针对加气混凝土绝热和材料力学性能提升的关键技术方案

摘要

本发明涉及加气混凝土绝热和材料力学性能提升的关键技术方案，属于建筑围护结构保温技术领域。本发明分两步提升加气混凝土性能，使其能够以单一材料满足国家建筑节能(50％～80％)标准要求：第一步提升绝热性能，直至干导热系数≤0.05W/(m·K)；第二步增强材料力学性能，直至立方体抗压强度≥3.5MPa，100次冻融后≥2.0MPa。其中，第一步包括使加气混凝土：(1)密度最小化；(2)孔隙率最大化；(3)气孔结构最优化。第二步包括：(1)添加剂增强；(2)纤维增强；(3)组配优化；(4)搅拌过程优化；(5)改善养护方法(包括CO2、变压式蒸养、中温高湿和强度剂表面养护)。

主权项

一个针对加气混凝土绝热和材料力学性能提升的制备工艺，其特征是：先进行加气混凝土绝热性能提升，满足干导热系数≤0.05W/(m·K)；然后进行结构力学性能增强，直至满足非承重墙体立方体抗压强度≥3.5Mpa，100次冻融后≥2.0MPa；即分为两步：第一步——对加气混凝土进行绝热性能提升的特征是：(1)使加气混凝土密度最小化——适当加入一些轻骨料，约占干料总重量的12％～25％，所述轻骨料为膨胀页岩、泡沫岩、火山凝灰岩、热压结的硅藻土、炉渣、粉煤灰、珍珠岩、蛭石和轻质多孔非晶态SiO2粉末；(2)使加气混凝土孔隙率和结构最优化——使用的骨料一律为圆形颗粒，不采用片状或条状颗粒；颗粒的最大粒径为0.2mm，换言之，就是使粉末超细化；通过掌握生石灰与水反应生成熟石灰和熟石灰与水及铝粉的第一化学反应，生石灰的反应速率来控制发气量以使孔隙率最大化，但气泡不能连通以保持闭孔；通过占生石灰重量的0.1％～5％添加化学添加剂的方法来控制生石灰的反应速率，进而控制水与生石灰：CaO、SiO2及铝粉的反应中会放出的热量和氢气和添加占生石灰重量的0.04％～0.3％气泡稳定剂控制气孔结构以使气孔闭孔和气孔大小、气孔分布和孔壁结构均匀化；所述添加化学添加剂为甘油、二醇类、木素磺化盐、胺、聚丙烯酸酯、金属硫酸盐、生石膏：CaSiO4·2H2O、硫酸、磷酸、羧酸盐、蔗糖；所述气泡稳定剂为脂肪烃、芳香烃基或石蜡类、乳化硅油、丙烯酸乳胶；第二步——对加气混凝土进行材料力学性能增强包括以下五项工艺步骤：(1)材料力学增强添加剂增强加气混凝土抗压强度：材料力学增强添加剂为水玻璃、锰盐、钡盐、锌盐、铁盐、铝盐、钙盐、镁盐、钠盐、钼盐、钛盐、有机胺类、有机硅类或树脂类，占干料总重量的0.1％～5％；(2)增强纤维增强加气混凝土抗拉和抗裂强度：增强纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、PBO纤维、Dyneema纤维、改性聚丙烯纤维、聚乙烯纤维中的任意一种；纤维的直径在1um～5um之间，长度约0.3～0.6mm；纤维的量占干料总重量的0.02％～5％；(3)加气混凝土的组分：占干料总重量30～40％的石英砂，占干料总重量12～25％的硅灰，占干料总重量18～30％的水泥，占干料总重量10～15％的生石灰，占干料总重量5～10％的石膏，占生石灰重量0.1～5％的控制生石灰反应速率的化学添加剂，占干料总重量0.04～0.3％的气泡稳定剂，占干料总重量0.1～5％的材料力学增强添加剂，占干料总重量0.02～5％的增强纤维，占干料总重量1.5～2.5％的铝粉，占干料总重量50～60％的水，混合时水的温度是35℃～75℃；(4)搅拌过程优化：首先把石英砂和石膏磨成粒径为0.01～0.05mm的粉末，把水加入转速为2000转/分钟的高速搅拌器中；把石英砂和石膏的超细粉末加入该搅拌器中，搅拌3分钟；加入硅灰再搅拌3分钟；加入水泥再搅拌3分钟；加入材料力学增强添加剂再搅拌3分钟；加入增强纤维再搅拌3分钟；加入生石灰和控制生石灰反应速率的化学添加剂搅拌均匀的混合物再搅拌3分钟；加入气泡稳定剂再搅拌3分钟；加入预先有铝粉和水搅拌均匀的铝粉水溶液再搅拌2分钟；把浆倒入模中让混凝土发泡成型；(5)加气混凝土改善养护方法；第一阶段为碳化养护阶段：待初凝的混凝土强度达到最终强度30％时出模、切割，将切割后的高绝热加气混凝土由传送带送入养护舱内，关闭养护舱，从养护舱顶部的气孔送入超冷CO2气体，温度为0℃～‑57℃，纯度≥99％；气体不能直喷混凝土制品表面，进气孔宜密，以使CO2气体均匀地附在混凝土上表面；然后CO2气体在重力作用下向下滑动，直至包覆所有混凝土制品且养护舱内CO2气体浓度在95％以上；在这种状态下保持30～40分钟；养护舱内设有可控制的出气孔，以便控制养护舱内的气体浓度，包括下一步骤的水蒸汽浓度；第二阶段为变压式高温蒸养阶段：第一阶段结束后，通入150℃的水蒸汽：不能直喷混凝土制品表面，当养护舱内的空气压力为0.8～0.9个大气压时保持20分钟；然后停止送入水蒸汽，在空气压力为0.1～0.5个大气压时保持15分钟；接下来继续送入水蒸汽，直至养护舱内的空气压力为2个大气压，保持30分钟；再继续升高空气压力，直至4个大气压，保持1.5小时；关闭水蒸汽，待舱内的压强降为常压，温度降为40℃左右，即可出舱；第三阶段为中温高湿养护阶段：蒸养阶段结束后打开封闭罩，将混凝土构件由传送带送入保温高湿的室内进行中温高湿养护；把混凝土构件按空间行列式的形式放好，然后通过控制系统将60℃左右的软化水在高压下向室内喷射成雾状，粒径在20～40微米之间以制造中温高湿环境；保持室温40℃以上，相对湿度100％的状况6天；不能将水直接喷向混凝土制品；该养护室是密闭的空间，其围护结构具有很好的保温、隔热和密闭性能；其功能是保持室内较高的温度和高湿度，且不受外界气候影响，以保证混凝土内的水泥在这一阶段进行充分的水化作用；第四阶段为强度剂表面养护阶段：第三阶段结束后即可对混凝土制品表面做一些艺术纹理处理，所述艺术纹理处理为制作格纹板、平纹板或条纹板，之后进行第四阶段养护，如果没有艺术图纹处理，则直接进入第四阶段养护；为了使高绝热蒸压轻质加气砼制品中尚存的大部分水分缓慢地挥发以继续水泥的水化反应和防止混凝土表面出现过大的湿度梯度，和同时增强蒸压轻质加气砼制品的强度，在成品表面涂布或喷洒混凝土强度养护剂，由水玻璃和高分子树脂混合成的水剂，使其渗透于蒸压轻质加气砼内部，深度达1.5cm以上；通过该强度养护剂和水泥的化学反应，使蒸压轻质加气砼结构中的水泥骨骼，除独立气泡部分外的结构强度增大；在阴凉且不受雨淋的地方放置3天，即已完成全部养护。