生石灰摻量加氣混凝土性能研究

生石灰摻量加氣混凝土性能研究

gartenstrau是一種多孔材料，具有輕輕性、保溫性和抗疲勞防滑等優(yōu)點(diǎn)。在生產(chǎn)工藝中，它可以有效地將工業(yè)固體殘?jiān)?，有效地提高建筑的工農(nóng)業(yè)性能，降低建筑物的運(yùn)營(yíng)能力消耗。加氣混凝土主要通過(guò)均勻分布的發(fā)氣材料與基礎(chǔ)漿體的反應(yīng)形成氣體,推動(dòng)漿體體積膨脹;同時(shí),隨著漿體逐漸稠化的進(jìn)行形成一定的強(qiáng)度,將氣泡穩(wěn)定在漿體中而形成多孔型結(jié)構(gòu);最后,在特定養(yǎng)護(hù)條件下(壓力>0.8MPa,溫度>175℃)進(jìn)行一定時(shí)間水熱反應(yīng),生成穩(wěn)定的水化產(chǎn)物,形成具有一定強(qiáng)度的建筑材料。B05級(jí)輕質(zhì)蒸壓加氣混凝土砌塊的密度比B07級(jí)小200kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)小0.04~0.06W/(m·K),不僅節(jié)約了原料,而且保溫節(jié)能效果大大提高。因此,B05級(jí)以下的輕質(zhì)蒸壓加氣混凝土砌塊將是建筑節(jié)能砌塊的發(fā)展趨勢(shì)。生石灰是由以CaCO3為主要成分的天然巖石在適當(dāng)溫度下煅燒,排除分解出的二氧化碳后,所得的以氧化鈣(CaO)為主要成分的產(chǎn)品。在蒸壓加氣混凝土的生產(chǎn)中生石灰主要作用有以下3個(gè)方面:(1)與料漿混合后,通過(guò)CaO與水的消化生成Ca(OH)2,提高料漿堿度,滿足鋁粉反應(yīng)條件;(2)在發(fā)氣過(guò)程中,隨著漿體體積的膨脹與消化的進(jìn)行,坯體迅速硬化,為支撐多孔結(jié)構(gòu)提供一定的強(qiáng)度;(3)在水熱反應(yīng)階段,提供有效CaO,與SiO2、Al2O3等反應(yīng)生成特定水化產(chǎn)物,是制品強(qiáng)度的主要來(lái)源。研究生石灰摻量對(duì)輕質(zhì)蒸壓加氣混凝土生產(chǎn)的影響規(guī)律具有重要意義。國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者及企業(yè)在研究及實(shí)際生產(chǎn)中針對(duì)生石灰在蒸壓加氣混凝土中的作用做了大量的研究,如吳衛(wèi)國(guó)根據(jù)所在企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),撰寫了不同品質(zhì)生石灰用于生產(chǎn)蒸壓加氣混凝土?xí)r控制工藝及調(diào)節(jié)方法的相關(guān)報(bào)告,但上述報(bào)告僅為生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)結(jié)論,沒(méi)有相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。閆加旺等研究了各種工藝因素對(duì)粉煤灰加氣混凝土澆注穩(wěn)定性的影響,簡(jiǎn)單闡述了生石灰對(duì)蒸壓加氣混凝土生產(chǎn)過(guò)程中漿體穩(wěn)定性的影響規(guī)律,但并未研究生石灰摻量對(duì)蒸壓加氣混凝土制品的影響。顏漢軍和張嬋娟針對(duì)原材料對(duì)蒸壓加氣混凝土制品質(zhì)量的影響展開研究,結(jié)果表明,生石灰摻量、消化速度及細(xì)度對(duì)蒸壓加氣混凝土制品質(zhì)量的影響存在最佳值,并沒(méi)有闡述摻量對(duì)其它漿體穩(wěn)定性及水化產(chǎn)物的影響規(guī)律。HustA,吳笑梅等研究了粉煤灰加氣混凝土中水化產(chǎn)物的組成、形貌及形成機(jī)理。NarayananN、馬保國(guó)等研究了水化產(chǎn)物對(duì)加氣混凝土強(qiáng)度的影響,研究表明,加氣混凝土的主要水化產(chǎn)物中對(duì)制品強(qiáng)度的貢獻(xiàn)作用順序?yàn)镃-S-H(Ⅰ)、托貝莫來(lái)石、水石榴子石;這些研究工作對(duì)解釋粉煤灰在加氣混凝土中的作用機(jī)理具有重要作用,但上述文獻(xiàn)也沒(méi)有研究生石灰細(xì)度及摻量對(duì)蒸壓加氣混凝土的生產(chǎn)時(shí)漿體性能的影響。