蒸压砂加气混凝土砌块的试验研究

摘 要 本文在借鉴了已有关于蒸压砂加气混凝土的理论、经验和技术的基础上，以水泥、石灰、石膏、河砂和发气剂为主要原料，采用复合激发活化料浆技术，进行了配合比优化设计，并且与企业合作制备了蒸压砂加气混凝土砌块，经鉴定各项技术指标均满足相关标准。

关键词 蒸压砂加气；混凝土砌块；复合激发活化料浆技术

中图分类号TU528 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0140-02

随着我国经济的快速发展，城市化进程也随之加快，建筑行业发挥着无可估量的作用。放眼世界，很多国家建筑耗能已占社会总能源消耗的40%，它已经严重制约社会经济的健康发展，因此建筑节能刻不容缓[1]。蒸压砂加气混凝土砌块（Autoclaved aerated concrete block简称AAC砌块），是一种新型墙体材料，主要原料有水泥、石灰、石膏和河砂，一般用铝粉作为发气剂，经一系列的生产工艺制成的微孔块状墙体材料，它的优点有质量轻、保温能力强、隔热效果好、隔音、抗震能力搞、防火性能好、施工方便等，而被广泛地在公用和民用建筑中应用[2][3]。

本文采用试验的方法，研究了蒸压砂加气混凝土砌块中各原材料对其性能的影响以及确立了生产蒸压砂加气混凝土砌块的最佳配合比。

1 试验原材料

1.1 水泥

水泥是加气混凝土砌块的一种主要钙质材料，如作为单一钙质材料时，主要提供氧化钙和高碱水化硅酸钙，是构成加气混凝土强度的强度组分[4]。本试验选用凌云P.O42.5普通硅酸盐水泥，经试验检测复合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》中的相关质量要求。水泥主要技术性能：比表面积3 100cm2/g、细度1.35%、初凝150s、终凝230s、抗压强度（3d为26.1MPa、28d为44.20MPa、抗折强度（3d为5.2MPa、28d为8.5MPa）。

1.2 石灰

石灰是生产加气混凝土的主要钙质材料，其主要作用是向加气混凝土提供有效的氧化钙，使之在水热条件下与硅质材料中的氧化硅、Al2O3作用，生成水化CaSiO3、CaO・2Al2O3和CaO・2A12O3，从而使砌块获得强度。石灰主要技术性能指标为：有效氧化钙含量为70%~75%、消解时间8min~15min、消解温度＞75℃、氧化镁含量＜5%、细度≤15%。

1.3 砂

砂子是加气混凝土砌块常采用的主要硅质材料。砂在加气混凝土中的主要是提供二氧化硅（SiO2），在蒸压条件下与氧化钙反应，生成水化硅酸钙，此外尚未反应完全的砂子颗粒在加气混凝土气泡壁内可起到骨架和集料作用。本试验主要采用汉江河砂，其主要性能指标如下：表观密度2.6kg/m3、含水率0.04%、吸水率1.6%、碱活性砂浆棒膨胀率0.02%、粒形系数为1.4。

1.4 发气剂

发气剂在加气混凝土中的作用是在料浆中进行化学反应，放出气体并形成细小而均匀的气泡，使加气混凝土形成具有多孔状的结构。加气混凝土必须具有较大的孔隙率，一般在料浆的发气膨胀阶段要求料浆的体积膨胀量接近1倍以上。

发气铝粉的粒度应符合（GB2084-80）标准，发气铝粉的粒度为：筛网孔径为80μm，百分比为1.0%。

发气铝粉质量标准 呈银灰色、花瓣状，应无异类夹杂物和结团。化学成分和盖水面积如下。FLQ1：活性铝＞96% 油脂≤3.0% 盖水面积≥0.4m2/g；FLQ2：活性铝＞85% 油脂≤3.0%盖水面积≥0.6m2/g。

