專利名稱：：針對加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及加氣混凝上絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，屬于建筑圍護結構保溫
技術領域：
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背景技術：
：建筑圍護結構保溫技術一般分為四類夾心保溫、內(nèi)保溫、外保溫和自保溫。由于夾心保溫結構的抗震性能不好，該保溫技術在我國己基本被淘汰。內(nèi)保溫很難避免熱(冷)撟，熱(冷)橋是建筑圍護結構的薄弱環(huán)節(jié)，通常出現(xiàn)在墻體轉角和內(nèi)外墻交接的構造柱處、圈梁和窗戶處等位置，外界熱(冷)空氣通過此類薄弱點向室內(nèi)滲透，容易在墻體和保溫材料之間形成潮氣、霉斑，嚴重的甚至會破壞裝修層。而且，內(nèi)保溫材料多為有機材料，火災和中毒隱患無法解決。因此，內(nèi)保溫結構的應用也受到限制。外保溫是我國目前使用最多的保溫結構，其技術也比較成熟。原因是建筑圍護結構被保溫層覆蓋，相當于把外界惡劣條件完全拒絕在建筑之外，基本上能夠杜絕熱(冷)橋帶來的弊端，可避免因材料溫度引起的墻體開裂，結構的壽命相對較長。但外保溫的缺點也是明顯的一是造價高。同樣的建筑做外保溫要比做內(nèi)保溫的造價高1.5倍左右。外保溫所采用的膠粘劑、固定方式和外層玻纖網(wǎng)等技術一直依賴進口，雖然近年來出現(xiàn)合格的國產(chǎn)化產(chǎn)品，但價格仍然很高，所以只有卨檔的公共建筑才能用得起；第二個缺點是保溫飾面層暴露于風霜雨雪之中，使得其使用壽命短，安全性差。另外，行業(yè)標準《外墻外保溫技術規(guī)程》規(guī)定外墻外保溫體系必須防火、防水、耐沖擊，其耐久性應達到25年以上，所有的材料相互之間必須彼此相容，均應符合有關國家標準的質(zhì)量要求。同時，在可能受到鼠害、蟲害等生物侵害的地區(qū)，還應具有防生物侵害性能。這些嚴格的要求無疑會使外保溫建筑的造價進一步提高、工藝復雜程度進一步增加。此外，25年的使用壽命對于外保溫工程來說，的確很不容易達到。但是，對于建筑來說，25年的壽命太短了。試想，25年后，需要重做外保溫工程時，會給用戶帶來多大的麻煩！而且重做的外保溫層與墻體之間的粘接總不如原來的好，其使用壽命將難以再有25年，這又會給用戶帶來多么巨大的不便！由于自保溫結構中，保溫材料是結構本體，而且是無機材料，因此其壽命與建筑同在。鑒于上述情況，建筑圍護結構自保溫技術得到了業(yè)界重視，并得到了一定程度的發(fā)展。專利CN1916324A公開了一種墻磚一體化的交錯連續(xù)的排孔層復合保溫的砌塊或磚、組合墻、建筑物，聲稱它們可廣泛用于低、多、高層的自保溫建筑；CN1928275A描述了一種鋼筋混凝土構件的預制自保溫保護層板，它由玻璃纖維混凝土層、隔熱保溫層和帶肋條的玻璃纖維混凝土層依次迭加，組合成一體；CN2646263Y分開了一種節(jié)能建筑外圍護墻的結構。它包括自保溫墻體，外保溫鋼筋砼梁、柱，自保溫墻體由隔熱保溫墻體材料和輕質(zhì)保溫砌筑砂漿砌成；CN2876208Y描述了一種節(jié)能建筑圍護結構自保溫墻體砼梁、柱的外保溫構造；CN1915896A提供一種建筑墻體材料，特別是一種燒結節(jié)能保溫空心磚。在磚體上開設有數(shù)個矩形通孔，相鄰列的通孔相互錯開，孔洞率為3045%;CN1888340A涉及一種保溫隔熱的混凝土房屋結構體系，目的是提供一種用高性能的混凝七結構材料和高效率的隔熱保溫材料為毫不相干的自保溫混凝土房屋結構體系；CN2394980Y公開一種利用保溫隔熱材料和砼空心砌塊合為一體，能夠起自保溫隔熱作用的砼空心砌塊，它由砼空心砌塊，保溫隔熱材料構成；CN1卯4284A涉及一種墻體材料，即自保溫節(jié)能砌塊及施工方法。其特點是包括主塊、輔塊B和輔塊C，主塊上設有三排孔，中部均布兩個矩形豎孔，對應兩端設有矩形豎槽，兩過設有長度不等的保溫豎孔；CN2756734Y公開了一種自保溫砌塊，有左、右兩半砌塊體，左、右兩半砌塊體之間設置上下穿透式空腔，該空腔中填充有保溫材料填充層；CN2844270Y公開了一種加氣混凝土外保溫砌塊，它由混凝土芯塊和加氣混凝土層構成。將混凝土芯塊設置在砌塊內(nèi)部，作為承重材料，將加氣混凝土層設置在承重的混凝土芯塊外圍，作為混凝土芯塊的外保溫，混凝土芯塊可以為實心，也可以有空心孔洞；CN2732877Y涉及一種加氣混凝土自保溫隔熱墻體，它有混凝土梁和柱，其間有加氣砼砌塊砌筑成的砌體，加氣砼砌塊間有水平的預埋或后植的鋼筋，在梁和柱的外側表面上，由內(nèi)向外依次有連接層、保溫層、保護層和飾面層；CN2871687Y公開了一種新型階梯形加氣混凝土保溫砌塊，由加氣混凝土制成的階梯形砌塊構成，其砌成的墻體不能形成直通的水平灰縫，可有效降低水平灰縫的冷橋，并在砌筑時可以在墻體中延墻體長度方向，在兩梯形砌塊中間的豎縫中夾入泡沫保溫板保溫材料，進一步提高墻的保溫性能。毋庸質(zhì)疑，上述專利技術為我國的建筑事業(yè)做出了一定貢獻。但是，這些專利所涉及的結構要么不是自保溫結構(因為該結構中復合了其它的保溫隔熱材料(空氣除外))，要么只談熱阻(實際上即使材料的3熱系數(shù)很大，只要結構厚度足夠厚，該結構的熱阻依然可以很大，所以不能說明問題)，要么僅從構造設計上去考慮保溫性能，而結構材料本身的導熱系數(shù)仍然很大。