一种利用杏仁壳生产的加气砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及加气混凝土砌块的领域，更具体地说，它涉及一种利用杏仁壳生产的加气砖及其制备方法。
背景技术
随着城市建设速度的加快，建筑主体材料例如加气砖的需求也在不断增大，加气砖也越来越受到人们的重视，加气砖是指通过高温蒸压设备工艺生产的加气混凝土砌块，加气砖的孔隙率高，具有重量轻、保温隔热效果好、加工性能好的优点。
公开号为CN106007780A的中国专利文献公开了一种超强隔音加气砖，其由如下重量份的原料制备而成：稻草灰55份、水泥25份、黏土5份、高炉矿渣6份、石灰石4份、铝粉0.8份、发泡剂2.5份、干燥剂1.5份、碳酸氢钠1.5份、硬脂酸钙3份、氯化石蜡0.6份、纤维素醚3份、聚丙烯纤维0.6份、聚硫胶3份、工业废水55份。该超强隔音加气砖具有隔声作用，绿色环保。
对于上述相关技术，发明人认为，上述超强隔音加气砖在制备过程中使用到大量的石灰石，石灰石的作用是改善混凝土的强度和力学性能，然而石灰石的开采和生产过程容易污染环境，导致混凝土的环保特点并不突出。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种利用杏仁壳生产的加气砖，其具有减少环境污染和环保的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种利用杏仁壳生产的加气砖的制备方法，其具有生产出的加气砖对环境污染小的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种利用杏仁壳生产的加气砖，包含以下重量份的原料制成：
水泥，15～30份；
粉煤灰，90～100份；
石膏粉，20～25份；
石灰，8～12份；
微硅粉，5～9份；
铝粉，0.15～0.35份；
皂荚粉，1～3份；
杏仁壳，16～22份；
聚丙烯腈纤维，10～15份；
掺合料，15～30份；
水，40～60份。
通过采用上述技术方案，杏仁壳作为填料加入到加气砖中，因为杏仁壳的硬质纤维，对加气砖的强度和力学性能起到加强作用，并且杏仁壳与聚丙烯腈纤维之间具有良好的相容性，杏仁壳配合聚丙烯腈纤维填补加气砖中的微裂缝，进一步加强加气砖的强度，另外通过充分利用杏仁食品加工后丢弃的杏仁壳，起到废物利用的作用，减小处理废弃杏仁壳的压力，同时替代石灰石，减少环境污染，使加气砖的生产更加环保。
进一步地，所述掺合料为锂辉石矿渣。
通过采用上述技术方案，锂辉石矿渣作为加气砖的掺合料，可以改善加气砖的强度，并且锂辉石矿渣与聚丙烯腈纤维结合，使锂辉石矿渣分布于聚丙烯腈纤维的连接网格上，在提高加气砖强度的同时，使聚丙烯腈纤维在加气砖内的稳定性提高，使加气砖的抗冻性能提高，同时将锂辉石矿渣进行废物利用，更加环保。
进一步地，所述石膏粉的平均细目为300目。
通过采用上述技术方案，石膏粉粉是加气砖发气过程的调节剂，同时改善加气砖的强度。
进一步地，所述水泥为P.042.5级普通水泥。
通过采用上述技术方案，P.042.5级普通水泥的强度高，有助于提升加气砖的强度。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种利用杏仁壳生产的加气砖的制备方法，包括以下步骤：
S1.将所述杏仁壳粉碎，在70～80℃下烘焙1～1.5h，研磨，得到杏仁壳粉末；
S2.将所述杏仁壳粉末、粉煤灰、微硅粉、皂荚粉、聚丙烯腈纤维和掺合料混合，进行第一次搅拌，然后加入所述石膏粉、石灰、铝粉和水泥，进行第二次搅拌，再加入水，进行第三次搅拌，得到加气砖浆料；
