若干主要因素对蒸压加气混凝土性能的影响.pdf

全国中文核心期刊 新 勉 巍 粉 中 国 科 技 核 心 期 刊 若干主要因素对蒸压加笺混凝士牲能的影晌 杨洁， 孙振平， 黄晖皓， 刘警 ( 同济大学 先进土木工程材料教育部重点实验室， 上海2 0 1 8 0 4 ) 摘要 ： 通过试验就铝粉膏掺量、 拌合水温度、 水料比和六偏磷酸钠掺量对蒸压加气混凝土( 以下简称 A A C ) 干密度和抗压强度 的影响进行了研究。结果表明， 随铝粉 膏掺量的增加， AA C的干密度逐渐降低 ； 随拌合水温度升高 ， A AC的干 密度先 降低后略微升 高， 抗压强度先降低后基本保持不变； 随水料比增大， A A C的干密度先降低后升高， 抗压强度不断降低； 随六偏磷酸钠掺量的增加， A AC干密度先 降低后有所增加 ， 抗压强度先增加后有所降低 。合适 的铝粉膏掺量为 0 3 0 0 3 5 ， 拌 合水温 度为 6 0 6 5， 水料 比 为 O 6 O 0 6 3 ， 六偏磷酸钠 掺量 为 0 7 1 O 。 关键词： 蒸压加气混凝土： 铝粉膏； 干密度； 抗压强度 中图分类号： T U 5 2 8 2 文献标 识码 ： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 2 ) 0 4 0 0 7 0 04 E ffe c t o f ma i n f a c t o r s o n p r o p e r t i e s o f a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e Y ANG 屁 ， S U N Z h e n pi n g ， HU ANG Hu i h a o， L I U J i n g ( K e y L a b o r a t o r y o f A d v a n c e d C i v i l E n g i n e e ri n g Ma t e ri a l s ， Mi n i s t ry o f E d u c a t i o n ， T o n g j i Un i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 1 8 0 4 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e e ff e c t of a l u mi n u m p a s t e ， w a t e r t e mp e r a t u r e ，w a t e r b i n d r a t i o a n d ( N a P e 3 ) 6 o n t h e d ry d e n s i t y a n d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h of Au t o c l a v e d Ae r a t e d Co n c r e t e( AAC) wa s t e s t e d T h e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t ， d ry d e n s i t y o f AAC d e c r e a s e s wi t h i n c r e a s e of a l u mi n u m p a s t e； d ry d e n s i t y of AAC d e c r e a s e s fir s t l y a n d s l i g h t l y i n c r e a s e s ， c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f AAC d e c r e a s e s fi rst l y a n d t h e n v a ri e s i n s i g n i fic a n t l y wi t h i n c r e a s e of mi x i n g - wa t e r t e mp e r a t u r e ， d ry d e n s i t y of AAC d e c r e a s e s i n i t i a l l y a n d t h e n i n c r e a s e s s t e a d i l y ， c o mp r e s s i v e s t r e n g t h of AAC