所以，上述專利均未能真正解決建筑自保溫圍護結構本身存在的技術問題。實際上，在所有建材中，蒸壓輕質(zhì)加氣砼(ALC)是目前唯一有希望可以滿足節(jié)能50%要求的自保溫產(chǎn)品。ALC的密度、導熱系數(shù)與強度等級關系如表1所示表1優(yōu)等品ALC的密度、導熱系數(shù)與強度等級體積密度級別B03B04B05B06B07B08密度(kg/m3)300400500600700800導熱系數(shù)(W/(m'K))0.110.120.140.160.17—抗壓強度(MPa)1.02.03.55.07.510.0表1表明，當材料的孔隙率越高、密度越小時，ALC的保溫性能越好。但高孔隙率和低密度同時帶來的是材料力學性能下降。自從行業(yè)標準要求達到第二步節(jié)能50%后，屋面的傳熱系數(shù)提高到0.60.8W/(m2*K)，而B06級導熱系數(shù)為0.16W/(m，K)的加氣混凝土要達到上述熱工指標，計算厚度可能要超過250mm,這無論就屋面荷載和所占厚度而言似乎已失去現(xiàn)實意義。因此，研發(fā)高絕熱高強度ALC制品，使其干導熱系數(shù)《0.05W/(m，K)，干密度《300kg/m3，立方體抗壓強度在凍融前》3.5Mpa，(IOO次)凍融后^2.0MPa，已成為業(yè)界的研究熱點和難點。但為了達到此目的，必須在方法和技術上有新的突破。
發(fā)明內(nèi)容技術問題本發(fā)明的目的是提供加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，使采用這些方案改良的加氣混凝土能夠以單一材料滿足國家建筑節(jié)能(50%80%)標準要求。具體來說，改良后的加氣混凝土具備以下性能其干導熱系數(shù)《0.05W/(nrK)，干密度《300kg/m3，立方體抗壓強度在凍融前^3.5Mpa，(100次)凍融后^2.0MPa。技術方案本發(fā)明的技術方案是先進行加氣混凝土絕熱性能提升，直至滿足要求為止(如干導熱系數(shù)《0.05W/(m*K));然后進行材料力學性能增強，直至滿足非承重墻體要求為止(如立方體抗壓強度》3.5Mpa)，(100次)凍融后》2.0MPa。分兩步走第一步，對加氣混凝土進行絕熱性能提升。首先把原料(如石英砂，硅灰，水泥，生石灰和石膏等)磨成超細粉末，然后在混凝土發(fā)泡過程中適當增加發(fā)氣(泡)量，以使混凝土密度最小化和孔隙率最大化，直至最后產(chǎn)品的干導熱系數(shù)《0.05W/(m*K)。注意，在使混凝土密度最小化和孔隙率最大化的同時，應盡量使氣孔閉孔及使氣孔大小、氣孔分布和孔壁結構均勻化。這些可以通過掌握生石灰與水反應生成熟石灰和熟石灰與水及鋁粉的第一化學反應，特別是生石灰的反應速率來達到。具體的實現(xiàn)技術方案如下-(1)使加氣混凝土密度最小化由于干空氣具有良好的絕熱性能(其導熱系數(shù)僅有0.026W/(nrK)，幾乎低于所有的絕熱材料)，同時來源豐富，基本不需成本，所以必須使混凝土盡量充滿空氣(分布于各個獨立的氣孔中)。為了達到此目的，我們所要做的第一個工作就是使混凝土產(chǎn)品的密度最小化。因此，適當加入一些輕骨料(約占干料總重量的12%25%)，如膨脹頁巖、泡沫巖、火山凝灰?guī)r、熱壓結的硅藻土、爐渣、粉煤灰、珍珠巖、蛭石和輕質(zhì)多孔非晶態(tài)Si02粉末等?？紤]到輕質(zhì)多孔非晶態(tài)Si02具有強度高，密度小和熱阻大的特點，本發(fā)明優(yōu)先選用輕質(zhì)多孔非晶態(tài)SiO2(利用江西上高的硅灰石或吉林長白山硅藻土與鹽酸反應可制得比表面積超過400m2/g，最高可達600m2/g的輕質(zhì)多孔非晶態(tài)Si02)。(2)使加氣混凝土孔隙率最大化第二個工作是使混凝土產(chǎn)品的孔隙率最大化。本發(fā)明使用的骨料一律為圓形顆粒，不采用片狀或條狀顆粒。顆粒的最大粒徑為0.2mm，最佳為0.010.05mm，換言之，就是使粉末超細化。只有粉末超細化，才能攪拌出超細的灰漿，進而才能使氣泡均布于漿液中，最終使加氣混凝土內(nèi)均勻地布滿氣孔，同時，粉末超細化是氣孔結構最優(yōu)化的前提條件，可使加氣混凝土中除了圓形氣孔外就是密實的氣孔壁，是超輕質(zhì)混凝土結構強度的保證。接下來，通過掌握生石灰與水反應生成熟石灰和熟石灰與水及鋁粉的第一化學反應，特別是生石灰的反應速率來控制發(fā)氣量以使其盡量地大，但氣泡不能連通以保持閉孔。結合下面的氣孔結構最優(yōu)化講述。(3)使加氣混凝土氣孔結構最優(yōu)化(包括氣孔閉孔和氣孔大小、氣孔分布和孔壁結構均勻化)氣孔結構不但影響到加氣混凝土的絕熱性能，更是直接影響其結構強度。氣孔結構最優(yōu)化是關鍵中的關鍵。氣孔最優(yōu)化包括使氣孔閉孔和使氣孔大小、氣孔分布和孔壁結構均勻化。可通過以下技術來達到此目的。加氣混凝土是通過混合富含Si02的材料(如細石英砂或粉煤灰)、水泥、硫酸鹽(如生石膏CaS04*2H20)、牛石灰(CaO)和鋁粉(發(fā)氣劑)及水而成。