一种蒸压加气混凝土砌块及制备方法与流程

1.本技术涉及混凝土技术领域，尤其是涉及一种蒸压加气混凝土砌块及制备方法。


背景技术：

2.蒸压加气混凝土砌块是以硅质材料和钙质材料为原料，经配料浇筑、发气膨胀、切割蒸养等工艺制成的轻质保温隔热的新型建筑材料，在我国已有60余年的生产和应用历史，由于具有质量轻、保温性能好的特点，被广泛应用于工业与民用建筑中，在目前是生产技术和应用技术最成熟的新型墙体材料。
3.但混凝土固有的抗拉强度低、脆性大、韧性差、抵抗形变能力差等缺点制约了其发展与应用。近数十年来，人们通过使用合成纤维来增强混凝土，以达到改善其抗裂防渗性能、优化力学性能、提高抗冻融能力等目的。
4.针对上述的相关技术，纤维一般是有机物质，而混凝土砌块的主要原料如水泥、生石灰等都是无机物料，有机物与无机物之间的相容性、粘结性和咬合力均欠佳，导致砌块在受力时，纤维容易产生滑移无法产生增强作用；导致混凝土砌块力学性能较差。


技术实现要素：

5.为了改善纤维与混凝土基材之间的弱界面结合状态，提高混泥土砌块的抗拉性能，本技术提供一种蒸压加气混凝土砌块及制备方法。
6.第一方面，本技术提供的一种蒸压加气混凝土砌块，采用如下的技术方案：一种蒸压加气混凝土砌块，包括如下重量份数的组分：复合材料10-15份；生石灰50-55份；水泥50-80份；粉煤灰65-75份；脱硫石膏10-15份；水100-150份；增强剂15-20份；中性纳米硅溶胶5-7份；所述复合材料包括以下重量份原料：硫代硫酸钠7-9份；引发剂1-1.5份；丙烯酸5-8份；植物纤维6-8份；氢氧化钠6-7份；木薯淀粉3-4份；硼砂1-2份；次氯酸钠0.5-1份；纳米纤维素2-3份。
7.通过采用上述技术方案，混凝土浆中含有碱性的生石灰和水泥，经静停和养护处理后产生空心结构，制得强度较高的蒸压加气混凝土砌块；复合材料中的氢氧化钠与植物纤维、丙烯酸混合，氢氧化钠可以侵蚀植物纤维从而产生气体，产生气泡，在混凝土浆中加入中性纳米硅溶胶，中性纳米硅溶胶中存在纳米胶体粒子，纳米胶体粒子易于聚集在气液界面，降低气泡之间相互接触的几率，有助于降低气泡因聚集而产生破裂现象的几率，提高气泡稳定性，提高产品机械强度，提高产品抗压性能，无需额外添加其他发泡剂，更加环保；由于植物纤维分解较为缓和，气体不易逸出，制品外观良好，气泡均匀；氢氧化钠能够使得木薯淀粉糊化，淀粉糊化后，分子链得到充分伸展，次氯酸钠在氧化木薯淀粉时，原木薯淀粉中葡萄糖单元上的羟甲基被氧化成羧基，从而降低淀粉的凝沉性，硼砂能够进一步促进淀粉分子的交联，使得在体系中形成网状结构，从而增加粘度，不仅能够有助于提高混凝土基体中各组分的粘结性能，还能够增加植物纤维与混凝土基体
之间的咬合力，从而提高混凝土砌块的抗拉强度；硫代硫酸钠在平衡体系酸碱度的同时还能起到软化植物纤维的作用，使得植物纤维与混凝土基体之间的粘接性能得到明显的改善，同时纳米纤维素的棒状高强度结构与淀粉基质相对软的结构形成化学键连接，从而形成软硬相分离的结构，有利于应力平衡和提高粘接性能；植物纤维和丙烯酸在引发剂的作用下，在植物纤维分子链上引入丙烯酸单体的羧基，对植物纤维进行接枝改性，增加纤维与水泥、生石灰等无机物料之间的相容性、粘结性和咬合力，接枝改性后的植物纤维表面粗糙，弹性较好，进一步提高产品各组分之间的粘结强度，从而改善纤维与混凝土基材之间的弱界面结合状态，提高产品的力学性能。
