抽真空阶段，把空气抽走，确保坯体在后面的蒸压养护阶段中能与更高纯度的水蒸气进行接触，有效提高坯体中的凝胶物质的转化，在保证养护质量的前提下，实现蒸压养护程序的简化，同时节能、省时。升温升压阶段是在抽真空阶段之后进行的，而压力是由蒸汽的输入所提供，随着压力的提升，坯体周围接触到的蒸汽浓度越大、纯度越高，使坯体中的凝胶物质加速转化，形成密度较大的托勃莫来石及硬硅钙石晶体相，致密程度增大。当温度达到160℃～180℃、蒸汽压在1.3MPa时，坯体的转化速率达到最高值，因此，在升温升压阶段之后，设置恒温恒压阶段，以该条件作为恒温恒压的条件，并保持7.5h，以确保凝胶物质充分水化完全，使制得的成品的强度得到明显提高。随后设置的降温降压阶段，使坯体处在缓慢降压的状态，维持坯体中的水化物质的稳定性，确保蒸压养护的效果，从而实现蒸压养护程序的简化，同时节能、省时。
优选的，蒸压养护过程产生冷凝水，收集冷凝水，用于步骤(a)制备混合浆料中。该冷凝水的水质良好，待其降温可直接用于制备混合浆料，提高水的利用率，节约水资源。
进一步的，步骤(a)的人造石英石废料、砂、石灰、水泥、石膏和水各成分的质量份为人造石英石废料28～32份、砂8～12份、石灰18～22份、水泥7～9份、石膏1～3份和水42～45.5份。
上述各成分配比合理，实现将人造石英石废料为主体原料，配合砂的使用，加入石灰、水泥、石膏，有利于后续的坯体在蒸压养护过程中其包含的凝胶物质的加速转化，进而实现简化蒸压养护程序，而又同时制得的达标的加气混凝土砌块，可广泛用于建筑行业，实现了人造石英石废料的资源再生利用，利于环境保护。
进一步的，步骤(b)的发气剂的加入量为原料总质量的0.01％～0.14％。
发气剂使浇注浆料产生气孔，形成多孔结构，使制成的成品重量变轻，实现减震效果。优选的，发气剂为铝粉发泡剂，铝粉与水在碱性环境下反应，最初生成的氢气立即溶解于液相中。由于氢气的溶解度不大，溶液很快达到过饱和。当达到一定的过饱和度时，在铝粉颗料表面形成一个或数个气泡核，由于氢气的逐渐积累，气泡内压力逐渐加大，当内压力克服上层料浆对它的重力和料浆的极限剪应力以后，气泡长大推动料浆向上膨胀。气泡长大后内压力降低，膨胀近于停止；但由于氢气不断补充，内压力再次加大，气泡进一步长大，最终使混凝土进一步膨胀。
进一步的，步骤(b)在加入发气剂的同时还添加增强剂和减水剂中的一种或两种，增强剂的加入量为原料总质量的0.01～2％，减水剂的加入量为原料总质量的0.01～2％。
增强剂用于调节浇注浆料的硬化速度，调整加气混凝土砌块成品强度；减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的外加剂，将其加入后对混合物中的颗粒有分散作用，改善其工作性，减少用水量，改善流动性，调节制成的加气混凝土砌块成品的强度。优选的，减水剂为木质素磺酸盐或萘磺酸盐甲醛聚合物。本加气混凝土砌块在生产过程当中，可按照制得成品的强度的需求，适当调整增强剂和减水剂的加入量。
进一步的，人造石英石废料的二氧化硅含量≥45％、0.045mm方孔筛筛余量≤30％、烧失量≤5％、三氧化硫含量≤1％；
砂为建筑用砂，砂的二氧化硅含量≥75％、氧化钾和氧化钠的含量≤3.5％、0.15mm方孔筛筛余量≤30％；
石灰的有效氧化钙和氧化镁的含量≥65％、氧化镁的含量≤8％、0.088mm方孔筛筛余量≤20％；
石膏的有效硫酸钙的含量≥75％、0.088mm方孔筛筛余量≤15％；
发气剂的活性成分的含量≥85％、0.075mm方孔筛筛余量≤3％。
人造石英石在生产过程中，会产生大量的废料。而这些废料仍以填埋的处理方式为主，资源没有得到最充分的利用。而本发明的主体原料成分——人造石英石废料，使人造石英石废料当中富含的二氧化硅与石灰、水泥和石膏发生水化反应，形成混凝土，最终制成的加气混凝土砌块，作为可广泛使用的建筑材料。
进一步的，人造石英石废料为人造石英石切割和磨抛过程中产生的泥浆，经絮凝沉淀和过滤分离后得到的污泥。人造石英石切割和磨抛过程中产生的泥浆，一般与废水一同进行废水处理，其后分离获得的污泥并没有获得合理利用，仍以填埋的处理方式为主，资源没有得到最充分的利用。本发明人造石英石废料为上述污泥，减少污泥填埋给环境带来的压力，同时充分利用污泥当中富含的二氧化硅与石灰、水泥和石膏发生反应，形成混凝土，最终制成的加气混凝土砌块，作为可广泛使用的建筑材料，使污泥也得到了有效的利用，也为人造石英石切割和磨抛过程中产生的泥浆的再利用提供一种新的再生途径。
