張訓(xùn)利，劉玉亭，錢紅梅

（1皖西學(xué)院 建筑與土木工程學(xué)院，安徽 六安 237000；2安徽省高迪循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園股份有限公司，安徽 六安 237000）

0 前言

蒸壓加氣混凝土制品作為一種新型的輕質(zhì)保溫墻體材料，越來越受到市場的青睞，被廣泛應(yīng)用于建筑工程中。

加氣混凝土是由硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料經(jīng)過磨碎后與發(fā)氣劑（如鋁粉）及其他添加劑混合按照一定的比例配合、攪拌、澆筑、鋼筋網(wǎng)后發(fā)氣成型的，再經(jīng)過靜停、切割和蒸壓養(yǎng)護(hù)等工序，制成最終所需要的混凝土制品。其具有防火性能好、質(zhì)量輕、節(jié)能環(huán)保、保溫隔熱等優(yōu)點(diǎn)。

加氣混凝土試塊出釜后切割成所需要的尺寸，并烘干到含水率為8%～12%，然后檢測其抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度；再在（60±5）℃的溫度條件下烘24h，繼續(xù)在（80±5）℃的溫度條件下烘24h，在（105±5）℃的溫度條件下烘干至恒重，再檢測其含水率與干密度。在生產(chǎn)制備過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)和步驟都會(huì)對(duì)制品的各項(xiàng)性能產(chǎn)生不同程度的影響。

1 蒸壓加氣混凝土的生產(chǎn)工藝流程

1.1 加氣混凝土的種類

加氣混凝土是一種多孔隙結(jié)構(gòu)，它是由硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料通過化學(xué)造氣經(jīng)蒸壓養(yǎng)護(hù)完成水化反應(yīng)，從而獲得強(qiáng)度等物理力學(xué)性能的硅酸鹽混凝土。從它的物質(zhì)組成和化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物來看，它是一種硅酸鹽混凝土；就孔隙結(jié)構(gòu)而言，它是一種多孔混凝土。

加氣混凝土制品按照不同的用途可以分為：非承重砌塊、承重砌塊、墻板、屋面板、保溫砌塊等。其中，最為廣泛的是非承重砌塊，主要用于無承重框架結(jié)構(gòu)的填充墻和隔墻；承重砌塊用于經(jīng)過特殊結(jié)構(gòu)處理的建筑；保溫砌塊主要用于建筑墻體保溫；屋面板和墻板為鋼筋加氣混凝土板，配筋根據(jù)用途不同而不同。

1.2 生產(chǎn)工藝流程

根據(jù)加氣混凝土的用途不同、原材料的種類不同、主要設(shè)備的工藝特性等，可采用不同工藝來進(jìn)行生產(chǎn)加工。但一般來說，主要的生產(chǎn)工藝流程可以分為原材料的制備、鋼筋的加工、鋼筋網(wǎng)的組裝、配料、澆注、靜停、切斷、蒸壓養(yǎng)護(hù)和出釜等。加氣混凝土的生產(chǎn)工藝流程參見圖1。

圖1 工藝流程圖

2 原材料對(duì)加氣混凝土的影響

加氣混凝土的生產(chǎn)首先要將砂子、石灰、粉煤灰等硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料進(jìn)行磨細(xì)，其他化學(xué)品等輔助材料根據(jù)需要可以自制也可以購買添加。各原材料的制備工序，是加氣混凝土在進(jìn)行配料前的準(zhǔn)備工序，是使加氣混凝土進(jìn)廠的原材料符合工藝要求的再加工過程，它是最為基本的過程，直接影響到整個(gè)生產(chǎn)能否順利地進(jìn)行，產(chǎn)品的質(zhì)量能否滿足要求。

2.1 鈣質(zhì)原材料的影響

石灰和水泥是生產(chǎn)加氣混凝土的主要鈣質(zhì)材料。石灰中最主要的成分是CaO，不過也含有少部分的SiO2、Fe2O3和MgO等成分。由于生石灰在煅燒的時(shí)候分解得并不是很完全，所以石灰中常含有未分解的CaCO3和其他化合物等。石灰的成分可分為兩個(gè)部分：一個(gè)是CaO，從CaCO3中分解來的游離狀態(tài)的活性部分，是能夠參與水化反應(yīng)的成分，因此又稱之為有效氧化鈣；另一部分是包括未分解的CaCO3、過燒的CaO等，是非活性部分，這部分不參與加氣混凝土的水化反應(yīng)。

