蒸压粉煤灰砖及其制备方法与流程

本发明涉及新型建筑墙体材料及固体废弃物资源综合利用领域，尤其涉及蒸压粉煤灰砖及其制备方法。

背景技术：

1、蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰等大宗工业固废为主要硅铝质原料，配以钙质激发材料和骨料，经混合搅拌、消化、压制成型及高温高压蒸汽养护而制成的新型建筑墙体材料。在现有的制备工艺中，为了提高粉煤灰的活性、改善砖体力学性能及生产效率，行业内进行了诸多探索。例如，公告号为cn104876523b公开了一种蒸压粉煤灰砖及其制备方法，其通过引入粗渣、水渣等骨料形成物理骨架来抵抗体积变化，并配合常规的静压成型与四段式蒸养制度进行生产；公告号为cn106145846b公开了一种蒸压粉煤灰砖及其制作工艺，通过添加氯化钙、硫酸钾等组成的复合易溶盐类外加剂，在常温下对粉煤灰进行化学激发；此外，公告号为cn106145847b公开了一种蒸压粉煤灰砖及其制作工艺，提出采用粉煤灰与炉渣的二元粒径级配，并依赖脱硫石膏进行缓凝以及常温静态消化来改善泥浆性能。

2、然而，上述现有技术在实际工业应用中依然面临着难以克服的系统性技术问题。首先，为了快速激发粉煤灰活性而广泛采用的氯盐、钾盐等易溶盐类化学激发剂，会在砖体内部残留大量游离的卤素离子和硫酸根离子，这不仅会导致成品砖在服役期出现严重的“泛霜（返碱）”现象，还会对建筑墙体内的钢筋造成致命腐蚀，且传统的二元级配方案存在明显的粒径断层，无法实现极致密实，导致砖体整体结构稳定性不足。其次，在高温高压蒸养阶段，水化硅酸钙（托贝莫来石）凝胶的生成必然伴随着不可逆的热收缩与自收缩，现有技术仅依靠添加刚性骨料进行物理被动抵抗，或简单添加常规膨胀剂（其在常温加水或前期消化阶段便已提前反应耗尽），无法在凝胶收缩的关键高温阶段提供精准的体积补偿，从而导致砖体内部极易产生微裂纹，严重影响耐久性能。其次，若要追求骨料的最高密实度堆积（如采用全区间连续级配），会使得混合料浆极度干涩粘稠，成型内阻急剧增加，传统的常温静态消化工艺无法从根本上改善泥浆的流变性，往往被迫依赖昂贵的化学增塑剂；更为严重的是，这种高密实的粉体体系极易包裹大量微气泡，常规的静压成型工艺无法将这些顽固气泡排出，导致砖坯在脱模时极易发生弹性回弹、酥软乃至严重的“层裂”现象。最后，现有技术中的活化、消化、成型与蒸养往往是孤立的常规工序简单叠加，缺乏全流程的机理协同，导致各阶段的反应速率、结构发育与应力释放严重脱节，不仅处理周期冗长、工艺链路繁杂，更无法实现砖体力学性能、保温性能与抗裂性能的同步综合提升。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供技术方案，以应对现有技术中的一个或多个问题。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种蒸压粉煤灰砖，包括粉煤灰、铁尾矿微粉、多粒级石英砂、生石灰、活化剂、核壳结构微膨胀微胶囊和工艺水。所述核壳结构微膨胀微胶囊以轻烧氧化镁为内核，外层采用熔点为90～105℃的耐碱微晶蜡均匀包覆。所述活化剂包括乙二胺四乙酸二钠、偏硅酸钠和γ-氨丙基三乙氧基硅烷。所述粉煤灰的细度为0.1～80μm，所述铁尾矿微粉的细度为80～100μm，所述多粒级石英砂包括0.1～0.5mm、0.5～1mm、1～3mm、3～5mm四个连续粒级。

4、具体地，所述核壳结构微膨胀微胶囊的粒径为80～150μm。

5、具体地，按质量份计，所述乙二胺四乙酸二钠为0.5～1.5份，所述偏硅酸钠为1.0～3.0份，所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷为0.1～0.5份。