在第一化學反應中，生石灰與水反應生成熟石灰Ca(OH)2并放出大量的熱，然后熟石灰與水及鋁粉共同反應生產(chǎn)氫氣，如下面兩式所示CaO+H20—Ca(OH)22AL+3Ca(OH)2+6H20—3CaOAL203H20+3H2t氫氣使混凝土膨脹2倍或以上，制成了多孔材料。待混凝土初凝完成并具有一定的強度(如最終強度的30%)后，把多孔混凝土切成想要的形狀和尺寸，然后進行養(yǎng)護以建立強度、硬度和耐久性(主要是水泥成分硬化)。第二化學反應給予多孔混凝土強度、硬度和耐久性。生石灰與水反應生成熟石灰和熟石灰與水及鋁粉的第一化學反應對最終產(chǎn)品性質(zhì)的影響非常關鍵。特別地，掌握生石灰的反應速率(進而控制水與生石灰(CaO)、Si02及鋁粉的反應中會放出的熱量和氫氣)對控制多孔混凝土的氣孔最優(yōu)化和低密度、高強度和高耐久性至關重要。目前，控制生石灰的反應速率通過改變生石灰的煅燒參數(shù)來控制和改變?nèi)缤ㄟ^改變煅燒的溫度、持續(xù)時間和煅燒爐的類型，可以生產(chǎn)出具有不同反應速率的生石灰(如軟石灰和硬石灰)。但建立這個方法需要花大量的時間，因此只有大量生產(chǎn)具有某種特別反應速率的生石灰時才劃得來。此外，改變生石灰的質(zhì)量可能對加氣蒸壓混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。本發(fā)明通過添加化學外加劑的方法來控制生石灰的反應速率。本方法不依賴于生石灰的煅燒過程或者改變煅燒過程的參數(shù)；可以快速、經(jīng)濟地調(diào)整生石灰的反應速率；可根據(jù)加氣混凝土最終性能的需要來改變反應速率；可以預先處理用于其它過程的生石灰，也可以直接加入到生石灰、水和其它成分的漿體中；對最終的多孔混凝土產(chǎn)品不會產(chǎn)生不利影響?？捎脕砜刂粕业姆磻俾实幕瘜W添加劑有甘油、二醇類、木素磺化鹽、胺、聚丙烯酸酯、金屬硫酸鹽、生石膏(CaSi042H20)、硫酸、磷酸、羧酸鹽、蔗糖等。比較理想的添加劑有硫酸、生石膏、堿和堿土、金屬木素磺化鹽、甘油、乙二醇、二乙二醇、三甘醇、單乙烯胺、二乙烯胺、三乙烯胺、聚丙烯酸酯(包括聚丙烯酸金屬鹽，如聚丙烯酸鈉和聚丙烯酸鉀等)。這些化學添加劑約占生石灰重量的0.1%5%，在0.1%2%時較好，在0.5%~1%時最好，可按所要求的反應速率而改變。比較理想的是，這些化學添加劑預先與生石灰混勻，然后再與細石英砂、非晶態(tài)Si02粉末、水泥、石膏、硫酸鈉、纖維、硅酸鈉(水玻璃)、硅油、鋁粉及水混雜。同時，控制氣孔結構離不開氣泡穩(wěn)定劑。氣泡穩(wěn)定劑可以使氣泡獨立(不合并，也不破裂)、大小均一、分布均勻，同時還可以使混凝土由親水性改性為憎水性(因為氣泡穩(wěn)定劑多為油脂類物質(zhì))。氣泡穩(wěn)定劑包括脂肪烴、芳香烴基及石蠟類、乳化硅油(如二甲基硅氧烷油)、丙烯酸乳膠等。氣泡穩(wěn)定劑約占0.04%0.3%，比較理想的是0.15%0.22%。加入氣泡穩(wěn)定劑不但可以提高防水性能，而且可提高混凝土抗壓強度(約提高14%)，同時可降低收縮率(約降低30%)。密度最小化、孔隙率最大化和氣孔結構最優(yōu)化能夠使混凝土導熱系數(shù)極大地下降，直至小于0.05W/(m*K)。因為密度最小化和孔隙率最大化已經(jīng)使孔壁盡量地薄，從而使得熱傳導的途徑極大地減少；由于氣孔是封閉的，因此空氣的對流換熱不能形成；同時高孔隙率制造了近于無窮多個折射面和反射面，不但可以阻斷熱傳導，而且可以阻斷和吸收熱輻射。當混凝土產(chǎn)品用于溫度高于ioor的環(huán)境時，可在干料中混入納米二氧化鈦等熱輻射屏蔽材料(約占總干料重量的0.01%0.1%)以進一步提升混凝土阻斷熱輻射的能力。第二步，對加氣混凝土進行材料力學性能增強。密度最小化和孔隙率最大化無疑會使加氣混凝土的強度極大地削弱，但經(jīng)過氣孔結構最優(yōu)化后，加氣混凝土的強度已經(jīng)得到了很大程度的彌補，再應用以下幾個技術(添加劑增強、纖維增強、組配優(yōu)化、攪拌過程優(yōu)化和改善養(yǎng)護方法)，可以把立方體抗壓強度提升至3.5Mpa以上(凍融前)，(100次)凍融后在2.0MPa以上。(1)添加劑增強在加氣混凝土漿液中加入材料力學增強添加劑。可用來增強加氣混凝土抗壓強度的添加劑有水玻璃、錳鹽、鋇鹽、鋅鹽、鐵鹽、鋁鹽、鈣鹽(如硫酸鈣即石膏)、鎂鹽、鈉鹽、鉬鹽、鈦鹽、有機胺類、有機硅類、樹脂類(如改性磺化二聚氰胺甲醛樹脂等)等。比較理想的是硫酸鈉(Na2S04)、硅酸鈉(即水玻璃Na20.nSi02)、硝酸鈉(NaN03)、有機硅類和樹脂類以及它們的組合物(例如水玻璃與樹脂類的混合物)。通?？商岣呒託饣炷量箟簭姸?0%以上。這些添加劑約占干料總重量的0.1%5%，最佳為0.5-1.5%。(2)纖維增強可用來內(nèi)部增強加氣混凝土抗拉和抗裂強度的纖維有增強玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、PBO纖維、Dyneema纖維、改性聚丙烯纖維、聚乙烯纖維等。要求這些纖維具有高抗拉強度和低導熱性能，因此不能用碳纖維(因為它的導熱系數(shù)很大)。纖維的直徑在lum5um之間，長度約0.30.6mm。短于0.3mm時增強效果不夠明顯，長下0.6mm則容易糾纏在起，不能均勻分布。纖維的量占混凝土干料總重量的0.02%5%。