一种环保型蒸压砂加气混凝土砌块的制备研究.docx

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1、一种环保型蒸压砂加气混凝土砌块的制备研究0.引言众所周知，建筑业是典型的大能耗产业，它的建设、运行、维持都需要消耗大量能源，其中外墙的节能更是建筑节能的重要组成部分。蒸压加气混凝土砌块可作为墙体填充材料，具有保温隔热、轻质高强的特点，得到广泛的应用。蒸压砂加气混凝土就是其中的一种。蒸压砂加气混凝土砌块主要由河砂、石膏、硅酸盐水泥、石灰、铝粉、废料作为原料，经搅拌、浇筑、发泡、切割与高压蒸养制成，硅酸盐水泥一般分两类，有普通硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥，以同利建材科技有限公司生产的蒸压砂加气混凝土砌块（简称T1砌块）为例，使用的硅酸盐水泥为复合硅酸盐水泥，复合硅酸盐水泥的用量大约占蒸压砂加气混凝土

2、砌块干料总质量的17%左右，大约达到每一模框（3m3）320kg左右，干料包括磨细砂、石灰、复合硅酸盐水泥、石膏、废料。合成复合硅酸盐水泥熟料中的高钙矿物要消耗大量的燃料，并排放大量的CO2，目前全球温室效应严重，通用硅酸盐水泥的生产所排放的CCh占CO2总排放量的5%8%,并且通用硅酸盐水泥建筑耐久性仍然存在很大的问题，而且价格较高。因此，采用一种环保水泥来取代复合硅酸盐水泥是很有意义的。己有学者针对碱矿渣水泥在加气混凝土砌块中的应用进行了研究。徐清提出了碱矿渣水泥应用在加气混凝土中的可行性，并提出了理论依据，徐清认为用碱矿渣水泥做加气混凝土具备气孔形成和坯体硬化的条件，还用试验论证了碱矿渣

3、加气混凝土的可行性，认为自然养护和蒸汽养护以及蒸压养护都可以得到具有一定强度的加气混凝土,但蒸压养护的效果比自然养护和蒸汽养护的好。徐清还研究了碱矿渣加气混凝土水热处理过程中的水化产物，认为在蒸汽养护下，水化产物主要为水化硅酸钙胶凝，而在蒸压养护下，水化产物不仅有水化硅酸钙胶凝，还有方解石和托勃莫来石，托勃莫来石镶嵌在水化硅酸钙晶体当中，能够提高试件的强度，所以蒸压后的碱矿渣加气混凝土砌块比蒸汽养护后的砌块强度要高。本文通过将中性钠盐碱矿渣水泥取代普通蒸压砂加气混凝土当中的复合硅酸盐水泥和部分石灰,达到制备环保型蒸压砂加气混凝土砌块的目的。X原材料及实验方法1.1试验材料石灰:试验所用的石灰由

4、福建同利建材科技有限公司从江西采购,其主要成分为氧化钙。本文试验所用石灰细度为16%20%（0.080mm方孔筛筛余量），经试验室QM-500型小型球磨机粉磨25分钟达到。石灰具体技术指标见表1。表1石灰技术指标有效CaO含量（）氧化镁含量（）消解时间（分）消解温度（C）75.21.8688090复合硅酸盐水泥：本论文使用的水泥为福建金牛牌P.C325复合硅酸盐水泥，组分见表2,表观密度PC为3050kgm3,28天抗压强度。,为35.2MPa,其它性能见表3。表2复合硅酸盐水泥组分成分熟料二水石誉粉煤灰石灰石矿渣含量62.0%6.0%10.0%4.0%18.0%表3复合硅酸盐水泥性能指标比表

5、面积(m2kg)安定性初凝时间(min)终凝时间(min)3天抗折强3天抗压强烧失量度度(%)、(MPa)(MPa)28天抗压强度(MPa)350合格1051671.244.819.435.2矿渣：本试验验所用矿渣为泰宇混凝土厂提供的，其主要化学成分及基本指标如表、表5所示。表4矿渣主要化学成分百分数()氧化物SiO2CaOA12O3MgOTiO2MnO百分含量42.5836.818.017.291.561.21表5矿渣各项技术指标基本指标碱度系数(MO)质量系数(KKC)活性系数(Ma)实测值1.111.460.22粉煤灰：试验所采用的粉煤灰，由福州双腾建材有限公司提供的二级粉煤灰利用XRF

