一种蒸压加气混凝土材料及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土材料技术领域，具体涉及一种蒸压加气混凝土材料及其制备方法。

背景技术

蒸压加气混凝土板以硅质材料和钙质材料为主要原料，经加水搅拌，掺加发气剂，由化学反应形成孔隙，再根据结构要求配置添加不同数量经防腐处理的钢筋网片的一种轻质多孔新型的绿色环保建筑材料。蒸压加气混凝土板(英文名Autoclaved aeratedconcrete slabs，缩写AAC-S)是配置有经防锈液处理的钢筋网笼或网片的预制板材，在使用中主要承受垂直于板面荷载产生的弯曲应力。

随着河沙资源日益匮乏，价格随之涨高，硅质砂成本也随之提高，先开始使用城市项目开挖的山砂，山砂因成分不均匀，含泥量一般大于15％。经使用发现坯体预养阶段后期(一般50分钟后)出现回落严重现象，一般回落高度在4cm左右，造成100mm板材在第一根钢筋处出现裂纹。为此通过调整石灰性能、石膏用量等均未能解决此问题。

中国专利CN115304341A涉及加气混凝土板领域，且公开了一种加气混凝土隔墙板的制备工艺，其包括八个步骤：步骤一、砂浆、石灰、水泥、石膏、铝粉按70：17：10：3：干物料的0.75‰计量投料；步骤二、搅拌浇注；步骤三、浸钢静养；步骤四、拔钎；步骤五、切割；步骤六、编组；步骤七、蒸压养护；步骤八、出釜堆放。本发明方法所制得的加气混凝土板经过高温、高压、蒸汽养护而成，在无机材料中收缩比最小，用专用聚合物粘结剂嵌缝，有效防止开裂；其板材内部配有钢筋网片，具有较强的承载性；能适应较大的层间角变化，允许层间变位角1/150，且在所有接点情况下在层间变位角1/20时均不会产生板材脱落的情况。该专利，仍是需要用专用聚合物粘结剂嵌缝来防止开裂，成本较高。

发明内容

本发明提供一种蒸压加气混凝土材料，通过大幅度调整石灰、水泥用量，具体为减少石灰用量、提高水泥用量，在预养阶段可延长料浆稠化时间，加速料浆硬化，能够有效缓解收缩回落，从而防止因坯体失去流动性，模框顶部坯体在回落过程中遇到钢筋阻碍，钢筋顶部坯体无法正常下落，而钢筋两侧坯体下落无阻碍下落正常，造成钢筋底部无坯体而空洞，经高温高压蒸养后，空洞部位相对薄弱造成开裂的现象发生，操作简单，成本低，具有广阔的应用前景。

为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种蒸压加气混凝土材料，包括以下原料：石灰4.30％～5.30％、水泥20.30％～21.80％、砂48.49％、铝粉0.10％、石膏2.50％、废料。

优选地，包括以下原料：石灰4.70％、水泥20.70％、砂48.49％、废料23.51％、铝粉0.10％、石膏2.50％。

优选地，所述砂含泥量大于16％，二氧化硅含量大于93％。

优选地，所述废料为预养后坯体切割切除四周的坯体。

优选地，所述蒸压加气混凝土材料强度等级为B06A5.0。

一种蒸压加气混凝土材料的制备方法，包括配料、搅拌混合、浇注、预养、拔钎、切割成型、蒸压养护、产品打包。

优选地，搅拌混合水料比为0.60～0.67:1。

优选地，浇注温度为42～47℃，时间为4.5～5min。

优选地，预养室温度为48～49℃，时间为2～3.5小时。

优选地，蒸压养护方法为：坯体入釜前先对釜体进行供气保温，温度大于75℃；30min内抽负压至-0.06MPa，然后2.5～3h内升压至1.25MPa，保持恒压8～9h，恒压过程出现压力低于1.15MPa时及时补压；再在2～2.5小时内降压至常压。

优选地，蒸养时要及时排出冷凝水，排水节点为0.1MPa，0.3MPa，0.5MPa，0.7MPa，具体根据排水量多少增加排水次数。

本发明的原料搭配及工艺设计原理为：

加气混凝土料浆在预养阶段失去流动性并具有支承自重能力的状态称为稠化。稠化是由于料浆中的石灰、水泥不断水化形成水化凝胶物质，使坯体中的自由水越来越少，水化凝胶对材料颗粒起到粘结和支撑作用，从而使极限剪应力急剧增大。因此，料浆的稠化过程就是在化学和吸附作用下，料浆极限剪应力和塑性粘度不断增大的过程。

影响料浆稠化的因素包括水泥的品种和用量、石灰的性能和用量、料浆温度、水料比、石膏、材料细度、辅助材料及外加剂、搅拌工艺。

1、水泥的品种和用量：水泥中氧化钙含量高时，其水化速度快，凝结硬化也快，尤其在不使用石灰，以水泥为主要钙质材料的加气混凝土料浆中，水泥的作用更加明显。水泥与石灰混合使用时，水泥对料浆的稠化速度不起主导作用，水泥的主要作用是保证浇注稳定，并加速坯体的硬化，使坯体产生强度。但是水泥的用量将影响料浆的稠化速度，水泥用量增加，可以延缓稠化速度。

