一種原狀脫硫石膏泡沫混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種原狀脫硫石膏泡沫混凝土及其制備方法，該泡沫混凝土的原料由以下重量份的組分組成：濕法脫硫石膏30～50份，干法脫硫石膏13～32份，礦渣微粉19～28份，水泥6～11份，灰鈣粉6～9份，減水劑0.63～0.70份，堿性激發(fā)劑1.0～1.9份，發(fā)泡劑2.3～2.7份，穩(wěn)泡劑2.8～3.4份，催化劑0.03～0.05份，聚丙烯纖維0.13～0.17份，水35～42份。本發(fā)明所制備的泡沫混凝土具有環(huán)保節(jié)能、強度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、線性收縮率低等特點。本發(fā)明成功的將原狀脫硫石膏用于制備泡沫混凝土，有效的節(jié)約了自然資源，為固體廢棄物的綜合利用開辟了一條新途徑，大大擴大了工業(yè)廢石膏的應(yīng)用范圍。
【專利說明】
一種原狀脫硫石膏泡沬混凝土及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種原狀脫硫石膏泡沫混凝土及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費大國，燃煤排放的SO2已成為我國重點控制 的主要大氣污染物。SO 2的大量排放，造成我國大氣污染及酸雨問題日益嚴重，酸雨和SO2S 染的危害是多方面的，它嚴重威脅河湖水系和飲用水源、致使土壤酸化、破壞生態(tài)環(huán)境、腐 蝕損壞建筑物、污染空氣、危害人體健康。加強環(huán)境保護，積極推進節(jié)能減排戰(zhàn)略，廣泛實施 燃煤脫硫新技術(shù)，有效減少SO 2的排放已成為近期我國環(huán)保工作的重大任務(wù)。為降低SO2污染 氣體的排放量，我國政府相繼制定了嚴格的SO 2污染物排放法規(guī)、標準，許多燃煤電廠都安 裝了脫硫裝置。但隨之而來的各種脫硫副產(chǎn)品卻日益增多，如果這些脫硫產(chǎn)物不加以有效 的資源化利用，必然形成新的污染源，直接影響脫硫環(huán)保工作的發(fā)展與普及；同時如果這類 副產(chǎn)物利用不合理，又可能造成二次污染。因此如何有效開發(fā)對煙氣脫硫石膏的資源化應(yīng) 用技術(shù)具有重要的理論和社會現(xiàn)實意義。能源是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，建筑能耗在 社會總能耗中所占比例越來越大。建筑節(jié)能是在滿足居住舒適性的基礎(chǔ)上，將采暖空調(diào)設(shè) 備和隔熱保溫材料用于住房建筑中，以達到節(jié)能、提高能源利用效率的目的。經(jīng)過十幾年的 發(fā)展，我國建筑保溫隔熱材料已取得了顯著成效，其中泡沫混凝土在建筑節(jié)能材料中扮演 著重要角色。如果能將煙氣脫硫石膏用于制備泡沫混凝土，將具有重要的理論和社會現(xiàn)實 意義。
[0003] 本
【申請人】已授權(quán)專利CN201310660955"一種石膏基高強膠凝材料的制備方法"也 提供了一條利用原狀脫硫石膏制備了膠凝材料的方法，但該方法僅僅是提供了一條如利用 原狀脫硫石膏制備出具有良好水硬性的膠凝材料的方法。已公開專利CN 102690094A "一種 節(jié)能利廢砌塊或板材及其制備方法"也提到利用脫硫石膏制備泡沫混凝土，但該專利的發(fā) 泡工藝為物理發(fā)泡，同時該專利的原材料只利用到了濕法脫硫石膏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種原狀脫硫石膏泡沫混凝土及其制備方法，以解決現(xiàn)有 技術(shù)中存在的原狀脫硫石膏無法用于制備泡沫混凝土造成的資源浪費的問題。本發(fā)明所制 備的材料具有環(huán)保節(jié)能、強度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、線性收縮率低等特點。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種原狀脫硫石膏泡沫混凝土，該泡沫混凝土的原料由以下重量份的組分組成： 濕法脫硫石膏30~50份，干法脫硫石膏13~32份，礦渣微粉19~28份，水泥6~11份，灰鈣粉 6~9份，減水劑0.63~0.70份，堿性激發(fā)劑1.0~1.9份，發(fā)泡劑2.3~2.7份，穩(wěn)泡劑2.8~ 3.4份，催化劑0.03~0.05份，聚丙烯纖維0.13~0.17份，水35~42份。