鈣質(zhì)材料中有效鈣的相對(duì)含量對(duì)加氣混凝土最終水化產(chǎn)物中的鈣硅比有很大影響，進(jìn)一步會(huì)影響加氣混凝土的力學(xué)性能。含量過高會(huì)釋放過多的熱量，破壞鋁粉穩(wěn)定的產(chǎn)氣過程，使孔結(jié)構(gòu)不均勻，孔徑過大和不規(guī)則孔的數(shù)量增加，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定；含量過少則水化產(chǎn)物含量就會(huì)降低，混凝土制品的力學(xué)性能就會(huì)達(dá)不到要求。隨著鈣硅比的升高，水化產(chǎn)物中水化硅酸鈣晶體逐漸崩解，形成較短、較細(xì)的針狀晶體，使混凝土結(jié)構(gòu)變得更加疏松，進(jìn)而影響硅氧四面體的鏈接方式。

2.2 硅質(zhì)原材料的影響

硅質(zhì)原料就是含有有效硅的材料，能夠作為加氣混凝土制作的硅質(zhì)原料有尾礦、粉煤灰、石英砂等含硅材料。粉煤灰是工業(yè)上生產(chǎn)加氣混凝土的主要硅質(zhì)原材料之一。隨著節(jié)能減排政策的實(shí)施，大部分尾礦中含有較高比例的SiO2，可作為制備加氣混凝土的主要硅質(zhì)原料。因此，尾礦也成為了工廠制備加氣混凝土的主要原料之一。

由于硅質(zhì)材料顆粒的活性較低，溶解也很低，常溫常壓下難以參與水熱合成反應(yīng)，所以硅質(zhì)材料（SiO2）在蒸壓養(yǎng)護(hù)過程中會(huì)產(chǎn)生很大的影響；而且在高溫高壓下的SiO2溶解度會(huì)大大增加。

除了粉煤灰自身是一種比較細(xì)的硅質(zhì)材料以外，其他的硅質(zhì)材料例如尾礦、石英砂等往往都是顆粒比較粗的，需要磨細(xì)才能用。加氣混凝土原料的硅質(zhì)材料的適宜顆粒半徑為0.074mm左右，過細(xì)的硅質(zhì)材料在磨削過程中不僅消耗大量電能，而且磨削后的SiO2顆粒呈近球形；顆粒徑過大時(shí)，反應(yīng)物的接觸面積就小，反應(yīng)的表面能就小，反應(yīng)速率就會(huì)降低。

2.3 發(fā)氣材料對(duì)生產(chǎn)工藝的影響

在制作加氣混凝土的生產(chǎn)工藝中,發(fā)氣材料的作用就是在料漿靜停的時(shí)候發(fā)生相關(guān)的理化反應(yīng)，釋放氫氣從而使混凝土形成細(xì)小而且均勻的微小氣孔，因此加氣混凝土擁有疏松多孔的物理結(jié)構(gòu)。加氣混凝土的孔隙率特別大，在一般情況下發(fā)氣膨脹階段要求料漿的體積膨脹至少一倍以上，因此要求發(fā)氣材料必須在反應(yīng)的時(shí)候能夠提供足夠量的氣體，而且是不溶于水或者極難溶于料漿的氣體。為了能夠使這些氣體在料漿中（靜停養(yǎng)護(hù)階段）形成尺寸合適、大小均勻的氣泡，且能保持穩(wěn)定而不破裂、不變形，除了靜停養(yǎng)護(hù)要具備一定的溫度、料漿擁有一定的濃稠度條件以外，適當(dāng)?shù)脑黾幽軌蚴箽馀莘€(wěn)定的氣泡穩(wěn)定劑也是特別重要的。

鋁粉是生產(chǎn)加氣混凝土?xí)r常用的發(fā)氣劑，而鋁粉的相對(duì)含量對(duì)生產(chǎn)的加氣混凝土性能的影響非常明顯。劉宏等人的研究結(jié)果顯示料漿中鋁粉的相對(duì)含量低于0.07%時(shí)對(duì)加氣混凝土制品的強(qiáng)度和干密度的影響較小，但當(dāng)料漿中鋁粉的相對(duì)含量超過0.08%后，混凝土制品的強(qiáng)度和干密度的下降幅度非常明顯，所以，在生產(chǎn)制備的過程中要嚴(yán)格地控制鋁粉用量。并且在使用的時(shí)候還應(yīng)當(dāng)注意鋁粉細(xì)度，防止鋁粉被氧化。

2.4 調(diào)節(jié)材料對(duì)生產(chǎn)工藝的影響

為了使?jié)沧l(fā)氣能夠更加穩(wěn)定，為了讓制品在蒸壓養(yǎng)護(hù)的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生裂縫，為了坯體的硬化更加迅速，提高制品的強(qiáng)度，需要在配料中加入合適的輔助材料，統(tǒng)稱為調(diào)節(jié)材料（常用的有純堿、燒堿、水玻璃、石膏等）。調(diào)節(jié)材料能夠使加氣混凝土制品在生產(chǎn)中的某一工藝環(huán)節(jié)得以優(yōu)化，提升產(chǎn)品的性能。生產(chǎn)不同的加氣混凝土，加入的調(diào)節(jié)材料也不同。