在此期間的纖維可起到穩(wěn)定氣泡的作用，從向獲得穩(wěn)定、均勻的氣孔結構。如果纖維的量小于0.02%，則起不到穩(wěn)定氣泡的作用，這時氣孔結構會坍塌。如果纖維的量高于5%，則纖維不能均勻分布，這樣會影響氫氣氣泡的分布。(3)組配優(yōu)化材料的組配顯然對加氣混凝土的絕熱性能、材料力學性能、防水性能和其它性能如耐候性能、耐久性能、耐腐蝕能力、抗凍性、干縮性、抗水軟化性、隔聲性及加工性等產(chǎn)生極大影響。本發(fā)明根據(jù)高絕熱和高強度性能的要求，對加氣混凝土的組配進行了優(yōu)化，具體如表2所示表2針對加氣混凝上絕熱和材料力學性能提升的組配優(yōu)化表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>增強纖維d0力2%5%1.5%占干料總重量必選鋁粉1.5%2.5%2%占千料總重量必選納米二氧化鈦0.01%0.1%0.05%占干料總重量可選水e50o/o60%55%當非水成分的重量為100時，需要加水5060。必選說明:a.控制生石灰反應速率的添加劑是指硫酸、堿和堿土、金屬木素磺化鹽、甘油、乙二醇、二乙二醇、三甘醇、單乙烯胺、二乙烯胺、三乙烯胺、聚丙烯酸酯(包括聚丙烯酸金屬鹽，如聚丙烯酸鈉和聚丙烯酸鉀等)中的任意一種或它們的混合物。b.氣泡穩(wěn)定劑是指脂肪烴、芳香烴基及石蠟類、乳化硅油(如二甲基硅氧烷油)、丙烯酸乳膠中的任意一種或它們的混合物。c.材料力學增強添加劑是指硫酸鈉(Na2S04)、硅酸鈉(即水玻璃Na20nSi02)、硝酸鈉(NaN03)、有機硅類和樹脂類以及它們的組合物(例如水玻璃與樹脂類的混合物)。d.增強纖維是指玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、PBO纖維、Dyneema纖維、改性聚丙烯纖維、聚乙烯纖維中的一種。e.混合時水的溫度是35'C75。C，最佳是5(TC(4)攪拌過程優(yōu)化1)把石英砂和石膏磨成超細粉末(顆粒的最大粒徑為0.2mm，最佳為0.010.05mm);2)把溫度合適的水加入轉速為2000轉/分鐘的高速攪拃器中；3)把石英砂和石膏的超細粉末加入該攪拌器中，攪拌3分鐘；4)加入硅灰再攪拌3分鐘；5)加入水泥再攪拌3分鐘；6)加入材料力學增強添加劑再攪拌3分鐘；7)加入增強纖維再攪拌3分鐘；8)納米二氧化鈦再攪拌2分鐘(如果有)；9)加入生石灰和控制生石灰反應速率的添加劑混合物(它們已經(jīng)被預先在另外的高速攪拌器中攪拌均勻)再攪拌3分鐘；10)加入氣泡穩(wěn)定劑再攪拌3分鐘；11)加入鋁粉或鋁膏水溶液(已經(jīng)預先在其它高速攪拌器中把鋁粉或鋁膏與水攪拌均勻，即相當于稀釋均勻)再攪拌2分鐘；12)把槳倒入模中讓混凝土發(fā)泡成型。(5)改善養(yǎng)護方法為了保證高絕熱加氣混凝土具有以上強度，除了制備過程中各種條件設定、加氣混凝土的初期配方調(diào)制以及運用納米技術和分子設計等亍段外，高絕熱加氣混凝土的養(yǎng)護方法極其重要。改善后的養(yǎng)護方法分為以下四個階段第一階段為碳化養(yǎng)護階段待初凝的混凝土強度達到最終強度30%時出模、切割，將切割后的高絕熱加氣混凝土由傳送帶送入養(yǎng)護艙內(nèi)，關閉養(yǎng)護艙，從養(yǎng)護艙頂部的氣孔送入超冷C02氣體(溫度為0°C_57°C，純度>99%)。氣體不能直噴混凝土制品表面，進氣孔宜密，以使C02氣體均勻地附在混凝土上表面；然后C02氣體在重力作用下向下滑動，直至包覆所有混凝土制品且養(yǎng)護艙內(nèi)C02氣體濃度在95%以上，最好98%以上。在這種狀態(tài)下保持3040分鐘，最長不超過60分鐘。注已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用超冷C02氣體可以快速改善養(yǎng)護結果，雖然這明顯與低溫C02氣體與水化需要高溫相矛盾。但令人lt訝的是，當超冷C02氣體在被控條件下使用時它并不阻礙反而增強水泥水化反應，這是因為超冷C02氣體會導致更多的C02分子附在制品表面。不建議淡化C02氣體，因為低濃度C02氣體會減緩養(yǎng)護速度。養(yǎng)護艙內(nèi)應設有可控制的出氣孔，以便控制養(yǎng)護艙內(nèi)的氣體濃度(包括下一步驟的水蒸汽濃度)。碳化養(yǎng)護特別適用于不含鋼筋的混凝土制品。對于含有鋼筋的混凝土預制件，若鋼筋表面做過特殊保護處理(即能保證鋼筋與混凝土之間的握裹力)，可以應用碳化養(yǎng)護。第二階段為變壓式高溫蒸養(yǎng)階段第一階段結束后，通入15(TC的水蒸汽(不能直噴混凝土制品表面)，當養(yǎng)護艙內(nèi)的空氣壓力為0.80.9個大氣壓時保持20分鐘；然后停止送入水蒸汽，在空氣壓力為0.10.5個大氣壓(最佳為0.2個大氣壓)時保持15分鐘；接下來繼續(xù)送入水蒸汽，直至養(yǎng)護艙內(nèi)的空氣壓力為2個大氣壓，保持30分鐘；再繼續(xù)升高空氣壓力，直至4個大氣壓，保持l.5小時。關閉水蒸汽，待艙內(nèi)的壓強降為常壓，溫度降為4(TC左右，即可出艙。注這些步驟可以在加速混凝土養(yǎng)護進程的同時，不削弱其最終強度，并且很好地解決了熱沖擊(即熱震)對混凝土制品的破壞作用，如龜裂、開裂或變形等?？傊?，可以解決高壓蒸養(yǎng)帶來的問題。