[0007] 優(yōu)選的，所述的濕法脫硫石膏的附著水含量為7%~15%。
[0008] 優(yōu)選的，所述的干法脫硫石膏的密度為2.35~2.65g/cm3。
[0009] 優(yōu)選的，所述的礦渣微粉的比表面積為350~450m2/kg。
[0010] 優(yōu)選的，所述的水泥為市售52.5水泥;所述的灰鈣粉為市售灰鈣粉，細度為300~ 450 目。
[0011]優(yōu)選的，所述的減水劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物、磺化三聚氰胺甲醛樹脂或聚羧酸 減水劑中的一種。
[0012]優(yōu)選的，所述的堿性激發(fā)劑為水玻璃，模數(shù)為1.4~2.0。
[0013]優(yōu)選的，所述的穩(wěn)泡劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鈉中的一種。
[0014]優(yōu)選的，所述的發(fā)泡劑為雙氧水H2O2,其有效成分的質(zhì)量含量為30%。
[0015]優(yōu)選的，所述的催化劑為MnO2,其有效成分的質(zhì)量含量2 85%。
[00?6] 優(yōu)選的，所述的聚丙稀纖維的長度為6mm~12mm，直徑為15~39μηι，彈性模量為 2800~3650MPa。
[0017] 一種原狀脫硫石膏泡沫混凝土的制備方法，其特征在于:包括如下步驟：
[0018] 步驟1，除發(fā)泡劑和催化劑以外的所有原材料按預(yù)定比例混勻后；
[0019]步驟2，加入按預(yù)定配比稱量好的發(fā)泡劑，以攪拌10~15s;
[0020] 步驟3,然后快速摻入按預(yù)定配比稱量好的催化劑，以攪拌10~15s;
[0021] 步驟4,將漿體注入模具，自然養(yǎng)護兩天后，將試樣放入60°C的蒸汽養(yǎng)護箱中蒸養(yǎng) 21h后脫模，然后標準條件下養(yǎng)護至齡期。
[0022] 有益效果：
[0023]本發(fā)明以原狀脫硫石膏為主要原材料，以H2O2為化學發(fā)泡劑，同時在催化劑MnO 2的 作用下，利用反應(yīng)后產(chǎn)生的O2達到自主發(fā)泡的目的，而且膠凝組分中的CaO與水反應(yīng)生成的 氫氧化鈣在泡沫混凝土的早期硬化過程中起到了很好的促凝作用，保證了泡沫混凝土有一 定的早期強度，防止塌模，無需另加促凝劑。同時摻入一定量的聚丙烯纖維和穩(wěn)泡劑硬脂酸 鈣分別起到增強增韌和穩(wěn)定氣泡的作用。本發(fā)明經(jīng)過大量的實驗研究，制備出了性能優(yōu)良 的原狀脫硫石膏泡沫混凝土，為固體廢棄物脫硫石膏的綜合利用開辟了一條新途徑。
[0024]本發(fā)明成功的將原狀脫硫石膏用于制備泡沫混凝土，有效的節(jié)約了自然資源，為 固體廢棄物的綜合利用開辟了一條新途徑，大大擴大了工業(yè)廢石膏的應(yīng)用范圍，使脫硫石 膏固體廢棄物有效的得到了資源化利用，具有良好的經(jīng)濟、社會和環(huán)保效益。
[0025]與本
【申請人】已授權(quán)專利CN201310660955"一種石膏基高強膠凝材料的制備方法" 相比，本發(fā)明則是提供了一種利用原狀脫硫石膏制備性能優(yōu)異的泡沫混凝土的方法，本發(fā) 明絕不是在前一專利的基礎(chǔ)通過簡單的理論和實驗推演就能得到的，制備泡沫混凝土的核 心技術(shù)首先是要能夠成功的控制發(fā)泡過程，發(fā)泡過程的控制與很多因素有關(guān)，包括發(fā)泡劑 的選擇，發(fā)泡工藝的設(shè)計，膠凝體系配合比的設(shè)計等等，要想成功的制備出性能優(yōu)良的泡沫 混凝土，需要進行大量的理論和實驗研究。