1.5 调节材料

不同的加气混凝土需要不同的调节材料，本文主要研究砂加气混凝土主要是采用石膏作为调节材料。石膏对石灰消化的影响如下：石膏掺量为0%时，消化温度为95℃，消化时间为4min;石膏掺量为5%时，消化温度为78℃，消化时间为20min;石膏掺量为10%时，消化温度为75℃，消化时间为16min;石膏掺量为15%时，消化温度为73℃，消化时间为20min；石膏掺量为20%时，消化温度为66℃，消化时间为26min。

2 试验方案

2.1 试验方法

蒸压砂加气混凝土砌块的技术规范执行“中华人民共和国国家标准-蒸压加气混凝土砌块”（GB11968-2006）。本标准适用于民用与工业建筑物承重和非承重墙体及保温隔热使用的蒸压加气混凝土砌块（代号为ACB）。

2.2 配合比设计

蒸压砂加气混凝土砌块生产工艺中的核心问题是配合比的选择问题。要确定一个理想的配合比，仅靠计算是很难完成的，一般都要经过小型试验，中间试验并在生产中进行多次调整才能达到。配合比选择必须符合以下要求[5]：1）满足要求的容重、强度、热工性能、耐久性等物理力学性能；2）在生产过程中具有良好的浇注稳定性、坯体蒸压时不开裂等工艺可靠性；3）原料广泛，成本低廉。

本文试验配合比设计主要是参照仙桃市恒利达实业有限公司在生产中的基本配合比以及东北2型配合比。东北2型配合比为：砂60%、石灰25%、水泥15%、外加剂0.25%~0.37%、水料比0.64~0.68，仙桃恒利达配合比为：砂77.6%、石灰17.1%、水泥4.9%、外加剂0.2%、水料比0.44。根据以上基本配合比，本文试验的思路如下：

1）依据工厂生产经验、原材料各种指标和多年来的研究成果，我们确定了砂占干料的75%、水泥和石灰占干料的25%、水料比为0.60；2）不断改变石灰和水泥的用量，生产出各种配合比的蒸压砂加气混凝土砌块，测定各种配合比的砌块的抗压强度、密度、料浆温度，最后选择复合要求的石灰和水泥的掺量比；3）根据以上砂、石灰和水泥的掺量比情况下的试验数据，分析各自掺量对砌块性能的影响；4）调整铝粉的掺量，制备试件，并测试与分析其对砌块的性能影响；5）调整外加剂的种类，采用复合激发活化料浆技术，制备试件，并测试与分析其对砌块的性能影响。

3 配合比试验结果及分析

3.1 石灰和水泥掺量的确定

根据以上试验思路，河砂占干料的75%、水泥和石灰占干料的25%、水料比为0.60。试验采用的配合比及试验结果见表2-1。

根据生产蒸压砂加气混凝土砌块需满足规范B06级要求的各项指标，强度要不低于3.5MPa，密度要小于等于600kg/m3。从上述数据可以看出，随着石灰用量的不断增加，砌块的抗压强度、料浆温度和切割时间均随之增大；而干体积密度则随之减小。最终确定水泥和石灰的最佳用量为7.5%和17.5%。

根据上述试验确定的砂、水泥和石灰的掺量配合比，调整铝粉的掺量，调节发气量，确定了最佳的铝粉掺量为1.3kg/m3，试验结果如表2所示。

3.2 外加剂

试验所用的外加剂有石膏、纯碱、硼砂，由于外加剂对料浆的活化，激发其性能，砌块浇注的稳定性和强度有明显的改善。试验结果及分析如下：

1）石膏对石灰消化的影响结果如下：石膏掺量为0%时，消化温度为94℃，消化时间为5min;石膏掺量为5%时，消化温度为76℃，消化时间为18min；石膏掺量为10%时，消化温度为75℃，消化时间为16min；石膏掺量为15%时，消化温度为72℃，消化时间为21min；石膏掺量为20%时，消化温度为65℃，消化时间为28min。

