1 蒸壓加氣混凝土砌塊生產(chǎn)流程及結(jié)構(gòu)

1.1 生產(chǎn)流程

陜西保溫砂漿，陜西抹面砂漿，陜西聚合物抗裂砂漿，陜西加氣塊專用砂漿，陜西膩?zhàn)臃?/a>,陜西輕質(zhì)抹灰石膏,西安輕質(zhì)抹灰石膏,西安久巢建筑材料有限公司粉煤灰蒸壓加氣混凝土砌塊生產(chǎn)流程主要包括兩個(gè)部分，即添料混合和蒸養(yǎng)階段，其中蒸養(yǎng)階段又過程主要包括靜停、升溫、恒溫和降溫四個(gè)部分。整個(gè)生產(chǎn)過程大致如下：（1）將廢料漿和粉煤灰加水混合并進(jìn)行濕磨；（2）加入磨細(xì)的生石灰，之后依次添加水泥、石膏等原料并混合均勻；（3）將準(zhǔn)備好的原料轉(zhuǎn)移到澆注車后澆注到事先準(zhǔn)備好的模具內(nèi)，靜停一段時(shí)間后進(jìn)行切割；（4）將切割好后的混凝土砌塊原胚轉(zhuǎn)入蒸養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行蒸養(yǎng)，蒸結(jié)束后拆模并擺放好成品，其流程如圖1所示：

1.2 蒸壓加氣混凝土砌塊結(jié)構(gòu)及性能

粉煤灰蒸壓加氣混凝土砌塊是一種以硅鈣材料為主，摻發(fā)氣劑，通過特殊工藝流程制備的內(nèi)部勻質(zhì)、輕質(zhì)的多孔硅酸鹽墻材制品，合格的孔應(yīng)是類似圓形的封閉孔，在混凝土砌塊中占比達(dá)70%~85%，對(duì)磚塊強(qiáng)度有著極大的影響0。按孔徑大小可粗略分為宏觀孔和微觀孔兩類。宏觀孔是在制作時(shí)產(chǎn)生的氣體與料漿沖撞而成，孔徑最大在毫米級(jí)。在宏觀氣孔內(nèi)部，存在由各種水化物凝聚或由于水蒸氣和多孔材料的毛細(xì)孔而形成的微觀孔，孔徑小于宏觀孔的十分之一。

氣孔的形成過程是發(fā)氣劑（常為鋁粉）在堿性料漿環(huán)境下反應(yīng)放出氣體，氣體在料漿內(nèi)部經(jīng)吸附、聚集、長大等過程，最后在靜停及蒸養(yǎng)階段，隨著硅鈣鋁的水化產(chǎn)物形成和結(jié)晶的完成使料漿稠化，產(chǎn)生一定的強(qiáng)度將氣泡固定，形成穩(wěn)定的氣孔。

蒸壓加氣混凝土砌塊按干密度大小可分為 B04、B05、B06、B07 級(jí)等品種，其體積密度通常在 400～700 kg/m3 之間，導(dǎo)熱系數(shù)通常為0.09W/(m·K)～0.17W/(m·K)，其密度等同于實(shí)心黏土磚 1/3，普通混凝土砌塊的 1/5，也低于一般輕骨料混凝土砌塊及空心砌塊等制品，具有質(zhì)輕、保溫隔熱、隔音、耐火性能好、吸水緩慢、耐久性好、可鋸可刨等優(yōu)點(diǎn)。