8.可选的，所述复合材料由如下步骤制备获得：s1、向木薯淀粉中加水糊化后制得淀粉乳，将氢氧化钠总重量的40％、硫代硫酸钠总重量的30％、次氯酸钠和硼砂按配方量加入淀粉乳中，混合后制得淀粉胶黏剂；s2、将剩余的硫代硫酸钠、剩余的氢氧化钠、引发剂、丙烯酸按配方量混合后制得改性料；将除杂后的植物纤维置于改性料中进行接枝改性4-6h，保持温度为40-60℃，制得丙烯酸接枝改性纤维与改性料的混合料；s3、向混合料中加入淀粉胶黏剂和纳米纤维素，搅拌混匀，制得复合材料。
9.通过采用上述技术方案，淀粉胶黏剂、纳米纤维素与表面粗糙的接枝改性后的植物纤维结合在一起之后有利于提高混凝土基体各组分之间的粘结性能的同时还能提高纤维-混凝土界面之间的咬合力，从而提高植物纤维与混凝土基体间的粘结性，从而提高混凝土砌块的抗拉强度和性能。
10.可选的，所述引发剂为过硫酸铵。
11.通过采用上述技术方案，过硫酸铵作为引发剂在引发丙烯酸单体与植物纤维接枝聚合，同时过硫酸铵还可以作为淀粉胶黏剂中的助氧剂和淀粉胶黏剂中的蛋白质发生反应提高胶黏效果，进一步改善产品的力学性能。
12.可选的，所述增强剂为硅酸钙、硅灰中的至少一种。
13.通过采用上述技术方案，硅酸钙和硅灰均具有水化活性，并具有胶结能力，随着水化时间的进行，可有效改善混凝土的强度和自密实性。
14.可选的，所述植物纤维为麻纤维、木纤维中的至少一种。
15.通过采用上述技术方案，麻纤维和木纤维中的纤维素含量较高，成本较低，且麻纤维和木纤维的韧性好，拉力强。
16.可选的，所述植物纤维的长度不大于0.8mm。
17.通过采用上述技术方案，使用合适长度大小的植物纤维，有助于提高混凝土砌块的密实度，有利于提高产品的抗拉强度。
18.第二方面，本技术提供一种如上所述的蒸压加气混凝土砌块的制备方法，采用如下的技术方案：一种蒸压加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：s1，按配方量将复合材料、中性纳米硅溶胶、粉煤灰和脱硫石膏、增强剂混合均匀，并加入水搅拌均质，得到灰浆；s2，将生石灰进行破碎，并粉磨至通过孔径0.4mm的方孔筛筛余小于5％，得到生石灰粉；
s3，将水泥、生石灰粉加入灰浆中，搅拌混匀，制得混凝土浆；s4，将混凝土浆注入模具中，室温发泡30-50min，在温度为50-60℃条件下静停4-4.5h，制得混凝土胚体；s5，将混凝土胚体切割成混凝土块，将混凝土块进行蒸压养护，制得蒸压加气混凝土砌块。
19.通过采用上述技术方案，淀粉胶黏剂不仅能够有助于提高混凝土基体中各组分的粘结性能，还能够增加植物纤维与混凝土基体之间的咬合力，对植物纤维进行接枝改性，增加纤维与水泥、生石灰等无机物料之间的相容性、粘结性和咬合力，纤维与接枝改性后的植物纤维表面粗糙，弹性较好，进一步提高产品各组分之间的粘结强度；复合材料在改善植物纤维与混凝土基材之间的弱界面状态的同时，还能提高混凝土基体中各组分的粘结性，从而改善产品的力学性能。
20.可选的，所述混凝土块蒸压养护步骤中：混凝土块在190-210℃水蒸气中养护8-10h。
21.通过采用上述技术方案，混凝土块蒸压养护时，温度过高或过低，均会影响产品的质量，混凝土块在190-210℃水蒸气中养护8-10h，制得的产品质量最好。
22.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.混凝土浆中含有碱性的生石灰和水泥，复合材料中的氢氧化钠与植物纤维、丙烯酸混合，氢氧化钠可以侵蚀植物纤维产生气体，产生气泡，无需额外添加其他发泡剂，更加环保；由于植物纤维分解较为缓和，气体不易逸出，制品外观良好，气泡均匀；经静停和养护处理后产生空心结构，制得强度较高的蒸压加气混凝土砌块；复合材料有利于增加混凝土砌块各个组分之间的粘结性能的同时改善植物纤维与混凝土基材之间的弱界面状态，从而提高混凝土砌块的抗拉强度，改善其抗裂性能；2.过硫酸铵作为引发剂在引发丙烯酸单体与植物纤维接枝聚合，同时过硫酸铵还可以和淀粉胶黏剂中的蛋白质发生反应提高胶黏效果，进一步改善产品的力学性能；3.麻纤维和木纤维中的纤维素含量较高，成本较低，材料较易获得，为制备混凝土砌块提供了极为有利的条件。
