本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种用于轻质隔墙板的超轻大粒径陶粒混凝土及其制备方法。
背景技术
轻质隔墙板重量轻、保温隔热性能好，抗震性能好、安装方便、造价适中，并可增加室内使用面积、提高建筑质量、降低劳动强度，因此得到广泛应用。目前常用轻质隔墙板为轻质水泥夹芯复合板、加气混凝土板、混凝土空心条板、石膏水泥空心板等，这些板都要么因为原材料的重量大需要设置为空心板，要么因为单一材料性能无法满足隔墙板要求的性能需要复合多层板，导致生产工艺复杂，成本较高。
陶粒混凝土具有自身重量轻、强度高、耐火、防腐蚀、保温隔热等特点，是一种制作轻质隔墙板的良好材料，但是需要在保证高强度的前提下进一步降低自身重量，降低混凝土的收缩，减少隔墙板表面的龟裂裂缝，以达到轻质隔墙板的要求。
于是改进陶粒混凝土这些性能，提高陶粒混凝土轻质隔墙板的可靠性，同时可以将城市淤泥进行资源化利用掉，就成为本发明要解决的问题。
技术实现要素：
基于背景技术中存在的问题，本发明提供了一种超轻大粒径陶粒混凝土及其制备方法与应用，用于在保证强度的前提下进一步降低陶粒混凝土自身重量、收缩大、容易收缩产生龟裂纹等问题。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于轻质隔墙板的超轻大粒径陶粒混凝土，包括如下重量份的原料：100份42.5级的普通水泥，4-10份硅灰，8-15份粉煤灰，5-15份固硫灰超细粉，70-100份大粒径的陶粒，100-140份陶砂，0.55-1.02份乳化剂，0.1-0.3份增阻剂，3-5份塑化剂，2-3.2份抗裂剂，58-68份水。
进一步地，所述陶粒为淤泥烧制而成，堆积密度450kg/m³以内，筒压强度大于0.8mpa，陶粒粒径均为20mm以上。
进一步地，所述陶砂中粒径为5mm-10mm的占35%，5mm以下的占65%。
进一步地，所述陶粒与陶砂的重量比例为：0.5-0.7。
进一步地，所述固硫灰超细粉为固硫灰渣经热蒸汽动能磨磨细制备而成，其中so3含量为2.0-3.5%。这样能够利用固硫灰的微膨胀性能减少混凝土的收缩。
进一步地，所述增阻剂为非离子型聚丙烯酰胺、温轮胶、纤维素羟丙基甲基醚中的一种或几种组合。增阻剂主要是增强集料表面的摩擦力，同时增加浆体的粘度，使其在陶粒、陶砂表面附着力大大提升，减少集料的上浮现象，使得混凝土的包裹性更佳，整体匀质性更优。其中，非离子型聚丙烯酰胺的分子量优选为800万至1500万。
进一步地，所述抗裂剂为海藻酸钠或者阿拉伯胶。抗裂剂可以减少混凝土表面的龟裂纹产生。
进一步地，所述乳化剂为麦芽糊精、司盘混合物，且所述乳化剂中麦芽糊精与司盘的重量比例为1:5，乳化剂对浆体起到乳化、润湿作用。
进一步地，所述塑化剂为引气型减水剂。引气型减水剂在混凝土拌合期间，不仅可以减少水泥用量，改变水灰比，还可以延缓水化热速度。在混凝土养护期间，引气型减水剂本身含有的气体可以在混凝土硬化收缩时，降低收缩值，避免了在硬化阶段因为大幅度收缩内部产生的裂缝，进而影响混凝土的强度。
本发明第二方面提供上述用于轻质隔墙板的超轻大粒径陶粒混凝土的制备方法，包括以下步骤：
s1、提前24h将陶粒、陶砂浸泡于水中，然后再将陶粒和陶砂进行沥水处理，直到陶粒和陶砂处于饱和面干状态，备用；
s2、按配方量将水泥、粉煤灰、硅灰、固硫灰超细粉、陶粒、陶砂、增阻剂混合，搅拌均匀，制得干拌料，备用；
s3、按配方量将乳化剂、抗裂剂、塑化剂与水混合并搅拌均匀制得液剂；