6、测得粉煤灰的化学成分如表6所示：表6粉煤灰化学成分化学成分SiO2AhChCaOFe2O3MgOK2ONa2OSOa其他烧失量含量(%)50.225.07.54.51.51.10.81.15.24.0硫酸钠：试验使用的Na2SO4采用上海埃彼化学试剂有限公司生产的硫酸钠,为颗粒状,如图2-1所示，纯度为99%。硫酸钠又称元明粉。磨细砂：磨细砂在蒸压砂加气混凝土中兼作骨料及硅质材料，在蒸压过程中为水化反应提供活性SiO2,试验所用的砂由闽江细砂经试验室QM-500型小型球磨机粉磨30分钟制得,粉磨细度为3035%(0.08Omm方孔筛筛余量)。闽江砂具体化学指标如表7所示。表7闽江砂化学指标成分

7、SiO2A12O3CaOFe2O3MgOSO31OSS含量()84.227.511.851.111.230.102.32铝粉：铝粉是蒸压砂加气混凝土的主要发气材料，由福建同利建材科技有限公司从江苏淮安采购，为水剂型铝粉膏。基本性能满足JCT407-2008加气混凝土用铝粉膏标准。石膏：石膏对蒸压砂加气混凝土砌块的石灰消解及铝粉发气速率起着重要的调节作用,为市售脱硫石膏，CaSo4.2氏0含量293%。废浆：在大模试验中会使用到废浆，小模试验不使用。在蒸压砂加气混凝土生产中需要切除坏体多余的面包头，为了循环利用，实际生产中，会将这部分多余的面包头加水搅拌制成废浆使用，生产中一般会掺入废料，替代1

8、0%13%的磨细砂使用，具体替代量根据实际情况定。废浆中主要成分为磨细砂、氢氧化钙、水化硅酸钙、石膏，由于废料中的成分含量不固定，在实际计算中，将废料一律视作砂子进行计算。料浆：大模试验中，砂子和石膏是通过料浆来调配的。料浆是砂子和石膏混合磨细后，溶于水再搅拌获得的。料浆中的固体成分为磨细砂和石膏。在实际计算中，将砂子和石膏都视作同种材料进行计算。1.2 试验配方本试验分小模试验和大模试验，小模试验采用的钢模具尺寸为IOOmm100mm100mm,大模试验采用模具尺寸为4.2mX125m0.6m,(1)小模试验配方：表9中，T1组为普通蒸压砂加气混凝土砌块配方，FA组为环保型碱矿渣蒸压砂加气混

9、凝土砌块的配方，铝粉均为1.65g,水料比均为O.52o中性钠盐碱矿渣水泥配方如表8所示。FA组配方是用表8中的中性钠盐碱矿渣水泥取代T1组普通蒸压砂加气混凝土砌块配方中的全部复合硅酸盐水泥和20%的石灰而得到的。表8中性钠盐碱矿渣水泥配方(质量百分数)组分复合硅酸盐水泥矿渣粉煤灰硫酸钠掺量(%)3060104表9小模试验配方(单位：g)组名磨细砂矿渣复合硅酸盐水泥粉煤灰硫酸钠石灰石膏T1131103180022857FA1311210105351418257(2)大模试验配方为了便于区分大模和小模试验，大模实验组组名后加(1),表示大模。大模试验配方见表IOoFA(1)组配方是用表8中的中性

10、钠盐碱矿渣水泥取代T1(1)组普通蒸压砂加气混凝土砌块配方中的全部复合硅酸盐水泥和20%的石灰而得到的。水料比通过扩散度控制，扩散度均控制在2426c,试验中当扩散度小于24Cm时，按每小于ICm,增加用水量Iokg。铝粉用量为1.65kg.衣10大模试验配方(单位：kg)组名磨细砂矿渣复合硅酸盐水泥粉煤灰硫酸钠石灰石膏T1(1)131103180022857FA(1)1311210105351418257大模试验的石膏和磨细砂是通过料浆配置的。按废料用量为干料总质量的10%计算，干料总质量为1914kg,固体废料用量为191.4kg。废料是取代磨细砂使用，所以磨细砂和石膏的质量和为1311-

