張美霞，楊朝剛，張慧月，趙尉廷

（寶武環(huán)科山西資源循環(huán)利用有限公司，太原 030003）

粉煤灰加氣混凝土砌塊是一種新型綠色墻體材料，具有保溫隔熱、輕質(zhì)高強的優(yōu)良特性[1-3]，是目前最主要的墻體材料之一。其主要原料為粉煤灰與生石灰，其中粉煤灰摻加量可超過75%，是電廠固廢處理的理想產(chǎn)品。生石灰的品質(zhì)直接決定粉煤灰料漿的稠化速度、氣孔結(jié)構(gòu)，從而影響粉煤灰的摻加量及成品質(zhì)量[4-6]。由于環(huán)保管控，生石灰品質(zhì)波動大，嚴(yán)重影響加氣混凝土砌塊的質(zhì)量穩(wěn)定性。部分生石灰與水接觸后反應(yīng)速度快，造成成品憋氣、氣孔貫通。硅油是在室溫下保持液體狀態(tài)的線型聚硅氧烷產(chǎn)品，可包裹在生石灰表面，隔絕生石灰與水的快速接觸，減緩放熱反應(yīng)[7-8]。因此，研究改性生石灰及其機理對于固廢利用具有重要意義。

1 試驗材料與方法

1.1 材料

粉煤灰是熱電廠產(chǎn)生的固廢，其性能穩(wěn)定，化學(xué)成分如表1所示，SiO2與Al2O3的總含量超過80%，為硅鈣反應(yīng)提供充足的硅質(zhì)材料。生石灰購于山西省交城縣，鋁粉購于太原市。

表1 粉煤灰化學(xué)組成

1.2 測試方法

生石灰活性鈣含量（CaO）的測定采用自動滴定儀，消解時間的測定采用多路溫度測定儀；氣孔形貌的拍攝采用數(shù)碼相機；加氣混凝土砌塊成品強度的測定采用專用壓力機。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 生石灰CaO 含量與消解時間的關(guān)系

如表2所示，隨著生石灰CaO 含量的增加，消解時間縮短。當(dāng)生石灰CaO 含量為55%時，消解時間為8.6 min，鋁粉發(fā)氣時間為10 min。當(dāng)鋁粉未完全發(fā)氣時，生石灰已經(jīng)放熱結(jié)束，造成坯體內(nèi)部氣孔貫通。

表2 生石灰CaO 含量與消解時間的關(guān)系

2.2 硅油改性生石灰

2.2.1 不同硅油對生石灰消解時間的影響

按照化學(xué)結(jié)構(gòu)，硅油可以分為甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氫硅油等。試驗采用小型粉磨機，將2 000 g 生石灰（CaO 含量68%）縮分為5 份，每份稱取200 g，按照0.01%的比例分別添加甲基硅油、甲基含氫硅油、乙基硅油、苯基硅油，研究消解曲線的變化。添加硅油后，消解曲線明顯后延，消解時間由5 min 延長至14 min。伴隨消解時間的延長，消解溫度也由67.6 ℃降至57.8 ℃。其中，添加甲基含氫硅油的樣品消解時間較無添加延長3 min，但消解溫度未有明顯下降，保證澆注料漿的正常稠化。甲基含氫硅油結(jié)構(gòu)如圖1所示。甲基含氫硅油在其硅氧鍵中含有氫硅結(jié)構(gòu)，Si-H 鍵比較活潑，易發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，在較低溫度下即能在各種物質(zhì)的表面形成憎水膜，使得含氫硅油的防水效果好。但是，Si-H 鍵在堿性條件下易斷裂。所以，含氫甲基硅油的耐堿性能力較其他的硅油弱。甲基含氫硅油非常適合作為生石灰粉體的表面活性劑，延長生石灰的消解時間，且不影響生石灰的本體性質(zhì)。

圖1 甲基含氫硅油結(jié)構(gòu)

2.2.2 硅油添加量對生石灰消解時間的影響

按照0.00%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%的比例在生石灰中添加甲基含氫硅油，研究消解曲線的變化。隨著硅油添加量的增加，消解時間明顯延長，消解溫度下降。當(dāng)添加量過少時，消解時間改善不明顯，添加量超過0.03%時，消解速度過慢，消解溫度損失過大，可能造成坯體硬化時間過長。甲基含氫硅油與生石灰混合磨細時，甲基含氫硅油與生石灰充分接觸，部分生石灰的表面發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成憎水層，憎水層的多少與甲基含氫硅油的氫含量有關(guān)，也與其添加量有關(guān)。添加量越高，含有憎水層的生石灰粉體比例越多，與水反應(yīng)的消解時間越慢。隨著生石灰水化反應(yīng)的進行，甲基含氫硅油的Si-H 鍵斷裂，生石灰表面的憎水層消失，開始正常的水化反應(yīng)。當(dāng)添加量為0.03%時，消解時間及溫度均適于加氣混凝土砌塊生產(chǎn)，為最優(yōu)選擇。

3 生石灰改性后成品性能

3.1 成品氣孔結(jié)構(gòu)

如表3所示，使用不同配比制備6 組規(guī)格100 mm×100 mm×100 mm 的加氣混凝土砌塊樣品，使用蒸汽進行養(yǎng)護。從砌塊截面切開，觀察氣孔結(jié)構(gòu)，如圖2所示。要適量添加甲基含氫硅油，當(dāng)添加量過多時，生石灰消解速度過慢，將造成發(fā)氣與稠化不同步，稠化嚴(yán)重滯后于鋁粉發(fā)氣結(jié)束時間。稠化慢的料漿發(fā)氣舒暢，但保氣能力差，氣泡偏大，這種料漿形成的氣泡結(jié)構(gòu)也不夠穩(wěn)定，嚴(yán)重時造成塌模。當(dāng)添加量過少時，憎水效果不明顯，稠化速度快，易造成憋氣。當(dāng)添加量為0.03%時，氣孔結(jié)構(gòu)均勻。

圖2 不同硅油添加量的砌塊氣孔結(jié)構(gòu)微觀形貌

表3 加氣混凝土砌塊的不同配比

3.2 生石灰改性后成品容重與強度

如圖3所示，隨著硅油添加量增加，加氣混凝土砌塊容重、強度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。硅油添加量為0.03%時，強度最高，較無硅油的成品強度提高17%。經(jīng)分析，在不造成生石灰鈣質(zhì)損失的前提下，適量添加硅油，可以優(yōu)化氣孔結(jié)構(gòu)，提高成品強度。

圖3 不同硅油添加量的加氣混凝土砌塊容重與強度關(guān)系

4 結(jié)論

制備加氣混凝土砌塊時，生石灰的鈣含量與消解時間呈反比，鈣含量越高，消解時間越短。甲基含氫硅油添加量為0.03%時，生石灰的消解速度可明顯延遲，高鈣生石灰可應(yīng)用于加氣混凝土砌塊的生產(chǎn)。添加甲基含氫硅油后，鋁粉發(fā)氣與料漿稠化可以同步，從而優(yōu)化氣孔結(jié)構(gòu)，提高成品強度。