具体实施方式
23.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
24.植物纤维：制备例1、3、4-9中，植物纤维为麻纤维，具体的，麻纤维的长度不大于0.8mm；制备例2中，植物纤维为木纤维，具体的，木纤维的长度不大于0.8mm；制备例5中，植物纤维为棉纤维，具体的，棉纤维的长度不大于0.8mm；脱硫石膏中，硫含量为0.3％-3％。
25.复合材料的制备制备例1复合材料通过以下步骤制得：s1、向3kg木薯淀粉中加4kg水糊化后制得淀粉乳，将2.4kg氢氧化钠、2.1kg硫代硫
酸钠、0.5kg次氯酸钠和1kg硼砂加入淀粉乳中，混合后制得淀粉胶黏剂；s2、将4.9kg硫代硫酸钠、3.6kg氢氧化钠、1kg过硫酸铵、5kg丙烯酸按配方量混合后制得改性料；将除杂后的6kg麻纤维置于改性料中进行接枝改性4h，保持温度为60℃，制得丙烯酸接枝改性纤维与改性料的混合料；s3、向混合料中加入淀粉胶黏剂和2kg纳米纤维素，用搅拌机以300r/min的转速搅拌5分钟至混匀，制得复合材料1。
26.制备例2复合材料通过以下步骤制得：s1、向4kg木薯淀粉中加5kg水糊化后制得淀粉乳，将2.8kg氢氧化钠、2.7kg硫代硫酸钠、1kg次氯酸钠和2kg硼砂按配方量加入淀粉乳中，混合后制得淀粉胶黏剂；s2、将6.3kg硫代硫酸钠、4.2kg氢氧化钠、1.5kg过硫酸铵、8kg丙烯酸按配方量混合后制得改性料；将除杂后的8kg木纤维置于改性料中进行接枝改性6h，保持温度为40℃，制得丙烯酸接枝改性纤维与改性料的混合料；s3、向混合料中加入淀粉胶黏剂和3kg纳米纤维素，用搅拌机以300r/min的转速搅拌5分钟至混匀，制得复合材料2。
27.制备例3复合材料通过以下步骤制得：s1、向3.5kg木薯淀粉中加4.5kg水糊化后制得淀粉乳，将2.6kg氢氧化钠、2.4kg硫代硫酸钠、0.75kg次氯酸钠和1.5kg硼砂按配方量加入淀粉乳中，混合后制得淀粉胶黏剂；s2、将5.6kg硫代硫酸钠、3.9kg氢氧化钠、1.25kg过硫酸铵、6.5kg丙烯酸按配方量混合后制得改性料；将除杂后的7kg麻纤维置于改性料中进行接枝改性5h，保持温度为50℃，制得丙烯酸接枝改性纤维与改性料的混合料；s3、向混合料中加入淀粉胶黏剂和2.5kg纳米纤维素，用搅拌机以300r/min的转速搅拌5分钟至混匀，制得复合材料3。
28.制备例4复合材料通过以下步骤制得：s1、向2kg木薯淀粉中加3kg水糊化后制得淀粉乳，将2kg氢氧化钠、1.8kg硫代硫酸钠、0.4kg次氯酸钠和0.5kg硼砂按配方量加入淀粉乳中，混合后制得淀粉胶黏剂；s2、将7kg硫代硫酸钠、4.8kg氢氧化钠、1.8kg过硫酸铵、9kg丙烯酸按配方量混合后制得改性料；将除杂后的9kg麻纤维置于改性料中进行接枝改性3h，保持温度为70℃，制得丙烯酸接枝改性纤维与改性料的混合料；s3、向混合料中加入淀粉胶黏剂和3.5kg纳米纤维素，用搅拌机以300r/min的转速搅拌5分钟至混匀，制得复合材料4。
29.制备例5复合材料通过以下步骤制得：s1、向3.5kg木薯淀粉中加4.5kg水糊化后制得淀粉乳，将2.6kg氢氧化钠、2.4kg硫代硫酸钠、0.75kg次氯酸钠和1.5kg硼砂按配方量加入淀粉乳中，混合后制得淀粉胶黏剂；s2、将5.6kg硫代硫酸钠、3.9kg氢氧化钠、1.25kg过硫酸铵、6.5kg丙烯酸按配方量混合后制得改性料；将除杂后的7kg棉纤维置于改性料中进行接枝改性5h，保持温度为50