S3.将所述加气砖浆料加入模具中，然后依次经过静养、切割成砖块和蒸压养护，得到加气砖。
通过上述技术方案，将各种原料制成加气砖浆料，实现加气砖的生产。
进一步地，在S1步骤之后，还包括S1A步骤：所述杏仁壳粉末浸泡于质量分数为15～20％的碳酸钾水溶液中1～2h。
通过采用上述技术方案，杏仁壳粉末经过弱碱性水溶液处理，使杏仁壳内的木质素上的官能团活性提高，从而提高杏仁壳与聚丙烯腈纤维之间的相容性，加强加气砖的强度。
进一步地，在S2步骤之前，还包括S2A步骤：所述聚丙烯腈纤维经过低温等离子扫射。
通过采用上述技术方案，低温等离子扫射使聚丙烯腈纤维的表面活化，使聚丙烯腈纤维不仅与杏仁壳的相容性进一步提高，而且提高聚丙烯腈纤维与锂辉石矿渣结合的稳定性，从而加强加气砖的强度。
进一步地，在S1步骤中，研磨后所述杏仁壳粉末的粒径为0.15～0.25mm。
通过采用上述技术方案，该粒径范围的杏仁壳粉末有助于杏仁壳粉末分散，并保持杏仁壳粉末的补强作用。
进一步地，在S2步骤之前，还包括S2B步骤：将所述锂辉石矿渣粉碎后加入乙醇中，往乙醇中加入氨丙基三甲氧基硅烷，超声振动2～3h，得到预处理后的锂辉石矿渣。
通过采用上述技术方案，氨丙基三甲氧基硅烷与锂辉石矿渣的表面羟基结合，对锂辉石矿渣进行改性，并通过氨丙基三甲氧基硅烷与聚丙烯腈纤维的连接，提高锂辉石矿渣与聚丙烯腈纤维的结合稳定性。
进一步地，所述锂辉石矿渣与氨丙基三甲氧基硅烷的重量比为1:0.2～0.4。
通过采用上述技术方案，该配比范围有助于提高对锂辉石矿渣的改性效果。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.杏仁壳作为填料加入到加气砖中，因为杏仁壳的硬质纤维，对加气砖的强度和力学性能起到加强作用，并且杏仁壳与聚丙烯腈纤维之间具有良好的相容性，杏仁壳配合聚丙烯腈纤维填补加气砖中的微裂缝，进一步加强加气砖的强度，另外通过充分利用杏仁食品加工后丢弃的杏仁壳，起到废物利用的作用，减小处理废气杏仁壳的压力，同时替代石灰石，减少环境污染，使加气砖的生产更加环保；
2.杏仁壳粉末经过弱碱性水溶液处理，聚丙烯腈纤维经过低温等离子扫射，使两者的官能团活化，提高杏仁壳粉末与聚丙烯腈纤维的结合强度，提高加气砖的抗压强度，并且锂辉石矿渣的表面经过氨丙基三甲氧基硅烷的改性，使聚丙烯腈纤维与锂辉石矿渣的结合强度提高，使聚丙烯腈纤维的稳定性提高，提高加气砖的抗冻性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
水泥选购自山东振兴水泥有限公司，规格P.O42.5级；
粉煤灰选购自巴林右旗鑫源矿业有限责任公司；
铝粉选购自长垣县明宇铝业有限公司；
石膏粉选购自济南众琪化工有限公司，平均细目为300目；
石灰选购自济南新风秀敏化工有限公司；
皂荚粉选购自湖北万业医药有限公司；
聚丙烯腈纤维选购自文安县盛兴纤维素厂；
微硅粉选购自甘肃利鑫源微硅粉有限公司，平均粒径为0.15μm；
杏仁壳选用杏仁食品加工生产后的废旧杏仁壳；
锂辉石矿渣选购自山东瑞福锂业有限公司；
氨丙基三甲氧基硅烷选购自天门恒昌化工有限公司；
乙醇选购自天津市富宇精细化工有限公司，纯度99％。
实施例
实施例1
一种利用杏仁壳生产的加气砖的制备方法：
S1.将16kg杏仁壳放入粉碎机进行粉碎，将粉碎后的杏仁壳放入真空干燥箱中，在10℃下真空烘焙1h，研磨，得到杏仁壳粉末。
S2.将90kg粉煤灰、5kg微硅粉、3kg皂荚粉、10kg聚丙烯腈纤维、15kg锂辉石矿渣和S1步骤得到的杏仁壳粉末放入搅拌机，进行第一次搅拌，搅拌时间4min，然后加入20kg石膏粉、8kg石灰、0.15kg铝粉和15kg水泥，进行第二次搅拌，搅拌时间4min，再加入40kg水，进行第三次搅拌，搅拌时间5min，得到加气砖浆料。