本文針對(duì)生石灰摻量對(duì)蒸壓加氣混凝土漿體發(fā)氣穩(wěn)定性、制品性能與水化產(chǎn)物的影響規(guī)律進(jìn)行研究,深入探討了生石灰在蒸壓加氣混凝土生產(chǎn)中的作用。1測(cè)試1.1水泥、水泥的消化生石灰:中速灰,產(chǎn)自湖北武漢,細(xì)度(0.08mm方孔篩篩余)23.3%,有效氧化鈣含量56.63%,Cl-含量10.48%,消化時(shí)間12min,消化溫度57℃;粉煤灰:武漢陽(yáng)邏電廠的Ⅰ級(jí)灰,細(xì)度(0.045mm方孔篩篩余)17.8%,燒失量2.37%;水泥:湖北亞?wèn)|42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥;石膏為普通市售建筑石膏;發(fā)氣劑:鋁粉膏,產(chǎn)自山東,細(xì)度(0.075mm方孔篩篩余)2.78%;穩(wěn)泡劑:自制,其組成為m(油酸)∶m(三乙醇胺)∶m(水)=1∶3∶36。生石灰、粉煤灰、水泥和石膏的化學(xué)成分見(jiàn)表1。1.2制備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)試樣配比見(jiàn)表2,按照配比稱量水泥、石膏、生石灰與粉煤灰,并將稱量后粉料均勻混合,按設(shè)定水料比0.56稱取定量定溫的水加入攪拌鍋中,將事先混合均勻的干粉料倒入攪拌鍋中,用標(biāo)準(zhǔn)砂漿攪拌機(jī)慢速攪拌90s,外摻0.16%的鋁粉膏與0.5%的穩(wěn)泡組分,繼續(xù)慢速攪拌90s,取少量漿體測(cè)初始擴(kuò)展度與漿體發(fā)氣曲線,其余漿體注入100mm×100mm×100mm規(guī)格的模具中,放入50℃恒溫烘箱養(yǎng)護(hù)60min后取出,于室溫養(yǎng)護(hù)至具有一定脫模強(qiáng)度,脫模后進(jìn)行蒸壓養(yǎng)護(hù),飽和蒸汽壓為1.2MPa,升壓時(shí)間2h,穩(wěn)壓時(shí)間8h,降壓時(shí)間1.5~2.0h。1.3混凝土性能測(cè)試生石灰的細(xì)度、消化時(shí)間與消化溫度按JC/T478.1—1992《建筑石灰實(shí)驗(yàn)方法物理實(shí)驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試。生石灰氧化鈣與氧化鎂含量按JC/T478.2—1992《建筑石灰實(shí)驗(yàn)方法化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試。加氣混凝土漿體的擴(kuò)展度按GB/T8077—2000《水泥混凝土外加劑均質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試。漿體發(fā)氣曲線采用量筒定溫養(yǎng)護(hù)發(fā)氣法進(jìn)行測(cè)試,具體方法為:攪拌完成后取100ml漿體通過(guò)漏斗倒入250ml的量筒中,每隔2min讀取1次漿體體積值,直到體積不再增加為止。絕干密度與抗壓強(qiáng)度按照GB/T11969—2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試。原材料成份分析采用Axiosadvanced型X射線熒光光譜儀進(jìn)行測(cè)試,其主要技術(shù)參數(shù)為測(cè)定元素含量范圍寬:μg/g~100%,測(cè)定元素范圍寬:F(9)~U(92)。X射線衍射分析采用D/MX-ⅢA型X射線衍射儀進(jìn)行測(cè)定,衍射角范圍為5°<2θ<70°,衍射角精確度△≤±0.02。掃描電子顯微分析采用JSM-5610LV型掃描電鏡觀察水化產(chǎn)物的形貌。2結(jié)果與討論2.1不同生石灰摻量單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果生石灰摻量對(duì)蒸壓加氣混凝土漿體初始擴(kuò)展度的影響見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn),生石灰摻量的增大使?jié){體初始擴(kuò)展度逐漸減小,隨著生石灰摻量從19%逐漸增加到29%,漿體的初始擴(kuò)展度從156mm逐漸減小至120mm。