℃，制得丙烯酸接枝改性纤维与改性料的混合料；s3、向混合料中加入淀粉胶黏剂和2.5kg纳米纤维素，用搅拌机以300r/min的转速搅拌5分钟至混匀，制得复合材料5。
30.对比制备例6s1、向3.5kg木薯淀粉中加4.5kg水糊化后制得淀粉乳，将6.5kg氢氧化钠、8kg硫代硫酸钠、0.75kg次氯酸钠和1.5kg硼砂按配方量加入淀粉乳中，混合后制得淀粉胶黏剂；s2、向淀粉胶黏剂中加入除杂后的7kg麻纤维和2.5kg纳米纤维素，用搅拌机以300转/分钟的转速搅拌5分钟至混匀，制得复合材料6。
31.对比制备例7s1、将8kg硫代硫酸钠、6.5kg氢氧化钠、1.25kg过硫酸铵、6.5kg丙烯酸按配方量混合后制得改性料；将除杂后的7kg麻纤维置于改性料中进行接枝改性5h，保持温度为50℃，制得丙烯酸接枝改性纤维与改性料的混合料；s2、向混合料中加入2.5kg纳米纤维素，用搅拌机以300r/min的转速搅拌5分钟至混匀，制得复合材料7。
32.对比制备例8与制备例3的区别在于，步骤s1、s2中的不添加氢氧化钠，其余均与制备例3相同。
33.对比制备例9与制备例3的区别在于，步骤s1中不添加硼砂，其余均与制备例3相同。实施例
34.实施例1一种蒸压加气混凝土砌块，包括如下重量份数的组分：10kg复合材料1、50kg生石灰、50kg水泥、65kg粉煤灰、10kg脱硫石膏、100kg水、15kg硅酸钙、5kg中性纳米硅溶胶。
35.一种蒸压加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：s1，将复合材料1、中性纳米硅溶胶、粉煤灰和脱硫石膏、硅酸钙混合均匀，并加入水搅拌均质，得到灰浆；s2，将生石灰进行破碎，并粉磨至通过孔径0.4mm的方孔筛筛余小于5％，得到生石灰粉；s3，将水泥、生石灰粉加入灰浆中，用搅拌机以300转/分钟的转速搅拌10min搅拌混匀，制得混凝土浆；s4，将混凝土浆注入模具中，室温发泡30min，在温度为60℃条件下静停4h，制得混凝土胚体；s5，将混凝土胚体切割成混凝土块，将混凝土块在210℃水蒸气中养护10h，制得蒸压加气混凝土砌块。
36.实施例2一种蒸压加气混凝土砌块，包括如下重量份数的组分：15kg复合材料1、55kg生石灰、80kg水泥、150kg水、75kg粉煤灰、15kg脱硫石膏、20kg硅酸钙；7kg中性纳米硅溶胶。
37.一种蒸压加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：s1，将复合材料1、中性纳米硅溶胶、粉煤灰和脱硫石膏、硅酸钙混合均匀，并加入水搅拌均质，得到灰浆；
s2，将生石灰进行破碎，并粉磨至通过孔径0.4mm的方孔筛筛余小于5％，得到生石灰粉；s3，将水泥、生石灰粉加入灰浆中，用搅拌机以300转/分钟的转速搅拌10min搅拌混匀，制得混凝土浆；s4，将混凝土浆注入模具中，室温发泡40min，在温度为50℃条件下静停4.5h，制得混凝土胚体；s5，将混凝土胚体切割成混凝土块，将混凝土块在200℃水蒸气中养护8h，制得蒸压加气混凝土砌块。
38.实施例3一种蒸压加气混凝土砌块，包括如下重量份数的组分：12.5kg复合材料1、52.5kg生石灰、65kg水泥、125kg水、70kg粉煤灰、12.5kg脱硫石膏、18kg硅酸钙；6kg中性纳米硅溶胶。
