輕質(zhì)高強(qiáng)粉煤灰加氣混凝土的試驗(yàn)研究畢業(yè)論文

1、Comment a1: 結(jié)論 Comment a2: 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)怎么來(lái)的 摘要摘要 加氣混凝土是以硅質(zhì)材和鈣質(zhì)材為基本材料，加入適量發(fā)氣劑，經(jīng)發(fā)泡、成 型、蒸壓養(yǎng)護(hù)等工藝制得的無(wú)機(jī)材料制品。但是目前由于加氣混凝土在強(qiáng)度、 體積密度存在不少問(wèn)題，制約了其作為自保溫材料的應(yīng)用推廣，所以研究輕質(zhì)、 高強(qiáng)、體積穩(wěn)定性優(yōu)良的新型加氣混凝土材料迫在眉睫。本文通過(guò)對(duì)影響粉煤 灰加氣混凝土輕質(zhì)高強(qiáng)性能因素的分析，進(jìn)行初步試驗(yàn)、對(duì)比試驗(yàn)和驗(yàn)證試驗(yàn)， 并利用掃描電鏡（SEM）進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)機(jī)理分析，制備輕質(zhì)高強(qiáng)粉煤灰加氣混 凝土。 試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著水泥摻量的增加，粉煤灰加氣混凝土的表觀密度先增 大后減少，強(qiáng)度和比強(qiáng)

2、度增加；隨著鋁粉加入量的增加，粉煤灰加氣混凝土的 表觀密度先減少后增大，強(qiáng)度和比強(qiáng)度先增大后減少；隨著水料比的增大，粉 煤灰加氣混凝土的表觀密度、強(qiáng)度和比強(qiáng)度減少。研究所得最佳配合比：水泥 摻量 20%，鋁粉加入量 0.6，水料比 0.58。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：粉煤灰加氣混凝土 干表觀密度 抗壓強(qiáng)度 比強(qiáng)度 Abstract The aerated concrete material is formed by foaming, molding and steams maintenance through the addition of foaming agent, whose basic mate

3、rials are siliceous and calcareous materials. However, there are many problems in the compress strength and bulk density, which constraints the application and development of autoclaved aerated concrete as insulating material. Therefore, it is urgent to study a new type of aerated concrete materials

4、 of light performance, high strength, excellent dimensional stability .Based on the analysis of influencing factor, light performance and high strength fly ash aerated concrete is explored and prepared through the preliminary experiment, contrast experiment and orthogonal experiment. Also, the mecha

5、nism analysis of micro-structure is completed by scanning electron microscopy (SEM). The experiment results show that: as the cement content increases, the apparent density of fly ash aerated concrete decreases first and then increases while its compressive strength and specific strength increase; A

6、s the addition of aluminum powder increases, the apparent density decreases first and then increases while the compressive strength and specific strength increase first and then decrease; As water- cement ratio increases, all of them decrease. he best mixture ratio: twenty percent of cement content,

7、 six extremely of aluminum powder and water-cement ratio to 0.58. Key words: fly ash aerated concrete ,apparent density ,compressive strength, specific strength 目目 錄錄 摘要.I ABSTRACT.II 第 1 章 緒論.1 1.1 引言.1 1.2 粉煤灰加氣混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀.1 1.2.1 粉煤灰加氣混凝土在國(guó)外的發(fā)展.1 1.2.2 粉煤灰加氣混凝土在國(guó)內(nèi)的發(fā)展.2 1.3 粉煤灰加氣混凝土的特性.3 1.4 粉煤灰加氣混凝土

8、的發(fā)展前景.4 1.5 本課題擬解決問(wèn)題及設(shè)計(jì)路線.5 1.5.1 本課題擬解決問(wèn)題.5 1.5.2 設(shè)計(jì)路線.5 第 2 章 試驗(yàn)研究.7 2.1 基本試驗(yàn)介紹.7 2.1.1 粉煤灰加氣混凝土原材料的技術(shù)要求.7 2.1.2 試驗(yàn)儀器.9 2.1.3 本試驗(yàn)主要原材料.9 2.1.4 本試驗(yàn)工藝流程.11 2.2 初步試驗(yàn).11 2.2.1 初步性試驗(yàn)設(shè)計(jì).11 2.2.2 初步試驗(yàn)結(jié)果及分析.12 2.3 對(duì)比試驗(yàn).12 2.3.1 對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì).12 2.3.2 對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果及分析.13 2.4 正交配比試驗(yàn).14 2.4.1 正交配比試驗(yàn)設(shè)計(jì).14 2.4.2 正交配比試驗(yàn)結(jié)果.15

9、 2.4.3 正交試驗(yàn)極差分析.16 2.4.4 正交試驗(yàn)結(jié)論.19 2.5 驗(yàn)證試驗(yàn).19 第 3 章 機(jī)理分析.20 3.1 發(fā)氣反應(yīng)和多孔結(jié)構(gòu)的形成.20 3.2 粉煤灰加氣混凝土蒸壓硬化過(guò)程.21 3.2.1 石灰與含硅材料的反應(yīng).21 3.2.1 水泥與含硅材料的反應(yīng).21 3.2.3 石灰-水泥-石膏-粉煤灰的化學(xué)反應(yīng).22 3.3 粉煤灰加氣混凝土 SEM 分析.22 第 4 章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析.24 4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析.24 4.2 環(huán)保效益分析.24 第 5 章 結(jié)論與建議.26 5.1 結(jié)論.26 5.2 建議.26 參考文獻(xiàn).28 致謝.29 第第 1 章章 緒論緒論 1

10、.1 引言引言 加氣混凝土是一種輕質(zhì)多孔材料。它是以水泥、石灰、粉煤灰、礦渣、砂、 發(fā)氣材料等為原料，經(jīng)磨細(xì)、配料、澆注、切割、蒸壓養(yǎng)護(hù)等工序而制成的。 因其經(jīng)發(fā)氣后制品內(nèi)部含有大量均勻而細(xì)小的氣孔，故名加氣混凝土1。它具 有一系列優(yōu)點(diǎn)，如：1)節(jié)約土地和能源；2)密度小、重量輕；3)保溫隔熱效能好、 導(dǎo)熱系數(shù)小，達(dá)到自保溫墻體的標(biāo)準(zhǔn)。它是今后替代外墻外保溫墻材的尚好自 保溫墻體材料。 目前，我國(guó)建筑節(jié)能墻體以外墻外保溫為主。主要外保溫體系有：膨脹聚 苯板外保溫體系、大模內(nèi)置聚苯板外保溫體系以及膠粉聚苯顆粒外保溫體系， 其共同點(diǎn)都是在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)外粘結(jié)一層聚苯乙烯泡沫材料。這幾種外保溫體系 的做

11、法存在三大弊?。浩湟?，聚苯乙烯屬于石油制品，會(huì)加劇能源緊張；其二， 受石油價(jià)格影響，工程造價(jià)波動(dòng)大、價(jià)格高；其三，保溫體系的耐久性 (包括 耐火性)受到了質(zhì)疑2。加氣混凝土是一種實(shí)現(xiàn)資源、性能與成本最佳組合的新 型墻體材料，具有節(jié)能、資源綜合利用、循環(huán)使用等諸多優(yōu)點(diǎn)。 但目前由于在強(qiáng)度、體積密度存在不少問(wèn)題，制約了加氣混凝土自保溫材 料應(yīng)用推廣，因此研究輕質(zhì)、高強(qiáng)、體積穩(wěn)定性優(yōu)良的新型加氣混凝土材料迫 在眉睫。本課題研究的是加氣混凝土的一種粉煤灰加氣混凝土。 1.2 粉煤灰加氣混凝土的粉煤灰加氣混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 粉煤灰加氣混凝土在國(guó)外的發(fā)展粉煤灰加氣混凝土在國(guó)外的發(fā)展 加氣

