對(duì)加氣混凝土而言,確定一個(gè)良好的配合比,必須滿足下列要求:
(1)制品具有良好的使用性能,符合建筑的要求。在諸多性能中,首先是體積密度和抗壓強(qiáng)度,同時(shí),也要考慮到制品的耐久性等性能。
(2)制品或坯體具有良好的工藝性能,與工廠生產(chǎn)條件相適應(yīng)。如澆注穩(wěn)定性。料漿的流動(dòng)性(稠度)、硬化時(shí)間以及簡(jiǎn)捷的工藝流程等。
(3)所采用的原材料品種少,來(lái)源廣泛,價(jià)格低廉,無(wú)污染或低污染,并盡可能多利用工業(yè)廢料。
加氣混凝土的配合比的確定和使用,一般要經(jīng)過(guò)理論配合比的研究試驗(yàn),生產(chǎn)用基本配合比的確定,并考慮配合比的經(jīng)濟(jì)性,后計(jì)算確定配方。
1 水泥-石灰-粉煤灰加氣混凝土的配合比
(1)鈣質(zhì)材料的選用
水泥和石灰都可以單獨(dú)作為鈣質(zhì)材料來(lái)生產(chǎn)加氣混凝土,但都存在一些缺陷。以水泥作單一鈣質(zhì)材料,其適宜的用量為40%。不僅水泥用量大,產(chǎn)品成本高,而且制品強(qiáng)度較低;而采用石灰作單一鈣質(zhì)材料,粉煤灰雖然可以用到75%以上,但是,由于石灰用量單一,其消化特性和硬化特點(diǎn)不能得到有效的調(diào)節(jié)和補(bǔ)充。一般來(lái)說(shuō),坯體往往在初期硬化速度較快(快于發(fā)氣速度),而后期硬化速度又較慢,坯體強(qiáng)度低,靜停時(shí)間長(zhǎng),難以適應(yīng)機(jī)械切割;又由于石灰質(zhì)量波動(dòng)較大,作為單一鈣質(zhì)材料時(shí),增加了控制的難度。因此,目前國(guó)內(nèi)加氣混凝土廠都趨向于使用水泥-石灰(以石灰為主)混合鈣質(zhì)材料。這樣,既可以降低水泥用量,又可以更好地控制生產(chǎn)。需要說(shuō)明的是,也有少數(shù)工廠現(xiàn)在采用石灰單一鈣質(zhì)材料進(jìn)行生產(chǎn),這與所使用的硅質(zhì)材料粉煤灰的質(zhì)量及工廠的生產(chǎn)控制水平密切相關(guān)。
(2)水泥和石灰用量
當(dāng)配方的C/S比確定后,僅是確定了粉煤灰與石灰加水泥的比例,確定石灰與水泥各占多少,也是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程,期間,要考慮到形成水化產(chǎn)物,也要考慮到生產(chǎn)中工藝參數(shù)的控制,以形成良好的氣孔結(jié)構(gòu);還要考慮到生產(chǎn)周期的長(zhǎng)短。一般說(shuō)來(lái),在鈣質(zhì)材料中,起主要作用的是石灰,這是因?yàn)槭沂荂aO的主要提供材料,也是料漿中熱量的主要提供者,對(duì)制品的性能起著關(guān)鍵的作用,更對(duì)料漿稠化過(guò)程及坯體的早期強(qiáng)度起著決定性的作用;水泥也是CaO的提供者,但其遇水后迅速反應(yīng),產(chǎn)生大量的水化硅酸鈣凝膠,料漿粘度迅速增長(zhǎng);坯體形成后,水泥的初凝促進(jìn)了坯體強(qiáng)度的提高,從而有利于切割,這對(duì)加氣混凝土生產(chǎn)來(lái)說(shuō)意義巨大,也就是說(shuō),水泥的作用主要是保證澆注穩(wěn)定性并加速坯體的硬化。通常,在粉煤灰加氣混凝土配比中,石灰的用量約為18%~25%:水泥的用量則是6%~15%,石灰與水泥總量占30%~35%相應(yīng)地粉煤灰為65%~70%。
(3)石膏用量
石膏在加氣混凝土生產(chǎn)中的作用也具有雙重性,在蒸壓粉煤灰制品中,由于石膏參與形成水化產(chǎn)物,摻加石膏可以顯著提高強(qiáng)度,減少收縮,碳系數(shù)也有很大提高。同時(shí),在澆注過(guò)程中,對(duì)石灰的消解有著明顯的延緩作用,從而減慢了料漿的稠化速度。所以,石膏的摻入量,既要考慮提高制品性能,也要考慮控制工藝參數(shù)。如料漿的水料比、石灰的質(zhì)量及用量等,一般石膏的摻人量控制在5%以內(nèi)。
(4)鋁粉用量