d e c r e a s e s wi t h i n c r e a s e of wa t e r b i n d r a t i 6 ； d ry d e n s i t y of AAC d e c r e a s e s fi r s t l y a n d s l i g h t l y i n c r e a s e s ， a n d c o m p r e s s i v e s t r e n gth o f A A C i s j u s t t h e o p p o s i t e w i t h i n c r e a s e of ( N A P 0 3 ) 6 T h e r e f o r e ， i t i s a p p r o p ri a t e t h a t a l u mi n u m p a s t e a n d ( Na PO) 6 d o s a g e i s r e s p e c t i v e l y O 3 0 - 0 3 5 a n d 0 7 -1 O ， wa t e r t e mp e r a t ur e i s 6 0 - 6 5 and wa t e r b i n d r a t i o i s 0 6 0- 06 3 Ke y wo r d s ： a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e ； alu mi n u m p a s t e ； d r y d e n s i t y ： C o m p r e s s i v e s t r e n g t h 近年来我国墙体保温材料得到了很大发展。在外墙保温 技术的发展中， 高分子保温材料以其优越的保温隔热性能在 我国建筑节能建筑中被广泛采用。高分子有机发泡保温板， 如E P S 、 X P S 和P U等， 其材料成本低廉， 保温效果好， 施工方 便， 且有一定的机械强度和柔韧性， 吸水率低， 占据着市场上 基 金项 目： “ 十二五 ” 国家科技支撑计划项 目Q0 1 1 B A E 1 4 B 0 6 ， 2 0 1 2 B A J 2 0 B 0 2 ) ； 高性能土木工程材料国家重点实验 室 开放基金 资助 ( 2 0 1 1 - 2 0 1 2 ) ； 2 0 1 0年政策引导类计划 新 产 品计划 项 目资助 ( 2 0 o 9 G J C 0 0 0 1 2 ) ； 国家 9 7 3基 础研 。 究项 目计划资助 ( 2 0 o 9 C B 6 2 3 1 0 4 5 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 1 1 - 1 5 作者简介 ： 杨洁， 女， 1 9 8 8年生 ， 河南新蔡人， 硕 士研究生 ， 主要研究方 向： 先进土木工程材料方 向。通讯作者 ： 孙振平 ， 地址 ： 上海市 曹安公 路 4 8 0 0号 同 济 大 学材 料 科 学 与 工程 学 院 ， 电话 ： 0 2 1 6 9 5 8 2 1 4 0 ， E ma il ： g r t s z h p 1 6 3 c o rn。 7 0 新型建筑材料 2 0 1 2 4 保温材料8 0 的比例。但是这些材料普遍耐热性差、 易燃烧， 且在燃烧时会产生有毒烟气，同时释放大量热量加速大火蔓 延。近几年， 高分子外保温材料致火灾频发， 给人民的生命安 全和财产安全带来了极大的危害。 因此， 墙体保温材料不仅要 注重节能环保， 还要兼顾防火安全， 才能保障人民生命和财产 安全， 促进建筑节能行业可持续发展。 蒸压加气混凝土( 以下简称A A C ) 是一种多孔轻质混凝 土， 它以硅质材料( 如粉煤灰和砂等) 和钙质材料( 如石灰和水 泥) 为主要原料， 掺加发气剂， 经配料浇注、 发气膨胀、 切割养 护等工艺制成的多孔硅酸盐材料。 A A C具有以下几个优点： ( 1 ) 自重轻。 孔隙率一般为7 0 8 0 ， 其体积密度是普通混凝土的1 4 1 5 ， 是普通烧结砖的 l 3 ； ( 2 ) 相对强度不低。 在强度性能方面， 虽然比普通烧结砖稍 差， 但比强度则是普通烧结砖的1 5 倍； ( 3 ) 可加工性好。 质轻 且不含粗集料， 具有可钉、 可锯、 可钻等便于加工的特性； ( 4 ) 保温隔热性能好。 