s4、将步骤s2中液剂加入s2中，搅拌2min混匀，制得超轻大粒径陶粒混凝土。
本发明第三方面还提供一种利用上述超轻大粒径陶粒混凝土制作轻质隔墙板的方法，包括以下步骤：
s1、将搅拌好的超轻大粒径陶粒混凝土直接浇筑入模具，且使其略微高出模具上沿；
s2、使用平板振动器在表面振动或者使用振动台在底部振动10-15s成型密实，其中振动器的振动频率2500次/分，激振力4kn；
s3、成型静止后覆膜养护24h拆模，即可成为轻质隔墙板产品。
上述超轻大粒径陶粒混凝土可用于轻质隔墙板的制作，直接成型为实心板，其强度、密度、收缩均能够达到轻质隔墙板的要求，制作工艺简单，成本低廉。最后使用淤泥陶粒解决了城市淤泥处理难题，属于环境友好型产品。
如上所述，本发明的超轻大粒径陶粒混凝土与应用，具有以下有益效果：本发明采用淤泥烧制的大粒径陶粒、陶砂做轻骨料，辅以具有微膨胀效果的固硫灰超细粉以及特殊功能的外加剂制作出了密度轻、强度高、收缩小、不易开裂，可用作实心轻质隔墙板的混凝土，使得隔墙板的制作工艺简单化，大大降低制作成本。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明技术方案进一步说明。
实施例1
一种超轻大粒径陶粒混凝土，包括如下重量份的原料：100份42.5级的普通水泥，10份粉煤灰，8份硅灰，5份固硫灰超细粉，70份大粒径的陶粒，100份陶砂，0.2份增阻剂，0.85份乳化剂，2份抗裂剂，3份塑化剂，58份水。
其中增阻剂为济宁华凯树脂有限公司生产的纤维素羟丙基甲基醚，该纤维素羟丙基甲基醚的颗粒度为100目通过率大于98.5%，80目通过率100%，炭化温度280-300℃，视密度0.25-0.7g/cm3，比重1.26-1.31，变色温度190-200℃，表面张力2%水溶液为42-56ydn/cm；
乳化剂为质量比为1:5的麦芽糊精与司盘混合物，其中麦芽糊精为广州市纳城化工有限公司生产，该麦芽糊精水分含量≤6%，de值为15%-20%，灰分≤0.6%；司盘为广东中联邦精细化工有限公司生产，型号为s-80，羟值190-220mgkoh/g，皂化值140-160mgkoh/g，酸值≤10mgkoh/g，水份≤1.5%，hlb值4.3；
抗裂剂为青岛华骏海藻有限公司生产的海藻酸钠，其ph值(3.5%)：6.70±0.2，1%粘度(20℃)：110±10cps，6%粘度(20℃)：100000±10000cps，印花粘度指数(pvi值):0.57。
上述超轻大粒径混凝土的制备方法包括如下步骤：
s1、提前24h将陶粒、陶砂浸泡于水中，再进行沥水处理至陶粒和陶砂处于饱和面干状态，备用；
s2、按配方量将100份水泥、10份粉煤灰、8份硅灰、5份固硫灰超细粉、70份陶粒、100份陶砂、0.2份增阻剂混合，搅拌均匀，制得干拌料，备用；
s3、按配方量将0.85份乳化剂、2份抗裂剂、3份塑化剂与58份水混合、搅拌均匀制得液剂；
s4、将步骤s3中制得的液剂加入s2制得的干拌料中，搅拌2min混匀，制得超轻大粒径陶粒混凝土。
实施例2
一种超轻大粒径陶粒混凝土，包括如下重量份的原料：100份42.5级的普通水泥，15份粉煤灰，4份硅灰，10份固硫灰超细粉，100份大粒径陶粒，125份陶砂，0.3份增阻剂，1.02份乳化剂，2.6份抗裂剂，4份塑化剂，65份水。
其中，增阻剂为新乡市京华净水材料有限公司生产的n1208型号的非离子型聚丙烯酰胺，分子量为800万，水解度≤7%，粒径大小20-40目，溶解时间≤90分钟；