2、石灰的性能和用量：石灰的性能：石灰中所含有效氧化钙的数量和结晶状况决定着石灰的消化温度、消化时间和消化曲线。当以石灰为主要钙质材料的情况下，石灰对料浆的稠化速度起着重要的作用。

其一：石灰消化越快，料浆稠化速度也越快，这是石灰消化时吸收了大量的水分并生成氢氧化钙胶体的缘故。

其二：石灰消化的时候释放热量，增高料浆温度，进一步促进水泥水化和石灰的消化，料浆的稠化必然加速。

石灰的用量：石灰用量高，料浆稠度大，稠化速度也快：石灰用量小，料浆流动性好，稠化就较缓慢。

生石灰受潮会产生消石灰，这种石灰在消化速度和产生的温度方面有所减小，可以利用石灰的这一特性，从控制石灰中消石灰的含量来达到控制料浆稠化速度的目的。

3、料浆温度：

其一：温度影响石灰的消化速度，温度越高，反应越快，但是同一种石灰，在不同的浇注温度下，其消化规律也不相同，即温度越高，消化时间越短，温度越高，消化曲线的的斜率越大。

其二：料浆温度对水泥的水化速度产生影响，跟石灰的化学反应一样，水泥的水化速度也遵循温度越高，反应越快的原理。

其三：料浆温度还影响到气泡的最终体积。例如当料浆温度由40℃升到70℃时，氢气体积将膨胀11％以上，假设每模坯体中铝粉发气产生的氢气体积为2.5立方米时，则氢气的总体积将膨胀约0.274立方米，如果此时使用的铝粉有大颗粒，产生了大气泡，那么对坯体带来的将是不良影响，还有如果整个模具中存在温度不均匀的情况，这种膨胀则就会给已经定形的坯体产生裂缝。

总之，掌握料浆的初始温度，控制料浆最终达到的最高温度，是控制料浆中各物料的化学反应、料浆稠化和气泡大小的关键过程。

4、水料比：

水料比小，料浆稠化过程中粘度增长的速度就快，达到稠化的时间短；水料比大，料浆粘度增长速度就慢，达到稠化的时间长。如果水料比减小，料浆的碱度及碱度增长速度就会加强，因此水料比小的料浆在后期发气膨胀速度会更快，而水料比大的料浆则前期发气膨胀速度较快。

5、石膏对石灰的消化有抑制作用，加入石膏会使料浆稠化时间延长。如果石膏使用过多，将影响气泡的稳定，发生冒泡，坯体收缩下沉，甚至料浆不能稠化而发生塌模，一般灰加气石膏用量控制在5％以内，砂加气控制在3％以内。

本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

本发明原料中，石灰参与铝粉反产生氢气，提高热量，提供钙质材料，与硅质材料反应生产托勃莫来石等水化产物；水泥提供钙质材料，与硅质材料反应生产托勃莫来石等水化产物，料浆预养阶段水泥水化凝结，提供坯体切割所需硬度，提高热量；砂提供硅质材料，与钙质材料反应生产托勃莫来石等水化产物；石膏用作发气过程的调节剂，同时也参与水化反应，提高强度，减少收缩，提高抗冻性；铝粉膏作为发气剂；结合控制浇注温度和预养室温度，使得料浆的获得更科学合理的初始温度和最终达到的最高温度，从而能够控制料浆中各物料的化学反应、料浆稠化和气泡大小；而且通过大幅度调整石灰、水泥用量，具体为减少石灰用量、提高水泥用量，在预养阶段可延长料浆稠化时间，加速料浆硬化，并最终能够有效缓解收缩回落，从而防止因坯体失去流动性，模框顶部坯体在回落过程中遇到钢筋阻碍，钢筋顶部坯体无法正常下落，而钢筋两侧坯体下落无阻碍下落正常，造成钢筋底部无坯体而空洞，经高温高压蒸养后，空洞部位相对薄弱造成开裂的现象发生。本发明操作简单，无需额外添加助剂，成本低，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例2蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体图；

图2为对比例1蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体图；

图3为对比例2蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体图；

图4为对比例3蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体图；

图5为对比例4蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体图；

图6为对比例5蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体图；

图7为对比例6蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体图。

具体实施方式

为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。

实施例1

一种蒸压加气混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料：按照以下原料进行配料：石灰5.30％、水泥20.30％、砂48.49％、铝粉0.10％、石膏2.50％、废料23.31％；所述砂含泥量为18.21％，二氧化硅含量为94.50％；所述废料为预养后坯体切割切除四周的坯体；所述蒸压加气混凝土材料强度等级为B06A5.0；所述石灰消解时间12分，消解温度78℃，扩散度18cm；