通常体积密度为3 0 0 1 2 0 0 k 咖 的A A C ， 其 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 杨洁， 等： 若干主要因素对蒸压加气混凝土性能的影响 导热系数为O 0 8 0 3 0 W ( n 1 K ) ； ( 5 ) 隔声、 耐火性能好； ( 6 ) 抗 震性能好； ( 7 ) 原料来源广， 生产效率高， 生产能耗低。因此， A L C性能优异， 且可以节能、 节材和利废 1 】 ， 是一种轻质保温 墙体材料， 为我国建设节能建筑打下良好的基础。 本文通过试验， 就铝粉膏掺量、 拌合水温、 水料比和六偏 磷酸钠掺量对A A C 于密度和抗压强度的影响规律进行了研 究， 并对相关机理进行了解释， 其结果对A A C产品的优化具 有一定参考意义。 1 原材料与试验方法 1 1 原材 料 P C 4 2 5 复合硅酸盐水泥， 其物理力学性能见表 1 ； 1 I 级 粉煤灰； 市售生石灰， ， 主要化学成分见表 2 ； 天然二水石膏； 水 剂型铝粉膏， 取自焦作煤业集团韩王工业公司； 六偏磷酸钠， 由江阴澄星实业集团公司生产。 表 1 水泥的物理 力学性能 表 2 生石灰 的主要化学成份 1 2 试验仪器 水泥净浆搅拌机、工程塑料试模 ( 规格7 0 7 m r n x 7 0 7 m m x 7 0 7 m m ) 、 空气压缩机 蒸压釜 远红外辐射干燥箱、 天 平、 温度计。 1 3 试验基准配比( 见表 3 ) 表 3 试验基准配 比 1 4 试验方法 1 4 1 A A C的制备工艺 试验主要工艺流程如图1 所示。 困圈 围 圈 垣 匝 圆 区 匪亘 圈 匝 _ 医 图 1 蒸压 加气 混凝土试块的成型工艺流程 ( 1 ) 粉煤灰、 水泥、 石灰、 石膏及( N a P O ) 分别计量后， 干 混2 m i n 至均匀。 ( 2 ) 加入温水后进行搅拌。水温根据环境温度调整， 为 4 5 7 5 ， 用水量根据实际需水量进行调整。 ( 3 ) 铝粉膏计量后加入， 搅拌4 5 s 。 ( 4 ) 浇注入模， 送入5 0 恒温干燥箱静停养护4 h后切 面包头， 在空气中静停 1 2 h 后脱模。 ( 5 ) 放入蒸压釜养护， 养护温度 1 7 8 ， 时间1 0 h 。 蒸压养 护制度为： 升温2 h 至 1 7 8 o C ， 保温 8 h ， 压力0 9 M P a ， 自然降 温 2 h 。 1 4 2 性 能测试 A A C的干密度和抗压强度参照G B T 1 1 9 6 9 - - 2 0 0 8 蒸压 加气混凝土性能试验方法 进行测试。 2 结果分析与讨论 2 1 铝粉膏对 A AC性能的影响 目 前应用最广、 使用经验最为成熟的发气剂是铝粉2 1 。近 年来， 其替代物一铝粉膏开始发展起来。 铝粉膏生产采用湿磨 工艺， 避免了粉尘飞扬3 1 。 铝粉膏在碱性料浆中反应放出氢气， 使A A C内部形成细小均匀的气泡，从而达到降低密度的目 的， 因此， 其掺量对A A C的密度有着决定性的作用。 试验中保持水泥、 粉煤灰、 生石灰和石膏用量不变， 分别 为干物料质量( 水泥、 粉煤灰、 生石灰和石膏的质量之和) 的 1 6 、 6 0 、 2 2 和2 ， 水料比固定为0 5 9 ， 拌合水温为5 5 ， 浇筑温度为2 7 。 改变铝粉膏掺量， 研究其对A A C干密度的 影响规律， 结果见图2 。 、 、 铀 H 一 图 2 铝粉膏掺量对 A A C干密度的影响 由图2 可以看出，随铝粉膏掺量的增加， A A C的干密度 逐渐降低， 由9 3 5 k g m 降至6 7 7 k g m 。铝粉膏掺量从0 1 0 增至0 3 0 过程中， 干密度降低较为明显； 而继续增加铝粉膏 的量， 密度趋于不变。 ， 分析原因： A A C干密度的影响因素主要有发气剂、粉煤 灰和石膏的掺量， 以及料浆碱含量， 拌合水温度、 水料比和搅 拌工艺等网 。 在其它因素保持不变的情况下， 一定范围内随铝 N E W B UI L Dl NG MAT E Rl AL S 71 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 杨洁， 等： 若干主要因素对蒸压加气混凝土性能的影响 粉膏的增多， 发气量增大， 因而A A C干密度降低。 但是铝粉膏 量增加到 一定 程度后， 由 于加气混 凝土 料浆的 碱度有限， 限 制 了铝粉膏的进一步发气， 因而干密度趋于不变。此时， 如果适 当增加生石灰含量，或滴入适量N a O H和水玻璃等， A A C干 密度可能会继续降低。 综合考虑实用性和经济性， 合适的铝粉膏掺量为0 3 0 一 0 _ 3 5 。 