12、混凝土最先出現(xiàn)于捷克，1889 年一個(gè)叫霍夫曼（Hofman）的人取得了 用鹽酸和碳酸鈉制造加氣混凝土的專利。1919 年，柏林人格羅沙海（Grosahe） 用金屬粉未作發(fā)氣劑制出了加氣混凝土。1923 年，瑞典人?？松?（JA.Eriksson）掌握了以鋁粉為發(fā)氣劑的生產(chǎn)技術(shù)并取得了專利權(quán)3。以 鋁粉發(fā)氣發(fā)氣量大，所產(chǎn)生的氫氣在水中溶解量小，發(fā)氣效率較高，發(fā)氣過(guò)程 亦比較容易控制，鋁粉來(lái)源廣，從而為加氣混凝土的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供了 重要的條件。此后，隨著對(duì)工藝技術(shù)和設(shè)備的不斷改進(jìn)，工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)機(jī)日益 成熟，終于在 1929 年首先在瑞典建成了世界上第一座加氣混凝土廠4。 從工業(yè)化生產(chǎn)加氣混

13、凝土至今僅 70 多年的歷史，加氣混凝土工業(yè)得到了很 大的發(fā)展。不僅在瑞典形成了“伊通（Ytong） ”和“西波列克斯（Siporex） ”兩 大專利及相應(yīng)的一批工廠，而且在其他許多國(guó)家也相繼引進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)或開(kāi)發(fā)研 究自己的生產(chǎn)技術(shù)。特別是一些氣候寒冷的國(guó)家如挪威、荷蘭、波蘭、丹麥等 國(guó)，研究成功自己的生產(chǎn)技術(shù)，形成了新的專利。如德國(guó)的海波爾（Hebel） 、 荷蘭的求勞克斯（Durox） 、波蘭的烏尼泊爾（Unipol）和丹麥的司梯瑪 （Stema） 。二戰(zhàn)前，加氣混凝土僅在少數(shù)北歐國(guó)家推廣應(yīng)用，而現(xiàn)在，無(wú)論是 嚴(yán)寒地區(qū)，還是赤道附近的炎熱地帶，生產(chǎn)和應(yīng)用已遍及五大洲 60 多個(gè)國(guó)家5。 1.

14、2.2 粉煤灰加氣混凝土在國(guó)內(nèi)的發(fā)展粉煤灰加氣混凝土在國(guó)內(nèi)的發(fā)展 我國(guó)早在上世紀(jì) 30 年代，就有了生產(chǎn)和使用加氣混凝土的記錄。當(dāng)初，在 上海平?jīng)雎窐蜻?，建成一座小型加氣混凝土廠，其產(chǎn)品用于幾幢單層廠房和上 海大廈、國(guó)際飯店、錦江飯店、新城大廈等高層建筑的內(nèi)隔墻，并一直延用至 今6。 解放后，我國(guó)十分重視加氣混凝土的研究和生產(chǎn)。1958 年，原建工部建筑 科學(xué)研究院開(kāi)始研究蒸養(yǎng)粉煤灰加氣混凝土。1962 年起建筑科學(xué)研究院與北京 有關(guān)單位研究并試制了加氣混凝土制品，并很快在北京硅酸鹽廠（現(xiàn)北京輕質(zhì) 材料廠）和貴陽(yáng)灰砂磚廠進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)獲得成功。1965 年引進(jìn)瑞典西波列克 斯公司專利技術(shù)和全套

15、裝備，在北京建成我國(guó)第一家加氣混凝土廠北京加 氣混凝土廠，標(biāo)志著我國(guó)加氣混凝土進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)代7。 從 1971 年對(duì)引進(jìn)的西波列克斯技術(shù)裝備進(jìn)行測(cè)繪，開(kāi)始了我國(guó)加氣混凝 土工藝裝備的開(kāi)發(fā)使用。先后形成了中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)院的 6 米翻轉(zhuǎn)式切割機(jī) 組（目前，各設(shè)備制造企業(yè)已推出了 3.9 米1.2 米、4.2 米1.2 米等機(jī)型） ； 上海楊浦的 4 米預(yù)鋪鋼絲卷切式切割機(jī)組；北京建材設(shè)計(jì)研究院的 3.9 米預(yù)鋪 鋼絲提拉式切割機(jī)組；常州建材研究所和中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的翻版海波 爾切割機(jī)組；中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的海波爾的 JHQ 切割機(jī)組；常州建材研 究設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的的司梯瑪成套設(shè)備和 4

16、 米、6 米系列分步式切割機(jī)（仿伊通） 及全套設(shè)備等，為加氣混凝土裝備的國(guó)產(chǎn)化打下了基礎(chǔ)8。 我國(guó)自 1965 年建設(shè)第一家加氣混凝土廠起，經(jīng)歷了 40 多年時(shí)間，現(xiàn)建成 了各類加氣混凝土廠逾 330 家?？傇O(shè)計(jì)能力超過(guò) 2000 萬(wàn)立方米，成為國(guó)際上應(yīng) 用粉煤灰生產(chǎn)加氣混凝土最廣泛、技術(shù)最成熟的國(guó)家。并且進(jìn)一步拓展了原材 料的范圍，成功地將其他工業(yè)廢棄物如石材加工產(chǎn)生的碎末、水泥管樁生產(chǎn)過(guò) 程中排放的廢漿以及玻璃、采煤、采金業(yè)的尾礦等作為硅質(zhì)材料大量用于加氣 混凝土生產(chǎn)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在全國(guó)還涌現(xiàn)了一批從事加氣混凝土生產(chǎn)、設(shè) 備和應(yīng)用技術(shù)研究的科研院所和大專院校，建立健全了科研、設(shè)計(jì)、教學(xué)

17、、施 工、裝備和配套材料等系統(tǒng)；制定了從原材料、產(chǎn)品、試驗(yàn)方法和施工應(yīng)用的 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使我國(guó)加氣混凝土設(shè)備形成了完整的工業(yè)體系9。 1.3 粉煤灰加氣混凝土的特性粉煤灰加氣混凝土的特性 （1）重量輕 由于粉煤灰加氣混凝土是加氣制品，其絕干容重僅為 600kg/m3左右，僅為 紅磚的 1/3，混凝土的 1/4，因此可以減輕建筑物的自重，減少基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)的經(jīng) 濟(jì)投入，降低軟弱地基的施工難度。 表 1.1 幾種常見(jiàn)建筑材料的容重 單位：Kg/m3 材料加氣砼木料粘土磚空心砌塊陶?；炷疗胀ɑ炷?容重4007004006501600180090017001400180020002600 （2）保溫性

