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蒸压加气混凝土砌块 轻质砖制品的生产技术研究




为了适应砌体发展自承重墙技术的需要,根据中国工程建设标准化协会建标协字【2007】81号文件批复,编制的中国建设工程协会标准《砌体自承重墙技术规程》报批稿,根据国家标准GB50574强制性条文的规定,对于用于自承重内隔墙和外墙的蒸压加气混凝土砌块最低强度等级和最大干表观密度作了进一步的规定:用于内隔墙的最低强度等级为A2.5,最大干表观密度为600kg/m3;用于外墙的分别为A5.0和800kg/m3。显然,依据行业标准JC/T1062规定,生产的砌块难以满足这一要求。因此,即使泡沫混凝土砌块采用高压蒸汽养护,强度等级和干表观密度,也难以满足建筑工程的要求。

另外,行业标准JC/T1062规定的泡沫混凝土砌块的技术要求,不仅强度等级和密度等级的技术指标明显偏低,其它性能指标亦存在不容忽视的问题,如劈压比等均不符合国家标准GB50574的如下规定:

(1)蒸压加气混凝土砌块不应有未切割面,其切割面不应有切割附着屑(强制性条文);

(2)蒸压加气混凝土劈压比不应小于表9的要求(强制性条文);

强度等级A3.55.0A7.5劈压比0.160.120.10

注:蒸压加气混凝土劈压比为试件劈拉强度平均值与其抗压强度等级之比。

(3)碳化系数不应小于0.85;(4)软化系数不应小于0.85。3.4 泡沫混凝土砌块的属性

有关资料对泡沫混凝土砌块的属性或者说类别作出如下说明:“按照材料体系,泡沫混凝土砌块可分为水泥泡沫混凝土砌块和硅酸盐泡沫混凝土砌块,前者主要以水泥为胶凝材料,后者则以石灰为主要胶凝材料。”如将水泥-粉煤灰-石灰型、水泥-矿渣-石灰-石膏型、水泥-粉煤灰-砂-石灰型、水泥-砂-石灰型均定义为水泥泡沫混凝土。这显然是要以是否掺水泥和水泥掺量的多少来确定泡沫混凝土砌块的属性或者说类别,欠妥,缺乏科学依据。如生产水泥-矿渣-砂加气混凝土砌块,42.5级普硅水泥掺量为18%~20%,不掺石灰,可谓以水泥为主要胶凝材料,国家标准《墙体材料术语》(GB/T18968)和《硅酸盐建筑制品术语》(GB/T16753)


均明确其为多孔硅酸盐(混凝土)制品,因为其最终的水化产物是以水化硅酸钙和水化铝酸钙为主。也就是说,国家标准GB/T18968和GB/T16753是以科学的方法,看其主要水化产物组成,而不是以表面现象,看其是否掺加水泥及水泥的掺量多少来判定其属性或类别。

从行业标准JC/T1062给出的定义及仅从原材料的分类条目:水泥、集料和掺合料来看,其所命名的“泡沫混凝土砌块”,似乎应为水泥混凝土制品。然而,从标准中将石灰作为掺合料、在生产中为了降低生产成本而在砌块的配方中均掺有石灰来看,其所命名的“泡沫混凝土砌块”实为硅酸盐混凝土制品。

标准规定的掺和合料有:粉煤灰、磨细矿渣粉、石灰和其他活性矿物掺和料。粉煤灰和磨细矿渣粉为硅质材料,其作用是要与水泥水化生成Ca(OH)2,进行二次水化反应,生成更多的以水化硅酸钙为主的胶结料,以利于形成具有一定强度的气孔壁或孔间壁,提高砌块的强度和其它性能。

石灰并不能与水泥水化生成的Ca(OH)2发生二次水化反应。因为石灰同水泥一样可水化生成Ca(OH)2,亦与粉煤灰和磨细矿渣粉等硅质材料进行二次水化反应,生成更多的水化硅酸钙等胶结料,以提高泡沫混凝土砌块的强度及其它性能。显然,石灰与水泥一样是作为钙质材料,用以补充水泥掺量的不足,为泡沫混凝土砌块在养护期间提供Ca(OH)2与硅质材料进行二次水化反应,以满足生成更多胶结料的需要。

依据行业标准JC/T1062,生产泡沫混凝土砌块的原料配合比中除掺有较大比例的水泥外,亦掺有一定量的钙质材料——石灰、电石渣等,如贵州省遵义县中远环保建材有限公司生产的泡沫混凝土砌块的原料配比为:粉煤灰︰水渣︰电石渣︰硫石膏︰水泥=40︰35︰5︰5︰15;又如武汉德龙环保设备有限公司为抚顺罕王新型建材有限公司生产免蒸加气块,提供的原料配合比为:水泥︰尾矿粉︰石灰=30︰55︰15。那么,为什么在泡沫混凝土中掺入较大比例的水泥,还要掺入一定比例的石灰、电石渣等钙质材料?应该说这只有一种答案,那就是:由于为了降低产品成本,造成水泥的掺量不足,

