本發(fā)明涉及混凝土，具體為一種高性能蒸壓加氣混凝土及制備工藝。

背景技術(shù)：

1、蒸壓加氣混凝土（aac）因其輕質(zhì)、保溫、隔音等特性，在建筑行業(yè)廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)蒸壓加氣混凝土以硅質(zhì)材料（如石英砂）、鈣質(zhì)材料（如水泥、生石灰）為基體，通過鋁粉發(fā)泡形成多孔結(jié)構(gòu)，再經(jīng)蒸壓養(yǎng)護(hù)生成托貝莫來石（tobermorite）晶體。但現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題：

2、托貝莫來石晶體結(jié)構(gòu)松散，導(dǎo)致力學(xué)性能不足；

3、發(fā)泡工藝形成的孔隙均勻性差，大孔徑氣孔易成為應(yīng)力集中點；抗壓強(qiáng)度普遍低于5mpa，限制其在高層建筑中的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高性能蒸壓加氣混凝土及制備工藝，使其制備的混凝土干密度較小，抗壓強(qiáng)度較高，強(qiáng)度-密度比高。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明高性能蒸壓加氣混凝土，包括如下重量份的原料：石英砂25-35份、生石灰18-22份、水泥12-18份、發(fā)泡劑3-5份、硼鈣石粉末5-8份、穩(wěn)泡劑0.1-0.3份和適量的水，水灰比0.5-0.55，發(fā)泡劑為質(zhì)量比為3：（4-5）的鋁粉和硅粉。

4、優(yōu)選的，所述的發(fā)泡劑為質(zhì)量比為3：5的鋁粉和硅粉，鋁粉預(yù)處理：取粒徑50-100μm鋁粉，再用磷酸鋁溶膠包覆鋁粉，烘干，包覆層厚度1-2μm；硅粉預(yù)處理：質(zhì)量含量為5%鹽酸溶液清洗干燥后球磨至粒徑小于200nm，硅粉與鹽酸溶液的體積比為0.5。

5、優(yōu)選的，選用生石灰粒徑50-100μm，30-40%生石灰要經(jīng)過改性處理：采用硬脂酸包覆生石灰，烘干，包覆層厚度1-2μm；硼鈣石粉末選用粒徑5-15μm，再采用硅烷偶聯(lián)劑包覆，烘干，包覆層厚度0.5-1μm。

6、優(yōu)選的，所述的水泥采用硫鋁酸鹽水泥。

7、優(yōu)選的，包括粒徑≤10μm的玻璃微粉5-10份。

8、優(yōu)選的，所述的穩(wěn)泡劑采用十二烷基硫酸鈉、羥丙基甲基纖維素與納米sio2按1:0.5:0.4的質(zhì)量比復(fù)配。

9、優(yōu)選的，包括如下重量份的原料：石英砂30份、生石灰20份、水泥15份、發(fā)泡劑4.0份、硼鈣石粉末6.0份、玻璃微粉8.0份、穩(wěn)泡劑0.2分和適量的水，水灰比0.52。

10、優(yōu)選的，所述的磷酸鋁溶膠由以下方法制備：采用摩爾比為1：6的硫酸鋁al2(so4)3和磷酸二氫鈉nah2po4，分別配置硫酸鋁溶液和磷酸二氫鈉水溶液，將磷酸二氫鈉溶液緩慢滴加到硫酸鋁溶液中，邊滴加邊攪拌，反應(yīng)體系的ph值控制在3-5之間反應(yīng)1小時，陳化12小時，再用水進(jìn)行洗滌和過濾，得磷酸鋁溶膠。

11、本發(fā)明高性能蒸壓加氣混凝土制備工藝，包括如下步驟：（1）原料預(yù)處理：將石英砂預(yù)濕至含水率8-12%，硼鈣石粉末在105℃活化2小時；（2）混料：將所有原料混合制得料漿；（3）成型：將料漿澆注到模具中并82-85℃靜置2小時，脫模切割成型；（4）蒸養(yǎng)：將切割后的產(chǎn)品高壓蒸養(yǎng)。

12、優(yōu)選的，所述步驟（2）混料：依次加入石英砂、生石灰、水泥、玻璃微粉、硼鈣石，干混5分鐘后，加入硅粉、穩(wěn)泡劑和水，濕混8-10分鐘，靜置0.5小時，再加入鋁粉濕混5-8分鐘制得料漿；所述步驟（4）蒸養(yǎng)：將切割后的產(chǎn)品送入蒸養(yǎng)室以30-40℃/h升溫至205℃，在1.52-1.55mpa壓力下恒溫8小時，再降溫速率12-13℃/h降到室溫。