18、 蒸壓加氣混凝土砌塊內(nèi)部含有大量氣泡和微孔，因而具有良好的保溫性能。 容重 400Kg/m3700Kg/m3的加氣混凝土導(dǎo)熱系數(shù)通常為 0.09w/(m.k) 0.17 w/(m.k)，保溫能力是粘土磚的 34 倍，普通混凝土的 48 倍。具體如下表示： 表 1.2 幾種常見(jiàn)建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù) 單位：w/(m.k) 材料種類加氣混凝土陶粒制品土墻粘土磚玻璃普通混凝土 導(dǎo)熱系數(shù)0.150.170.700.810.751.50 （3）抗壓性 06 級(jí)蒸壓加氣混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度為 3.5MPa，07 級(jí)為 5.0MPa。蒸壓加氣 混凝土砌塊整體強(qiáng)度大，每個(gè)砌塊一般相當(dāng)于 10 塊黏土磚。因此其砌體的

19、強(qiáng)度 利用率高，強(qiáng)度利用系數(shù)為 0.70.8，而黏土磚的強(qiáng)度利用系數(shù)只有 0.20.3。 （4）耐火性 蒸壓加氣混凝土砌塊導(dǎo)熱系數(shù)低，熱遷移慢，能有效抵抗火災(zāi)，并保護(hù)結(jié) 構(gòu)不受火災(zāi)影響。其耐火溫度高達(dá) 700，為一級(jí)耐火材料，屬無(wú)機(jī)不燃物。 高溫下不會(huì)產(chǎn)生有害氣體，是消防免檢產(chǎn)品。 （5）吸聲性 蒸壓加氣混凝土具有球狀密閉多孔結(jié)構(gòu)，因而有一定的吸聲性能。吸聲系 數(shù)為 0.20.3，吸聲性能優(yōu)于普通的混凝土，適用于對(duì)吸聲有特殊要求的建筑 墻體。加氣混凝土墻的隔聲量：100mm 厚為 45dB、180mm 厚為 53dB、240mm 厚為 58dB。 （6）耐久性 150mm150mm150mm

20、的試件在大氣中暴露一年后抗壓強(qiáng)度提高 25%，10 年后強(qiáng)度仍然保持穩(wěn)定，大部分加氣混凝土在自然碳化后強(qiáng)度略有提 高。這說(shuō)明加氣混凝土具有良好的耐久性能。 （7）抗?jié)B水性 蒸壓加氣混凝土具有密閉獨(dú)立球狀結(jié)構(gòu)，因而吸水導(dǎo)濕緩慢。經(jīng)試驗(yàn)，采 用淋浴噴頭分別向 240mm 厚的黏土磚墻和加氣混凝土墻噴淋，黏土磚墻 12h 后 全部浸透，而加氣混凝土墻噴淋 72h 后滲水深度 80mm100mm。因此, 加氣混 凝土制品適用于多雨地區(qū)的外墻。 （8）易加工性 由于加氣混凝土質(zhì)地輕，而且硬度不是很高，所以該加氣塊的生產(chǎn)規(guī)格有 很多種，可以根據(jù)客戶的要求來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，另外該磚還具有鋸、刨、鉆、釘?shù)?特性。因

21、此加氣塊的規(guī)格的隨意性很強(qiáng)。可以在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行 生產(chǎn)10。 1.4 粉煤灰加氣混凝土的發(fā)展前景粉煤灰加氣混凝土的發(fā)展前景 從加氣混凝土的特性可以看出，這種新型墻體材料的市場(chǎng)前景廣闊。 根據(jù) Comment a3: 引入實(shí)驗(yàn)?zāi)康?Comment a4: 實(shí)驗(yàn)步驟，具體說(shuō)明 權(quán)威人士統(tǒng)計(jì)，前幾年國(guó)內(nèi)的的加氣混凝土行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)有 300 多家。各個(gè)廠 家的生產(chǎn)能力也不一樣，有年產(chǎn)兩萬(wàn)立方的也有年產(chǎn)十萬(wàn)立方的少數(shù)也有年產(chǎn) 三十萬(wàn)立方的。而現(xiàn)在加氣混凝土行業(yè)熱已經(jīng)慢慢的發(fā)展開(kāi)來(lái)，現(xiàn)在粗略的統(tǒng) 計(jì)，國(guó)內(nèi)的的加氣混凝土生產(chǎn)廠家數(shù)量是以前的好幾倍10。加氣混凝土的應(yīng)用 非常的廣泛，主要用在機(jī)械廠

22、房和民用建筑中的墻體材料、填充墻、樓板和屋 面板等承重墻材以及非承重材料和州周?chē)奶畛鋰鷫?。逐漸，加氣混凝土已成 為建筑材料行業(yè)的主導(dǎo)展品，國(guó)家現(xiàn)在已經(jīng)對(duì)粘土實(shí)心磚的進(jìn)行禁止停產(chǎn)。所 以，粉煤灰加氣混凝土應(yīng)用前景良好11。 1.5 本課題擬解決問(wèn)題及設(shè)計(jì)路線本課題擬解決問(wèn)題及設(shè)計(jì)路線 1.5.1 本課題擬解決問(wèn)題本課題擬解決問(wèn)題 雖然加氣混凝土優(yōu)點(diǎn)很多，但目前其在強(qiáng)度、體積密度存在不少問(wèn)題，制 約了加氣混凝土自保溫材料應(yīng)用推廣。因此，本課題主要研究輕質(zhì)、高強(qiáng)、 、體 積穩(wěn)定性優(yōu)良的粉煤灰加氣混凝土。 本課題擬解決問(wèn)題如下：本課題擬解決問(wèn)題如下： （1）干表觀密度：通過(guò)調(diào)節(jié)鋁粉用量和水料比大小，

23、降低加氣混凝土質(zhì)量，）干表觀密度：通過(guò)調(diào)節(jié)鋁粉用量和水料比大小，降低加氣混凝土質(zhì)量， 達(dá)到課題所要求的輕質(zhì)性；達(dá)到課題所要求的輕質(zhì)性； （2）強(qiáng)度：通過(guò)調(diào)節(jié)水泥摻量，從而改變水泥石灰含量，達(dá)到課題所要求）強(qiáng)度：通過(guò)調(diào)節(jié)水泥摻量，從而改變水泥石灰含量，達(dá)到課題所要求 的高強(qiáng)性；的高強(qiáng)性； （3）比強(qiáng)度：在表觀密度與強(qiáng)度之間尋找一個(gè)最佳平穩(wěn)點(diǎn)，達(dá)到一個(gè)最大）比強(qiáng)度：在表觀密度與強(qiáng)度之間尋找一個(gè)最佳平穩(wěn)點(diǎn)，達(dá)到一個(gè)最大 比強(qiáng)度。比強(qiáng)度。 1.5.2 設(shè)計(jì)路線設(shè)計(jì)路線 通過(guò)查閱文獻(xiàn)，特制定以下的試驗(yàn)方案：通過(guò)查閱文獻(xiàn)，特制定以下的試驗(yàn)方案： （1）初步試驗(yàn)。鑒于實(shí)驗(yàn)室無(wú)預(yù)養(yǎng)環(huán)境和蒸壓養(yǎng)護(hù)條件，故嘗試在