2 2 拌合水温对 A A C性能的影响 拌合水温是生产A A C不可忽视的重要因素。 拌合水采用 温水的 意义在于 其可促进料浆的 稠化，同 时也加 速铝粉膏的 发气过程。 试验中固定水泥、 粉煤灰、 生石灰和石膏用量分别为干物 料质量的1 6 、 6 0 、 2 2 和2 ， 水料比0 5 9 。改变拌合水温 度，分别为5 0 、 5 5 、 6 0 、 6 5 、 7 0 和7 5 ( 对应浇筑温度分别为 2 3 、 2 7 、 3 5 、 4 0 、 4 4 和4 8 c c ) ，研究其对A A C 干密度和抗压强 度的影响规律， 结果分别见图3 和图4 。 6 0 0 5 5 0 5 0 0 稍 一 45 0 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 温度 图 3 拌合水温对A A C干密度的影响 图 4 拌合水温对 A A C抗压强度的影响 由图3 可以看出，升高拌合水温度， A A C的干密度先下 降后大幅度上升， 在水温为6 5 时， A A C制品的干密度达到 最小值4 3 4 k g m 0 。 由图4可以看出，随拌合水温的升高， A A C的抗压强度 先下降后基本保持不变， 当拌合水温度为7 0 时， A A C的抗 压强度最小值为2 - 2 M P a 。 资料表明 _ q ， 适当 提高拌合水的 温度， 可以 加速A A C 料 浆发气和硬化， 有利于形成大量均匀分布的气孔， 因而干密度 7 2 新型建筑材料 2 0 3 2 4 下降。 A A C的抗压强度受体积密度、 孔隙率、 孔结构、 含水率、 原材料、 养护制度和荷载方向等因素的影响17 ” 。密度与抗压 强度呈线性关系， 因而干密度减小， 抗压强度下降。 料浆温度 过高时， 使铝粉发气过程剧烈， 容易导致严重冒泡和沉陷， 甚 至沸腾，塌模，从而造成气孔分布不均匀，孔结构不好， 对 A A C的干密度和抗压强度强度都造成不良 影响。同时， 太高 的拌合水温会消耗较多的能源， 对资源也是一种浪费。这说 明，拌合水温在一定程度上可以 优化试验，但并不是越高越 好， 合适的拌合水温为6 0 6 5 。 2 - 3 水料比对 A A C性能的影响 水料比是指A A C料浆中拌合水质量与干物料质量之比。 水在 A A C 生产中非常重要， 它既是发气反应和水热反应的参 与组分，又是使各物料均匀混合和进行各种化学反应的必要 介质。 水不仅要满足化学反应的需要， 还要使料浆具有良好的 浇注稳定性， 水料比过小会导致发气不足， 而水料比太大会导 致塌模 。 试验中固定水泥、 粉煤灰、 生石灰和石膏的用量分别为总 物料量的 1 6 、 6 0 、 2 2 和2 ， 铝粉膏掺量3 0 ， 拌合水温 6 0 q C ， 浇注温度 3 5 q C 。改变水料比， 研究其对A A C 干密度和 抗压强度的影响规律， 结果分别见图5 和图6 。 稚 图 5 水料比对A A C干密度的影响 图 6 水料比对 A A C抗压强度的影响 由图5 可以看出，随水料比的增大， A A C的干密度先降 低后升高， 当水料比为0 6 5 时， 取得最小干密度值4 0 8 k g m 。 由图6 可以看出，随水料比的增大， A A C的抗压强度不 断降低， 当水料比为0 6 7 时， 取得抗压强度最小值 1 8 M P a 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 杨洁， 等： 若干主要因素对蒸压加气混凝土性能的影响 在一定范围内， 随水料比增大， 料浆的流动性变好且稠化 变慢， 铝粉膏发气受到的阻力减小故发气较为顺畅， 料浆保持 适当的剪切应力， 使得A A C获得良好的气孔结构， 所以干密 度大幅度降低； 此时A A C 气孔率大， 但气孔结构良 好， 故抗压 强度缓慢降低。当水料比过大时， 料浆黏度降低， 不足以维持 A A C料浆小气泡结构的平衡， 气泡极易串通溢出， 或小气泡 汇入大气泡中， 形成更大孔径的气泡， 导致应力集中， 破坏气 孔壁结构 ， 故干密度增加而抗压强度降低。 综合考虑， 合适的水料比为0 6 0 0 6 3 。 2 4 六偏磷酸钠对 A A C性能的影响 六偏磷酸钠化学式为( N A P 0 3 ) ， 是偏磷酸钠( N a P O ) 聚合 体的一种，为N a 2 0 P 2 0 摩尔比接近 1 的玻璃状长链聚磷酸 盐， 其具有胶体的保护能力， 可用作分散剂、 稳定剂嘲 。 