11、191.4+57（由表4-1可知,石膏为57kg,磨细砂为11租.6kg）=1176.6kgo废浆的比重为1.448kg1,料浆的比重为16kg1,废浆的固体含量百分数为49.7%,料浆为60.2%,根据固体废料用量，可计算出废浆和料浆的含量，得到废浆用量为385kg,料浆用量为1954kgo1.3 试验方法1.3.1 宏观试验小模试验工艺流程：按不同配比称量矿渣、复合硅酸盐水泥、石灰、粉煤灰、铝粉、磨细砂、无水硫酸钠，将矿渣、复合硅酸盐水泥、粉煤灰、无水硫酸钠、石灰依次倒入净浆搅拌机中干拌5min,得到混合均匀的干料。再称量磨细砂、石膏、水，水温控制在38左右，将磨细砂、石膏、水混合，调制成

12、为所需要的料浆，然后将混合均匀的干料倒入料浆中，快速搅拌60s,将干料和料浆混合均匀，使得干料完全溶于料浆中，制成浆体，最后将称好的铝粉溶于少量的水中（这部分水的质量算入水的总质量），制成铝液，倒入浆体中，迅速搅拌，使得铝粉和浆体混合充分，最后将浆体倒入IOOmmX1OOmmXIOomm模具。浇筑完成后，把浆体送入同利砌块厂的静停养护室内养护，养护温度50浆体经静停养护达到切割强度后，送入工厂的蒸压釜内蒸压养护，养护制度和大模相同。大模试验工艺流程：试验根据所需将磨细砂和废料的质量往搅拌设备中先加入料浆和废浆，再按顺序加入其它干料，包括矿渣、粉煤灰、水泥、硫酸钠、石灰。搅拌均匀再通过热水相混使

13、浆体浇筑温度保持402,控制扩散度为24Cm26CiTb若小于24cm,按少1cm外加水IOkg计算，大于24Cm则不再外加水。干料加入的顺序为依次加入矿渣、粉煤灰、水泥、硫酸钠，再加入石灰。待浆体搅拌均匀达到浇筑温度后，加入铝粉混合搅拌浇筑入模，将料浆送入同利砌块厂的静停养护室内养护，养护温度50当浆体经静停养护达到一定强度后，按照试验要求将制品用工厂切割机切割成各类尺寸的试件，切割去除坯体上的面包头，送入工厂的蒸压釜内蒸压养护。蒸压养护制度为，抽真空半小时，升温升压1小时，恒温恒压6小时，降压2小时，恒温温度为190C200,恒压压力为1.2MPa。抗压强度入、干密度p、含水率做、扩散度都

14、按GB11969-2008蒸压加气混凝土性能试验方法进行测试。1.3.2 钢试验XRD测试：所用试件从宏观试验后的破碎试件中选取，放到玛瑙研钵中进行研磨，然后将样品通过0.075mm的筛子，并用通过筛子的粉末进行XRD试验测试。采用福州大学测试中心的X/PertProMPD型X射线粉末衍射仪进行XRD测试；SEM测试：试块经过蒸压养护后，自然养护14天后，然后将试件进行切片，选取试块内部的片状样品进行试验，用砂纸将表面处理光滑，试件置于无水乙醇中终止水化反应直至试验前。待试验时，把试件放在60C的温度下烘干至恒重，然后进行扫描电镜试验。孔结构测试：根据相关文献MAT1AB图像分析处理可有效表征

15、蒸压加气混凝土气孔孔隙特性，木文利用MAT1AB图像处理技术测试蒸压砂加气混凝土气孔结构特征变化。2 .试验结果与分析2.1 宏观试验结果与分析(1)小模试验T1组和FA组小模试验的抗压强度和干密度如表11所示。发气完成后的坯体见图1。图IFA组发气完成后的坯体表11小模试验的干密度和抗压强度的对比组别干密度/抗压强度T1635kgm33.612MPaFA652kgm33.947MPa从表I1可以看出，抗压强度方面，FA组的抗压强度比T1组抗压强度大。干密度方面,FA组的干密度比T1组略大。(2)大模试验在大模生产的过程中，因为材料质量大，且是人工控制称量，所以实际称量和表11的配方不完全一致，属于正常误差。大模试验的实际