24、以下四）初步試驗(yàn)。鑒于實(shí)驗(yàn)室無(wú)預(yù)養(yǎng)環(huán)境和蒸壓養(yǎng)護(hù)條件，故嘗試在以下四 種情況下進(jìn)行：種情況下進(jìn)行： a.自然條件靜停自然條件靜停+自然條件養(yǎng)護(hù)；自然條件養(yǎng)護(hù)； b.標(biāo)準(zhǔn)條件靜停標(biāo)準(zhǔn)條件靜停+自然條件養(yǎng)護(hù)；自然條件養(yǎng)護(hù)； c.標(biāo)準(zhǔn)條件靜停標(biāo)準(zhǔn)條件靜停+高壓鍋內(nèi)養(yǎng)護(hù)；高壓鍋內(nèi)養(yǎng)護(hù)； d.沸煮箱內(nèi)靜停沸煮箱內(nèi)靜停+高壓鍋內(nèi)養(yǎng)護(hù)。高壓鍋內(nèi)養(yǎng)護(hù)。 （2）對(duì)比試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)有各種原材料的配料范圍，進(jìn)行對(duì)比分析，摸索幾）對(duì)比試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)有各種原材料的配料范圍，進(jìn)行對(duì)比分析，摸索幾 組比較佳的配合比；組比較佳的配合比； （3）正交試驗(yàn)。得出最佳配合比；）正交試驗(yàn)。得出最佳配合比； （4）驗(yàn)證性試驗(yàn)。將最佳配合比

25、投入生產(chǎn)實(shí)際，驗(yàn)證正交試驗(yàn)結(jié)果的可行）驗(yàn)證性試驗(yàn)。將最佳配合比投入生產(chǎn)實(shí)際，驗(yàn)證正交試驗(yàn)結(jié)果的可行 性；性； （5）機(jī)理分析。使用掃描電鏡（）機(jī)理分析。使用掃描電鏡（SEM）從微觀結(jié)構(gòu)對(duì)粉煤灰加氣混凝土）從微觀結(jié)構(gòu)對(duì)粉煤灰加氣混凝土 進(jìn)行機(jī)理分析；進(jìn)行機(jī)理分析； （6）效益分析。從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益兩個(gè)角度出發(fā)，分析粉煤灰加氣混）效益分析。從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益兩個(gè)角度出發(fā)，分析粉煤灰加氣混 凝土的利用價(jià)值及發(fā)展前景凝土的利用價(jià)值及發(fā)展前景。 第第 2 章章 試驗(yàn)研究試驗(yàn)研究 2.1 基本試驗(yàn)介紹基本試驗(yàn)介紹 2.1.1 粉煤灰加氣混凝土原材料的技術(shù)要求粉煤灰加氣混凝土原材料的技術(shù)要求 （1）粉

26、煤灰 粉煤灰應(yīng)具有必要的細(xì)度 4900 孔/cm2篩篩余小于 20%，2000 孔/cm2篩篩 余小于 70%； 用于加氣混凝土的粉煤灰質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)達(dá)到 JC409G-91硅酸鹽制品用粉煤灰 中級(jí)和級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具體技術(shù)指標(biāo)2見(jiàn)表 2.1： 表 2.1 加氣混凝土用粉煤灰技術(shù)指標(biāo) 指標(biāo)級(jí)級(jí) 細(xì)度（0.04mm 方孔篩篩余） 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 燒失量 SiO2含量 30 50 7 40 45 58 12 40 放射性符合 GB6763 規(guī)定 （2）水泥 對(duì)水泥的要求根據(jù)加氣混凝土的品種、工藝不同而有所不同。如單獨(dú)使用 水泥做鈣質(zhì)材料時(shí)應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)較高的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。這些 水泥水化時(shí)可以產(chǎn)生

27、較多的 Ca(OH)2。如與石灰共同作為鈣質(zhì)材料，可使用強(qiáng) 度等級(jí) 32.5MPa 的礦渣水泥、粉煤灰水泥及火山灰水泥。對(duì)水泥中游離氧化鈣 含量可適當(dāng)放寬，因?yàn)檎魤吼B(yǎng)護(hù)，游離氧化鈣將全部水化，而且水泥的摻量不 是很高，不會(huì)引起安定性不良。 不宜用高比表面的早強(qiáng)型水泥做鈣質(zhì)材料，因?yàn)樗嗨不^(guò)快影響鋁不宜用高比表面的早強(qiáng)型水泥做鈣質(zhì)材料，因?yàn)樗嗨不^(guò)快影響鋁 粉的發(fā)氣效果。粉的發(fā)氣效果。 Comment a5: 可用發(fā)氣劑 （3）石灰 、有效氧化鈣（與 SiO2發(fā)生反應(yīng)的 CaO，簡(jiǎn)稱 ACaO）60%； 、MgO7%； 、采用消化時(shí)間 30min 左右的中速消化石灰，經(jīng)細(xì)磨至比表面積

28、 2900- 3100cm2/g。石灰技術(shù)要求1見(jiàn)表 2.2： 表 2.2 石灰的技術(shù)要求（JC/T621-1996） 指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品 A(CaO+MgO)% 907565 MgO,% 258 SiO2% 258 CO2% 257 消化速度5-155-155-15 消化溫度60-9060-9060-90 未消化殘?jiān)?101015 細(xì)度（0.080mm 方孔篩篩余量） 151520 （4）石膏 石膏在粉煤灰加氣混凝土中，是發(fā)氣過(guò)程的調(diào)節(jié)劑。主要有以下三個(gè)作用： 、抑制石灰的消化，使其消解時(shí)間延長(zhǎng)，并降低最終消化溫度,從而控制 料漿的堿度，調(diào)節(jié)發(fā)氣速度； 、參與水化反應(yīng)，與 C3A，Ca

29、(OH)2反應(yīng)生成對(duì)料漿稠化硬化及強(qiáng)度有重 要作用的水化硫鋁酸鈣； 、和水泥中摻加有石膏一樣起緩凝作用。 （5）發(fā)氣劑 發(fā)氣劑是生產(chǎn)加氣混凝土的關(guān)鍵原材料，它不僅能滿足料漿中發(fā)氣形成大 量細(xì)小而均勻的氣泡，同時(shí)對(duì)混凝土性能不會(huì)產(chǎn)生不良影響。對(duì)加氣混凝土發(fā) 氣材料曾進(jìn)行研究，可以作為發(fā)氣材料的有鋁粉、雙氧水、漂白粉等等，但考 慮到生產(chǎn)成本、發(fā)氣效果等種種因素，目前基本上都使用鋁粉作為發(fā)氣材料。 我國(guó)加氣混凝土用鋁粉的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB2054-89）見(jiàn)表 2.3 表 2.3 加氣混凝土用鋁粉技術(shù)指標(biāo) 代號(hào)細(xì)度/80um、篩余/%活性鋁含量/%蓋水面積/(m2/g)油脂含量/% FLO11850.42

30、0.602.83.0 PLQ21850.420.602.83.0 FLQ30.5850.420.602.83.0 2.1.2 試驗(yàn)儀器試驗(yàn)儀器 （1）三聯(lián)模：尺寸為 4040160mm； 尺寸為 100100100mm； （2）HBY-40A 型水泥混凝土恒溫恒濕標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱：無(wú)錫建儀儀器； （3）標(biāo)準(zhǔn)砂石篩：孔徑 0.315mm，浙江上虞市公路儀器廠； 水泥標(biāo)準(zhǔn)篩：孔徑 0.080mm，浙江上虞市道墟張興砂篩廠； （4）WAY300 型電液式壓力試驗(yàn)機(jī)：最大力值 300KN，精度等級(jí) I 級(jí)， 生產(chǎn)廠家無(wú)錫市錫儀建材廠； （5）101A-2 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海恒三儀器； （6）分析天平

