一种低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂及其制备方法与应用
阅读说明：本技术 一种低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂及其制备方法与应用 (Low-density, high-strength and toughening autoclaved aerated concrete admixture and preparation method and application thereof ) 是由 朱研 羊中军 吴其胜 李北星 孙赛寅 王皓 于 2020-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂及其制备方法与应用。该外加剂按重量份数计包括如下原料：超细粉50-60份、碱活性激发剂5-8份、纳米转晶剂10-15份、芳纶纤维1-2份。将超细粉研磨20-30min后,转入微球中粉磨20-30min,得粉末比表面积≥700m～2/kg；向上述粉末中加入碱活性激发剂、纳米转晶剂混合均匀,再加入芳纶纤维继续混合均匀,即得外加剂。本发明的低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂可以保证低密度下加气混凝土的力学性能要求,所述外加剂在制备加气混凝土上的应用。避免加气混凝土制品运输过程中出现裂纹、缺角现象的发生。(The invention discloses a low-density, high-strength and toughening autoclaved aerated concrete admixture and a preparation method and application thereof. The additive comprises the following raw materials in parts by weight: 50-60 parts of superfine powder, 5-8 parts of alkali activity excitant, 10-15 parts of nano crystal modifier and 1-2 parts of aramid fiber. Grinding the superfine powder for 20-30min, transferring into microsphere, and grinding for 20-30min to obtain powder with specific surface area of more than or equal to 700m 2 Per kg; adding alkali-activated activator and nano-crystal modifier into the powder, mixing uniformly, adding aramid fiber, and mixing uniformly to obtain additive. The low-density, high-strength and toughened autoclaved aerated concrete admixture can meet the mechanical property requirement of aerated concrete at low density, and is applied to the preparation of aerated concrete. The phenomena of cracks and unfilled corners in the transportation process of the aerated concrete product are avoided.)
技术领域
本发明属于建筑材料加工领域，尤其涉及一种低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂及其制备方法与应用。
背景技术
作为新型墙体材料的重要品种之一，蒸压加气混凝土砌块与传统的粘土烧结砖相比具有保温隔热效果好、防火性能好、隔音、质轻、环保等众多有点。然而，加气混凝土砌块体积变形系数偏大、强度偏低、吸水率大，且砌筑成墙体时，墙体易出现裂缝，抹灰层易产生大面积龟裂、空鼓和脱落现象，表明出明显的脆性，在一定程度上阻碍了蒸压加气混凝土砌块的进一步应用和推广。
中国专利CN201410159508.6，2015年7月15日公布的《一种以粉煤灰-纳米二氧化硅-硅灰为主要硅质材料制备的加气混凝土》，其原料组成有：水泥、石灰、石膏、粉煤灰、纳米二氧化硅、硅灰、固体减水剂、缓凝剂、发气剂、稳泡剂、水玻璃、油酸-三乙醇胺二元混合溶液、水，该配方成本低廉、制备工艺简单，改善了加气混凝土水化产物-托贝莫来石的结晶程度及晶体数量，使得加气混凝土的保温性能与强度都得到改善。
CN 101182173A涉及加气混凝土绝热和材料力学性能提升的关键技术方案，属于建筑围护结构保温技术领域。本发明分两步提升加气混凝土性能，使其能够以单一材料满足国家建筑节能(50％～80％)标准要求：第一步提升绝热性能，直至干导热系数≤0.05W/(m·K)；第二步增强材料力学性能，直至立方体抗压强度≥3.5MPa，100次冻融后≥2.0MPa。其中，第一步包括使加气混凝土：(1)密度最小化；(2)孔隙率最大化；(3)气孔结构最优化。第二步包括：(1)添加剂增强；(2)纤维增强；(3)组配优化；(4)搅拌过程优化；(5)改善养护方法(包括CO2、变压式蒸养、中温高湿和强度剂表面养护)。
