使用溶解度高于石英的二氧化硅原料生产蒸压加气混凝土的方法技术

本发明专利技术涉及一种蒸压加气混凝土，以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，该蒸压加气混凝土具有至少12.5wt％的托贝莫来石含量，以及至少30wt％的无定形CSH相含量；本发明专利技术还涉及一种使用二氧化硅源生产所述蒸压加气混凝土的方法，其包括可溶性二氧化硅种类和低养护温度；以及涉及该包含可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源用于生产蒸压加气混凝土的用途。硅源用于生产蒸压加气混凝土的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用溶解度高于石英的二氧化硅原料生产蒸压加气混凝土的方法


[0001]本专利技术涉及具有高抗压强度的蒸压加气混凝土，使用包含可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源和降低的蒸汽氧化温度生产所述蒸压加气混凝土的方法，以及包含可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源的用于生产蒸压加气混凝土的用途。

技术介绍

[0002]气候变化和全球变暖使“生态运动”或“绿色运动”等话题成为近几年最高优先级的话题。建材领域也因其巨大的范围和对能源和原材料的巨大需求而受到强烈影响。
[0003]相比普通混凝土和砖，蒸压加气混凝土(AAC)的能源和原材料消耗低。由于该点以及其出色的隔热性，AAC很有可能被用作未来建筑的关键元素。
[0004]目前，开发AAC生产的主要问题是能源消耗以及与之相关的二氧化碳排放。
[0005]在生产AAC的过程中，蒸汽养护工序和原材料(如石灰和水泥)的隐含能源需要大部分的一次能源(primary energy)。蒸压工艺(autoclaving process)包括在高温(通常180
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200℃)和12
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13bar压力下，在饱和蒸汽条件下对混合物进行水热处理。蒸压工艺显著影响AAC的机械特性并且是生产AAC的必要步骤(Isu N，Ishida H，Mitsuda L，“石英粒径对蒸压加气混凝土(I)托贝莫来石形成的化学性能和机械性能的影响”，Cement and Concrete Research，第25卷，第2期，243
‑
248页，1995年；Alexanderson J，“蒸压加气混凝土的结构和机械性能之间的关系”，Cement and Concrete Research,，第9卷，第4期，507
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514页，1979年)。
[0006]生产AAC的主要成分是作为SiO2源的硅砂，以及作为CaO源的石灰和水泥。对于作为建筑材料的AAC的制造，在原料混合物中使用石英作为二氧化硅源已经得到广泛认可。石英为蒸汽养护(steam curing)过程中的化学反应提供了二氧化硅的主要部分。
[0007]AAC的主要特点是其具有高强度，尽管该材料的密度相当低(高孔隙度)。相对高强度的原因是由于产品中含有大量托贝莫来石型的硅酸钙水合物(CSH)相，这些CSH相是在AAC微观结构中的结合成分。蒸汽养护工序首先是为了溶解二氧化硅原料，其次是为CSH的形成创造条件。蒸汽养护时间和温度的减少将提供相关的经济优势。
[0008]不同的二氧化硅原料的溶解行为可能非常不同。石英在水中的溶解度相对较低并且溶解速率也相对较慢。因此，在AAC中使用石英作为二氧化硅源的情况中，需要在相当高温度(即T>180℃)下进行蒸汽养护。然而，使用在水中溶解度比石英更高的二氧化硅源，有可能实现更低的蒸汽养护温度。这将提供能源消耗方面的优势，即更低的养护温度、更短的养护时间、更少的粘合剂(水泥和石灰)用量，以及更广泛的原料使用。
[0009]然而，使用这些其它类型的二氧化硅材料，例如已知在水中溶解度更高的无定形材料(硅质土、碱硅玻璃、水玻璃)或方石英，AAC制备的预期优势如更短的养护时间或更高的强度值或配方中更低粘合剂含量，直到今天仍无法充分实现。
[0010]因此，本领域需要具有高机械强度的AAC，其可以通过低能耗的方法生产。
[0011]令人惊讶地发现，当使用包含可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源生产蒸压加气混凝土并且降低蒸汽养护温度，以及将钙/硅摩尔比设置为低值时，可以获得显示出高抗压强度的蒸压加气混凝土。

