加气混凝土制备工艺影响因素分析（1）

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加气混凝土制备工艺影响因素分析

罗立群， 程琪林

(武汉理工大学资源与环境工程学院)

0   引言

加气混凝土具有独特的质轻、保温节能、隔音抗震等综合性能优势，作为唯一能够同时满足国内建材市场对轻质、节能等多项标准要求的建材产品而备受关注，其在建筑行业中的应用越来越广泛。

蒸压加气混凝土的制备工艺流程如图1 所示。

硅质材料粉磨过后计量备用，与相应的钙质材料水泥、缓凝剂石膏等混料后加水搅拌，待形成均匀料浆后加入计量石灰促进形成碱性料浆环境，并通过石灰的水解放热提高料浆温度，为后续加入的铝粉提供良好的发气环境，浇筑入模后在合适的温度条件下静停养护，待形成早期强度后切割送入高压釜进行蒸压养护，出釜后烘干至质量含水率为8%~12%时测试抗压强度，在恒温105 ℃烘箱中烘干至恒重测定干体积密度。在制备过程中，每个环节和步骤对制品性能均会产生不同程度的影响，本文根据文献对过程相关因素进行针对性的讨论，重点阐述了各物料因素和制备过程的影响，并对过程机理进行了分析。

1 原料的影响

加气混凝土制备过程本质是利用各原料混合后形成SiO2-Ca(OH)2-H2O 体系在高温高压条件下发生的火山灰效应，在水热条件下反应生成多种钙硅比的水化产物，相互胶结，为制品提供抗压强度。目前，工业上生产加气混凝土的原料可以从类别上来区分，主要包括硅质材料、钙质材料、调节剂、发气剂以及各种添加剂等，各类原料与添加剂的特性对于制品性能的影响不同。

1.1 硅质材料的影响

硅质材料即含有效SiO2的原料，包括各种形态的硅酸盐化合物以及石英态的SiO2。加气混凝土生产的硅质原料包括粉煤灰、石英砂、尾矿以及其他含硅材料如稻壳灰、石屑等。目前，国内应用在加气混凝土工业生产中的原料以粉煤灰为主。随着节能减排政策的不断推行，而多数矿山尾矿中含有比例较高的SiO2组分，能够作为主要硅质原料应用到加气混凝土的制备中，因此，利用矿山选矿尾矿制备加气混凝土的研究和应用逐渐增多，这也是近年来尾矿资源综合利用较为典型和具有前景的方法之一。

1.1.1 硅质材料掺量

硅质材料在蒸压养护过程中影响很大，这是因为常温下SiO2 颗粒活性小，溶解度低，不易参与水热合成反应，而在高温高压条件下其溶解度大大增加，与Ca² 在水热条件下生成的水合离子[Ca(H2O)5OH] 反应生成各类水化硅酸钙，为强度作出贡献。硅质材料掺量与其中所含有效SiO2的含量有关，加气混凝土生产硅质材料中SiO2含量应不低于60%~65%，且石英态SiO2含量在40%以上。当硅质材料中SiO2含量偏低时，需要添加适量石英砂作为高硅材料进行补充。

1.1.2 硅质材料粒度

除粉煤灰本身属于粒度很细的硅质材料外，其他硅质材料如尾矿、石英砂等往往粒度较粗，需要适当磨细后作为添加料。硅质材料适宜粒度为-0.074 mm粒级占85%~95%，这是由于在0.8~1.5 MPa 的蒸压养护条件下，40~60 μm 的原料粒度能够有效促进水化产物向托贝莫来石的转化进程，进而提高制品强度。

过细的硅质材料不仅在磨细时消耗大量电能，而且磨细后的SiO2颗粒多呈近球体形态，直径过小的颗粒会使得反应颗粒几乎消耗完毕，缺乏适宜大小的未反应内核作骨架支撑结构，并且浇注时浆体粘稠，不利于发气膨胀；硅质材料粒度过粗时，反应表面能偏小，反应物接触面积小，也会降低材料反应率。

1.2 钙质材料的影响

加气混凝土生产中应用最广泛的钙质材料为石灰和水泥，二者在混合料浆中水解生成Ca(OH)2再与SiO2进行水热合成反应。石灰水解过程中能够释放出大量热量， 这为料浆的膨胀创造了良好的温度条件。虽然水泥熟料中通常含有60%以上的CaO 组分，但水化过程中能够水解出来的游离CaO往往不到20%，因此，添加石灰能有效补充Ca² 含量。水泥在料浆静停过程中水解生成Ca(OH)2和C-S-H 凝胶，后者对坯体早期强度有很大贡献。研究表明，石灰 水泥体系往往比单一水泥或石灰体系对提高制品性能更为高效。

钙质材料掺量对加气混凝土水化产物钙硅比的影响很大，进而影响砌块的抗压性能。掺量偏多容易生成强度偏低的双碱水化硅酸钙，且过多的发热量会破坏铝粉稳定的发气过程，使孔隙结构不均匀，孔大及不规则孔数量增多，制品性能不稳定；掺量偏少则使得水化产物含量偏少，而适量的CSH和托贝莫来石(C5S6H5)相互胶结是制品优良抗压性能的基础。随着钙硅比增大，水化产物中片状水化硅酸钙晶体逐渐瓦解，形成较短的针棒状晶体，而后晶体不断变得更为细长，使得结构更为疏松，影响硅氧四面体的链接方式。

——待续。摘自《建筑节能》2015年——