6、具体地，按质量份计，所述多粒级石英砂中0.1～0.5mm粒级为2～4份，0.5～1mm粒级为3～5份，1～3mm粒级为3～6份，3～5mm粒级为2～5份。

7、一种蒸压粉煤灰砖的制备方法，用于制备所述的一种蒸压粉煤灰砖，其特征在于，包括以下步骤：

8、（1）骨料预混：按照质量份将40～60份的粉煤灰、15～25份的铁尾矿微粉与10～20份的多粒级石英砂干拌2～3min，得到骨料干混料。

9、（2）微波耦合活化：按照质量份将0.5～1.5份的乙二胺四乙酸二钠、1.0～3.0份的偏硅酸钠、0.1～0.5份的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解于12～18份的工艺水中，以喷雾形式喷洒至骨料干混料中搅拌3～5min，再将物料送入工业微波隧道，在2450mhz的微波频率、1.5～2.5w/g的微波功率密度下微波辐照处理3～5min，得到活化预混料。

10、（3）真空热渗透消化：将活化预混料与生石灰送入密封密炼机，抽至表压为-0.06～-0.08mpa的负压状态，再瞬间通入表压为0.4～0.6mpa、温度为140～150℃的高温蒸汽，保持消化搅拌，整个脉冲循环的总搅拌时间为10～15min，得到消化料浆。

11、（4）微胶囊预埋：将消化料浆降温至50℃以下，加入核壳结构微膨胀微胶囊，搅拌5～8min，得到待压料浆。所述核壳结构微膨胀微胶囊以轻烧氧化镁为内核，外层采用熔点为90～105℃的耐碱微晶蜡均匀包覆。

12、（5）分体式压制成型：将待压料浆送入液压砖机模具，先施加3～5mpa的初始压力，同时开启模具低频振动，振动频率为30～50hz，振幅为1～2mm，持续3～5s。关闭振动后，将成型压力分级阶梯式提升至15～20mpa，保压3～5s后脱模，得到砖坯。

13、（6）三段式蒸养：将砖坯送入蒸压釜，依次经过低温预养、恒温恒压水化、匀速梯度缓冷三个阶段，得到成品蒸压粉煤灰砖。

14、具体地，步骤（2）中，搅拌过程中物料温度控制为不超过30℃，微波辐照过程中物料温度控制为40～50℃。

15、具体地，步骤（3）中，负压状态的保持时间为30～60s，高温蒸汽通入后的保压时间为20～40s，完成单次循环后泄压至常压，循环次数为3～5次。

16、具体地，步骤（5）中，初始压力的保压时间为3～4s，分级阶梯式提升过程分为三级，依次提升至6～8mpa、10～12mpa、15～20mpa，每级保压时间为2～4s。

17、具体地，步骤（6）中，低温预养阶段的温度为60～80℃，保温时间为2～3h。恒温恒压水化阶段的温度为175～185℃，表压为1.0～1.2mpa，保温保压时间为6～8h。匀速梯度缓冷阶段的降温速率为15～20℃/h，缓冷时间为2～3h。

18、与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：

19、（一）通过微波耦合活化体系、真空-热渗透爆裂消化工艺与全区间连续级配骨架的组合，使得本发明在不使用氯盐、钾盐等易泛霜组分的前提下，实现粉煤灰的高效活化与骨料体系的极致密实，从根源上杜绝成品砖泛霜、钢筋腐蚀风险，同时显著提升砖体整体结构稳定性，形成区别于传统盐类激发、二元级配方案的核心技术效果。

20、（二）通过核壳结构微膨胀微胶囊、低温预埋时序与三段式靶向温控蒸养制度的组合，实现膨胀组分在凝胶收缩关键阶段的精准释放与体积补偿，全程不干扰前期水化与成型过程，有效消除托贝莫来石凝胶生成带来的收缩应力与微裂纹，大幅提升砖体体积稳定性与耐久性能，区别于现有仅依靠骨料或简单膨胀剂的补偿方式。

21、（三）通过连续级配固废骨架、真空-热渗透爆裂原位增塑机制与分体式振动排气成型工艺的组合，在实现最高密实度堆积的同时，依靠原位生成的纳米氢氧化钙提供自润滑效果，配合振动排气彻底解决高密实体系成型困难、易裹气层裂的行业矛盾，实现无需化学增塑剂即可顺畅成型的技术效果，明显优于现有静态消化与常规静压成型方案。

22、（四）通过微波场强化活化、热渗透爆裂消化、梯度振动成型与三段式蒸养的全流程工艺协同，使得各阶段反应速率、结构发育与应力释放高度匹配，整体形成从原料活化到最终固化的完整可控体系，大幅简化工艺链路、缩短处理周期，同时保证砖体力学性能、保温性能与抗裂性能同步提升，形成现有技术无法通过单一工艺或简单叠加实现的综合技术效果。