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加氣混凝土制備工藝影響因素分析

羅立群,， 程琪林

(武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院)

0   引言

加氣混凝土具有獨特的質(zhì)輕,、保溫節(jié)能、隔音抗震等綜合性能優(yōu)勢,，作為唯一能夠同時滿足國內(nèi)建材市場對輕質(zhì),、節(jié)能等多項標(biāo)準(zhǔn)要求的建材產(chǎn)品而備受關(guān)注，其在建筑行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛,。

蒸壓加氣混凝土的制備工藝流程如圖1 所示,。

硅質(zhì)材料粉磨過后計量備用，與相應(yīng)的鈣質(zhì)材料水泥,、緩凝劑石膏等混料后加水?dāng)嚢?，待形成均勻料漿后加入計量石灰促進(jìn)形成堿性料漿環(huán)境，并通過石灰的水解放熱提高料漿溫度,，為后續(xù)加入的鋁粉提供良好的發(fā)氣環(huán)境,，澆筑入模后在合適的溫度條件下靜停養(yǎng)護(hù)，待形成早期強度后切割送入高壓釜進(jìn)行蒸壓養(yǎng)護(hù),，出釜后烘干至質(zhì)量含水率為8%~12%時測試抗壓強度,，在恒溫105 ℃烘箱中烘干至恒重測定干體積密度。在制備過程中,，每個環(huán)節(jié)和步驟對制品性能均會產(chǎn)生不同程度的影響,，本文根據(jù)文獻(xiàn)對過程相關(guān)因素進(jìn)行針對性的討論，重點闡述了各物料因素和制備過程的影響,，并對過程機理進(jìn)行了分析,。

1 原料的影響

加氣混凝土制備過程本質(zhì)是利用各原料混合后形成SiO2-Ca(OH)2-H2O 體系在高溫高壓條件下發(fā)生的火山灰效應(yīng),，在水熱條件下反應(yīng)生成多種鈣硅比的水化產(chǎn)物，相互膠結(jié),，為制品提供抗壓強度,。目前，工業(yè)上生產(chǎn)加氣混凝土的原料可以從類別上來區(qū)分,，主要包括硅質(zhì)材料,、鈣質(zhì)材料、調(diào)節(jié)劑,、發(fā)氣劑以及各種添加劑等,，各類原料與添加劑的特性對于制品性能的影響不同。

1.1 硅質(zhì)材料的影響

硅質(zhì)材料即含有效SiO2的原料,，包括各種形態(tài)的硅酸鹽化合物以及石英態(tài)的SiO2,。加氣混凝土生產(chǎn)的硅質(zhì)原料包括粉煤灰、石英砂,、尾礦以及其他含硅材料如稻殼灰,、石屑等。目前,，國內(nèi)應(yīng)用在加氣混凝土工業(yè)生產(chǎn)中的原料以粉煤灰為主,。隨著節(jié)能減排政策的不斷推行，而多數(shù)礦山尾礦中含有比例較高的SiO2組分,，能夠作為主要硅質(zhì)原料應(yīng)用到加氣混凝土的制備中,，因此,，利用礦山選礦尾礦制備加氣混凝土的研究和應(yīng)用逐漸增多,，這也是近年來尾礦資源綜合利用較為典型和具有前景的方法之一。

1.1.1 硅質(zhì)材料摻量

硅質(zhì)材料在蒸壓養(yǎng)護(hù)過程中影響很大,，這是因為常溫下SiO2 顆?；钚孕。芙舛鹊?，不易參與水熱合成反應(yīng),，而在高溫高壓條件下其溶解度大大增加，與Ca² 在水熱條件下生成的水合離子[Ca(H2O)5OH] 反應(yīng)生成各類水化硅酸鈣,，為強度作出貢獻(xiàn),。硅質(zhì)材料摻量與其中所含有效SiO2的含量有關(guān)，加氣混凝土生產(chǎn)硅質(zhì)材料中SiO2含量應(yīng)不低于60%~65%,，且石英態(tài)SiO2含量在40%以上,。當(dāng)硅質(zhì)材料中SiO2含量偏低時，需要添加適量石英砂作為高硅材料進(jìn)行補充,。

1.1.2 硅質(zhì)材料粒度

除粉煤灰本身屬于粒度很細(xì)的硅質(zhì)材料外,，其他硅質(zhì)材料如尾礦,、石英砂等往往粒度較粗，需要適當(dāng)磨細(xì)后作為添加料,。硅質(zhì)材料適宜粒度為-0.074 mm粒級占85%~95%,，這是由于在0.8~1.5 MPa 的蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下，40~60 μm 的原料粒度能夠有效促進(jìn)水化產(chǎn)物向托貝莫來石的轉(zhuǎn)化進(jìn)程,，進(jìn)而提高制品強度,。

過細(xì)的硅質(zhì)材料不僅在磨細(xì)時消耗大量電能，而且磨細(xì)后的SiO2顆粒多呈近球體形態(tài),，直徑過小的顆粒會使得反應(yīng)顆粒幾乎消耗完畢,，缺乏適宜大小的未反應(yīng)內(nèi)核作骨架支撐結(jié)構(gòu)，并且澆注時漿體粘稠,，不利于發(fā)氣膨脹,；硅質(zhì)材料粒度過粗時，反應(yīng)表面能偏小,，反應(yīng)物接觸面積小,，也會降低材料反應(yīng)率。

1.2 鈣質(zhì)材料的影響

加氣混凝土生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的鈣質(zhì)材料為石灰和水泥,，二者在混合料漿中水解生成Ca(OH)2再與SiO2進(jìn)行水熱合成反應(yīng),。石灰水解過程中能夠釋放出大量熱量， 這為料漿的膨脹創(chuàng)造了良好的溫度條件,。雖然水泥熟料中通常含有60%以上的CaO 組分,，但水化過程中能夠水解出來的游離CaO往往不到20%，因此,，添加石灰能有效補充Ca² 含量,。水泥在料漿靜停過程中水解生成Ca(OH)2和C-S-H 凝膠，后者對坯體早期強度有很大貢獻(xiàn),。研究表明,，石灰 水泥體系往往比單一水泥或石灰體系對提高制品性能更為高效。

鈣質(zhì)材料摻量對加氣混凝土水化產(chǎn)物鈣硅比的影響很大,，進(jìn)而影響砌塊的抗壓性能,。摻量偏多容易生成強度偏低的雙堿水化硅酸鈣，且過多的發(fā)熱量會破壞鋁粉穩(wěn)定的發(fā)氣過程,，使孔隙結(jié)構(gòu)不均勻,，孔大及不規(guī)則孔數(shù)量增多，制品性能不穩(wěn)定,；摻量偏少則使得水化產(chǎn)物含量偏少,，而適量的CSH和托貝莫來石(C5S6H5)相互膠結(jié)是制品優(yōu)良抗壓性能的基礎(chǔ)。隨著鈣硅比增大,，水化產(chǎn)物中片狀水化硅酸鈣晶體逐漸瓦解,，形成較短的針棒狀晶體,，而后晶體不斷變得更為細(xì)長，使得結(jié)構(gòu)更為疏松,，影響硅氧四面體的鏈接方式,。

——待續(xù)。摘自《建筑節(jié)能》2015年——