39.一种蒸压加气混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：s1，将复合材料1、中性纳米硅溶胶、粉煤灰和脱硫石膏、硅酸钙混合均匀，并加入水搅拌均质，得到灰浆；s2，将生石灰进行破碎，并粉磨至通过孔径0.4mm的方孔筛筛余小于5％，得到生石灰粉；s3，将水泥、生石灰粉加入灰浆中，用搅拌机以300转/分钟的转速搅拌10min搅拌混匀，制得混凝土浆；s4，将混凝土浆注入模具中，室温发泡40min，在温度为50℃条件下静停4.5h，制得混凝土胚体；s5，将混凝土胚体切割成混凝土块，将混凝土块在200℃水蒸气中养护9h，制得蒸压加气混凝土砌块。
40.实施例4与实施例3的区别在于，将步骤s1中的18kg硅酸钙替换为18kg硅灰，其余均与实施例3相同。
41.实施例5与实施例4的区别在于，将步骤s1中的18kg硅灰替换为9kg硅灰和9kg硅酸钙，其余均与实施例4相同。
42.实施例6与实施例5的区别在于，步骤s1中，选用复合材料2，其余均与实施例5相同。
43.实施例7与实施例5的区别在于，步骤s1中，选用复合材料3，其余均与实施例5相同。
44.实施例8与实施例5的区别在于，步骤s1中，选用复合材料4，其余均与实施例5相同。
45.实施例9与实施例5的区别在于，步骤s1中，选用复合材料5，其余均与实施例5相同。
46.对比例对比例1
与实施例7的区别在于，步骤s1中，选用对比制备例6制得的复合材料6，其余均与实施例7相同。
47.对比例2与实施例7的区别在于，步骤s1中，选用对比制备例7制得复合材料7，其余均与实施例7相同。
48.对比例3与实施例7的区别在于，步骤s1中，选用对比制备例8制得复合材料8，其余均与实施例7相同。
49.对比例4与实施例7的区别在于，步骤s1中，选用对比制备例9制得复合材料9，其余均与实施例7相同。
50.对比例5与实施例7的区别在于，步骤s1中，不添加中性纳米硅溶胶，其余均与实施例7相同。
51.性能检测1、劈裂抗拉强度：参照gb/t11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》公开的方法，制作尺寸为100mm*100mm*100mm的试件，并进行劈裂抗拉强度测试，结果见表1。
52.2、抗压强度：参照gb/t11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》公开的方法，制作尺寸为100mm*100mm*100mm的试件，并进行抗压强度测试，结果见表1。
53.3、抗折强度：参照gb/t11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》公开的方法，制作尺寸为100mm*100mm*400mm的试件，并进行抗折强度测试，结果见表1。
54.表1不同加气砖产品性能对比表样品编号劈裂抗拉强度(mpa)抗压强度(mpa)抗折强度(mpa)实施例11.258.85.8实施例21.268.95.9实施例31.279.16.1实施例41.299.46.3实施例51.289.26.2实施例61.329.76.7实施例71.349.86.9实施例81.198.25.3实施例91.228.55.5对比例10.423.62.2对比例20.614.93.1对比例30.826.23.9对比例41.057.14.2对比例51.147.34.9通过实施例1-9并结合表1可以看到，通过本技术制得的蒸压加气混凝土砌块的劈裂抗拉强度最高可达1.34mpa，同时制备出的加气砖具有优异的抗压强度和抗折强度，有助