上述发明专利制备而成的蒸压加气混凝土在力学及保温性能方面进行了提升，但是，加气混凝土表面强度低、容易起粉末、板材类产品搬运过程中易开裂等因素制约着加气混凝土的应用。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种能够有效提高低密度下蒸压加气混凝土的抗压强度与韧性的外加剂；
本发明的第二目的是提供该外加剂的制备方法；
本发明的第三目的是提供采用上述外加剂制备的蒸压加气混凝土。
为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂，按重量份数计包括如下原料：超细粉50-60份、碱活性激发剂5-8份、纳米转晶剂10-15份、芳纶纤维1-2份。
进一步说，所述超细粉由矿渣、粉煤灰、硼泥渣、海峡砂、高岭土或硅灰石中的任意几种混合球磨而成；所述碱活性激发剂由硫酸钠、氢氧化钠、硅酸钠、硅酸锂或硫酸钡中的任意几种混合而成；所述纳米转晶剂由纳米碳酸钙、纳米氧化铝或纳米氧化硅中的任意几种混合而成；所述芳纶纤维为对位短切芳纶纤维，长度为1-3mm，比表面积为5-8m2/g。
上述低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将超细粉研磨20-30min后，转入微球中粉磨20-30min，得粉末比表面积≥700m2/kg；
步骤2，向步骤1中的粉末中加入碱活性激发剂、纳米转晶剂混合均匀，再加入芳纶纤维继续混合均匀，即得外加剂。
基于上述外加剂在制备加气混凝土上的应用。
作为改进的是，所述应用中混凝土包括以下按重量份数计的组分：石英砂尾矿500-550份、水泥100-120份、石灰200-240份、石膏25-30份、加气混凝土外加剂65-85份、铝粉膏1-1.2份、水480-500份。
所述应用中混凝土的制备方法，具体步骤如下：
第一步，将石英砂尾矿、水泥、石灰、石膏、加气混凝土外加剂混匀；再加入水继续搅拌均匀；最后加入铝粉膏和水的悬浮液，得到蒸压加气混凝土料浆；
第二步，将蒸压加气混凝土料浆浇筑成形，50-60℃下养护8-10h，拆模，在180-200℃、1.20-1.30MPa蒸压下养护8-10h，冷却后得到低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土。
有益效果：
与现有技术相比，本发明一种低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂及其制备方法与应用，具有如下优势：
采用超细粉可以提高蒸压加气混凝土密实度，影响托贝莫来石结构的生长，从而易形成致密的网络结构。同时通过掺加纳米转晶剂，改变晶体结构，形成纤维缠绕结构的硬硅钙石结构，大幅度提高蒸压加气混凝土的力学性能，提高强度，同时采用纤维增韧技术减少加气混凝土粉化现象的产生。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明
本发明的蒸压加气混凝土通过常规加气混凝土生产工艺制备而成，通过增加超细粉、碱活性激发剂、纳米转晶剂和芳纶纤维，提高蒸压加气混凝土的力学性能和韧性，在干密度B06级别蒸压加气混凝土产品前提下，使抗压强度提高20%-30%，抗折强度提高10%-30%。
实施例1
一种低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂，包括以下重量份数计的组分：20份矿渣、20份硼泥渣、20份高岭土，2份硫酸钠、4份硫酸钡，5份纳米氧化铝、5份纳米氧化硅，1份芳纶纤维。
上述低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将20份矿渣、20份硼泥渣、20份高岭土放置于装有钢锻的统一试验小磨中研磨20min，得到混合料继续放置于微球中粉磨25min，得到混合料比表面积为731m2/kg；
（2）加入2份硫酸钠、4份硫酸钡、5份纳米氧化铝、5份纳米氧化硅混匀，再加入1份芳纶纤维混匀，得到低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂。
利用上述加气混凝土外加剂制备混凝土，配方及步骤如下：
（1）将500份石英砂尾矿、110份水泥、200份石灰、25份石膏、77份加气混凝土外加剂投入水泥胶砂搅拌机内搅拌均匀；再加入450份50℃水，在自转速度140±5r/min，公转62±5r/min的条件下搅拌120s；
（2）将1份铝粉膏和30份50℃的水配置成悬浮液并加入料浆中，在自转速度285±10r/min，公转125±10r/min的条件下继续搅拌120s；
（5）搅拌完成后将料浆倒入试模中，50℃下静停养护8h，拆模，送入180℃、1.2MPa的蒸压釜中蒸压8h，冷却后得到低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土制品。
实施例2
一种低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂，包括以下重量份数计的组分：15份粉煤灰、15份海峡砂、20份硅灰石，1份硅酸锂、6份硅酸钠，12份纳米碳酸钙，2份芳纶纤维。
上述低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将15份粉煤灰、15份海峡砂、20份硅灰石放置于装有钢锻的统一试验小磨中研磨25min，得到混合料继续放置于微球中粉磨25min，得到混合料比表面积为744m2/kg；
（2）加入1份硅酸锂、6份硅酸钠、12份纳米碳酸钙混匀，再加入2份芳纶纤维混匀，得到低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂。