第三階段為中溫高濕養(yǎng)護階段蒸養(yǎng)階段結束后打開封閉罩，將混凝土構件由傳送帶送入保溫高濕的室內(nèi)進行中溫高濕養(yǎng)護。把混凝土構件按空間行列式的形式放好，然后通過控制系統(tǒng)將6CTC左右的軟化水在高壓下向室內(nèi)噴射成霧狀(粒徑在2040微米之間)以制造中溫高濕環(huán)境。保持室溫40'C以上，相對濕度100%的狀況6天。需要注意的是不能將水直接噴向混凝土制品；該養(yǎng)護室是密閉的空間，其圍護結構具有很好的保溫、隔熱和密閉性能。其功能是保持室內(nèi)較高的溫度和高濕度，且不受外界氣候影響，以保證混凝土內(nèi)的水泥在這一階段進行充分的水化作用。第四階段為強度劑表面養(yǎng)護階段第三階段結束后即可對混凝土制品表面做一些藝術紋理處理，如制作格紋板、平紋板、條紋板等，之后進行第四階段養(yǎng)護(如果沒有藝術圖紋處理，則直接進入第四階段養(yǎng)護)。為了使高絕熱ALC制品中尚存的大部分水分緩慢地揮發(fā)以繼續(xù)水泥的水化反應和防止混凝土表面出現(xiàn)過大的濕度梯度(濕度梯度過大是混凝土表面龜裂或開裂的原因之一)，和同時增強ALC制品的強度(尤其是表面強度)，在成品表面涂布或噴灑混凝土強度養(yǎng)護劑(由水玻璃和高分子樹脂混合成的水劑)，使其滲透于ALC內(nèi)部(深度達1.5cm以上)。通過該強度養(yǎng)護劑和水泥的化學反應，使ALC結構中的水泥骨骼(除獨立氣泡部分外)的結構強度增大，特別是ALC表面強度和硬度大幅度地提高(例如，該強度養(yǎng)護劑使用于一般的混凝土表面時，可使混凝土的表面布氏硬度HB》160(與鋼板相當甚至超過))。在陰涼且不受雨淋的地方放置3天，即已完成全部養(yǎng)護。有益效果-本發(fā)明的優(yōu)點是全面、徹底，真正解決了建筑自保溫結構本身的技術問題，從而使采用本發(fā)明提供的關鍵技術方案改良的加氣混凝土能夠以單一材料滿足國家建筑節(jié)能(50%80%)標準要求，并在一定程度上使建筑圍護結構保溫技術發(fā)生了巨大進步。本發(fā)明方法所帶來的技術效果非常明顯(1)密度最小化和孔隙率最大化給加氣混凝土帶來了輕質(zhì)和高絕熱性，因為這兩項技術充分利用了干空氣的輕質(zhì)和卨絕熱性能特點。(2)氣孔結構最優(yōu)化不但提升了加氣混凝土的絕熱性能，更是極大地改善了它的結構強度。(3)強度添加劑可提高加氣混凝上抗壓強度20%以上。(4)纖維不但可以從內(nèi)部增強加氣混凝土抗拉和抗裂強度，而且可以起到穩(wěn)定氣泡的作用。(5)材料的組配優(yōu)化可以使加氣混凝土的絕熱性能與結構性能處于最優(yōu)狀態(tài)。(6)攪拌過程優(yōu)化使高絕熱、高強度加氣混凝土得到保證。(7)改善養(yǎng)護方法可以進一步提升加氣混凝土的絕熱性能與結構強度(尤其是結構力學性能)，同時縮短了養(yǎng)護時間。其中①超冷C02氣體可顯著地提高混凝土的強度和硬度及縮短其養(yǎng)護時間，因為碳化反應的主要產(chǎn)物是碳酸鈣和硅膠，碳化將混凝土構件中的氫氧化鈣Ca(OH)2幾乎全部耗盡，同時混凝土碳化發(fā)熱效應非常明顯，混凝土的獲得強度的速率比在75。C蒸汽養(yǎng)護條件下的速率更快。此外消費了溫室氣體，對環(huán)境有益。②變壓式高溫蒸養(yǎng)可以在加速混凝土養(yǎng)護進程的同時，不削弱其最終強度，并且很好地解決了熱沖擊(即熱震)對混凝土制品的破壞作用，如龜裂、開裂或變形等。③中溫高濕養(yǎng)護使混凝土的強度和硬度發(fā)展更加充分，養(yǎng)護效率更高。因為該養(yǎng)護使砼的水化和硬化更加充分，效率加快。同時，軟化水進一步提高混凝土的耐腐蝕能力和提高養(yǎng)護效率。強度劑表面養(yǎng)護使混凝土制品在避免龜裂或開裂的同時，進一步提高其表面強度和硬度。因為強度養(yǎng)護劑保住了混凝土的水分，避免出現(xiàn)過大的濕度梯度。同時，通過該強度養(yǎng)護劑和水泥的化學反應，使加氣混凝土結構屮的水泥骨骼(除獨立氣泡部分外)的結構強度增大，特別是加氣混凝土表面強度和硬度大幅度地提高。(8)真正實現(xiàn)加氣混凝土高絕熱(干導熱系數(shù)《0.05W/(mK))和高強度(如立方體抗壓強度》3.5Mpa)，(IOO次)凍融后》2.0MPa，完全可以滿足非承重墻體要求，從此真正解決建筑自保溫圍護結構木身存在的技術問題。具體實施例方式實例一(比例最佳點)材料的組配如表3所示表3實例一所用的材料組配表<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>a.控制生石灰反應速率的添加劑是指硫酸、堿和堿土、金屬木素磺化鹽、甘油、乙二醇、二乙二醇、三甘醇、單乙烯胺、二乙烯胺、三乙烯胺、聚丙烯酸酯(包括聚丙烯酸金屬鹽，如聚丙烯酸鈉和聚丙烯酸鉀等)中的任意一種或它們的混合物。b.氣泡穩(wěn)定劑是指脂肪烴、芳香烴基及石蠟類、乳化硅油(如二甲基硅氧垸油)、丙烯酸乳膠中的任意一種或它們的混合物。c.材料力學增強添加劑是指硫酸鈉(Na2S04)、硅酸鈉(即水玻璃Na20nSi02)、硝酸鈉(NaN03)、有機硅類和樹脂類以及它們的組合物(例如水玻璃與樹脂類的混合物)。d.