技术实现思路

[0012]本专利技术涉及蒸压加气混凝土，以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，蒸压加气混凝土具有至少12.5wt％的托贝莫来石含量和至少30wt％的无定形CSH相含量。
[0013]进一步地，本专利技术涉及生产如上或如下所述蒸压加气混凝土的方法，包括如下步骤：
[0014]a)制备在水中包含二氧化硅源和氧化钙源的悬浮液，其中二氧化硅源包含至少50wt％的可溶性二氧化硅种类；
[0015]b)由步骤a)的悬浮液制备绿色高孔固体；
[0016]c)在饱和水蒸气存在下，在100℃至170℃的温度下对来自步骤b)的绿色高孔固体进行蒸汽养护；和
[0017]d)回收蒸压加气混凝土。
[0018]本专利技术的可溶型二氧化硅种类是二氧化硅种类，其在25℃和pH 8.5的水中的溶解度高于石英(ppm)。
[0019]优选可溶性二氧化硅种类在25℃和pH 8.5的水中溶解度为至少4.0ppm，更优选为至少5.0ppm以及最优选为至少20ppm。
[0020]其在25℃和pH 8.5的水中的溶解度上限可以为1000ppm，例如500ppm。
[0021]石英在25℃和pH 8.5的水中的溶解度为2.8ppm。
[0022]方石英在25℃和pH 8.5的水中的溶解度为6ppm。
[0023]鳞石英在25℃和pH 8.5的水中的溶解度为4.5ppm。
[0024]超石英在25℃和pH 8.5的水中的溶解度为11ppm。
[0025]极小颗粒的无定形二氧化硅或多孔聚集体在25℃水中的溶解度为100
‑
130ppm。
[0026]二氧化硅玻璃在25℃水中的溶解度为39ppm。
[0027]水玻璃在25℃水中的溶解度为60
‑
90ppm。
[0028]更进一步地，本专利技术涉及包含至少50wt％可溶性二氧化硅种类的二氧化硅源用于生产蒸压加气混凝土的用途。
具体实施方式
[0029]以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，蒸压加气混凝土的托贝莫来石含量为至少12.5wt％，更优选至少13.0wt％，还更优选至少为13.5wt％以及最优选至少14.0wt％。
[0030]托贝莫来石的含量上限通常不超过70.0wt％，优选不超过50.0wt％。
[0031]为了测定托贝莫来石含量，使用里特沃尔德法(Rietveld method)和10％的ZnO作为内部标准进行X射线衍射(XRD)定量分析。
[0032]以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，蒸压加气混凝土的无定形CSH相的含量为至少30wt％，优选至少35wt％，更优选至少40wt％，最优选至少50wt％。
[0033]无定形CSH相的含量的上限优选不超过70wt％，更优选不超过65wt％，还更优选不
超过60wt％以及最优选不超过58wt％。
[0034]无定形CSH相的含量使用里特沃尔德法由X射线衍射定量分析测定。
[0035]以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，蒸压加气混凝土的残留石英含量优选不超过20wt％，更优选不超过17wt％，还更优选不超过14wt％以及最优选不超过12wt％。
[0036]残留石英含量的下限通常为至少5wt％，优选为至少8wt％。
[0037]残留石英的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.蒸压加气混凝土，其中，以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，所述蒸压加气混凝土具有至少12.5wt％的托贝莫来石含量，以及至少30wt％的无定形CSH相含量。2.根据权利要求1所述的蒸压加气混凝土，其中，以蒸压加气混凝土的总重量为基准计，所述蒸压加气混凝土具有不超过20wt％的残留石英含量。3.根据权利要求1至2中任一项所述的蒸压加气混凝土，其中，所述蒸压加气混凝土的密度为200至800kg/m3。4.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸压加气混凝土，其中，所述蒸压加气混凝土具有以下性能中的一个或多个：
·
密度为205至250kg/m3时，抗压强度为至少1.5MPa，
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密度为255至300kg/m3时，抗压强度为至少2.0MPa，
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密度为305至350kg/m3时，抗压强度为至少2.5MPa，
·
密度为355至400kg/m3时，抗压强度为至少3.0MPa，
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密度为405至450kg/m3时，抗压强度为至少3.7MPa，
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密度为455至500kg/m3时，抗压强度为至少4.5MPa，
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密度为505至550kg/m3时，抗压强度为至少5.3MPa，
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密度为555至600kg/m3时，抗压强度为至少6.3MPa，
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密度为605至650kg/m3时，抗压强度为至少7.5MPa，
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密度为655至700kg/m3时，抗压强度为至少8.8MPa，和/或
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密度为705至800kg/m3时，抗压强度为至少12.1MPa。5.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸压加气混凝土，其中，所述蒸压加气混凝土具有以下性能中的一个或多个：
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对于0.35kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级2；
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对于0.40kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级2；
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对于0.45kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级2；
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对于0.50kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满足抗压强度等级4；
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对于0.55kg/dm3的密度等级，所述蒸压加气混凝土满...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：