13、本發(fā)明的作用機(jī)理：

14、石英砂是混凝土的主要硅質(zhì)來源，在混凝土中，它作為骨架材料，為其他成分提供支撐，增強(qiáng)混凝土的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時，參與水化反應(yīng)，與其他物質(zhì)反應(yīng)生成具有膠凝性的產(chǎn)物，有助于提高混凝土的強(qiáng)度。生石灰是重要的鈣質(zhì)來源，在混凝土中，生石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，為后續(xù)的水化反應(yīng)提供堿性環(huán)境，促進(jìn)其他膠凝材料的水化。其中經(jīng)硬脂酸包覆改性的生石灰，可延緩其水化速度，避免在早期過快反應(yīng)，保證混凝土在攪拌、成型過程中的工作性能。

15、鋁粉和硅粉在堿性環(huán)境下與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生孔隙，從而減輕混凝土的重量，實現(xiàn)輕質(zhì)化。由于鋁粉經(jīng)磷酸鋁溶膠包覆，并且在混料時控制了鋁粉的加入時間，可延緩其參與產(chǎn)氣化應(yīng)，硫鋁酸鹽水泥相對于普硅酸鹽水泥，其ph值較低，也相對延緩發(fā)氣效應(yīng)，部分未被硬脂酸包覆的生石灰先與水反應(yīng)，生成氫氧化鈣，同時釋放出大量的熱，為硅粉產(chǎn)氣提供條件，硅粉發(fā)氣，由于硅粉的發(fā)氣量較小，先在混凝土中產(chǎn)出密布的小氣泡，后由包覆的生石灰持繼水解放熱并為鋁粉產(chǎn)氣提供堿性條件，鋁粉在高溫高壓的蒸養(yǎng)階段會產(chǎn)生大量的相對較大的氣泡，十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，能降低氣液界面的表面張力，使氣泡更容易形成和穩(wěn)定；羥丙基甲基纖維素具有增稠和保水作用，可增加氣泡液膜的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；納米sio2能填充在氣泡表面，增強(qiáng)氣泡的穩(wěn)定性，防止氣泡合并和破裂，保證混凝土內(nèi)部氣泡結(jié)構(gòu)的均勻性，使得成型的混凝土形成均布的大氣泡占主導(dǎo)，小氣泡密布在大氣泡間隙的結(jié)構(gòu)。

16、硼鈣石粉末：硼鈣石在高溫高壓的蒸養(yǎng)環(huán)境中分解為氧化鈣（cao）和氧化硼（b2o3），后者溶于堿性溶液生成硼酸（h3bo3），進(jìn)一步解離為硼離子（b3+），硼鈣石分解產(chǎn)生的b3+離子擴(kuò)散到托貝莫來石晶體結(jié)構(gòu)中，b3+半徑更小，部分替代托貝莫來石晶體中的硅氧四面體中的si4+，形成更緊密的b-o-si鍵；另一部分b3+進(jìn)入晶體層間，與鈣離子（ca2+）結(jié)合形成復(fù)合離子，壓縮層間距，優(yōu)化晶體結(jié)構(gòu)，從而顯著提升混凝土的抗壓強(qiáng)度。同時配合玻璃微粉的微集料填充效應(yīng)，能夠填充混凝土內(nèi)部的孔隙，提高混凝土的密實度，減少孔隙率，從而增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度。采用包覆后硼鈣石粉末，能改善硼鈣石與石英石、水泥、穩(wěn)泡劑等成分的界面相容性，提高整體體系的均勻性。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明具有高強(qiáng)度與輕質(zhì)化性能，通過合理調(diào)配石英砂、生石灰、水泥等原料，配合硼鈣石粉末優(yōu)化晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)泡劑中鋁粉和硅粉協(xié)同作用，結(jié)合穩(wěn)泡劑穩(wěn)定氣泡，使得混凝土內(nèi)部形成大氣泡與小氣泡梯度分布的合理氣泡結(jié)構(gòu)，提高了材料的保溫隔熱性能和隔音性能，制備的混凝土干密度較小，抗壓強(qiáng)度較高，強(qiáng)度-密度比高。

