一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板及其制备方法，所述泡沫混凝土板以矿渣、硅灰、粉煤灰、纤维、陶粒、聚丙烯酸钠盐SAP、水、发泡剂、碱激发剂和减水剂为原料制备而成。该方法采用矿渣完全替代水泥制备泡沫混凝土，并通过掺加陶粒和聚丙烯酸钠盐SAP来降低泡沫混凝土材料的易收缩性能和导热系数，同时利用碱激发矿渣体系和陶粒来保证泡沫混凝土材料的抗压强度。制得的泡沫混凝土板具有良好的力学性能和低收缩自保温性能，解决了传统蒸压加气混凝土材料存在的需高温蒸养和制备的预制构件易开裂的问题，并有效实现了矿渣等工业废弃物的回收利用，节能环保，在墙体保温等领域具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板及其制备方法
本专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板及其制备方法。
技术介绍
传统的蒸压加气混凝土砌块是一种轻质多孔的墙体材料，由于轻质，体积大，且内部呈孔洞结构而具有良好的隔音，保温功能，是一种广泛应用的保温墙体材料。蒸压加气混凝土砌块由发气剂经化学反应形成孔隙，并经浇注成型、预养切割、蒸压养护等工艺制备而成。蒸压加气混凝土砌块的蒸压养护工艺存在高能耗问题，且混凝土的水泥用量高，制备的预制构件易形成开裂。此外蒸压加气混凝土砌块存在强度与保温性能难以兼顾的问题。蒸压加气混凝土作为一种工程材料必需保证一定的强度，而强度提高将导致其保温隔热性能下降和密度增加。因此，进一步研究和改善其他轻质、高强、保温性能好，且不易开裂的墙体保温材料，在工程建筑领域具有重要的实际应用意义。目前的加气混凝土一般使用水泥作为主要胶凝材料，水泥用量极大，导致了板材生产成本较高，能耗较大，且水泥的生产运输污染也较大。本专利使用工业废渣替代水泥作为水化胶凝材料生产泡沫混凝土，碱激发矿渣体系不仅能提高泡沫混凝土的抗压强度，还在实现资源再利用的同时降低了生产的成本。但是碱激发矿渣体系的收缩值较大，于是考虑掺入超轻污泥陶粒来降低泡沫混凝土的收缩值。污泥陶粒是用含有重金属的工业污泥烧制而成，该陶粒具有一定的孔隙率，能吸收少部分分水，浸泡后能够作为泡沫混凝土内养护材料来促进水化反应，即可以提高制品的强度又可以降低泡沫混凝土的收缩值。同时，陶粒的导热系数较低，加入泡沫混凝土中能起到阻热点的作用，从而降低了板材的导热系数。污泥陶粒在对泡沫混凝土进行性能改性的同时，还对资源进行了二次利用，并对污泥的处理提供了一种新型的解决办法。但是考虑到污泥陶粒的吸水性一般，内养护作用微弱，本专利掺入了聚丙烯酸钠盐SAP作为第二种内养护材料来促进水化反应。聚丙烯酸钠盐SAP的“储水-释水”作用缓解了制品内部因水分增发而产生的负压，从而缓解了收缩的产生。聚丙烯酸钠盐SAP完全释水后会在泡沫混凝土中留下大量的毛细孔，增加制品的孔隙率，降低了泡沫混凝土的导热系数，同时也会小幅度的降低强度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板及其制备方法，所述泡沫混凝土板在碱激发体系下采用矿渣完全替代水泥制备而成，制得的泡沫混凝土板匀质性高，力学性能和耐久性能良好，且不易发生开裂。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板，其特征在于，主要由矿渣、硅灰、粉煤灰、纤维、陶粒、聚丙烯酸钠盐SAP、水、发泡剂、碱激发剂和减水剂制备而成，各组分及含量为：矿渣400～430kg/m3，硅灰20～35kg/m3，粉煤灰40～65kg/m3，纤维0.8～1.1kg/m3，陶粒50～80kg/m3，聚丙烯酸钠盐SAP0.2～0.3kg/m3，水100～125kg/m3，发泡剂1～1.2kg/m3，碱激发剂7～8.5kg/m3，减水剂的掺量为矿渣、硅灰和粉煤灰总质量的1.8～2.1％。根据上述方案，所述矿渣活性为S105级，其勃氏比表面积大于450m2/kg。根据上述方案，所述陶粒为污泥烧制的陶粒，取自“十二五”淤污泥烧制陶粒项目中生产的陶粒，粒径分布为1～3mm，导热系数为0.13～0.14W/(m·K)。陶粒的制备：按污泥、页岩粉所占质量百分数为：污泥30％、页岩粉70％，称取污泥和页岩粉，控制污泥和页岩粉中(Al2O3+SiO2)/(CaO+MgO+Na2O+Fe2O3)＝7.5～10，将污泥和页岩粉混合造粒，粒径为1～3mm；然后在回转窑内经1050～1150℃煅烧15～20min，得密度等级为300～500级，筒压强度为1～3MPa，吸水率为10～12％的超轻污泥陶粒。根据上述方案，所述聚丙烯酸钠盐SAP是一种高吸水性树脂，吸水倍数为150～200倍。根据上述方案，所述碱激发剂为钠水玻璃溶液，固含量大于60％(质量分数)，模数比n＝1.2。根据上述方案，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂。根据上述方案，所述泡沫剂为复合植物蛋白阴离子表面活性剂GS-1，密度为1.01kg/L，稀释倍数为39，发泡倍数为20倍，发泡剂发泡过程中所需的水分不包括在组分配比中水的含量内。