发气剂使浇注浆料产生气孔，形成多孔结构，使制得的成品的重量变轻，实现保温减震效果。优选的，发气剂为铝粉发泡剂，铝粉与水在碱性环境下反应，最初生成的氢气立即溶解于液相中。由于氢气的溶解度不大，溶液很快达到过饱和。当达到一定的过饱和度时，在铝粉颗料表面形成一个或数个气泡核，由于氢气的逐渐积累，气泡内压力逐渐加大，当内压力克服上层料浆对它的重力和料浆的极限剪应力以后，气泡长大推动料浆向上膨胀。气泡长大后内压力降低，膨胀近于停止；但由于氢气不断补充，内压力再次加大，气泡进一步长大，最终使混凝土进一步膨胀。
进一步的，步骤(a)为：人造石英石废料经过预处理：将人造石英石废料与水混合后球磨，制成人造石英石废料浆；砂经过预处理：砂与水混合后球磨，制成砂浆；石灰和石膏进行预处理：石灰与石膏按配方比例混合粉磨，制成细度为3500cm2/g～4000cm2/g的胶结料粉；将人造石英石废料浆、砂浆、胶结料粉和水泥按配方量进行混合，搅拌，制成混合浆料。
人造石英石废料、砂、石灰和石膏进行预处理，使原料颗粒达到目标的细度，调节混合浆料的质地，提高制成的加气混凝土砌块的强度。人造石英石废料和砂的原料颗粒过大，需要加水球磨，使其细度符合使用的需求，形成人造石英石废料浆和砂浆。石灰与石膏混合粉磨有利于原料预处理的效率的提高、生产设备利用率的提高、以及能源的节约；两者的预先混合形成的胶结料粉，可调节混凝土的强度，预先混合可有效发挥其胶结性能，使制得的加气混凝土砌块成品的强度能达到预期。
胶结料粉和水泥为干粉，人造石英石废料浆和砂浆为含水浆料，通过调节人造石英石废料浆和砂浆的含水量，进而调节四者混合得到的混合浆料的固含量，使混合浆料的流动性较为适中，有利于混合浆料中的颗粒与后续添加的发气剂配合发气后，形成合适的气孔密度，使制得的加气混凝土砌块成品兼顾保温减震和强度。
进一步的，步骤(c)发气初凝的条件：在45℃～55℃温度下静置90min～150min。
使入模后的浇注浆料处在45℃～55℃温度下静置，使发气剂在混凝土内能平缓地进行发气；时间为90min～150min，确保发气剂发气充分，使本加气混凝土砌块获得足够多的气孔，实现本加气混凝土砌块的隔热抗震性能。
进一步的，加气混凝土砌块成品的长、宽和高分别为200mm～400mm、100mm～300mm和200mm～300mm。
使加气混凝土砌块成品更便于铺贴，更能满足使用需求，利于本加气混凝土砌块成品在该多孔结构中易于维持砖体的完整性，其砌合的墙体的强度能符合标准，更为耐用。
实施例组
使用蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺制备加气混凝土砌块成品，包括如下步骤：
(a)将人造石英石废料、砂、石灰、石膏和水经过预处理，并与水泥按配方量进行混合，搅拌，制成混合浆料；人造石英石废料、砂、石灰、石膏、水泥和水的加入量按下表一设置；
(b)向混合浆料通入蒸汽，使混合浆料的温度上升至45℃，搅拌4min后，加入发气剂，搅拌40s，制成浇注浆料；发气剂的加入量按下表一设置；
(c)将浇注浆料浇注入模后发气初凝，制成坯体；发气初凝的具体设置温度和静置时间按下表二设置；
(d)对坯体进行脱模、切割和蒸压养护程序，制成加气混凝土砌块成品；蒸压养护程序：
抽真空阶段：气压为0MPa～-0.06MPa条件下保持0.5h；
升温升压阶段：输入蒸汽，气压在1.5h内从-0.06MPa上升至1.3MPa、温度上升至160℃～180℃；
恒温恒压阶段：维持蒸汽压在1.3MPa、温度为160℃～180℃的条件下保持7.5h；
降温降压阶段：排出蒸汽，气压在1.5h内从1.3MPa下降至0MPa、温度下降至常温。
表一 实施例组成分含量设置表
成分含量 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
人造石英石废料(g) 28 29 30 31 32
砂(g) 12 11 10 9 8
石灰(g) 21 18 20 22 19
石膏(g) 2 2.5 1.5 3 1
水泥(g) 8 7.5 7 8.5 9
水(g) 44 42 43 45.5 45
发气剂(％) 0.01 0.03 0.07 0.11 0.14
表二 实施例组发气初凝条件设置表
成分含量 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
温度(℃) 45 48 50 52 55
静置时间(min) 90 105 120 135 150
按照上述方法制备获得实施例1-5，对上述各实施例进行性能测试，测试结果如下表三：