于延长产品使用寿命。通过逐步优化混凝土砌块制备步骤中的各工艺条件和参数，产品的质量得到进一步改善和提高；其中实施例8选用复合材料4，其中复合材料4中的各组分的比值以及工艺参数不在优选范围内，使得植物纤维的接枝率降低，因此使得制得的产品在劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度方面均比实施例6的性能在一定程度上有所下降。
55.结合实施例6、7和实施例9可知，植物纤维的类型会影响蒸压加气凝土砌块的性能，实施例9选择棉纤维所制得的产品的劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度均低于实施例6和7，表明选择麻纤维和木纤维均有利于改善蒸压加气凝土砌块的力学性能，使用麻纤维和木纤维制备出的蒸压加气混凝土砌块产品的劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度差别不大，只是麻纤维制得的混凝土砌块的力学性能优于木纤维制得的混凝土砌块的力学性能。
56.结合实施例7和对比例1-2以及表1的实验结果，可以看出：对比例1中未加入改性料对植物纤维进行改性，仅加入单一的淀粉胶黏剂，制备出的蒸压加气混凝土砌块的劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度均较低；这是因为接枝改性后的植物纤维表面粗糙，弹性较好，有助于进一步提高产品各组分之间的粘结强度，而未改性的纤维与混凝土基体中的无机物料之间的相容性、粘结性和咬合力较差，淀粉胶黏剂不能发挥出较好的胶黏作用。对比例2未加入淀粉胶黏剂，仅加入改性纤维和纳米纤维素，制备出的蒸压加气混凝土砌块的劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度均较低；这是因为失去淀粉胶黏剂之后，混凝土砌块各组分之间的粘度降低，同时改性纤维与混凝土基体之间粘接性也有所降低。
57.结合实施例7和对比例3-4以及表1的实验结果，可以看出：对比例3中未加入氢氧化钠，制备出的蒸压加气混凝土砌块的劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度均较低；这是因为氢氧化钠可以侵蚀植物纤维产生气体，产生气泡，同时氢氧化钠能够使得木薯淀粉糊化，使得淀粉的分子链得到充分伸展，便于次氯酸钠充分氧化木薯淀粉，使得原木薯淀粉中葡萄糖单元上的羟甲基被氧化成羧基，从而降低淀粉的凝沉性；对比例4中未加入硼砂，制备出的蒸压加气混凝土砌块的劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度均较低；这是因为硼砂能够进一步促进淀粉分子的交联，使得在体系中形成网状结构，从而增加粘度，不仅能够有助于提高混凝土基体中各组分的粘结性能，还能够增加植物纤维与混凝土基体之间的咬合力。
58.结合实施例7和对比例5可知，对比例5中未加入中性纳米硅溶胶，制备出的蒸压加气混凝土砌块的劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度在一定程度上有所降低；这是因为中性纳米硅溶胶与复合材料相互配合，可改善蒸压加气凝土砌块的劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度。这是由于中性纳米硅溶胶中存在纳米胶体粒子，纳米胶体粒子易于聚集在气液界面，降低气泡之间相互接触的几率，有助于降低气泡因聚集而产生破裂现象的几率，提高气泡稳定性。
59.本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。