技術(shù)特征：

1.一種高性能蒸壓加氣混凝土，其特征在于：包括如下重量份的原料：石英砂25-35份、生石灰18-22份、水泥12-18份、發(fā)泡劑3-5份、硼鈣石粉末5-8份、穩(wěn)泡劑0.1-0.3份和適量的水，水灰比0.5-0.55，發(fā)泡劑為質(zhì)量比為3：（4-5）的鋁粉和硅粉。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能蒸壓加氣混凝土，其特征在于：所述的發(fā)泡劑為質(zhì)量比為3：5的鋁粉和硅粉，鋁粉預(yù)處理：取粒徑50-100μm鋁粉，再用磷酸鋁溶膠包覆鋁粉，烘干，包覆層厚度1-2μm；硅粉預(yù)處理：質(zhì)量含量為5%鹽酸溶液清洗干燥后球磨至粒徑小于200nm，硅粉與鹽酸溶液的體積比為0.5。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能蒸壓加氣混凝土，其特征在于：選用生石灰粒徑50-100μm，30-40%生石灰要經(jīng)過改性處理：采用硬脂酸包覆生石灰，烘干，包覆層厚度1-2μm；硼鈣石粉末選用粒徑5-15μm，再采用硅烷偶聯(lián)劑包覆，烘干，包覆層厚度0.5-1μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高性能蒸壓加氣混凝土，其特征在于：所述的水泥采用硫鋁酸鹽水泥。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高性能蒸壓加氣混凝土，其特征在于：包括粒徑≤10μm的玻璃微粉5-10份。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能蒸壓加氣混凝土，其特征在于：所述的穩(wěn)泡劑采用十二烷基硫酸鈉、羥丙基甲基纖維素與納米sio2按1:0.5:0.4的質(zhì)量比復(fù)配。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高性能蒸壓加氣混凝土，其特征在于：包括如下重量份的原料：石英砂30份、生石灰20份、水泥15份、發(fā)泡劑4.0份、硼鈣石粉末6.0份、玻璃微粉8.0份、穩(wěn)泡劑0.2分和適量的水，水灰比0.52。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高性能蒸壓加氣混凝土，其特征在于：所述的磷酸鋁溶膠由以下方法制備：采用摩爾比為1：6的硫酸鋁al2(so4)3和磷酸二氫鈉nah2po4，分別配置硫酸鋁溶液和磷酸二氫鈉水溶液，將磷酸二氫鈉溶液緩慢滴加到硫酸鋁溶液中，邊滴加邊攪拌，反應(yīng)體系的ph值控制在3-5之間反應(yīng)1小時，陳化12小時，再用水進(jìn)行洗滌和過濾，得磷酸鋁溶膠。

9.一種如權(quán)利要求5-8中任何一項所述的高性能蒸壓加氣混凝土制備工藝，其特征在于：包括如下步驟：（1）原料預(yù)處理：將石英砂預(yù)濕至含水率8-12%，硼鈣石粉末在105℃活化2小時；（2）混料：將所有原料混合制得料漿；（3）成型：將料漿澆注到模具中并82-85℃靜置2小時，脫模切割成型；（4）蒸養(yǎng)：將切割后的產(chǎn)品高壓蒸養(yǎng)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高性能蒸壓加氣混凝土制備工藝，其特征在于：所述步驟（2）混料：依次加入石英砂、生石灰、水泥、玻璃微粉、硼鈣石，干混5分鐘后，加入硅粉、穩(wěn)泡劑和水，濕混8-10分鐘，靜置0.5小時，再加入鋁粉濕混5-8分鐘制得料漿；所述步驟（4）蒸養(yǎng)：將切割后的產(chǎn)品送入蒸養(yǎng)室以30-40℃/h升溫至205℃，在1.52-1.55mpa壓力下恒溫8小時，再降溫速率12-13℃/h降到室溫。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及混凝土技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明公開了一種高性能蒸壓加氣混凝土及制備工藝，包括如下重量份的原料：石英砂25?35份、生石灰18?22份、水泥12?18份、發(fā)泡劑3?5份、硼鈣石粉末5?8份和適量的水，水灰比0.5?0.55，發(fā)泡劑為鋁粉和硅粉。制備工藝，包括如下步驟：（1）原料預(yù)處理；（2）混料；（3）成型；（4）蒸養(yǎng)。本發(fā)明具有高強(qiáng)度與輕質(zhì)化性能，通過合理調(diào)配石英砂、生石灰、水泥等原料，配合硼鈣石粉末優(yōu)化晶體結(jié)構(gòu)，混凝土內(nèi)部形成大氣泡與小氣泡梯度分布的合理氣泡結(jié)構(gòu)，提高了材料的保溫隔熱性能和隔音性能，制備的混凝土抗壓強(qiáng)度高。

技術(shù)研發(fā)人員：史全慶,呂青梅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鴻源建材（山東）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24