[0026]與專利CN 102690094A "一種節(jié)能利廢砌塊或板材及其制備方法"相比看，本發(fā)明 存在重大差別，首先本專利采用的化學發(fā)泡，與物理發(fā)泡是兩種截然不同的發(fā)泡工藝，發(fā)泡 過程的控制更具有挑戰(zhàn)性；同時通過對發(fā)泡工藝的合理控制，本發(fā)明的制備方法無需使用 促凝劑;更重要的是本發(fā)明成功的將干法脫硫石膏與濕法脫硫石膏共同使用，濕法脫硫石 膏的主要成分和天然石膏差不多，都是CaSO 4 · 2H20,但由于脫硫工藝的不同，導(dǎo)致干法脫硫 石膏的顆粒更細、成分更加復(fù)雜，其主要礦物組成有CaS03、CaS〇4、CaS〇4 · l/2H20、Ca0、Ca (OH)2和CaCO3,以及來源于粉煤灰的礦物成分如莫來石、石英等。干法脫硫石膏復(fù)雜的礦物 組成能夠?qū)ε菽炷恋陌l(fā)泡過程和產(chǎn)品性能造成極大的影響，給制備方法的確定造成了 極大的困難。本發(fā)明人經(jīng)過大量深入細致的實驗研究，最終確定了一種利用原狀脫硫石膏 制備性能優(yōu)良的泡沫混凝土的方法。
【附圖說明】
[0027]圖1為原狀脫硫石膏泡沫混凝土的制備工藝圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0029] 本發(fā)明的實施例通過以下方法進行測定：
[0030] 干密度、力學性能、線性收縮率、吸水率測定:將養(yǎng)護至齡期的試樣在60°C烘干至 恒重，按JC/T 266-2011《泡沫混凝土》中第7.3中的相關(guān)規(guī)定進行測定。
[0031] 導(dǎo)熱系數(shù)測試:采用DRE-2C導(dǎo)熱系數(shù)測試儀進行，該導(dǎo)熱系數(shù)測試儀是采用瞬態(tài) 平面熱源法(Transient Plane Source MethocUTPS)，基于TPS瞬態(tài)平面熱源技術(shù)，用Hot Disk作為探頭的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀。
[0032] 實施例1
[0033] 一種原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其中原狀脫硫石膏包括濕法脫硫石膏和干法脫硫 石膏，該泡沫混凝土的原料由以下重量份數(shù)的組分組成:附著水含量為7%的濕法脫硫石膏 30份，密度為2.35g/cm3的干法脫硫石膏27份，比表面積350m 2/kg的礦渣微粉28份，水泥6份， 細度為300目的灰鈣粉9份，減水劑0.63份，模數(shù)為1.4的堿性激發(fā)劑1.9份，發(fā)泡劑2.3份，穩(wěn) 泡劑2.8份，催化劑0.03份，長度為6mm的聚丙烯纖維0.17份，水42份。
[0034]其中，水泥采用市售52.5水泥;灰鈣粉采用市購灰鈣粉;發(fā)泡劑為雙氧水H2O2，其有 效成分質(zhì)量含量30% ;催化劑為MnO2,其有效成分質(zhì)量含量2 85% ;減水劑為萘磺酸鹽甲醛 縮合物;穩(wěn)泡劑采用硬脂酸鈣;聚丙烯纖維的直徑在15~39μπι范圍內(nèi)，彈性模量范圍為2800 ~3650MPa。
[0035] 實施例2
[0036] 一種原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其中原狀脫硫石膏包括濕法脫硫石膏和干法脫硫 石膏，該泡沫混凝土的原料由以下重量份數(shù)的組分組成：附著水含量為15%的濕法脫硫石 膏50份，密度為2.65g/cm3的干法脫硫石膏13份，比表面積450m 2/kg的礦渣微粉19份，水泥11 份，細度為450目的灰鈣粉7份，減水劑0.70份，模數(shù)為2.0的堿性激發(fā)劑1.0份，發(fā)泡劑2.7 份，穩(wěn)泡劑3.4份，催化劑0.05份，長度為12mm的聚丙烯纖維0.13份，水35份。
[0037]其中，水泥采用市售52.5水泥;灰鈣粉采用市購灰鈣粉;發(fā)泡劑為雙氧水H2O2，其有 效成分質(zhì)量含量30% ;催化劑為MnO2，其有效成分質(zhì)量含量2 85 % ;減水劑為磺化三聚氰胺 甲醛樹脂;穩(wěn)泡劑采用硬脂酸鈉；聚丙烯纖維的直徑在15~39μπι范圍內(nèi)，彈性模量范圍為 2800~3650MPa。