2 強(qiáng)度影響因素及改善措施

2.1 蒸養(yǎng)流程控制

粉煤灰蒸壓加氣混凝土砌塊反應(yīng)體系屬CaO-SiO2-Al2O3-H2O 體系，其強(qiáng)度主要取決于在反應(yīng)過程中生成的水化鋁酸鈣和水化硅酸鈣的含量及分布。蒸養(yǎng)階段是水化鋁酸鈣和水化硅酸鈣凝膠生成主要時(shí)期，不僅關(guān)系到制品性能好壞，也與生產(chǎn)效率和能耗有關(guān)。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，凝膠可以分為兩類，一類是結(jié)構(gòu)和托貝莫來石相似的 CSH(Ⅰ)，另一類是結(jié)構(gòu)和羥基硅灰石相似的 CSH(Ⅱ)0。因托勃莫來石等產(chǎn)物的大量形成需外界溫度在174.5℃以上且保持一定時(shí)間，并要求一定壓力條件0。故蒸養(yǎng)制度應(yīng)根據(jù)所用原材料質(zhì)量、蒸氣壓力大小、產(chǎn)品所需強(qiáng)度的大小來確定處理工藝，根據(jù)蒸氣壓力不同，蒸養(yǎng)時(shí)間一般控制在6h～12h。

蒸壓加氣混凝土砌塊生產(chǎn)中，原料混合后即進(jìn)行澆注、靜停以及蒸養(yǎng)處理。

靜停時(shí)間一般為2~3 小時(shí)，靜停對(duì)良好的氣孔結(jié)構(gòu)形成過程至關(guān)重要，在生產(chǎn)中應(yīng)給予重視。

2.2 原材料控制

2.2.1 物料添加比例

水料比和硅鈣比在生產(chǎn)過程中是兩個(gè)重要的參數(shù)。水料比指生產(chǎn)中加入的水與干料之間的比例關(guān)系。從大量實(shí)踐中得出，水料比會(huì)影響料漿對(duì)氣體阻力，進(jìn)而影響磚塊反應(yīng)及氣孔結(jié)構(gòu)。因此，水料比應(yīng)穩(wěn)定在較小的范圍內(nèi)，數(shù)值也需要根據(jù)具體生產(chǎn)取較低值。

硅鈣比是原料中元素硅與鈣的比值， 對(duì)于混凝土砌塊所處的CaO-SiO2-Al2O3-H2O 體系，硅鈣比是一個(gè)重要的參數(shù)。試驗(yàn)表明：鈣硅比、水料比等因素都會(huì)對(duì)抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生影響，在鈣硅比為0.75 和水料比為0.6 時(shí)得到的試塊抗壓強(qiáng)度最高。

2.2.2 粉煤灰

粉煤灰是蒸壓加氣混凝土砌塊的主要組分，其質(zhì)量占比占整體60%~70%。根據(jù)其細(xì)度、需水量比、燒失量三個(gè)參數(shù)，粉煤灰可劃分為Ⅰ粉煤灰、Ⅱ粉煤灰、Ⅲ粉煤灰。

粉煤灰在混凝土砌塊中是主要的SiO2和Al2O3的提供者，其具有集料和生成膠凝材料的雙重作用。其反應(yīng)能力主要取決于玻璃體含量、非晶態(tài) SiO2 和 Al2O3 以及粉煤灰的粒度0、。玻璃體含量越高、粒度越細(xì)，物料化學(xué)反應(yīng)活性也越高?？赏ㄟ^物理研磨、化學(xué)改性法及機(jī)械攪拌加化學(xué)改性的方法提高粉煤灰的活性，這是提高粉煤灰泡沫混凝土砌塊早期強(qiáng)度最有效的措施。

因玻璃體聚合度較高而使得粉煤灰中的 SiO2 和 Al2O3 表現(xiàn)出較強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性。Fraay 等0通過選擇不同濃度的堿溶液對(duì)粉煤灰進(jìn)行侵蝕的實(shí)驗(yàn)表明，激發(fā)粉煤灰的反應(yīng)活性，需要較強(qiáng)的堿性（＞13.4）。因此，為使磚塊制品具有較好的強(qiáng)度，對(duì)粉煤灰的粒度、活性物質(zhì)含量及環(huán)境酸堿度都有相應(yīng)的要求。

