一种胶凝组合物、免蒸压加气混凝土及其制备方法与流程

本发明属于建筑材料，具体涉及一种胶凝组合物、免蒸压加气混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、

2、将固废充分利用起来生产加气混凝土是一种减少能耗的可靠途径。而传统的加气混凝土生产工艺是将硅酸盐水泥作为主要钙质材料来源，其中使用硅酸盐水泥的用量在12％以上，且仍存在制备的混凝土强度低的缺陷。另外，硅酸盐水泥的生产需要消耗大量能源，会排出大量的co2，造成环境问题。为得到符合强度要求的混凝土，传统加气混凝土工艺往往采用蒸压养护过程，工艺较为复杂，生产周期长，且蒸压釜的使用也存在一定的安全风险，能源消耗大。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种包含多种固废材料的胶凝组合物以及利用该组合物制备的加气混凝土。本发明加气混凝土的制备无需经过能耗大的蒸压工艺，通过常压下的蒸养工艺即可得到强度在b06 a3.5等级以上的加气混凝土，在提高多种工业固废综合利效率的同时，可以有效降低加气混凝土的生产成本，生产工艺绿色、安全。

2、本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种胶凝组合物，包括赤泥、脱硫石膏、矿粉、粉煤灰、石灰和特种水泥。

4、在一些实施方案中，所述特种水泥包括硫酸盐类水泥。与现有技术中使用的硅酸盐水泥相比，硫酸盐类特种水泥水化产物中含有钙矾石，可以诱导多元固废协调激发水化中钙矾石的产生，而钙矾石是蒸养体系下加气混凝土早期强度的主要来源，更多的钙矾石的生成有利于缩短加气混凝土的提模时间，提高加气混凝土的抗压强度，其还可以提供一定的碱性环境有利于碱激发的过程及发泡过程。在一些优选实施方案中，所述硫酸盐类水泥中al2o3的含量为20-35wt％，例如20wt％、22wt％、25wt％、28wt％、30wt％、32wt％、35wt％或它们之间的任意值。在一些具体实施方式方案中，所述硫酸盐类水泥中cao的含量为40-50wt％，例如40wt％、42wt％、45wt％、48wt％、50wt％或它们之间的任意值。在一些具体实施方式方案中，所述硫酸盐类水泥中sio2的含量为5-15wt％，例如5wt％、6wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％或它们之间的任意值。

5、在一些实施方案中，所述特种水泥的比表面积为350-400m2/g。

6、在一些实施方案中，所述特种水泥的初凝时间大于25min，和/或终凝时间小于180min，和/或胶砂1d抗压强度大于30mpa。

7、在一些实施方案中，所述赤泥选自烧结法赤泥、拜耳法赤泥或联合法赤泥中的至少一种。

8、优选地，所述赤泥为烧结法赤泥。烧结法赤泥是氧化铝生产工艺过程中遗留的强碱性大宗工业固废，由于其自身的高碱性及放射性使得烧结法赤泥的综合利用率偏低。由于烧结法赤泥的化学组成中sio2、al2o3、cao总含量占比高，与水泥的化学组成较为类似，因此，可以将其作为钙质原料用于加气混凝土砌块的制备。进一步优选地，所述烧结法赤泥中cao含量≥30wt％，和/或比表面积为500-900m2/g。

9、在一些实施方案中，所述脱硫石膏中硫酸钙含量≥80wt％。在一些实施方案中，所述脱硫石膏比表面积为300-700m2/g。

10、在一些实施方案中，所述矿粉中cao含量≥30wt％。在一些实施方案中，所述矿粉的比表面积为400-1000m2/g。

11、在一些实施方案中，所述粉煤灰为i级粉煤灰或ii级粉煤灰。在一些实施方案中，所述粉煤灰中sio2含量为30-60wt％，al2o3含量为20-40wt％，fe2o3含量为5-10wt％。

12、在一些实施方案中，所述石灰中cao含量≥75wt％。在一些实施方案中，所述石灰的消解温度≥45℃，消解时间为10-25min。

13、在一些实施方案中，以重量份数计，所述组合物包括：粉煤灰10-40份，赤泥10-30份，脱硫石膏5-30份，矿粉10-40份，石灰1-10份，特种水泥1-10份。

14、在一些优选实施方案中，以重量份数计，所述组合物包括：粉煤灰10-25份，赤泥10-25份，脱硫石膏15-25份，矿粉20-40份，石灰1-5份，特种水泥1-5份。

15、在一些实施方案中，以重量百分比计，所述组合物中粉煤灰的含量为10-40％，例如10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％、40％或它们之间的任意值，优选10-25％。

16、在一些实施方案中，以重量百分比计，所述组合物中赤泥的含量为10-30％，例如10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％或它们之间的任意值，优选10-25％。

17、在一些实施方案中，以重量百分比计，所述组合物中脱硫石膏的含量为5-30％，例如5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％或它们之间的任意值，优选15-25％。

18、在一些实施方案中，以重量百分比计，所述组合物中矿粉的含量为10-40％，例如10％、12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％、40％或它们之间的任意值，优选20-40％。

19、在一些实施方案中，以重量百分比计，所述组合物中石灰的含量为1-10％，例如1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或它们之间的任意值，优选1-5％。本发明中，石灰掺入量太多，会使得加气混凝土砌块成品出现较为严重的泛碱现象，因此，因此，应控制石灰加入量在合适的范围。