其水化生成的Ca(OH)2不能满足与硅质材料进行二次水化反应,生成新的胶结料以提高砌块性能的需要,为补充水泥的用量不足,则需要掺入价格比水泥低得多的石灰,或者价格更低的电石渣,经水化生成Ca(OH)2,以与硅质材料进行二次水化反应,满足生成新的胶结料的需求。在这一过程中,水泥水化生成的水泥结石稳定、水泥混凝土耐久的物质基础和标志性矿物——Ca(OH)2不复存在,而使泡沫混凝土砌块成为以水化硅酸钙、水化铝酸钙为主要胶结料的硅酸盐制品。这完全符合国家标准《硅酸盐建筑制品》(GB/T16753)给出的硅酸盐建筑制品的定义:“用硅质材料和钙质材料,以一定的工艺方法,在自然或人工水热合成条件下反应生成以水化硅酸钙、水化铝酸钙为主要胶结料的建筑制品”的规定。因此,与水泥一样作为钙质材料的石灰,在行业标准JC/T1062中,却以掺和料的面目赫然出现,显然是不合适的,会使人们将实为硅酸盐混凝土制品的泡沫混凝土砌块误认为是水泥混凝土制品,而不利于正确的选择养护工艺,生产高质量的泡沫混凝土砌块。

因此,采用国家标准《墙体材料术语》(GB/T18968)和《硅酸盐建筑制品术语》(GB/T16753)给出的加气混凝土砌块 轻质砖砌块的定义:“以硅质材料和钙质材料为主要原料,掺加泡沫剂,经加水搅拌,由物理机械作用,产生泡沫,经浇注成型、蒸汽养护等工艺等过程制成的多孔硅酸盐砌块。”来定义由行业标准JC/T1062所命名的“泡沫混凝土砌块”更为确切。

目前,泡沫混凝土制品基本都属于硅酸盐制品,又如由国家标准《蒸压泡沫混凝土砖》送审稿中给出的砖的定义“在水泥、集料、掺合料、外加剂与:水拌和的混合料中引入泡沫,形成轻质料浆,经浇注成型再蒸压养护而制成的砖。”,以此似乎其应为水泥混凝土制品,但与行业标准JC/T1062一样,将本应与水泥同样作为钙质材料的石灰,却以掺合料的面貌出现,以回避其为硅酸盐制品的本质。为了提高和保证泡沫硅酸盐(混凝土)砌块(砖)的产品质量,应采用高压蒸汽养护工艺,以提高砌块(砖)的强度和耐久性能,降低干燥收缩值。如采用非蒸压养护,所生产的砌块(砖)不仅是“非蒸压加气混凝土制品”,亦属于“非蒸压硅酸盐砖(砌块)”,均为国家标准GB50574强制性条文““墙体不应采用非蒸压硅酸盐砖(砌块)及非蒸压加气混凝土制品。”所规定的墙体不应采用的块体材料。

4 墙体不应采用非蒸压加气混凝土制品——免蒸压泡沫混凝土制品

为了适应国家节能减排、节约资源能源政策的大力推行,以及发展低碳经济的总体战略要求,大量利用粉煤灰、矿渣粉等工业废渣,并掺加钙质材料——石灰取代部分水泥,以降低产品成本。如行业标准JC/T1062《泡沫混凝土砌块》和国家标准《蒸压泡沫混凝土砖》送审稿中,关于原材料的规定中尽管将石灰定义为掺合料,但并不能改变其同水泥一样作为钙质材料并具有相同作用的本质,从而生成以水化硅酸钙为主的水化产物。因此,均属硅酸盐混凝土制品。

4.1 泡沫混凝土的结构及物理力学性能形成原理生产泡沫混凝土制品的泡沫混凝土是一种多孔硅酸盐混凝土,它的各种物理力学性能取决于养护后的混凝土结构,包括孔结构及孔壁的组成。与一般硅酸盐混凝土一样,泡沫混凝土的孔壁组成是由硅质材料与钙质材料在自然或人工水热合成条件下反应生成的一系列水化产物和数量决定的,也是使泡沫混凝土具有一定的物理力学性能的成因。

泡沫混凝土的孔结构不仅有如同一般硅酸盐混凝土那样的微孔结构,还有泡沫在料浆中形成的气孔,这对泡沫混凝土的物理力学性能有着极大的影响。

4.1.1 泡沫混凝土的结构(1)泡沫混凝土的孔间壁结构孔间壁是泡沫混凝土的基本材料在水的作用下经养护后形成的人造石,它的组成为水化产物、未水化的材料颗粒和混合水形成的孔隙。

①水化产物

泡沫混凝土的水化产物和一般硅酸盐混凝土相似,随着养护制度的不同,胶凝材料的水化产物和结晶度有明显的不同,致使其性能有显著差异,亦即泡沫混凝土的性能与水化产物和结晶度密切相关。总的来说,硅酸盐混凝土的水化产物是以低碱度的水化硅酸钙系列产物为主,还有水化铝酸钙

(C3AH6)、水石榴石(C3ASnH6-2n)、钙矾石即三硫型水化硫铝酸钙(3CaO·Al2O·3CaSO4·32H2O)和单硫型水化硫铝酸钙(3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O)等水化产

物。

②未反应的材料颗粒

以一定数量的未反应颗粒构成骨架,水化产物作为胶结料,包裹在未反应颗粒表面并填充其空隙构成混凝土整体。

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