试验中固定水泥、 粉煤灰、 生石灰、 石膏的用量分别为总 物料量的1 6 、 6 0 、 2 2 和2 ， 铝粉膏掺量3 0 ， 拌合水温 6 0 ， 浇筑温度3 5 q C ， 水料比0 6 l 。 改变六偏磷酸钠掺量， 研究 其对A A C 干密度和抗压强度的影响， 结果分别见图7 和图8 。 、 、 缃 H - 图 7 ( N a P O ， ) 掺 量对 A A C干密度 的影响 莹 鹱 图 8( N a P O ， ) 掺量对 A A C抗压强度的影响 从图7 可以看出， 随( N A P 0 3 ) 掺量的增加， A A C干密度先 降低后增加， 在( N A P 0 3 ) 掺量为1 O 时最低， 为3 4 6 k 羁 f m 。 由图8 可以看出， 随( N A P 0 3 ) 掺量的增加， A A C抗压强 度先增加后有所降低， 在( N a P O ) 掺量为0 7 1 0 时达到 最高为2 9 M P a 。 通过( N A P 0 3) 的分散作用， 铝粉膏均匀地分散在料浆中， 形成相对稳定的分散或悬浮状态， 有利于铝粉膏的发气， 形成 较为均匀的气泡结构， 因此适量的( N a P O ， ) 可以降低A A C干 密度， 提高A A C的抗压强度。又因为( N a P O ， ) 会跟C 3 S反应 形成不溶性钙盐膜层， 附着在水泥颗粒表面， 阻碍水泥的正常 水化 ， 会导致水泥凝结时间延长， 故当( N a P O 。 ) 掺量过大时 会使混合浆体难以稠化， 在铝粉膏发气过程中气泡大量溢出， 或发气完成后， 浆体不能支承自 重而塌模， 使已经形成的多孔 结构遭到破坏， 导致A A C密度增大而抗压强度降低。综合考 虑， 较为合适的( N A P 0 ) 掺量为0 7 1 0 。 从以上结果和分析看， 合适的铝粉膏掺量， 拌合水温， 水 料比和( N a P O ) 掺量可以降低A A C的干密度， 且对抗压强度 也产生良性影响。 今后可进一步研究减水剂、 早强剂和纤维等 对A A C性能的影响， 或者优化生产工艺， 将物理引气和化学 发泡结合起来， 进一步降低A A C的干密度， 提高抗压强度和 抗裂性， 减小收缩性和吸水率， 从而拓宽其应用范围。 3 结论 ( 1 ) 随乳铝粉膏掺量的增加， A A C的干密度先降低后趋 于不变， 合适的铝粉膏的掺量为0 3 0 一 0 3 5 。 。 ( 2 ) 随拌合水温升高， A A C 密度先降低后略微升高， 抗压 强度先降低后基本保持不变， 合适的拌合水温为6 0 6 5 。 ( 3 ) 随水料比增大， A A C 密度先降低后升高， 抗压强度先 降低后基本不变， 合适的水料比为0 6 0 0 6 3 。 ( 4 ) 随六偏磷酸钠掺量的增加， A A C的干密度密度先降 低后有所增加， 抗压强度先降低后基本保持不变。 合适的六偏 磷酸钠掺量为0 7 1 0 。 参考文献 ： 1 彭军芝 ， 彭小芹 加气 混凝土 的结构 与性 能研究进展 J 】 材 料 导 报 ， 2 0 1 1 ， 2 5( 1 ) ： 8 9 9 3 2 】 宋 晓辉 ， 任 中京 加气混凝土用铝粉的应用与制各 J 】 _ 中国粉体 技 术 ， 2 0 0 6 ( 3 ) ： 4 5 4 7 3 朱洪法 ， 朱玉霞 工业助剂手册 M】 北京： 金盾出版 社， 2 0 0 7 4 漆 贵海 ， 林 力勋， 彭小芹 ， 等 碱磷渣加气混凝土体积密度影响 因 素的研究 J 】 _ 武汉理工大学学报 ， 2 0 0 9 ， 3 1 ( 7 ) ： 5 2 5 5 5 】 钱加增 拌合水温在加气 混凝土 生产 中的作用 J 新型建筑材料 ， 1 99 8( 2 )： 2 3 I 6 6 牛新文 粉煤灰加气混凝 土浇注稳 定性 的控制 【 J 1 新型建筑材料 ， 1 9 9 7( 9 ) ： 4 0 41 【 7 】 Ha n e c k a K， K o r o n t h a l y o v a O， Ma t i a s o v s k y P T h e c a r b o n a t i o n o f a u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e J C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e arc h ， ( 下转第 8 3页) N E W BUI L DI NG M ATE R I AL S 7 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m