从以上结果看出，当石膏作为外加剂时，其对石灰消化的影响，随着掺量的增大，消化温度随之降低，而消化时间随之增大；

2）外加剂掺量对料浆稳定性的影响结果如下：外加剂用量为0%，料浆稠度过大，温度过高，塌模；外加剂用量为1%，料浆基本正常；外加剂用量为2%，料浆良好；外加剂用量为3%，料浆基本正常，消化时间过长；；外加剂用量为2%，料浆气泡过多，塌模。

从以上结果看出，外加剂的掺量对料浆浇注的稳定性影响较大，当不添加外加剂时，稠度过大，温度过高，塌模；当外加剂添加过多，抑制了铝粉的发气速度，最终引起塌模。据此，外加剂的掺量为2%。

3）外加剂对料浆凝结试件的影响结果如下：无外加剂,初凝为250min,终凝360min；复配型,初凝为125min,终凝230min；石膏，初凝为150min，终凝265min；纯碱，初凝为195min，终凝300min；硼砂，初凝为220min，终凝330min。

从以上结果看出，添加外加剂后，凝结时间普遍缩短，初凝时间缩短0.5~2.5h，终凝时间缩短0.5h~2h，均起到了促凝的作用。另外，几种外加剂促凝的效果是不一样的，石膏、纯碱和硼砂三种外加剂对比来看，石膏的促凝效果最明显，纯碱次之，硼砂最差。而自配的复配外加剂，其对料浆的凝结时间影响最大，初凝和终凝时间均缩短了2h，促凝效果明显。

4）各种外加剂条件下砌块抗压强度分别为：无外加剂100%、复配型125.5%、石膏122.5%、纯碱120.0%、硼砂115.5%。

试验结果表明：掺入到混合料浆对强度影响比较明显，每种掺入方法对强度都有大幅度地提高，最小的强度值提高达20%，最高达25%；同时还可以看出，这几种外加剂不论怎样复合地掺入其强度提高值都达20%以上。这对生产水泥、石灰、砂加气混凝土砌块来说，更具有很大的实际应用价值。

3.3 最优配合比的确定

经过三次配合比调整，根据干体积密度、含水率、稠度、温度、干缩值、抗压强度、导热系数等指标的试验数据，同时参照B06加气混凝土砌块的各项性能指标要求，最终确定了蒸压砂加气混凝土砌块的最优试验配合比：砂75%、石灰17.5%、水泥7.5%、铝粉1.3kg/m3、复合外加剂2%、水料比0.60。

根据以上最优试验配合比，在合作工厂进行了生产，并且经过相关建材产品质量检测部门的检测。抗压强度、干体积密度、含水率、干燥收缩值以及导热系数等各项技术指标均能满足国家规范要求，制品质量稳定性好，成品率较高。

4 结论

本文分析研究了可供蒸压砂加气混凝土砌块生产的各种本地原材料的性能特征，参照文献、前人研究成果和生产经验确定了试验研究的基本配合比，在此基础上，不断的改进，对配合比进行了系统深入的研究。试验研究分为试验室研究和工厂实际生产研究两个部分，将理论联系到实际，最终研究出了适宜本地原材料的生产蒸压砂加气混凝土砌块的最佳配合比，为本地蒸压砂加气混凝土砌块的生产提供技术支持，对此类墙体材料的研究起到了有力的促进作用。

参考文献

[1]傅建东，金东英.加气混凝土砌块应用中的问题和解决措施[J].工业技术，2009(3)：3-5.

[2]崔琪，姚燕，李清海.新型墙体材料[M].北京：化学工业出版社，2004：12-18.

[3]肖群芳，蔡鲁宏.加气混凝土在外墙外保温体系中的应用[J].加气混凝土，2008(2)：15-17.

[4]于献青，邵兵.蒸压砂加气混凝土砌块在建筑节能工程中的应用[J].新型墙材，2008(11)：56-58.

[5]殷亚平.加气混凝土主要原材料的特性及其对生产的影响[J].加气混凝土，2006(3)：31-33.