31、：分度值 0.1mg，最大稱量 200g，上海精密科學(xué)儀器； （7）電子天平：分度值 0.1g，最大稱量 3Kg，上海友聲衡器； （8）不銹鋼電熱蒸餾水器，上海光地儀器設(shè)備； （9）蒸壓釜，設(shè)計(jì)壓力 1.4MPa，最高工作壓力 1.3MPa，設(shè)計(jì)溫度 198， 耐壓試驗(yàn)壓力 1.75MPa,常州常成熱力設(shè)備； （11）場(chǎng)掃描電鏡：放大倍數(shù) 74300000，分辨率 133ev，分析元素 Be4-U92； （10）燒杯、量筒、溫度計(jì)、抹刀、攪拌鍋、攪拌機(jī)。 2.1.3 本試驗(yàn)主要原材料本試驗(yàn)主要原材料 （1）水泥：巢湖水泥廠； （2）粉煤灰：合肥第二發(fā)電廠； （3）石灰：鳳陽(yáng)水泥，有效氧化鈣含量

32、均大于 60%； （4）石膏：四方磷肥廠； (5) 鋁粉：山東鋁粉鄒平； （6）蒸餾水：不銹鋼電熱蒸餾水器加熱而得。 以下是拍攝的部分原材料的外觀照片： 圖 2.1 粉煤灰 圖 2.2 石膏 圖 2.3 石灰 圖 2.4 鋁粉 Comment a6: 流程圖過(guò)于簡(jiǎn)單，以 后在論文中盡量詳寫(xiě) 2.1.4 本試驗(yàn)工藝流程本試驗(yàn)工藝流程 2.2 初步試驗(yàn)初步試驗(yàn) 2.2.1 初步試驗(yàn)設(shè)計(jì)初步試驗(yàn)設(shè)計(jì) 通過(guò)大量查閱相關(guān)文獻(xiàn)，粉煤灰加氣混凝土中各種原材料范圍如表 2.5： 表 2.5 粉煤灰加氣混凝土原材料用量范圍 名稱水泥-石灰-粉煤灰 水泥/%1020 石灰/%2024 粉煤灰/%6070 石膏/%

33、35 鋁粉/%78 水料比0.600.65 澆注溫度/C3640 鋁粉攪拌時(shí)間/S3660 由于實(shí)驗(yàn)室無(wú)法到達(dá)預(yù)養(yǎng)和蒸壓養(yǎng)護(hù)條件，本次試驗(yàn)主要都是一些嘗試性 試驗(yàn)，配合比見(jiàn)表 2.6： Comment a7: 數(shù)據(jù)說(shuō)明最好表 2.6 初步試驗(yàn) A 配合比 組數(shù)水料比水泥 （(Kg/m3） 石灰 (Kg/m3） 粉煤灰 (Kg/m3） 石膏 (Kg/m3） 鋁粉 (Kg/m3） 水 （ml） A-10.6219110322.52.580.44280 A-20.6225.8103.2322.52.580.44280 A-30.6018.2103.4328.32.40.48270 A-40.6024

34、.3297.28328.32.40.48270 2.2.2 初步試驗(yàn)結(jié)果及分析初步試驗(yàn)結(jié)果及分析 初步試驗(yàn)都是嘗試性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果不是很理想，試驗(yàn)現(xiàn)象見(jiàn)表 2.7： 表 2.7 初步試驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)現(xiàn)象試驗(yàn)操作 氣孔3d 強(qiáng)度7d 強(qiáng)度 自然條件靜停+自然條件養(yǎng)護(hù)細(xì)小無(wú)十分低 標(biāo)準(zhǔn)條件靜停+自然條件養(yǎng)護(hù)細(xì)小無(wú)十分低 標(biāo)準(zhǔn)條件靜停+高壓鍋內(nèi)養(yǎng)護(hù)粗大 沸煮箱內(nèi)靜停+高壓鍋內(nèi)養(yǎng)護(hù)均勻低稍高 試驗(yàn)分析： 從上表可以明顯看出，隨著靜停和養(yǎng)護(hù)條件的改變，粉煤灰加氣混凝土的 各種性能都隨之改善，氣孔由細(xì)小到均勻，3d 強(qiáng)度、7d 強(qiáng)度都略微提高。 由此可以推斷，良好的靜停條件和養(yǎng)護(hù)條件，試驗(yàn)效果應(yīng)該會(huì)更佳。

35、2.3 對(duì)比試驗(yàn) 2.3.1 對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在初步試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，改變?cè)囼?yàn)環(huán)境，即在合肥大來(lái)新型建材進(jìn)一步展開(kāi) 試驗(yàn)。對(duì)比試驗(yàn)調(diào)整了試驗(yàn)方案，具體如下： 第一組：水泥摻量 14%，鋁粉占干物料的 0.6，K=3.70，w/c=0.60； 第二組：水泥摻量 14%，鋁粉占干物料的 0.55, K=3.70，w/c=0.58； 第三組：水泥摻量 17%，鋁粉占干物料的 0.55，.K=3.70，w/c=0.58； 第四組：水泥摻量 17%，鋁粉占干物料的 0.55，K=3.70，w/c=0.60； 根據(jù)上述試驗(yàn)方案，具體配合比見(jiàn)表 2.8： 表 2.8 對(duì)比性試驗(yàn) B 配合比 編號(hào) 粉煤

36、灰 (Kg/m3 ） 水泥 (Kg/m3） 石灰 (Kg/m3） 石膏 (Kg/m3 ） 鋁粉 (g/m3） 水 (ml) 水料比 B-1431.618.3112.52.6337.5338.10.60 B-2431.618.3112.52.6282.2326.20.58 B-3345.517.886. 92.1225.1261.10.58 B-4345.517.886.92.1225.1270.10.60 2.3.2 對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果及分析對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果及分析 對(duì)比性試驗(yàn)結(jié)果，即粉煤灰加氣混凝土的具體技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表 2.9： 表 2.9 對(duì)比驗(yàn) B 技術(shù)指標(biāo) 編號(hào) 出釜質(zhì)量 (g) 干表觀密度 (Kg

37、/m3) 強(qiáng)度 (MPa) 比 強(qiáng) 度 （MPacm3g ） B-1733.8524.12.685.11 B-2773.5552.53.125.65 B-3847.1605.13.345.52 B-4821.7586.93.105.28 對(duì)比性試驗(yàn)分析如下： 試驗(yàn) B-1 和試驗(yàn) B-2 對(duì)比可以看出，隨著鋁粉摻量增加，粉煤灰加氣混凝 土的表觀密度減少； 試驗(yàn) B-2 和試驗(yàn) B-3 對(duì)比可以看出，隨著水泥摻量的增加，粉煤灰加氣混 凝土的強(qiáng)度增加； 試驗(yàn) B-3 和試驗(yàn) B-4 對(duì)比可以看出，隨著水料比的減少，粉煤灰加氣混凝 土的強(qiáng)度增加明顯。 綜上所述，考慮到影響粉煤灰加氣混凝土的各方面因素