S3.将加气砖浆料加入模具中，在50℃下静养2h，然后切割成砖块，再运送至反应釜中，在0.9MPa和200℃下蒸压养护9h，得到加气砖。
实施例2～实施例5
实施例2至实施例5与实施例1的区别仅在于各组分配比不同、反应温度不同以及反应时间的不同，如表1所示。
表1
实施例6
本实施例与实施例5的区别仅在于，在S1步骤之后，还包括S1A步骤：将杏仁壳粉末浸泡于质量分数为15％的碳酸钾水溶液中1h。
实施例7
本实施例与实施例5的区别仅在于，在S1步骤之后，还包括S1A步骤：将杏仁壳粉末浸泡于质量分数为20％的碳酸钾水溶液中2h。
实施例8
本实施例与实施例5的区别仅在于，在S2步骤之前，还包括S2A步骤：在常压下用等离子表面处理器对聚丙烯腈纤维进行低温等离子扫射，扫射速度为3m/min。
实施例9
本实施例与实施例5的区别在于，在S1步骤之后，还包括S1A步骤：将杏仁壳粉末浸泡于质量分数为15％的碳酸钾水溶液中2h；在S2步骤之前，还包括S2A步骤：在常压下用等离子表面处理器对聚丙烯腈纤维进行低温等离子扫射，扫射速度为3m/min。
实施例10
本实施例与实施例5的区别在于，在S2步骤之前，还包括S2B步骤：将锂辉石矿渣粉碎后加入25L乙醇中，往乙醇中加入4.5kg氨丙基三甲氧基硅烷，超声振动2h，完成锂辉石矿渣的预处理。
实施例11
本实施例与实施例5的区别在于，在S2步骤之前，还包括S2B步骤：将锂辉石矿渣粉碎后加入25L乙醇中，往乙醇中加入6.75kg氨丙基三甲氧基硅烷，超声振动2h，完成锂辉石矿渣的预处理。
实施例12
本实施例与实施例5的区别在于，在S2步骤之前，还包括S2B步骤：将锂辉石矿渣粉碎后加入25L乙醇中，往乙醇中加入9kg氨丙基三甲氧基硅烷，超声振动3h，完成锂辉石矿渣的预处理。
实施例13
本实施例与实施例5的区别在于，在S2步骤之前，还包括S2A步骤：在常压下用等离子表面处理器对聚丙烯腈纤维进行低温等离子扫射，扫射速度为3m/min；在S2步骤之前，还包括S2B步骤：将锂辉石矿渣粉碎后加入25L乙醇中，往乙醇中加入6.75kg氨丙基三甲氧基硅烷，超声振动3h，完成锂辉石矿渣的预处理。
实施例14
本实施例与实施例5的区别在于，在S1步骤之后，还包括S1A步骤：将杏仁壳粉末浸泡于质量分数为15％的碳酸钾水溶液中2h；在S2步骤之前，还包括S2A步骤：在常压下用等离子表面处理器对聚丙烯腈纤维进行低温等离子扫射，扫射速度为3m/min；在S2步骤之前，还包括S2B步骤：将锂辉石矿渣粉碎后加入25L乙醇中，往乙醇中加入6.75kg氨丙基三甲氧基硅烷，超声振动3h，完成锂辉石矿渣的预处理。
实施例15
本实施例与实施例5的区别在于，在S1步骤之后，还包括S1A步骤：将杏仁壳粉末浸泡于质量分数为20％的碳酸钾水溶液中2h；在S2步骤之前，还包括S2A步骤：在常压下用等离子表面处理器对聚丙烯腈纤维进行低温等离子扫射，扫射速度为3m/min；在S2步骤之前，还包括S2B步骤：将锂辉石矿渣粉碎后加入25L乙醇中，往乙醇中加入6.75kg氨丙基三甲氧基硅烷，超声振动2h，完成锂辉石矿渣的预处理。
对比例
对比例1
本对比例采用背景技术中的专利文献CN106007780A的实施例来制备加气砖，原料具体为：
稻草灰55份、水泥25份、黏土5份、高炉矿渣6份、石灰石4份、铝粉0.8份、发泡剂2.5份、干燥剂1.5份、碳酸氢钠1.5份、硬脂酸钙3份、氯化石蜡0.6份、纤维素醚3份、聚丙烯纤维0.6份、聚硫胶3份、工业废水55份；
制备步骤如下：