2.2.3 生石灰

生石灰是蒸壓加氣混凝土砌塊不可或缺的組分，其主要化學(xué)成分為CaO，質(zhì)量百分比占整體10~20%，其作用主要為鋁粉提供發(fā)氣條件（堿度及溫度）以及后續(xù)反應(yīng)所需CaO。生石灰中有效CaO 是衡量石灰品質(zhì)的重要指標(biāo)，一般認(rèn)為，石灰中有效CaO 含量越高越好，含量應(yīng)大于65%，同時(shí)因?yàn)槭抑械难趸V（MgO）會(huì)影響后續(xù)石灰消化過程，故需將氧化鎂（MgO）控制在5%以下。

生石灰在混合攪拌成型過程中，遇水消解放出大量熱，并生成Ca(OH)2，可使坯體溫度達(dá)80℃～90℃，使坯體在靜停硬化過程中得到養(yǎng)護(hù)。但若釋放出的熱量過多，又會(huì)影響?zhàn)B護(hù)的效果，故需加入外加劑（如石膏）來調(diào)節(jié)石灰的水化放熱速度。

在生產(chǎn)過程中對(duì)生石灰粒度也有一定要求，生石灰粒度對(duì)水化產(chǎn)物形成、石灰消化過程體積膨脹等方面都有影響，但需注意過高石灰的細(xì)度會(huì)加速石灰消化，引起料漿的不穩(wěn)定。一般認(rèn)為生灰最佳細(xì)度在0.080 mm 方孔篩篩余量不大于15%。

2.2.4 水泥

水泥是混凝土砌塊中鈣的一個(gè)重要來源，其質(zhì)量占整體比重的10~15%，對(duì)混凝土砌塊的稠化凝結(jié)成型、提升其強(qiáng)度等方面有極大影響。一般情況下，水泥成分中主要有大約60%的CaO，但是這其中大約只有20%的CaO 發(fā)生水化反應(yīng)。

水泥水化時(shí)，除了生成大量的水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等水化物促進(jìn)料漿稠化和硬化，保證澆注的穩(wěn)定性外，還會(huì)析出大量的Ca(OH)2。在蒸養(yǎng)條件下，這些游離的Ca(OH)2與含硅材料作用，通過水熱反應(yīng)生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，兩種方式產(chǎn)生的水化礦物質(zhì)同時(shí)提高制品強(qiáng)度。文獻(xiàn)0指出，從提高粉煤灰蒸壓加氣混凝土砌塊的強(qiáng)度效果來看，采用石灰-水泥混合鈣質(zhì)體系更為有利。

2.2.5 發(fā)氣劑

鋁粉是目前加氣混凝土砌塊行業(yè)使用最普遍、最成熟的發(fā)氣劑，鋁粉因具有較大表面積在空氣中就會(huì)在表面生成一層致密氧化物，在鋁粉進(jìn)入加氣混凝土砌塊料漿中時(shí)，由于水泥和石灰的作用使料漿呈比較強(qiáng)的堿性，水環(huán)境下會(huì)首先發(fā)生如下反應(yīng)：

Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O

Al(OH)3+ NaOH= NaAlO2+2H2O

其發(fā)氣過程反應(yīng)為：

2Al+6 H2O→2 Al(OH)3+3H2↑；

2Al+3Ca(OH)2+6H2O

→3CaO·Al2O3·6H2O+3H2↑

反應(yīng)放出氫氣，產(chǎn)生氣體在具有一定稠化程度的料漿中經(jīng)吸附、聚集、長大等過程形成均勻細(xì)小的氣泡，最終形成輕質(zhì)的多孔結(jié)構(gòu)。且大量封閉氣孔的存在，極大降低了制品導(dǎo)熱系數(shù)，使其具有很好的保溫效果。在生產(chǎn)過程中，鋁粉的添加方式、添加量、發(fā)氣反應(yīng)的控制等都應(yīng)重視。在物料澆注前半分鐘左右加入鋁粉懸浮液和外加劑，然后澆注入模。