38、，本課題初步選定： Comment a8: 學(xué)習(xí)正交實(shí)驗(yàn) 水泥摻量、鋁粉占干物料百分?jǐn)?shù)和水料比三個(gè)因素，進(jìn)行正交試驗(yàn)。 2.4 正交配比試驗(yàn)正交配比試驗(yàn) 2.4.1 正交配比試驗(yàn)設(shè)計(jì)正交配比試驗(yàn)設(shè)計(jì) 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用規(guī)格化的正交表，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出試驗(yàn)方案和有效地分 析出試驗(yàn)結(jié)果，推出最優(yōu)配方和工藝條件。正交表是利用“均衡搭配”與“整 齊可比”這兩條基本原理，從大量的全面試驗(yàn)方案中，為挑選出少量具有代表 性的試驗(yàn)點(diǎn)，所制成的排列整齊的規(guī)格化表格12。 經(jīng)過(guò)初步實(shí)驗(yàn)和對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)粉煤灰加氣混凝土的幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的變化已 有深入了解，現(xiàn)在通過(guò)調(diào)整各種原材料用量：水泥摻量、鋁粉加入量和水料比， 采用三因

39、素三水平正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)，確定最佳材料組合用量。正交設(shè)計(jì)見(jiàn)表 2.10、2.11，配合比見(jiàn)表 2.12： 表 2.10 L9（33）正交試驗(yàn)因素水平 水泥摻量/% 鋁粉加入量/ 水料比列代號(hào) 因素 試驗(yàn)號(hào)ABC C-1100.550.58 C-2150.60.60 C-3200.650.62 表 2.11 正交設(shè)計(jì)表 水平 因素ABC C-1100.550.58 C-2100.60.60 C-3100.650.62 C-4150.550.60 C-5150.60.62 C-6150.650.58 C-7200.550.62 C-8200.60.58 C-9200.650.60 表 2.12 密度為

40、 600Kg/m3加氣混凝土的各種原材料組成用量 編號(hào)正交 組合 粉煤灰 (Kg/m3) 水泥 (Kg/m3) 石灰 (Kg/m3 ） 石膏 (Kg/m3） 鋁粉 (g/m3) 水 (ml) 水料比 C-1A1B1C1414.512.61132.5297.1313.30.58 C-2A1B2C2414.512.61132.5324.1324.10.60 C-3A1B3C3414.512.61132.5351.1334.90.62 C-4A2B1C2414.518.8106.82.5297.1324.10.60 C-5A2B2C3414.518.8106.82.5324.1334.90.62 C

41、-6A2B3C1414.518.8106.82.5351.1313.30.58 C-7A3B1C3414.525.1100.52.5297.1334.90.62 C-8A3B2C1414.525.1100.52.5324.1313.30.58 C-9A3B3C2414.525.1100.52.5351.1324.10.60 2.4.2 正交配比試驗(yàn)結(jié)果正交配比試驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表，逐一做了九組試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 2.13： 表 2.13 L9（33）正交試驗(yàn)結(jié)果 編號(hào)出釜質(zhì)量 （g） 干表觀密度 （Kg/m3） 強(qiáng)度 （MPa） 比強(qiáng)度 （MPacm3g） 1814.2581.63.0

42、85.29 2749.05352.785.20 3736.9526.42.604.94 4852.5608.93.215.27 5794.5567.53.025.32 6864.1617.23.155.10 7708.7506.22.905.73 8802.25733.586.24 9771.9551.43.185.77 2.4.3 正交試驗(yàn)極差分析正交試驗(yàn)極差分析 （1）對(duì)干表觀密度的極差分析，見(jiàn)表 2.14： 表 2.14 干表觀密度的極差分析 C水泥摻量 A鋁粉加入量 B水料比 C K(1,J)547.7565.6590.6 K(2,J)597.9558.5565.1 K(3,J)543

43、.5 565.0533.3 R54.47.157.3 分析結(jié)果如下： 極差分析： 從表 2.14 可以看出，A 因素的第三水平較佳，B 因素的第二水平較佳，C 因素的第三水平較佳。根據(jù)極差大小，順次排出因素的主次順序?yàn)椋?CAB。 根據(jù)上述分析可知，就表觀密度而言，粉煤灰加氣混凝土配合比的最優(yōu)方 案是 C3A3B2。 500 520 540 560 580 600 620 1015200.550.60.650.580.60.62 A B C 干表觀密度（kg/m3） A：水泥摻量B：鋁粉加入量C：水料比 圖 2.6 對(duì)干表觀密度的影響 圖 2.6 分析： 如圖 2.6 所示，隨著水泥摻量的增加

44、，粉煤灰加氣混凝土表觀密度先增加 后減?。浑S著鋁粉加入量的增加，粉煤灰加氣混凝土表觀密度先減少達(dá)到最低 值后又增大；隨著水料比的增大，粉煤灰加氣混凝土表觀密度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。 （2）對(duì)強(qiáng)度的極差分析，見(jiàn)表 2.15： 表 2.15 抗壓強(qiáng)度的極差分析 C水泥摻量 A鋁粉加入量 B水料比 C K(1,J)2.823.063.27 K(2,J)3.133.123.06 K(3,J)3.222.982.84 R0.400.140.43 分析結(jié)果如下： 極差分析 從表 2.15 可以看出，A 因素的第三水平較佳，B 因素的第二水平較佳，C 因素的第一水平較佳。根據(jù)極差大小，順次排出因素的主次順序?yàn)椋?C

45、AB。 所以，就強(qiáng)度而言，粉煤灰加氣混凝土配合比的最優(yōu)方案是 C1A3B2。 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 1015200.550.60.650.580.60.62 A B C 強(qiáng)度（MPa） A：水泥摻量B：鋁粉加入量C：水料比 圖 2.7 對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響 圖 2.7 分析 如圖 2.7 所示，隨著水泥摻量的增加，粉煤灰加氣混凝土強(qiáng)度先快速增加 后有所減緩；隨著鋁粉加入量的增加，粉煤灰加氣混凝土強(qiáng)度先增加達(dá)到最大 值后又減?。浑S著水料比的增大，粉煤灰加氣混凝土強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。 （3）對(duì)比強(qiáng)度的極差分析，見(jiàn)表 2.16： 表 2.16 比強(qiáng)度的極差分析 C水泥摻量 A鋁粉加入

46、量 B水料比 C K(1,J)5.145.435.54 K(2,J)5.235.595.41 K(3,J)5.915.27 5.33 R 0.580.320.21 分析結(jié)果如下： 極差分析 從上表可以看出，A 因素的第三水平較佳，B 因素的第二水平較佳，C 因 素的第一水平較佳。根據(jù)極差大小，順次排出因素的主次順序?yàn)椋篈BC。 所以，就比強(qiáng)度而言，粉煤灰加氣混凝土比強(qiáng)度的最優(yōu)方案是 A3B2C1。 4.6 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 1015200.550.60.650.580.60.62 A B C 比強(qiáng)度（MPacm3g） A：水泥摻量B：鋁粉加入量C：水料比 圖 2.