上述低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将550份石英砂尾矿、100份水泥、240份石灰、30份石膏、71份加气混凝土外加剂投入水泥胶砂搅拌机内搅拌均匀；再加入460份50℃水，在自转速度140±5r/min，公转62±5r/min的条件下搅拌120s；
（2）将1.2份铝粉膏和30份50℃的水配置成悬浮液并加入料浆中，在自转速度285±10r/min，公转125±10r/min的条件下继续搅拌120s；
（3）搅拌完成后将料浆倒入试模中，60℃下静停养护8h，拆模，送入200℃、1.3MPa的蒸压釜中蒸压10h，得到低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土制品。
实施例3
一种低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂，包括以下重量份数计的组分：20份矿渣、15份粉煤灰、20份海峡砂，6份氢氧化钠、4份纳米碳酸钙、12份纳米氧化硅，1份芳纶纤维。
上述低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将20份矿渣、15份粉煤灰、20份海峡砂放置于装有钢锻的统一试验小磨中研磨25min，得到混合料继续放置于微球中粉磨30min，得到混合料比表面积为746m2/kg；
（2）加入6份氢氧化钠、4份纳米碳酸钙、12份纳米氧化硅混匀，再加入1份芳纶纤维混匀，得到低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂。
上述低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将520份石英砂尾矿、100份水泥、230份石灰、28份石膏、78份加气混凝土外加剂投入水泥胶砂搅拌机内搅拌均匀；再加入470份50℃水，在自转速度140±5r/min，公转62±5r/min的条件下搅拌120s；
（2）将1.1份铝粉膏和30份50℃的水配置成悬浮液并加入料浆中，在自转速度285±10r/min，公转125±10r/min的条件下继续搅拌120s；
（3）搅拌完成后将料浆倒入试模中，70℃下静停养护9h，拆模，送入190℃、1.25MPa的蒸压釜中蒸压9h，得到低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土制品。
实施例4
一种低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂，包括以下重量份数计的组分：25份硼泥渣、30份硅灰石，3份硫酸钡、3份硅酸锂、12份纳米氧化铝，1.5份芳纶纤维。
上述低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将25份硼泥渣、30份硅灰石放置于装有钢锻的统一试验小磨中研磨30min，得到混合料继续放置于微球中粉磨30min，得到混合料比表面积为755m2/kg；
（2）加入3份硫酸钡、3份硅酸锂、12份纳米氧化铝混匀，再加入1.5份芳纶纤维混匀，得到低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土外加剂。
利用上述加气混凝土外加剂制备混凝土，配方及步骤如下：
（1）将540份石英砂尾矿、120份水泥、230份石灰、25份石膏、74.5份加气混凝土外加剂投入水泥胶砂搅拌机内搅拌均匀；再加入460份50℃水，在自转速度140±5r/min，公转62±5r/min的条件下搅拌120s；
（2）将1份铝粉膏和30份50℃的水配置成悬浮液并加入料浆中，在自转速度285±10r/min，公转125±10r/min的条件下继续搅拌120s；
（3）搅拌完成后将料浆倒入试模中，50℃下静停养护8h，拆模，送入180℃、1.3MPa的蒸压釜中蒸压10h，得到低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土制品。
对比例
（1）将550份石英砂尾矿、120份水泥、200份石灰、25份石膏投入水泥胶砂搅拌机内搅拌均匀；再加入450份50℃水，在自转速度140±5r/min，公转62±5r/min的条件下搅拌120s；
（2）将1份铝粉膏和30份50℃的水配置成悬浮液并加入料浆中，在自转速度285±10r/min，公转125±10r/min的条件下继续搅拌120s；
（3）搅拌完成后将料浆倒入试模中，50℃下静停养护8h，拆模，送入180℃、1.2MPa的蒸压釜中蒸压8h，得到低密度、高强、增韧蒸压加气混凝土制品。
性能检测
将上述实施例1-4及对比例制备的蒸压加气混凝土参照GBT 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》，进行干密度、抗压强度以抗折强度测试，获得的结果如下表1所示。
表1 实施例1-4及对比例制备的蒸压加气混凝土性能表
性能测试结果分析：
由表1可知，通过本发明制备方法制备得到的蒸压加气混凝土符合国家产品要求，并且其抗压强度、抗折强度指标优于对比例中的方法制成的蒸压加气混凝土，实施例1-4制备的蒸压加气混凝土的干密度为B06级别，其抗压强度高于优等品A5.0对抗压强度5.0MPa的要求，抗压强度平均值最大可达到6.8MPa，抗折强度优于对比例，最大可达2.5MPa，说明本发明的方法制成的蒸压加气混凝土外加剂具有低密度、高强、增韧的作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
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