增強纖維是指玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、PBO纖維、Dyneema纖維、改性聚丙烯纖維、聚乙烯纖維中的一種。e.混合時水的溫度是35'C75'C，最佳是50°C攪拌過程1)把石英砂和石膏磨成超細粉末(顆粒的最大粒徑為0.2mm，最佳為0.010.05mm);2)把50°C的水加入轉速為2000轉/分鐘的高速攪拌器中；3)把石英砂和石膏的超細粉末加入該攪拌器中，攪拌3分鐘；4)加入硅灰再攪拌3分鐘；5)加入水泥再攪拌3分鐘；6)加入材料力學增強添加劑再攪拌3分鐘；7)加入增強纖維再攪拌3分鐘；8)加入生石灰和控制生石灰反應速率的添加劑混合物(它們已經(jīng)被預先在另外的高速攪拌器中攪拌均勻)再攪撲3分鐘；9)加入氣泡穩(wěn)定劑再攪拌3分鐘；10)加入鋁粉或鋁膏水溶液(已經(jīng)預先在其它高速攪拌器中把鋁粉或鋁膏與水攪拌均勻，即相當于稀釋均勻)再攪拌2分鐘；11)把漿倒入模中讓混凝土發(fā)泡成型。加氣混凝土的試驗結果如下(1)干導熱系數(shù)0.045W/(m*K);(2)干密度295kg/m3;(3)立方體抗壓強度在凍融前3.5Mpa，(100次)凍融后2.4MPa;(4)吸水率4.8%;實例二(主要成分比例的上限，其它為最佳值)材料的組配如表4所示表4實例二所用的材料組配表<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>a.控制生石灰反應速率的添加劑是指硫酸、堿和堿土、金屬木素磺化鹽、甘油、乙二醇、二乙二醇、三甘醇、單乙烯胺、二乙烯胺、三乙烯胺、聚丙烯酸酯(包括聚丙烯酸金屬鹽，如聚丙烯酸鈉和聚丙烯酸鉀等)中的任意一種或它們的混合物。b.氣泡穩(wěn)定劑是指脂肪烴、芳香烴基及石蠟類、乳化硅油(如二甲基硅氧烷油)、丙烯酸乳膠中的任意一種或它們的混合物。c.材料力學增強添加劑是指硫酸鈉(Na2S04)、硅酸鈉(即水玻璃Na20*nSi02)、硝酸鈉(NaN03)、有機硅類和樹脂類以及它們的組合物(例如水玻璃與樹脂類的混合物)。d.增強纖維是指玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、PBO纖維、Dyneema纖維、改性聚丙烯纖維、聚乙烯纖維中的一種。e.混合時水的溫度是35。C75'C，最佳是50°C攪拌過程同例一加氣混凝土的試驗結果如下(1)干導熱系數(shù)0.05W/(m*K);(2)干密度300kg/m3;(3)立方體抗壓強度在凍融前4.0Mpa，(100次)凍融后2.6MPa;(4)吸水率4.5%;實例三(主要成分比例的下限，其它為最佳值)材料的組配如表5所示表5實例三所用的材料組配表<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>complextableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>a.控制生石灰反應速率的添加劑是指硫酸、堿和堿土、金屬木素磺化鹽、甘油、乙二醇、二乙一醇、三甘醇、單乙烯胺、二乙烯胺、三乙烯胺、聚丙烯酸酯(包括聚丙烯酸金屬鹽，如聚丙烯酸鈉和聚丙烯酸鉀等)中的任意一種或它們的混合物。b.氣泡穩(wěn)定劑是指脂肪烴、芳香烴基及石蠟類、乳化硅油(如二甲基硅氧烷油)、丙烯酸乳膠中的任意一種或它們的混合物。c.材料力學增強添加劑是指硫酸鈉(Na2S04)、硅酸鈉(即水玻璃Na20nSi02)、硝酸鈉(NaN03)、有機硅類和樹脂類以及它們的組合物(例如水玻璃與樹脂類的混合物)。d.增強纖維是指玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、PB0纖維、Dyneema纖維、改性聚內(nèi)烯纖維、聚乙烯纖維中的一種。e.混合時水的溫度是35。C75。C，最佳是50。C攪拌過程同例一加氣混凝土的試驗結果如下(1)干導熱系數(shù)0.042W/(m*K);(2)干密度285kg/m3;(3)立方體抗壓強度在凍融前3.3Mpa，(100次)凍融后2.1MPa;(4)吸水率5.0%:權利要求1.一個針對加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征是先進行加氣混凝土絕熱性能提升，直至滿足要求為止，如干導熱系數(shù)≤0.05W/(m·K)；然后進行結構力學性能增強，直至滿足非承重墻體要求為止，如立方體抗壓強度≥3.5Mpa，100次凍融后≥2.0MPa，即分兩步走第一步，對加氣混凝土進行絕熱性能提升；第二步，對加氣混凝土進行材料力學性能增強。2.根據(jù)權利要求1所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于第一步——對加氣混凝土進行絕熱性能提升的步驟是(1)使加氣混凝土密度最小化——適當加入一些輕骨料，約占干料總重量的12%25%，如膨脹頁巖、泡沫巖、火山凝灰?guī)r、熱壓結的硅藻土、爐渣、粉煤灰、珍珠巖、蛭石或輕質(zhì)多孔非晶態(tài)Si02粉末；優(yōu)先選用輕質(zhì)多孔非晶態(tài)Si02;(2)使加氣混凝土孔隙率最大化——使用的骨料一律為圓形顆粒，不采用片狀或條狀顆粒；顆粒的最大粒徑為0.2mm，最佳為0.010.05mm，換言之，就是使粉末超細化；通過掌握生石灰與水反應生成熟石灰和熟石灰與水及鋁粉的第一化學反應，特別是生石灰的反應速率來控制發(fā)氣量以使孔隙率最大化，但氣泡不能連通以保持閉孔；(3)使加氣混凝土氣孔結構最優(yōu)化——通過添加化學外加劑的方法來控制生石灰的反應速率，進而控制水與生石灰CaO、Si02及鋁粉的反應中會放出的熱量和氫氣，和氣泡穩(wěn)定劑控制氣孔結構以使氣孔閉孔和氣孔大小、氣孔分布和孔壁結構均勻化。