47、8 對(duì)比強(qiáng)度的影響 圖 2.8 分析 如圖所示，隨著水泥摻量的增加，粉煤灰加氣混凝土比強(qiáng)度先穩(wěn)步增加后 快速增加；隨著鋁粉加入量的增加，粉煤灰加氣混凝土強(qiáng)度先增加達(dá)到最大值 后又減?。浑S著水料比的增大，粉煤灰加氣混凝土強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。 2.4.4 正交試驗(yàn)結(jié)論正交試驗(yàn)結(jié)論 綜合表觀密度極差分析、強(qiáng)度極差分析、比強(qiáng)度極差分析，為了平衡表觀 密度和強(qiáng)度之間的矛盾，粉煤灰加氣混凝土配合比的最優(yōu)方案是 A3B2C1。 2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn) 為了驗(yàn)證正交試驗(yàn)的正確性，將最優(yōu)方案 C-8A3B2C1組合的配合比投入 生產(chǎn)實(shí)際，在合肥大來(lái)新型建材進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)，配合比見(jiàn)表 2.17： 表 2.17 驗(yàn)證

48、性試驗(yàn)配比 粉煤灰 Kg/m3 水泥 Kg/m3 石灰 Kg/m3 石膏 Kg/m3 鋁粉 Kg/m3 水 ml 水料比 Kg/m3 414.525.1100.52.5324.1313.30.58 驗(yàn)證試驗(yàn)所測(cè)的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表 2.18： 表 2.18 驗(yàn)證性試驗(yàn)結(jié)果 出釜容重 (Kg/m3） 干表觀密度 (Kg/m3） 抗壓強(qiáng)度 MPa 比強(qiáng)度 （MPacm3g） 795.8568.45.29.12 加氣混凝土性能指標(biāo)（GB11968-2006）見(jiàn)表 2.19： 表 2.19 加氣混凝土的性能指標(biāo)（GB11968-2006） 單位：MPacm3g 比強(qiáng)度B03B04B05B06 優(yōu)等品7.00

49、8.33 合格品 3.335.00 5.005.83 表 2.18 與表 2.19 相比較，驗(yàn)證試驗(yàn)所測(cè)結(jié)果干表觀密度、抗壓強(qiáng)度和比強(qiáng) 度相較于合格品，優(yōu)等品都是最理想的。 第第 3 章章 機(jī)理分析機(jī)理分析 輕質(zhì)高強(qiáng)粉煤灰加氣混凝土的結(jié)構(gòu)形成包括兩個(gè)過(guò)程：第一，鋁粉發(fā)氣使 料漿膨脹和坯體凝結(jié)硬化形成多孔的物理化學(xué)過(guò)程；第二是蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下， 硅質(zhì)材和鈣質(zhì)材水熱合成，使強(qiáng)度增長(zhǎng)的物理化學(xué)過(guò)程。 3.1 發(fā)氣反應(yīng)和多孔結(jié)構(gòu)的形成發(fā)氣反應(yīng)和多孔結(jié)構(gòu)的形成 在加氣混凝土料漿中，發(fā)氣反應(yīng)是從原料攪拌開(kāi)始的，反應(yīng)可歸納如下： 、在攪拌機(jī)中，加入粉煤灰漿、水泥、生石灰、鋁粉、水以及其它外加 劑后，水泥和石灰

50、即發(fā)生水化反應(yīng)。水泥水化要析出 Ca(OH)2，生石灰消解也 生成 Ca(OH)2，與鋁粉產(chǎn)生的反應(yīng)為： 2Al+3Ca(OH)2+6H2O3CaOAl2O36H2O+3H2 式(3.1) 、加入燒堿或純堿時(shí)有 NaOH 或 KOH 在場(chǎng)，其反應(yīng)為： 2A1+6NaOH+6H2O3CaOAl2O36H2O+3H2 式(3.2) 、在加氣混凝土料漿中的液相呈堿性且迅速變成飽和溶液（PH12） ， 此時(shí)鋁粉極易與各種堿液作用： 2A1+6H2O2A1(OH)3+3H2 式(3.3) 2A1+3Ca(OH)2+3CaSO42H2O+ mH2OnAFt+3H2 式(3.4) 可見(jiàn)，鋁粉與堿性飽和溶液發(fā)

51、生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，這些氫氣極少溶于水，而 且隨著溫度升高體積還要增大，所以必然使料漿產(chǎn)生膨脹13。 鋁粉與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣和料漿膨脹始終處于動(dòng)態(tài)平衡。料漿膨脹的動(dòng)力是 氣泡內(nèi)的內(nèi)壓力，料漿膨脹的阻力是上層料漿的重力和料漿極限剪應(yīng)力14。發(fā) 氣初期，鋁粉不斷產(chǎn)生氫氣內(nèi)壓力不斷得到補(bǔ)充，因而迅速膨脹，只要?dú)馀輧?nèi) 壓力繼續(xù)大于上層料漿的重力和極限剪應(yīng)力膨脹就會(huì)繼續(xù)進(jìn)行下去。當(dāng)料漿迅 速稠化，極限剪應(yīng)力急劇增大，膨脹才會(huì)逐漸緩慢下來(lái)。當(dāng)鋁粉反應(yīng)結(jié)束，氣 泡內(nèi)不再增加內(nèi)壓力，或者這種內(nèi)壓力不足以克服上層料漿的重力和極限剪應(yīng) 力時(shí)，膨脹過(guò)程就停止了。 當(dāng)放氣完畢、膨脹結(jié)束時(shí)，料漿中的石灰質(zhì)礦物膠結(jié)料仍在水化，

52、水化作 用的產(chǎn)物氫氧化鈣、水化硅酸鹽、水化鋁酸鹽等不斷形成，料漿中的水分由于 參加反應(yīng)成為結(jié)合水而逐漸減少水化產(chǎn)物在溶液中濃度增加達(dá)到飽和狀態(tài)，析 出微小的晶體，微晶與凝聚的膠體逐漸形成失去流動(dòng)性的凝聚狀態(tài)，凝結(jié)硬化， 變成了有強(qiáng)度的坯體，足以承受坯體自身的重量。從料漿澆注到失去流動(dòng)性并 且有自承重強(qiáng)度的過(guò)程通常稱為稠化過(guò)程。稠化過(guò)程結(jié)束，坯體的多孔結(jié)構(gòu)基 本形成了。隨著水化作用繼續(xù)進(jìn)行，孔壁厚度不斷緊密，不斷增強(qiáng)，但此時(shí)由 于水化時(shí)間短溫度低、水化產(chǎn)物少，這種初步凝結(jié)硬化的坯體還只是一種半成 品15。 因此，為了使料漿成為具有一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、可以進(jìn)行切割的坯體，需要有 一段靜置停放過(guò)程。靜停過(guò)

53、程也就是料漿的凝結(jié)過(guò)程。 3.2 粉煤灰加氣混凝土蒸壓硬化過(guò)程粉煤灰加氣混凝土蒸壓硬化過(guò)程 加氣混凝土中硅質(zhì)材和鈣質(zhì)材的水熱合成反應(yīng)需要在 180200的高溫下 才能順利進(jìn)行，所以加氣混凝土制品的養(yǎng)護(hù)一般都要采用蒸壓養(yǎng)護(hù)。 3.2.1 石灰與含硅材料的反應(yīng)石灰與含硅材料的反應(yīng) Ca(OH)2與 SiO2在大約 1MPa 大氣壓、180的養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)： 7CaO+4SiO2 + nH2O7CaO4SiO2nH2O 式 (3.5) 反應(yīng)開(kāi)始時(shí)溫度較低，Ca(OH)2和 SiO2的反應(yīng)是通過(guò)吸附、擴(kuò)散方式進(jìn)行 的，在加氣混凝土坯體內(nèi)部形成高堿性水化硅酸鈣晶體。隨著溫度的升高及反 應(yīng)的繼續(xù)