3 養(yǎng)護(hù)階段對(duì)加氣混凝土性能的影響

在加氣混凝土生產(chǎn)過程中，在經(jīng)過了澆注之后，料漿會(huì)經(jīng)過一系列的理化反應(yīng)形成坯體，而坯體在合適的溫度和濕度條件下，經(jīng)過一段時(shí)間的反應(yīng)繼續(xù)完成它自身的硬化過程，進(jìn)而達(dá)到混凝土切割所需要的強(qiáng)度等級(jí)，我們稱這個(gè)過程為靜停。靜停切割后的蒸壓養(yǎng)護(hù)是加氣混凝土獲得物理強(qiáng)度等性能的必要過程，是最終水熱合成產(chǎn)品的必要條件。這一過程不僅關(guān)系到最終產(chǎn)品的性能，而且關(guān)系到每個(gè)工廠的生產(chǎn)效率和能耗。

3.1 靜停養(yǎng)護(hù)對(duì)加氣混凝土性能的影響

發(fā)氣階段，是加氣混凝土坯體成型的階段，這個(gè)階段是形成良好的孔隙結(jié)構(gòu)來達(dá)到制品成型的過程。這個(gè)過程主要是由原材料的理化性質(zhì)和澆注控制過程的生產(chǎn)工藝參數(shù)決定的。靜停過程中幾乎不需要操作，只是坯體的內(nèi)部自發(fā)地進(jìn)行著理化反應(yīng)。在靜停中，石灰和水泥等原材料反應(yīng)產(chǎn)生的凝膠材料不斷地增多，坯體中的自由水含量不斷地減少。當(dāng)坯體由塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變成具有一定強(qiáng)度，并且這個(gè)強(qiáng)度能夠承受制品自身的重力時(shí)，稱混凝土制品已經(jīng)硬化到適合切割。在這個(gè)過程中，除了原材料性質(zhì)、工藝參數(shù)外，靜停養(yǎng)護(hù)的環(huán)境溫度以及靜停的時(shí)間長短也是其直接的影響因素。

3.2 蒸壓養(yǎng)護(hù)對(duì)加氣混凝土性能的影響

要實(shí)現(xiàn)胚體充分合理地固化，使產(chǎn)品能在短時(shí)間內(nèi)獲得所需的強(qiáng)度，并最大限度地避免可能的損壞，就要做到真空、加熱、恒溫和冷卻四個(gè)蒸壓養(yǎng)護(hù)階段。加氣混凝土產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的各種損傷可分為兩類，即蒸壓養(yǎng)護(hù)前后，按損傷發(fā)生或發(fā)現(xiàn)的時(shí)間來劃分。蒸壓養(yǎng)護(hù)過程中的損傷并不完全是由蒸壓養(yǎng)護(hù)引起的，但隨著損傷時(shí)間的延長，我們?nèi)詫⑵錃w因于蒸壓養(yǎng)護(hù)損傷進(jìn)行探討。

李娟等人研究了時(shí)間對(duì)加氣混凝土在蒸壓養(yǎng)護(hù)階段性能的影響，發(fā)現(xiàn)加氣混凝土水化產(chǎn)物的結(jié)晶度隨著時(shí)間增長而不斷完善，但托貝莫來石的含量也在不斷增加，并在8h時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最大值，超過8h后托貝莫來石的晶型開始發(fā)生變化，制品的強(qiáng)度開始下降。

4 結(jié)論

①加氣混凝土在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛，原材料、發(fā)氣材料、調(diào)節(jié)材料等在生產(chǎn)制備階段都會(huì)影響加氣混凝土的力學(xué)性能。所以在推廣加氣混凝土應(yīng)用的過程中，一定要加強(qiáng)對(duì)加氣混凝土產(chǎn)品制備過程的研究探討，以此保證產(chǎn)品的綜合性能。

②加氣混凝土制品是一種應(yīng)用前景特別好的節(jié)能型建筑材料，它的制備過程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。平衡生產(chǎn)過程中各種影響因素之間的關(guān)系，需要充分檢驗(yàn)和研究。掌握各原材料在加氣混凝土制備過程中的特性，控制制備過程中的養(yǎng)護(hù)環(huán)境，還有對(duì)水化產(chǎn)物對(duì)制品綜合性能影響的研究，可以為企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)提供參考。

③要加大加氣混凝土制品生產(chǎn)原材料的研究，努力實(shí)現(xiàn)建筑廢棄物的回收利用，積極加大工業(yè)建筑廢料和尾礦在加氣混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用，提高加氣混凝土的應(yīng)用水平。