3.根據(jù)權利要求2所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于可用來控制生石灰的反應速率的化學添加劑有甘油、二醇類、木素磺化鹽、胺、聚丙烯酸酯、金屬硫酸鹽、生石膏CaSi(V2H20、硫酸、磷酸、羧酸鹽或蔗糖，比較理想的添加劑有硫酸、生石膏、堿和堿土、金屬木素磺化鹽、甘油、乙二醇、二乙二醇、三甘醇、單乙烯胺、'二乙烯胺、三乙烯胺、聚丙烯酸酯或聚丙烯酸金屬鹽；上述化學添加劑約占生石灰重量的0.1%5%，在0.1%2%時較好，在0.5%1%時最好，可按所要求的反應速率而改變。4.根據(jù)權利要求2所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于可用來控制生石灰的反應速率的化學添加劑的制備方法為這些化學添加劑預先與生石灰混勻，然后再與細石英砂、非晶態(tài)Si02粉末、水泥、石膏、硫酸鈉、纖維、硅酸鈉水玻璃、硅油、鋁粉及水混雜。5.根據(jù)權利要求2所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于氣泡穩(wěn)定劑包括脂肪烴、芳香烴基或石蠟類、乳化硅油、丙烯酸乳膠，氣泡穩(wěn)定劑約占生石灰重量的0.04%0.3%，比較理想的是0.15%0.22%。6.根據(jù)權利要求1所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于第二步——對加氣混凝土進行材料力學性能增強包括以下五項技術步驟(1)添加劑增強;(2)纖維增強；(3)組配優(yōu)化；(4)攪拌過程優(yōu)化；(5)改善養(yǎng)護方法。7.根據(jù)權利要求6所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于增強添加劑包括水玻璃、錳鹽、鋇鹽、鋅鹽、鐵鹽、鋁鹽、鈣鹽、鎂鹽、鈉鹽、鉬鹽、鈦鹽、有機胺類、有機硅類或樹脂類；比較理想的是硫酸鈉:Na2S04、硅酸鈉水玻璃Na2(>nSi02、硝酸鈉NaN03、有機硅類或樹脂類以及它們的組合物。8.根據(jù)權利要求6所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于增強纖維包括玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、PBO纖維、Dyneema纖維、改性聚丙烯纖維或聚乙烯纖維；纖維的直徑在lum5um之間，長度約0.30.6mm;纖維的量占混凝土干料總重量的0.02%5%。9.根據(jù)權利要求6所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于組配優(yōu)化，如下表所示針對加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的組配優(yōu)化表<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>a.控制生石灰反應速率的添加劑是指硫酸、堿和堿土、金屬木素磺化鹽、甘油、乙二醇、二乙二醇、三甘醇、單乙烯胺、二乙烯胺、三乙烯胺、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸金屬鹽如聚丙烯酸鈉和聚丙烯酸鉀中的任意一種或它們的混合物；b.氣泡穩(wěn)定劑是指脂肪烴、芳香烴基及石蠟類、乳化硅油，如二甲基硅氧垸油或丙烯酸乳膠中的任意一種或它們的混合物；c.材料力學增強添加劑是指硫酸鈉Na2S04、硅酸鈉水玻璃Na20*nSi02、硝酸鈉NaN03、有機硅類或樹脂類以及它們的組合物例如水玻璃與樹脂類的混合物；d.增強纖維是指玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、PBO纖維、Dyneema纖維、改性聚丙烯纖維或聚乙烯纖維中的一種；e.混合時水的溫度是35°C75°C，最佳是50°C。10.根據(jù)權利要求6所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于攪拌過程優(yōu)化的步驟是-1)把石英砂和石膏磨成超細粉末顆粒的最大粒徑為0.2mm，最佳為0.010.05mm;2)把溫度合適的水加入轉速為2000轉/分鐘的高速攪拌器中；3)把石英砂和石膏的超細粉末加入該攪拌器中，攪拌3分鐘；4)加入硅灰再攪拌3分鐘；5)加入水泥再攪拌3分鐘；6)加入結構增強添加劑再攪拌3分鐘；7)加入增強纖維再攪拌3分鐘；8)納米二氧化鈦再攪拌2分鐘(如果有)；9)加入生石灰和控制生石灰反應速率的添加劑混合物它們已經(jīng)被預先在另外的高速攪拌器中攪拌均勻，再攪拌3分鐘；10)加入氣泡穩(wěn)定劑再攪拌3分鐘；11)加入鋁粉或鋁膏水溶液已經(jīng)預先在其它高速攪拌器中把鋁粉或鋁膏與水攪拌均勻，即相當于稀釋均勻，再攪拌2分鐘；12)把漿倒入模中讓混凝土發(fā)泡成型。'