(1)将黏土、高炉矿渣、石灰石混匀后在1100℃下煅烧3.5h，加入相当于上述煅烧物重量2.5％的硬脂酸钙、3.5％的碳酸氢钠拌搅均匀，进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为7min；再进入高温区进行烘干，烘干温度为180℃，烘干时间15min，再粉碎成粉末；
(2)将水泥、稻草灰、铝粉、纤维素醚、聚丙烯纤维放入搅拌机内混合并搅拌均匀7min，再缓慢加入工业废水，最终用搅拌机继续搅拌30min；
(3)将上述步骤(1)、(2)中得到的产物与其他剩余组分混合，所得混合料浆浇筑入模成型，后在65℃下预养4h，经过脱模，吊运至切割部切割，得砌块坯。
对比例2
本对比例与实施例5的区别仅在于，不设置S1步骤且S2步骤中不加入杏仁壳粉末。
对比例3
本对比例与实施例5的区别仅在于，S2步骤中不加入聚丙烯腈纤维。
对比例4
本对比例与实施例5的区别仅在于，不设置S1步骤且S2步骤中不加入杏仁壳粉末和聚丙烯腈纤维。
对比例5
本对比例与实施例5的区别仅在于，将S1步骤中的杏仁壳替换成核桃壳，并在S1步骤得到核桃壳粉末，将S2步骤中的杏仁壳粉末替换成19kg的核桃壳粉末。
对比例6
本对比例与实施例5的区别仅在于，不设置S1步骤且S2步骤中的杏仁壳粉末替换成19kg的石灰石。
对比例7
本对比例与实施例5的区别仅在于，S2步骤中不加入锂辉石矿渣。
对比例8
本对比例与实施例5的区别仅在于，S2步骤中不加入锂辉石矿渣和聚丙烯腈纤维。
性能检测试验
根据GBT 11971-1997对本发明的各个实施例和对比例进行抗压强度测试，检测加气砖的抗压强度；
根据GBT 11973-1997对本发明的各个实施例和对比例进行抗冻性测试，检测加气砖的冻后抗压强度损失率；
测试结果如表2所示。
表2
根据表2，将实施例1-15与对比例1、对比例6进行比较可以看出，本发明的加气砖具有良好的抗压强度和抗冻性，并且使用杏仁壳来替代石灰石，废物利用，减少使用和生产石灰石而造成的污染，同时加气砖的强度得到提高。
将实施例5与实施例6-9进行比较可以看出，杏仁壳粉末经过碳酸钾水溶液处理以及聚丙烯腈纤维经过低温等离子处理均可以提高加气砖的抗压强度和抗冻性，并且若两种处理方式均进行，可以进一步促进杏仁壳粉末与聚丙烯腈纤维的相容性，对加气砖的抗压强度和抗冻性的提高幅度更大。
将实施例5与实施例10-13进行比较可以看出，锂辉石矿渣经过预处理后与聚丙烯腈纤维的结合强度提高，在配合聚丙烯腈纤维的低温等离子处理下，锂辉石矿渣与聚丙烯腈纤维的结合强度更好，从而提高加气砖的抗压强度和抗冻性。
将实施例1-13与实施例14-15进行比较可以看出，本发明的实施例14和15的加气砖抗压强度和抗冻性最佳。
将实施例5与对比例2-4进行比较可以看出，杏仁壳对加气砖抗压强度的提升幅度大于聚丙烯腈纤维对加气砖抗压强度的提升幅度，杏仁壳和聚丙烯腈纤维同时加入比单独加入杏仁壳和单独加入聚丙烯腈纤维的效果要好，说明杏仁壳和聚丙烯腈纤维之间会产生作用并提高加气砖的抗压强度。
将实施例5与对比例5进行比较可以看出，杏仁壳对加气砖抗压强度的提升幅度大于核桃壳对加气砖抗压强度的提升幅度，因此使用杏仁壳能够更好的提高加气砖的强度。
将实施例5与对比例3、7以及8进行比较可以看出，聚丙烯腈纤维对加气砖抗冻性的提升幅度大于锂辉石矿渣对加气砖抗冻性的提升幅度，锂辉石矿渣起到提高加气砖抗压强度的作用外，还起到与聚丙烯腈纤维结合，强化聚丙烯腈纤维网格的作用，提高聚丙烯腈纤维的稳定性，从而提高加气砖的抗冻性。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