乳化剂为质量比为1:5的麦芽糊精与司盘混合物，其中麦芽糊精为广州市纳城化工有限公司生产，该麦芽糊精水分含量≤6%，de值为15%-20%，灰分≤0.6%；司盘为广东中联邦精细化工有限公司生产，型号为s-80，羟值190-220mgkoh/g，皂化值140-160mgkoh/g，酸值≤10mgkoh/g，水份≤1.5%，hlb值4.3；
抗裂剂为东光百盛蜡制品厂生产的阿拉伯胶。
上述超轻大粒径混凝土的制备方法包括如下步骤：
s1、提前24h将陶粒、陶砂浸泡于水中，再进行沥水处理至陶粒和陶砂处于饱和面干状态，备用；
s2、按配方量将100份水泥、15份粉煤灰、4份硅灰、10份固硫灰超细粉、100份陶粒、125份陶砂、0.3份增阻剂混合，搅拌均匀，制得干拌料，备用；
s3、按配方量将1.02份乳化剂、2.6份抗裂剂、4份塑化剂与65份水混合、搅拌均匀制得液剂；
s4、将步骤s3中制得的液剂加入s2制得的干拌料中，搅拌2min混匀，制得超轻大粒径陶粒混凝土。
实施例3
一种超轻大粒径陶粒混凝土，包括如下重量份的原料：100份42.5级的普通水泥，8份粉煤灰，10份硅灰，15份固硫灰超细粉，95份大粒径陶粒，140份陶砂，0.1份增阻剂，0.55份乳化剂，3.2份抗裂剂，5份塑化剂，68份水。
其中，增阻剂为济宁华凯树脂有限公司生产的纤维素羟丙基甲基醚，该纤维素羟丙基甲基醚的颗粒度为100目通过率大于98.5%，80目通过率100%，炭化温度280-300℃，视密度0.25-0.7g/cm3，比重1.26-1.31，变色温度190-200℃，表面张力2%水溶液为42-56ydn/cm；
乳化剂为质量比为1:5的麦芽糊精与司盘混合物，其中麦芽糊精为广州市纳城化工有限公司生产，该麦芽糊精水分含量≤6%，de值为15%-20%，灰分≤0.6%；司盘为广东中联邦精细化工有限公司生产，型号为s-80，羟值190-220mgkoh/g，皂化值140-160mgkoh/g，酸值≤10mgkoh/g，水份≤1.5%，hlb值4.3；
抗裂剂为青岛华骏海藻有限公司生产的海藻酸钠，其ph值(3.5%)：6.70±0.2，1%粘度(20℃)：110±10cps，6%粘度(20℃)：100000±10000cps，印花粘度指数(pvi值):0.57。
上述超轻大粒径混凝土的制备方法包括如下步骤：
s1、提前24h将陶粒、陶砂浸泡于水中，再进行沥水处理至陶粒和陶砂处于饱和面干状态，备用；
s2、按配方量将100份水泥、8份粉煤灰、10份硅灰、15份固硫灰超细粉、95份陶粒、140份陶砂、0.1份增阻剂混合，搅拌均匀，制得干拌料，备用；
s3、按配方量将0.55份乳化剂、3.2份抗裂剂、5份塑化剂与68份水混合、搅拌均匀制得液剂；
s4、将步骤s3中制得的液剂加入s2制得的干拌料中，搅拌2min混匀，制得超轻大粒径陶粒混凝土。
上述三个实施例中，普通水泥为台泥牌普通硅酸盐水泥，强度等级42.5r，三氧化硫含量≤3.5%，密度3050kg/m3，标准稠度用水量26.1%；粉煤灰为淮南市珍珠粉煤灰开发利用有限公司生产，该粉煤灰的性能指标为烧失量4.5%，活性指数70%，细度15%，需水量比100%，含水量0.1%；硅灰为山东博肯硅材料有限公司生产，该硅灰的二氧化硅含量≥95%，密度300kg/m3，比表面积15-27m2/g，平均粒径在0.1-0.15μm；陶粒和陶砂为骏达轻质陶粒有限公司生产，导热系数（常温）0.035（w/(m·k)，断裂伸长率93%，抗弯强度0.85n/mm2，抗压强度1.2mpa；塑化剂为山东万山化工有限公司生产的引气型减水剂，其掺量为水泥用量的0.5-1%，减水率为22-28%，细度为0.315mm＜5%。