[0038] 實施例3
[0039] 一種原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其中原狀脫硫石膏包括濕法脫硫石膏和干法脫硫 石膏，該泡沫混凝土的原料由以下重量份數(shù)的組分組成：附著水含量為10%的濕法脫硫石 膏32份，密度為2.50g/cm3的干法脫硫石膏32份，比表面積400m2/kg的礦渣微粉22份，水泥8 份，細度為400目的灰鈣粉6份，減水劑0.66份，模數(shù)為1.6的堿性激發(fā)劑1.3份，發(fā)泡劑2.5 份，穩(wěn)泡劑3.2份，催化劑0.04份，長度為9mm的聚丙烯纖維0.15份，水38份。
[0040]其中，水泥采用市售52.5水泥;灰鈣粉采用市購灰鈣粉;發(fā)泡劑為雙氧水H2O2,其有 效成分質(zhì)量含量30 % ;催化劑為MnO2,其有效成分質(zhì)量含量2 85% ;減水劑為聚羧酸減水 劑；穩(wěn)泡劑采用硬脂酸鈉；聚丙烯纖維的直徑在15~39μπι范圍內(nèi)，彈性模量范圍為2800~ 3650MPa〇
[0041 ] 實施例4
[0042] 一種原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其中原狀脫硫石膏包括濕法脫硫石膏和干法脫硫 石膏，該泡沫混凝土的原料由以下重量份數(shù)的組分組成:附著水含量為8%的濕法脫硫石膏 44份，密度為2.40g/cm3的干法脫硫石膏19份，比表面積380m 2/kg的礦渣微粉23份，水泥8份， 細度為350目的灰鈣粉6份，減水劑0.64份，模數(shù)為1.8的堿性激發(fā)劑1.7份，發(fā)泡劑2.4份，穩(wěn) 泡劑2.9份，催化劑0.04份，長度為7mm的聚丙烯纖維0.16份，水40份。
[0043]其中，水泥采用市售52.5水泥;灰鈣粉采用市購灰鈣粉;發(fā)泡劑為雙氧水H2O2，其有 效成分質(zhì)量含量30% ;催化劑為MnO2，其有效成分質(zhì)量含量2 85 % ;減水劑為磺化三聚氰胺 甲醛樹脂;穩(wěn)泡劑采用硬脂酸鈣；聚丙烯纖維的直徑在15~39μπι范圍內(nèi)，彈性模量范圍為 2800~3650MPa。
[0044] 實施例5
[0045] -種原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其中原狀脫硫石膏包括濕法脫硫石膏和干法脫硫 石膏，該泡沫混凝土的原料由以下重量份數(shù)的組分組成：附著水含量為13%的濕法脫硫石 膏38份，密度為2.55g/cm 3的干法脫硫石膏21份，比表面積430m2/kg的礦渣微粉26份，水泥7 份，細度為430目的灰鈣粉8份，減水劑0.68份，模數(shù)為1.7的堿性激發(fā)劑1.5份，發(fā)泡劑2.6 份，穩(wěn)泡劑3.0份，催化劑0.04份，長度為I Imm的聚丙烯纖維0.14份，水36份。
[0046]其中，水泥采用市售52.5水泥;灰鈣粉采用市購灰鈣粉;發(fā)泡劑為雙氧水H2O2,其有 效成分質(zhì)量含量30% ;催化劑為MnO2,其有效成分質(zhì)量含量2 85% ;減水劑為萘磺酸鹽甲醛 縮合物;穩(wěn)泡劑采用硬脂酸鈉;聚丙烯纖維的直徑在15~39μπι范圍內(nèi)，彈性模量范圍為2800 ~3650MPa〇
[0047]實施例1-實施例5所述的納米改性水泥的制備方法，包括以下步驟：
[0048]除發(fā)泡劑H2O2和催化劑MnO2以外的所有原材料按預(yù)定比例混勻后，加入按預(yù)定配 比稱量好的發(fā)泡劑，攪拌I 〇~15 S后，然后快速摻入催化劑MnO2，攪拌10~15 S后，將漿體注 入待測性能所要求的試樣模具，自然養(yǎng)護兩天后，將試樣放入60°C的蒸汽養(yǎng)護箱中蒸養(yǎng)21h 后脫模，然后標準條件下養(yǎng)護至齡期待測。其具體制備工藝如圖1所示。
[0049] 相關(guān)參數(shù)測試結(jié)果如表1所示。
[0050] 表 1