鋁粉用量取決于加氣混凝土的體積密度。在使用相同質(zhì)量的鋁粉時(shí),制品的體積密度越大,則鋁粉用量越小。理論上,我們可以根據(jù)制品的體積密度精確計(jì)算出鋁粉用量:
根據(jù)鋁粉在堿性條件下,置換水中氫的反應(yīng)式:
2Al+3Ca(OH)2+6H2O
可知,2克分子的純金屬鋁,可產(chǎn)生3克分子的氫氣,而在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,l克分子氣體體積是22.4l,鋁的原子量是27,所以,鋁粉的產(chǎn)氣量為:
V0=22.4×[3/(2×27)]=1.24l/g
根據(jù)上式,可以用氣態(tài)方程(V1/T1)=(V2/T2)求出任何溫度下鋁粉的產(chǎn)氣量:
加氣混凝土體積可以簡(jiǎn)化為兩部分:一部分為基本組成材料的體積,另一部分是鋁粉發(fā)氣后形成的氣孔體積。根據(jù)氣孔體積,可以計(jì)算鋁粉的用量:
m鋁=V孔/(V2·K)
式中: m鋁——單位制品鋁粉用量(g/m3);
V2——澆注溫度時(shí)鋁的理論產(chǎn)氣量(l/g);
K——活性鋁含量
氣孔體積等于制品體積減去各原材料及水所占體積(通過(guò)材料用量與各自比重求得)。但是,在生產(chǎn)過(guò)程中,發(fā)氣量受到隨時(shí)變化的溫度、料漿稠度等諸多因素的影響,通過(guò)理論計(jì)算來(lái)確定鋁粉用量既不可能,也無(wú)必要。工廠都是在實(shí)踐的基礎(chǔ)上經(jīng)驗(yàn)選取,并隨時(shí)調(diào)整。通常,采用鋁粉膏時(shí),生產(chǎn)600kg/m3加氣混凝土以干物料8/萬(wàn)的比例加鋁粉膏。
(5)廢料漿
使用廢料漿,不僅可以減少二次污染,而且可以大大改善料漿性能,提高澆注穩(wěn)定性,并且提高制品性能。因?yàn)椋ㄐ迈r)廢料漿中,含有大量的Ca(OH)2及水化硅酸鈣凝膠,提高了料漿的粘度,改善了漿體性能。通常,廢料漿加入以5%為宜。
2 水泥-石灰-砂加氣混凝土
水泥-石灰-砂加氣混凝土是歷史悠久的品種。但各國(guó)的配合比因各地材料及經(jīng)濟(jì)因素也各不相同。
(1)鈣質(zhì)材料在配料中與粉煤灰加氣混凝土有相似的情形,一般來(lái)說(shuō),單獨(dú)使用水泥,不僅水泥用量大(多達(dá)35~40%),經(jīng)濟(jì)上不合理,而且坯體硬化慢,強(qiáng)度低;單獨(dú)采用石灰,也不便于對(duì)質(zhì)量的控制。采用混合鈣質(zhì)材料,無(wú)論料漿澆注性能和制品性能,都創(chuàng)造了一個(gè)便于調(diào)節(jié)控制的條件,有利于生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。通常在加氣混凝土配比中,石灰用量約占20~30%,水泥約占10~20%,石灰與水泥總量占40%,相應(yīng)地,砂約占60%。
(2)石膏的用量
石膏在水泥-石灰-砂加氣混凝土中與粉煤灰加氣混凝土中的作用不盡相同,在此,其作用主要為對(duì)石灰消解的抑制,可以使料漿稠化時(shí)間延長(zhǎng),使料漿溫度上升平緩,有利于形成良好的氣孔結(jié)構(gòu)。因而對(duì)制品的強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)有好處,但當(dāng)用量過(guò)多時(shí),易造成料漿稠化過(guò)慢而引起冒泡和下沉,甚至塌模。通常,石膏用量控制在3%以內(nèi)。
3 水泥-礦渣-砂加氣混凝土
水泥-礦渣-砂加氣混凝土是在水泥-砂加氣混凝土工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。其特點(diǎn)是采用水泥為鈣質(zhì)材料,并盡可能多地以礦渣代替水泥,以減少水泥用量。由于目前高爐礦渣的應(yīng)用前景廣闊,礦渣已不再是無(wú)用的工業(yè)廢料而供應(yīng)漸趨緊張。許多原以礦渣為原料的加氣混凝土生產(chǎn)企業(yè),逐步改用水泥-石灰-砂工藝。
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