11.根據(jù)權利要求6所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于改善養(yǎng)護方法分為四個階段第一階段為碳化養(yǎng)護階段；第二階段為變壓式高溫蒸養(yǎng)階段；第三階段為中溫高濕養(yǎng)護階段；第四階段為強度劑表面養(yǎng)護階段。12.根據(jù)權利要求11所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于碳化養(yǎng)護階段，其步驟是待初凝的混凝土強度達到最終強度30%時出模、切割，將切割后的高絕熱加氣混凝土由傳送帶送入養(yǎng)護艙內(nèi)，關閉養(yǎng)護艙，從養(yǎng)護艙頂部的氣孔送入超冷C02氣體，溫度為0'C^^—57°C，純度299%;氣體不能直噴混凝土制品表面，進氣孔宜密，以使C02氣體均勻地附在混凝土上表面；然后C02氣體在重力作用下向下滑動，直至包覆所有混凝土制品且養(yǎng)護艙內(nèi)(:02氣體濃度在95%以上，最好98%以上；在這種狀態(tài)下保持3040分鐘，最長不超過60分鐘；養(yǎng)護艙內(nèi)應設有可控制的出氣孔，以便控制養(yǎng)護艙內(nèi)的氣體濃度，包括下一步驟的水蒸汽濃度；碳化養(yǎng)護特別適用于不含鋼筋的混凝土制品，對于含有鋼筋的混凝土預制件，若鋼筋表面做過特殊保護處理，即能保證鋼筋與混凝土之間的握裹力，可以應用碳化養(yǎng)護。13.根據(jù)權利要求11所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于變壓式高溫蒸養(yǎng)階段，其步驟是第一階段結束后，通入15(TC的水蒸汽不能直噴混凝土制品表面，當養(yǎng)護艙內(nèi)的空氣壓力為0.80.9個大氣壓時保持20分鐘；然后停止送入水蒸汽，在空氣壓力為0.10.5個大氣壓，最佳為0.2個大氣壓時保持15分鐘；接下來繼續(xù)送入水蒸汽，直至養(yǎng)護艙內(nèi)的空氣壓力為2個大氣壓，保持30分鐘；再繼續(xù)升高空氣壓力，直至4個大氣壓，保持1.5小時；關閉水蒸汽，待艙內(nèi)的壓強降為常壓，溫度降為4(TC左右，即可出艙。14.根據(jù)權利要求11所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于中溫高濕養(yǎng)護階段，其特步驟是蒸養(yǎng)階段結束后打開封閉罩，將混凝土構件由傳送帶送入保溫高濕的室內(nèi)進行中溫高濕養(yǎng)護；把混凝土構件按空間行列式的形式放好，然后通過控制系統(tǒng)將60'C左右的軟化水在高壓下向室內(nèi)噴射成霧狀，粒徑在2040微米之間以制造中溫高濕環(huán)境；保持室溫4(TC以上，相對濕度100%的狀況6天；不能將水直接噴向混凝土制品；該養(yǎng)護室是密閉的空間，其圍護結構具有很好的保溫、隔熱和密閉性能；其功能是保持室內(nèi)較高的溫度和高濕度，且不受外界氣候影響，以保證混凝土內(nèi)的水泥在這一階段進行充分的水化作用。15.根據(jù)權利要求11所述的加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，其特征在于強度劑表面養(yǎng)護階段，其步驟是第三階段結束后即可對混凝土制品表面做一些藝術紋理處理，如制作格紋板、平紋板、條紋板等，之后進行第四階段養(yǎng)護，如果沒有藝術圖紋處理，則直接進入第四階段養(yǎng)護；為了使高絕熱ALC制品中尚存的大部分水分緩慢地揮發(fā)以繼續(xù)水泥的水化反應和防止混凝土表面出現(xiàn)過大的濕度梯度，和同時增強ALC制品的強度，尤其是表面強度，在成品表面涂布或噴灑混凝土強度養(yǎng)護劑，由水玻璃和高分子樹脂混合成的水劑，使其滲透于ALC內(nèi)部，深度達1.5cm以上；通過該強度養(yǎng)護劑和水泥的化學反應，使ALC結構中的水泥骨骼，除獨立氣泡部分外的結構強度增大，特別是ALC表面強度和硬度大幅度地提高，在陰涼且不受雨淋的地方放置3天，即已完成全部養(yǎng)護。全文摘要本發(fā)明涉及加氣混凝土絕熱和材料力學性能提升的關鍵技術方案，屬于建筑圍護結構保溫
技術領域：
。本發(fā)明分兩步提升加氣混凝土性能，使其能夠以單一材料滿足國家建筑節(jié)能(50％～80％)標準要求第一步提升絕熱性能，直至干導熱系數(shù)≤0.05W/(m·K)；第二步增強材料力學性能，直至立方體抗壓強度≥3.5MPa，100次凍融后≥2.0MPa。其中，第一步包括使加氣混凝土(1)密度最小化；(2)孔隙率最大化；(3)氣孔結構最優(yōu)化。第二步包括(1)添加劑增強；(2)纖維增強；(3)組配優(yōu)化；(4)攪拌過程優(yōu)化；(5)改善養(yǎng)護方法(包括CO₂、變壓式蒸養(yǎng)、中溫高濕和強度劑表面養(yǎng)護)。文檔編號C04B28/00GK101182173SQ20071019080公開日2008年5月21日申請日期2007年11月30日優(yōu)先權日2007年11月30日發(fā)明者剛吳,吳智仁,吳智深,彭昌海,敏李申請人:東南大學;吳智仁