表三 实施例组性能测试
由表三可知，将上述实施例1-5中获得的加气混凝土砌块成品进行性能测试，各项测试结果如上表，证明使用蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺制备的加气混凝土砌块成品的能达到GB/T11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》的B07标准，实现人造石英石废料的再利用。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(a)将人造石英石废料、砂、石灰、水泥、石膏和水制成混合浆料；
(b)向混合浆料通入蒸汽，使混合浆料的温度上升至40℃～45℃，搅拌3min～4min后，加入发气剂，搅拌≤40s，制成浇注浆料；
(c)将浇注浆料浇注入模后进行发气初凝，制成坯体；
(d)对坯体进行脱模、切割和蒸压养护程序，制成加气混凝土砌块成品。
2.根据权利要求1所述的蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，其特征在于：所述步骤(d)的蒸压养护程序包括如下阶段：
抽真空阶段：气压为0MPa～-0.06MPa条件下保持0.5h；
升温升压阶段：输入蒸汽，气压在1.5h内从-0.06MPa上升至1.3MPa、温度上升至160℃～180℃；
恒温恒压阶段：维持蒸汽压在1.3MPa、温度为160℃～180℃的条件下保持7.5h；
降温降压阶段：排出蒸汽，气压在1.5h内从1.3MPa下降至0MPa、温度下降至常温。
3.根据权利要求1所述的蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，其特征在于：所述步骤(a)的人造石英石废料、砂、石灰、水泥、石膏和水各成分的质量份为人造石英石废料28～32份、砂8～12份、石灰18～22份、水泥7～9份、石膏1～3份和水42～45.5份。
4.根据权利要求1所述的蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，其特征在于：所述步骤(b)的发气剂的加入量为原料总质量的0.01％～0.14％。
5.根据权利要求4所述的蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，其特征在于：所述步骤(b)在加入发气剂的同时还添加增强剂和减水剂中的一种或两种，所述增强剂的加入量为原料总质量的0.01～2％，所述减水剂的加入量为原料总质量的0.01～2％。
6.根据权利要求4所述的蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，其特征在于：所述人造石英石废料的二氧化硅含量≥45％、0.045mm方孔筛筛余量≤30％、烧失量≤5％、三氧化硫含量≤1％；
所述砂为建筑用砂，所述砂的二氧化硅含量≥75％、氧化钾和氧化钠的含量≤3.5％、0.15mm方孔筛筛余量≤30％；
所述石灰的有效氧化钙和氧化镁的含量≥65％、氧化镁的含量≤8％、0.088mm方孔筛筛余量≤20％；
所述石膏的有效硫酸钙的含量≥75％、0.088mm方孔筛筛余量≤15％；
所述发气剂的活性成分的含量≥85％、0.075mm方孔筛筛余量≤3％。
7.根据权利要求4所述的蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，其特征在于：所述步骤(a)为：人造石英石废料经过预处理：将人造石英石废料与水混合后球磨，制成人造石英石废料浆；砂经过预处理：砂与水混合后球磨，制成砂浆；石灰和石膏进行预处理：石灰与石膏按配方比例混合粉磨，制成细度为3500cm2/g～4000cm2/g的胶结料粉；将人造石英石废料浆、砂浆、胶结料粉和水泥按配方量进行混合，搅拌，制成混合浆料。
8.根据权利要求1所述的蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，其特征在于：所述步骤(c)发气初凝的条件：在45℃～55℃温度下静置90min～150min。
9.根据权利要求1所述的蒸压养护加气混凝土砌块生产工艺，其特征在于：所述加气混凝土砌块成品的长、宽和高分别为200mm～400mm、100mm～300mm和200mm～300mm。
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