性能检测实验
对实施例1-3制得的超轻大粒径混凝土进行性能检测，其结果如表1：
从表1可以看出，本发明利用大粒径陶粒、陶砂制得用于轻质隔墙板的超轻大粒径陶粒混凝土的干表观密＜725kg/m³，强度＞7mpa，干燥收缩值≤0.3mm/m，导热系数≤0.17w/（m•k），其性能完全满足轻质隔墙板的要求。
实验小组做了在其余成分含量一定时，不同含量的粉煤灰对该超轻大粒径陶粒混凝土性能影响的实验，其结果如表2：
从表2可以看出，随着粉煤灰含量的增加，混凝土的抗压强度下降，尤其是在粉煤灰的含量超过15时，下降得非常明显，因此该超轻大粒径陶粒混凝土中的粉煤灰的重量份在8-15时为最佳。
实验小组还做了在其余成分含量一定时，不同含量的固硫灰对该超轻大粒径陶粒混凝土性能影响的实验，其结果如表3和表4：
表3
表4
从表3可以看出，随着固硫灰含量的增加，混凝土的抗压强度也越来越高，这是由于固硫灰含有一定量的钙硫组分，早期即可以自水化硬化；在水化反应后期，固硫灰中火山灰活性物质发生“二次水化”，水化产物填充于空隙中，进一步密实了混凝土内部结构，从而提高体系后期强度，所以二者的综合效应使固硫灰在一定掺量下能发挥出明显的早期和后期强度增强效果。
从表4可以看出，随着固硫灰含量的增加，混凝土的标准稠度需水量也随之增加，并且系统线性膨胀率增加，导致系统强度有一定程度降低，因此混凝土中固硫灰的掺量不宜超过20份；另外，随着固硫灰含量的增加，混凝土的凝结时间先减少后增加，在固硫灰含量为15份时，混凝土的凝结时间最少。固硫灰由于钙、硫含量相对较高，遇水后会生成大量的钙矾石，从宏观上表现出一定的膨胀性能。水泥基材料都具有一定的收缩，特别是干燥收缩，加入固硫灰利用其微膨胀性能，可以抑制混凝土在宏观上的收缩开裂现象。随着掺量的提升，混凝土的收缩减少，但当掺量过高会导致混凝土出现膨胀，同样容易产生裂纹，故需要合适的掺量。在综合考虑混凝土的抗压强度、标准稠度需水量和凝结时间、干燥收缩后，固硫灰的含量最佳值为5-15份。
实验小组还做了不同的固硫灰细度对该超轻大粒径陶粒混凝土性能影响的实验，其结果表明：1、随着固硫灰的细度越细，固硫灰反应活性增强，且颗粒填充效应得到发挥，抗压强度增大，增加了固硫灰表面积，导致水化反应越剧烈，在相同龄期时的水化程度越高，强度越高；2、固硫灰改善混凝土抗冻性的效果较好，粉磨处理的固硫灰效果更明显，在抗硫酸盐侵蚀性能方面，复掺粉煤灰和固硫灰的混凝土性能更佳。因此本发明所使用的固硫灰为固硫灰超细粉。
本发明还提供一种利用上述超轻大粒径陶粒混凝土制作轻质隔墙板的方法，包括以下步骤：
s1、将搅拌好的超轻大粒径陶粒混凝土直接浇筑入制作轻质隔墙板的模具，且使混凝土略微高出模具上沿；
s2、使用平板振动器在表面振动或者使用振动台在底部振动10-15s成型密实，其中振动器的振动频率2500次/分，激振力4kn；
s3、成型静止后覆膜养护24h拆模，即可制得轻质隔墙板产品。
综上所述，本发明超轻大粒径陶粒混凝土，采用淤泥烧制成的大粒径陶粒、陶砂做轻骨料，辅以具有微膨胀效果的固硫灰超细粉以及多种外加剂制作出了密度轻、强度高、收缩小、不易开裂，可用作实心轻质隔墙板的混凝土，使得隔墙板的制作工艺简单化，大大降低制作成本。
以上对本发明提供的用于轻质隔墙板的超轻大粒径陶粒混凝土及其制备方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。