20、在一些实施方案中，以重量百分比计，所述组合物中特种水泥的含量为1-10％，例如1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或它们之间的任意值，优选1-5％。

21、在一些实施方案中，以重量百分比计，所述组合物包括：粉煤灰10-40％，赤泥10-30％，脱硫石膏5-30％，矿粉10-40％，石灰1-10％，特种水泥1-10％。

22、在一些优选实施方案中，以重量百分比计，所述组合物包括：粉煤灰10-25％，赤泥10-25％，脱硫石膏15-25％，矿粉20-40％，石灰1-5％，特种水泥1-5％。

23、在一些优选实施方案中，以重量百分比计，所述组合物包括：粉煤灰10-20％，赤泥20-30％，脱硫石膏15-25％，矿粉30-40％，石灰1-5％，特种水泥1-10％。

24、在一些优选实施方案中，以重量百分比计，所述组合物包括：粉煤灰20-25％，赤泥20-25％，脱硫石膏15-20％，矿粉20-25％，石灰1-10％，特种水泥1-10％。

25、在一些优选实施方案中，以重量百分比计，所述组合物包括：粉煤灰20-25％，赤泥10-15％，脱硫石膏15-20％，矿粉30-35％，石灰1-10％，特种水泥1-10％。

26、在一些优选实施方案中，以重量百分比计，所述组合物包括：粉煤灰30-35％，赤泥20-25％，脱硫石膏15-20％，矿粉15-20％，石灰1-10％，特种水泥1-5％。

27、在一些实施方案中，所述组合物中，以所述烧结法赤泥、粉煤灰、矿粉和石灰计，cao的摩尔量与sio2和al2o3的摩尔量之和的比值为0.4-1.0，优选0.5-0.8。即，本发明中所述cao、sio2和al2o3三种物质的摩尔量均是基于组合物中赤泥、矿粉、粉煤灰及石灰四种原料中cao、sio2和al2o3的摩尔含量计算的。

28、第二方面，本发明提供了一种免蒸压加气混凝土，其包括上述胶凝组合物，或者其由包括上述胶凝组合物的原料制备而成。

29、在一些实施方式中，所述加气混凝土的1天抗压强度≥1.8mpa，7天抗压强度≥3.0mpa，28天抗压强度≥4.5mpa。

30、在一些实施方式中，所述加气混凝土的绝干密度为500～650kg/m3。

31、需要说明的是，本发明所述免蒸压加气混凝土包括免蒸压加气混凝土砌块。

32、在第三方面，本发明提供了上述免蒸压加气混凝土的制备方法，包括将上述胶凝组合物与水混合，加入发泡剂，养护，得到加气混凝土。

33、在一些实施方案中，所述发泡剂为铝粉。优选地，所述铝粉中活性铝的含量≥90％。

34、在一些实施方案中，所述发泡剂的用量为所述胶凝组合物总重量的0.07-0.12％。

35、在一些实施方案中，所述水的用量为所述胶凝组合物总重量的50-65％。

36、在一些实施方案中，所述养护为蒸汽养护。

37、在一些实施方案中，所述养护的温度为50-70℃。

38、在一些实施方案中，所述养护的压力为0.95-1.05atm。本发明的免蒸压加气混凝土的制备无需蒸压养护，常压下养护即可。

39、在一些实施方案中，所述养护的时间为20-30小时，优选22-26小时。

40、在一些具体实施方案中，所述制备方法包括如下步骤：

41、s1.将所述赤泥、脱硫石膏、矿粉、粉煤灰、石灰、特种水泥与水和混合，得到料浆；

42、s2.将发泡剂与料浆混合，发气，浇模，50-70℃养护4-6h，得到砌块胚体；

43、s3.所述砌块胚体在常压，50-70℃条件下养护18-20小时，得到免蒸压加气混凝土砌块。

44、在一些优选实施方案中，所述制备方法包括以下步骤：

45、(1)将烧结法赤泥、脱硫石膏、矿粉、石灰、粉煤灰、石灰和硫酸盐类特种水泥混合，加入45-50℃温水，控制料浆扩散度达到200-220mm，并加入铝粉悬浮液，进行发气；

46、(2)将发气后的料浆浇注至40mm×40mm×160mm的三联模具中，放入50-70℃例如60℃高温蒸汽快速养护箱中养护4-6h例如5h，切割并拆模；

47、(3)将切割后的砌块胚体继续放入高温蒸汽快速养护箱中50-70℃下进行高温养护18-20小时，得到免蒸压加气混凝土砌块。

48、第四方面，本发明提供上述胶凝组合物在制备加气混凝土中的应用。

49、本发明的有益效果是：

50、1.利用烧结法赤泥、粉煤灰、矿粉等多种工业固废与特种水泥组成的胶凝组合物作为原料，可在免蒸压条件下制备加气混凝土砌块，提高了多种大宗固废的综合利用效率，减少工业生产过程的潜在风险及生产能耗，并且降低了加气混凝土的生产成本。

51、2.通过特种水泥的使用，进一步提高了加气混凝土砌块的力学性能，符合gb/t11968-2020《蒸压加气混凝土砌块》的要求。