[0052] 表1所測原狀脫硫石膏泡沫混凝土的各項性能符合標準JC/T 266-2011《泡沫混凝 土》相關(guān)性能的要求，本發(fā)明開拓了一條利用廢棄物原狀脫硫石膏制備具有環(huán)保節(jié)能、強度 高、導(dǎo)熱系數(shù)低、線性收縮率低等特點的新型泡沫混凝土的新途徑。
[0053] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或 替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限 定的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1. 一種原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其特征在于：該泡沫混凝土的原料由以下重量份的 組分組成:濕法脫硫石膏30~50份，干法脫硫石膏13~32份，礦渣微粉19~28份，水泥6~11 份，灰鈣粉6~9份，減水劑0.63~0.70份，堿性激發(fā)劑1.0~1.9份，發(fā)泡劑2.3~2.7份，穩(wěn)泡 劑2.8~3.4份，催化劑0.03~0.05份，聚丙烯纖維0.13~0.17份，水35~42份。2. 如權(quán)利要求1所述的原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其特征在于:所述的濕法脫硫石膏的 附著水含量為7%~15% ;所述的干法脫硫石膏的密度為2.35~2.65g/cm3。3. 如權(quán)利要求1所述的原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其特征在于:所述的礦渣微粉的比表 面積為350~450m2/kg。4. 如權(quán)利要求1所述的原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其特征在于:所述的水泥為市售52.5 水泥;所述的灰鈣粉為市售灰鈣粉，細度為300~450目。5. 如權(quán)利要求1所述的原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其特征在于:所述的減水劑為萘磺酸 鹽甲醛縮合物、磺化三聚氰胺甲醛樹脂或聚羧酸減水劑中的一種。6. 如權(quán)利要求1所述的原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其特征在于:所述的堿性激發(fā)劑為水 玻璃，模數(shù)為1.4~2.0。7. 如權(quán)利要求1所述的原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其特征在于:所述的穩(wěn)泡劑為硬脂酸 鈣或硬脂酸鈉中的一種。8. 如權(quán)利要求1所述的原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其特征在于:所述的發(fā)泡劑為雙氧水 H2〇2，其有效成分的質(zhì)量含量為30% ;所述的催化劑為Μη02，其有效成分的質(zhì)量含量2 85%。9. 如權(quán)利要求1所述的原狀脫硫石膏泡沫混凝土，其特征在于:所述的聚丙烯纖維的長 度為6mm~12_，直徑為15~39μπι，彈性模量為2800~3650MPa。10. -種權(quán)利要求1-9任一所述的原狀脫硫石膏泡沫混凝土的制備方法，其特征在于： 包括如下步驟： 步驟1，除發(fā)泡劑和催化劑以外的所有原材料按預(yù)定比例混勻后； 步驟2,加入按預(yù)定配比稱量好的發(fā)泡劑，攪拌10~15s; 步驟3,然后快速摻入按預(yù)定配比稱量好的催化劑，攪拌10~15s; 步驟4，將漿體注入模具，自然養(yǎng)護兩天后，將試樣放入60°C的蒸汽養(yǎng)護箱中蒸養(yǎng)2 lh后 脫模，然后標準條件下養(yǎng)護至齡期。
【文檔編號】C04B28/14GK105859233SQ201610184638
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】郭麗萍, 雷東移
【申請人】東南大學