(2)搅拌混合：按照水料比为0.60:1将上述原料与水搅拌混合；

(3)浇注：在温度为42℃下浇注5min；

(4)预养：在温度为48℃下预养3.5小时；

(5)拔钎：常规操作；

(6)切割成型：常规操作；

(7)蒸压养护：蒸压养护方法为：坯体入釜前先对釜体进行供气保温，温度大于75℃；30min内抽负压至-0.06MPa，然后2.5h内升压至1.25MPa，保持恒压8h，再在2小时内降压至常压；蒸养时要及时排出冷凝水，排水节点为0.1MPa，0.3MPa，0.5MPa；

(8)产品打包：常规操作。

实施例2

一种蒸压加气混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料：按照以下原料进行配料：石灰4.70％、水泥20.70％、砂48.49％、铝粉0.10％、石膏2.50％、废料23.51％；所述砂含泥量为21.42％，二氧化硅含量为93.12％；所述废料为预养后坯体切割切除四周的坯体；所述蒸压加气混凝土材料强度等级为B06A5.0；所述石灰消解时间12分，消解温度78℃，扩散度18cm；

(2)搅拌混合：按照水料比为0.65:1将上述原料与水搅拌混合；

(3)浇注：在温度为44℃下浇注4.8min；

(4)预养：在温度为49℃下预养3小时；

(5)拔钎：常规操作；

(6)切割成型：常规操作；

(7)蒸压养护：蒸压养护方法为：坯体入釜前先对釜体进行供气保温，温度为78℃；30min内抽负压至-0.06MPa，然后2.8h内升压至1.25MPa，保持恒压8.5h，再在2.2小时内降压至常压；蒸养时要及时排出冷凝水，排水节点为0.1MPa，0.3MPa，0.5MPa；

(8)产品打包：常规操作。

实施例3

一种蒸压加气混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料：按照以下原料进行配料：石灰4.30％、水泥21.80％、砂48.49％、铝粉0.10％、石膏2.50％、废料22.81％；所述砂含泥量为16.22％，二氧化硅含量为93.17％；所述废料为预养后坯体切割切除四周的坯体；所述蒸压加气混凝土材料强度等级为B06A5.0；所述石灰消解时间12分，消解温度78℃，扩散度18cm；

(2)搅拌混合：按照水料比为0.67:1将上述原料与水搅拌混合；

(3)浇注：在温度为47℃下浇注4.5min；

(4)预养：在温度为48℃下预养2小时；

(5)拔钎：常规操作；

(6)切割成型：常规操作；

(7)蒸压养护：蒸压养护方法为：坯体入釜前先对釜体进行供气保温，温度大于75℃；30min内抽负压至-0.06MPa，然后3h内升压至1.25MPa，保持恒压9h，恒压过程出现压力低于1.15MPa时及时补压；再在2.5小时内降压至常压；蒸养时要及时排出冷凝水，排水节点为0.1MPa，0.3MPa，0.5MPa，0.7MPa；

(8)产品打包：常规操作。

对比例1

与实施例2基本相同，唯有不同的是：水泥占比15.3％，石灰占比9.5％，废料占比24.11％；石灰消解时间11分，消解温度75℃，扩散度18cm。

对比例2

与实施例2基本相同，唯有不同的是：水泥占比15.3％，石灰占比9.5％，废料占比24.11％；石灰消解时间5分，消解温度90℃，扩散度18cm。

对比例3

与实施例2基本相同，唯有不同的是：水泥占比15.3％，石灰占比9.5％，石膏用量1.5％，废料占比25.11％。

对比例4

与实施例2基本相同，唯有不同的是：水泥占比15.3％，石灰占比9.5％，石膏用量3.5％，废料占比23.11％。

对比例5

与实施例2基本相同，唯有不同的是：水泥占比16.2％，石灰占比11.3％，废料占比21.41％。

对比例6

与实施例2基本相同，唯有不同的是：水泥占比16.6％，石灰占比9.3％，废料占比23.01％。

对比实验

分别按照实施例1～3和对比例1～6的方法制备蒸压加气混凝土材料，观察回落情况，记录回落时间，并测量回落高度，观察蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体有无裂纹。

由上述表格可知，本发明实施例1～3大大改善了收缩回落现象，蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体均无裂纹。

对比例1在实施例2的基础上，调整了石灰性能，回落时间有所延缓，但仍有4-5cm回落高度，蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体有裂纹。

对比例2在实施例2的基础上，调整了石灰性能，回落时间不变，但仍有4-5cm回落高度，蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体有裂纹。

对比例3在实施例2的基础上，减少了石膏用量，废料占比做适应性调整，回落时间延缓，但仍有4-5cm回落高度，蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体有裂纹。

对比例4在实施例2的基础上，增加了石膏用量，废料占比做适应性调整，回落时间延缓，但仍有4-5cm回落高度，蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体有裂纹。

对比例5和6分别在实施例2的基础上，小幅度调整水泥、石灰占比，废料占比做适应性调整，蒸养出釜后100mm板材上方第一根钢筋处坯体均有裂纹。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不可限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。