54、進(jìn)行，高堿性水化硅酸鈣不斷遭到破壞，開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪A性水化硅酸 鈣晶體2。變化過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)為： 5(7CaO4SiO2nH2O)+ 8 SiO2 7(5CaO4SiO2nH2O) 式 (3.6) 5CaO4SiO2nH2O + SiO2 5(CaOSiO2nH2O) 式 (3.7) 4(CaOSiO2H2O)+SiO2 4CaO5SiO2nH2O 式 (3.8) 如果養(yǎng)護(hù)時(shí)間充分，多量結(jié)晶水的水化硅酸鈣，最終生成強(qiáng)度高、結(jié)晶度好 的托貝莫來(lái)石。即： 4CaO5SiO2nH2O 4CaO5SiO25H2O 式(3.9) 3.2.1 水泥與含硅材料的反應(yīng)水泥與含硅材料的反應(yīng) 摻有水泥的加氣混凝土在

55、蒸壓過(guò)程中，SiO2不僅與 C2S 和 C3S 發(fā)生作用， 而且還與 C3A、C4AF 發(fā)生作用生成水石榴子石、CSH 凝膠體等，并析出 Ca(OH)2，這些 CSH 凝膠體和 Ca(OH)2又要與 SiO2反應(yīng)生成托貝莫來(lái)石2。所 以，以水泥為原材料時(shí)，高壓蒸養(yǎng)時(shí)生成托貝莫來(lái)石有兩種反應(yīng)過(guò)程：一種是 水泥水化產(chǎn)物與硅質(zhì)材作用成為低鈣水化物而形成托貝莫來(lái)石；另一種是水泥 析出的 Ca(OH)2與硅質(zhì)材作用形成托貝莫來(lái)石。由此可知，水泥混凝土制品在 常溫下硬化與在高溫下硬化其硬化機(jī)理是不相同的。常溫下，僅僅由于水泥的 水化作用形成水泥石，將各種原材料粘結(jié)起來(lái)，從而產(chǎn)生強(qiáng)度；高溫下，水泥 不僅僅是

56、水化，還與原材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成托貝莫來(lái)石。 3.2.3 石灰石灰-水泥水泥-石膏石膏-粉煤灰的化學(xué)反應(yīng)粉煤灰的化學(xué)反應(yīng) 升溫階段:隨著溫度升高，Ca(OH)2與粉煤灰中的活性 SiO2反應(yīng)生成堿度較 高的水化硅酸鈣，隨著 SiO2的不斷溶解，水泥水化的 CSH 凝膠與石灰、粉煤 灰合成的 CSH 等水化硅酸鈣的堿度不斷降低，開(kāi)始變成半結(jié)晶的 CSH(I)。與 此同時(shí)，三硫型的水化硫鋁酸鈣分解為單硫型的水化硫鋁酸鈣16。 恒溫階段:在 180-200的恒溫初期，大量生成 CSH(I)。在此溫度下，單硫 型水化硫鋁酸鈣也無(wú)法穩(wěn)定，繼續(xù)分解成 C3AH6和 CaSO4，水化鋁酸鈣和 SiO2 作

57、用生成水石榴子石。隨著恒溫時(shí)間的延長(zhǎng)，水化硅酸鈣結(jié)晶程度高不斷提高， 出現(xiàn)托貝莫來(lái)石，進(jìn)一步延長(zhǎng)時(shí)間還可能生成其他結(jié)晶的水化硅酸鈣17。 因此，蒸壓石灰-水泥-石膏-粉煤灰加氣混凝土中水化產(chǎn)物有 CSH(I)、托貝 莫來(lái)石、水石榴子石，隨著恒溫壓力和養(yǎng)護(hù)時(shí)間的不同，它們的數(shù)量和結(jié)晶程 度均在變化。 3.3 粉煤灰加氣混凝土粉煤灰加氣混凝土 SEM 分析分析 試驗(yàn) C-3 是正交試驗(yàn)中綜合評(píng)定最差的一組試驗(yàn)，試驗(yàn) C-8 是正交試驗(yàn)中 綜合評(píng)定為最佳配比組。下面是兩組試驗(yàn)掃描圖像對(duì)比： 圖 3.1 C-組樣品：放大倍數(shù) 100 倍 圖 3.2 C-8 組樣品：放大倍數(shù) 100 倍 由放大倍數(shù) 1

58、00 倍的圖 3.1 和圖 3.2 對(duì)比可知：C-3 組樣品的孔結(jié)構(gòu)非常復(fù) 雜，是由大量的連通孔結(jié)構(gòu)組成，在保溫隔熱、隔音效果上起不到明顯的作用， 斷面紋理模糊，可能是膠凝材料水化不完全,有大量沒(méi)有水化的材料導(dǎo)致18；C- 8 組樣品是由大量單個(gè)、閉合、有規(guī)則的孔結(jié)構(gòu)組成，能夠起到良好的保溫隔 熱、隔音效果，斷面紋理比較清晰。通過(guò)對(duì)比可知，C-8 組樣品優(yōu)越于 C-3 組 樣品。 圖 3.3 C-3 組樣品：放大倍數(shù) 10000 倍 圖 3.4 C-8 組樣品：放大倍數(shù) 10000倍 由放大倍數(shù) 10000 倍的圖 3.3 和圖 3.4 對(duì)比可知：C-3 組樣品中含有大量絮 狀 CSH 凝膠體

59、及少量針狀可能是托貝莫來(lái)石19，而托貝莫來(lái)石是形成強(qiáng)度的主 要來(lái)源，所以其強(qiáng)度低；C-8 組樣品中含有大量針狀的托貝莫來(lái)石，結(jié)晶程度 高，相互交錯(cuò)，構(gòu)成粉煤灰加氣混凝土強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)比可知：C-8 組樣品優(yōu)越 于 C-3 組樣品。 第第 4 章章 效益分析效益分析 4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析經(jīng)濟(jì)效益分析 研究粉煤灰加氣混凝土的前景廣大，因此它的經(jīng)濟(jì)效益是不可忽視的。任 何一項(xiàng)成果都要考慮它的成本，如果起成本過(guò)高，在實(shí)際生產(chǎn)中根本無(wú)法推廣， 那也就失去了起研究的意義。 我們從環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)角度考慮，結(jié)合實(shí)際情況，判斷粉煤灰加氣混凝土是 否有必要的研究和使用價(jià)值，是必不可少的一項(xiàng)工作。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，我們得

60、 到了粉煤灰加氣混凝土各種原材料的價(jià)格（見(jiàn)下表）： 表 4.1 粉煤灰加氣混凝土各種原材料價(jià)格 名稱單位價(jià)格/元 水泥噸240 粉煤灰噸36 石灰 噸240 石膏 噸20(運(yùn)費(fèi)) 鋁粉 噸12000 水噸打井 加上機(jī)器損耗、材料運(yùn)輸以及人工操作費(fèi)用，總成本大約 100 元/方，而市 場(chǎng)價(jià)格為 210 元/方，所以，其中的經(jīng)濟(jì)效益不言而喻。 4.2 環(huán)保效益分析環(huán)保效益分析 隨著國(guó)家對(duì)土地政策的管理力度逐漸加大，土地管理制度的逐漸完善，保 護(hù)農(nóng)民土地，整治環(huán)境污染，節(jié)約能源，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的口號(hào)越來(lái)越響亮， 各地的政府部門(mén)開(kāi)始大力整治，亂占耕地，環(huán)境污染，首先，出臺(tái)政策，城市 以及農(nóng)村禁止使用粘