根据上述方案，上述一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据原料配比称取原料，各组分及含量为：矿渣400～430kg/m3，硅灰20～35kg/m3，粉煤灰40～65kg/m3，纤维0.8～1.1kg/m3，陶粒50～80kg/m3，聚丙烯酸钠盐SAP0.2～0.3kg/m3，水100～125kg/m3，发泡剂1～1.2kg/m3，碱激发剂7～8.5kg/m3，减水剂的掺量为矿渣、硅灰和粉煤灰总质量的1.8～2.1％；(2)将陶粒和聚丙烯酸钠盐SAP进行饱水处理；(3)将矿渣、硅灰、粉煤灰和纤维剂置于混凝土搅拌机中混合干拌30～60s，在得到的混合料中，加入扣除陶粒和聚丙烯酸钠盐SAP含水量的水、经饱水处理过的陶粒和聚丙烯酸钠盐SAP、减水剂和碱激发剂，继续拌合240～300s，得混合浆体；(4)在混合浆体中，引入发泡剂发出的泡沫体，进行搅拌120～180s，得发泡浆体；(5)沿管道将所得发泡浆体泵送浇筑入模，表面整平后覆盖薄膜，静置18～24h后拆模，进行养护至龄期，得所述泡沫混凝土板。根据上述方案，所述陶粒(或称污泥超轻陶粒)的饱水处理步骤包括：拌制泡沫混凝土前24h以上将陶粒置于蓄水池中进行饱水处理；在拌制混凝土前4～5h将蓄水池中的水放净，使陶粒自由失水；在拌制混凝土前1h将陶粒堆中的陶粒混合均匀，在拌制混凝土前半小时取至少三个有代表性位置测堆积中陶粒的含水率并取平均值，测得所述陶粒的含水量为12％左右(质量)。根据上述方案，所述聚丙烯酸钠盐SAP的饱水处理步骤包括：拌制泡沫混凝土前，在聚丙烯酸钠盐SAP中加入150～200倍质量的水，浸泡2～3h，使其充分吸收水分，使用时直接加入搅拌。根据上述方案，制得的泡沫混凝土板的最小尺寸规格为100×300×22cm，最大尺寸规格为300×300×22cm，容重为580～620kg/m3，28d抗压强度为5.0～6.0MPa，导热系数≤0.145w/(m·k)，收缩值＜0.4mm·m-1，碳化系数＜1.1，冻融后质量损失＜3％且强度损失＜5％。本专利技术的原理为：(1)泡沫混凝土中碱激发矿渣的作用机理如下：1)在水化产物中产生沸石类矿物，提高材料的耐久性能；2)碱激发可提高硅质材料中SiO2的活性，增加水化产物的含量，提高材料的强度；3)碱激发剂具有一定的粘度，可作为一种调节发气的组分，控制泡沫混凝土的孔结构。(2)陶粒的作用机理如下：1)泡沫混凝土的强度会随适量陶粒的掺入而增加，预湿的陶粒会吸取一部分水，在制品中胶凝材料水化过程中起到水源的作用，保证了胶凝材料的水化需水量，使泡沫混凝土抗压强度的提高；2)陶粒自身导热系数较小，保温性能好，在墙体材料中起到了阻热点的作用，降低混凝土的导热系数；3)陶粒自身收缩值极小，可以有效缓解多孔材料因水分蒸发而导致的干缩，同时，吸水后的陶粒会在后期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板，其特征在于，各组分及含量为：矿渣400～430kg/m3，硅灰20～35kg/m3，粉煤灰40～65kg/m3，纤维0.8～1.1kg/m3，陶粒50～80kg/m3，聚丙烯酸钠盐SAP 0.2～0.3kg/m3，水100～125kg/m3，发泡剂1～1.2kg/m3，碱激发剂7～8.5kg/m3，减水剂的掺量为矿渣、硅灰和粉煤灰总质量的1.8～2.1％。

【技术特征摘要】
1.一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板，其特征在于，各组分及含量为：矿渣400～430kg/m3，硅灰20～35kg/m3，粉煤灰40～65kg/m3，纤维0.8～1.1kg/m3，陶粒50～80kg/m3，聚丙烯酸钠盐SAP0.2～0.3kg/m3，水100～125kg/m3，发泡剂1～1.2kg/m3，碱激发剂7～8.5kg/m3，减水剂的掺量为矿渣、硅灰和粉煤灰总质量的1.8～2.1％；所述陶粒为污泥烧制的陶粒，粒径为1～3mm。2.根据权利要求1所述的一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板，其特征在于，所述矿渣活性为S105级，其勃氏比表面积大于450m2/kg。3.根据权利要求1所述的一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板，其特征在于，所述聚丙烯酸钠盐SAP是一种高吸水性树脂，吸水倍数为150～200倍。4.根据权利要求1所述的一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板，其特征在于，所述碱激发剂为钠水玻璃溶液，固含量大于60％(质量分数)。5.根据权利要求1所述的一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂。6.根据权利要求1所述的一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板，其特征在于，所述发泡剂为复合植物蛋白阴离子表面活性剂GS-1，密度为1.01kg/L，稀释倍数为39，发泡倍数为20倍。7.根据权利要求1所述的一种低收缩污泥陶粒碱激发全矿渣泡沫混凝土板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据原料配比称取原料，各组分及含量为：矿渣400～430kg/m3，硅灰20～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁庆军，胡曙光，黄修林，蔡晓娟，黄辉，丁晓歆，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42