2.2.6 外加劑

生產(chǎn)過程中，為進(jìn)一步提升蒸壓加氣混凝土砌塊磚性能，添加的外加劑主要有：①分散劑：聚乙烯醇、六偏磷酸鈉、聚丙烯酸鈉等；②表面活性劑：焦磷酸鈉、十二烷基硫酸鈉、三聚磷酸鈉等。分散劑使鋁粉膏均勻分散在料漿中，形成相對(duì)穩(wěn)定的分散或懸浮狀態(tài)。表面活性劑協(xié)助鋁粉膏形成復(fù)合型發(fā)泡，降低氣－液界面的表面張力，從而顯著改善制品的氣孔結(jié)構(gòu)。

石膏，主要成分為CaSO4的水合物，作為一種必要的外加劑進(jìn)行添加，其質(zhì)量占整體比重在1.6%~2.2%。石膏對(duì)于蒸壓加氣混凝土砌塊的生產(chǎn)其主要作為調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間、石灰消化速度及料漿穩(wěn)定性，提高坯體和加氣混凝土砌塊制品強(qiáng)度，降低收縮量，提高強(qiáng)度。

2.3 新型提升強(qiáng)度方法

混凝土砌塊制品服役環(huán)境要求的日益提高對(duì)其制品性能也提出了更高的要求。研究者在實(shí)驗(yàn)中通過加入一定量的添加物實(shí)現(xiàn)了混凝土砌塊性能的大幅提升，這對(duì)優(yōu)化粉煤灰蒸壓加氣混凝土砌塊的性能也具有重要的參考價(jià)值。

ZühtüOnurPehlivanl? 等0通過往混凝土砌塊中添加聚丙烯、玻璃、陶瓷和碳纖維，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度性能的極大提升。王淑娟等0在混凝土砌塊中添加碳纖維后，與普通混凝土砌塊相比，其各種力學(xué)性能均有顯著改善，通過分析得到碳纖維的體積率為0.2%，長度為15 mm 時(shí)，提高混凝土砌塊力學(xué)性能最佳。

Zhang R 等0研究了納米TiO2對(duì)水泥基材料的水化、抗壓強(qiáng)度發(fā)展及干燥收縮三個(gè)過程的影響，結(jié)果表明：納米TiO2 能夠加速水泥水化過程和細(xì)化孔隙進(jìn)而提高水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度；Baoguo M A 等0通過研究納米TiO2對(duì)20%和40%（重量）粉煤灰作為水泥部分取代的水泥基材料的物理力學(xué)性能的影響表明，加入納米TiO2 可加快水泥基材料初凝和終凝，降低流動(dòng)性，而粉煤灰則相反，且納米TiO2的添加可顯著增加早期強(qiáng)度，促進(jìn)水化產(chǎn)物的生成及沉淀，在強(qiáng)度發(fā)展的過程中，能加速粉煤灰的早期反應(yīng)。

Adamu M 等0通過往混凝土砌塊中添加納米二氧化硅作為膠凝料的添加劑，開發(fā)了一種可持續(xù)性好、抗壓強(qiáng)度高的碾壓混凝土砌塊，結(jié)果表明，納米二氧化硅在一定程度上加速了粉煤灰早期的反應(yīng)，當(dāng)含量達(dá)到1.22%時(shí)，對(duì)混凝土砌塊的抗壓強(qiáng)度、彈性模量及耐磨性等性能均有改善。

Shaikh F U A 等0通過往混凝土砌塊中添加1wt%~4wt%的CaCO3納米顆粒，制備出了具有較高的抗壓強(qiáng)度和較高的抗水滲透性和抗氯離子滲透性的混凝土砌塊。分析表明，當(dāng)納米CaCO3顆粒的加入量為1 wt%時(shí)，混凝土砌塊早期更加致密且孔隙率更低，結(jié)合額外形成的硅酸鈣水合物凝膠，極大提升了高摻量粉煤灰混凝土砌塊的早期抗壓強(qiáng)度和耐久性能。

基于此，可往混凝土砌塊中添加一定量的纖維及納米氧化物顆粒以達(dá)到提升磚塊的性能，通過調(diào)整相應(yīng)的物料比例，生產(chǎn)出密度更低、強(qiáng)度更好且具有可持續(xù)性發(fā)展性能的制品，拓寬其使用范圍。