其主要原因是從加入粉料到漿體初始擴(kuò)展度檢測(cè)的操作時(shí)間內(nèi)生石灰摻量的增加促進(jìn)了料漿中生石灰的消化,從而導(dǎo)致料漿稠度逐漸增大。通過(guò)對(duì)不同配比漿體在250ml量筒內(nèi)體積隨時(shí)間增長(zhǎng)的測(cè)試,得出不同生石灰摻量的漿體發(fā)氣曲線如圖1所示。由圖1可見(jiàn),L1~L3組生石灰摻量由19%增大至23%時(shí),漿體最終體積逐漸增大,分別為203、222、226ml,隨著L4~L6組生石灰摻量的繼續(xù)增加,漿體最終體積逐漸減小,分別為207、204、196ml。結(jié)合漿體初始擴(kuò)展度變化規(guī)律可知,漿體最終體積與漿體初始擴(kuò)展度大小沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系。漿體發(fā)氣量是由鋁粉膏發(fā)氣速率與漿體稠化速率綜合決定的,逐漸增大生石灰摻量時(shí),生石灰消化反應(yīng)熱量隨之增加,漿體內(nèi)部熱量的增加不僅促進(jìn)鋁粉膏反應(yīng),同時(shí)也促進(jìn)了生石灰稠化。當(dāng)生石灰摻量從19%增大至23%時(shí),鋁粉膏反應(yīng)速率的增加大于漿體稠化速率的增加,因此漿體最終發(fā)氣量逐漸增加;當(dāng)生石灰摻量繼續(xù)從23%增加至29%時(shí),其對(duì)漿體稠化的促進(jìn)作用強(qiáng)于對(duì)鋁粉膏反應(yīng)的促進(jìn)作用,因此漿體最終發(fā)氣量逐漸減小。2.2生石粉的用量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響2.2.1不同生石灰摻量對(duì)體系的鈣硅比影響通過(guò)對(duì)各種原料化學(xué)組成(見(jiàn)表1)及生石灰、粉煤灰相對(duì)配比(見(jiàn)表2),計(jì)算不同生石灰摻量時(shí)體系的鈣硅比(C/S),結(jié)果如表4所示。2.2.2制品的抗壓強(qiáng)度通過(guò)對(duì)不同生石灰摻量的加氣混凝土試塊蒸壓后絕干密度和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試,研究生石灰摻量對(duì)加氣混凝土制品綜合性能的影響規(guī)律,用抗壓強(qiáng)度除以絕干密度可得制品的比強(qiáng)度,結(jié)果如表5所示。從表5可以看出,隨著生石灰摻量逐漸增加,制品的絕干密度有明顯減小的趨勢(shì),同時(shí),抗壓強(qiáng)度逐漸提高。其中制品的絕干密度主要取決于漿體最終發(fā)氣量的大小,但由于料漿在模具中發(fā)氣量大小與在250ml量筒中的邊壁效應(yīng)不同,所以其模具中的最終發(fā)氣量隨生石灰摻量變化規(guī)律與量筒中的漿體發(fā)氣量變化規(guī)律不完全一致。隨著生石灰摻量從19%增大到29%,制品抗壓強(qiáng)度從1.07MPa增大到2.08MPa;同時(shí),制品比強(qiáng)度從2345N·m/kg逐漸增大到4771N·m/kg,其主要原因是隨著鈣硅比(見(jiàn)表4)的逐漸增大,在水熱反應(yīng)中產(chǎn)生對(duì)強(qiáng)度有貢獻(xiàn)的水化產(chǎn)物(如托貝莫來(lái)石等)逐漸增多,導(dǎo)致制品中孔間壁材料的強(qiáng)度大幅度提高,最終使制品抗壓強(qiáng)度增大近100%。以上分析可見(jiàn),蒸壓加氣混凝土制品中生石灰的摻量對(duì)制品強(qiáng)度有明顯的影響,生石灰摻量與制品強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系。2.3微觀分析2.3.1不同生石灰摻量對(duì)蒸壓加壓混凝土制品的xrd對(duì)比分析圖2為普通蒸壓加氣混凝土制品2θ為5°~70°的XRD圖譜。由圖2可見(jiàn),普通蒸壓加氣混凝土制品中的主要水化產(chǎn)物有托貝莫來(lái)石(d=11.30×10-10m、5.40×10-10m、3.03×10-10m),C-S-H(Ⅰ)(d=3.02×10-10m、1.83×10-10m)及水石榴子石(d=5.07×10-10m、2.76×10-10m、2.00×10-10m)。圖3為不同生石灰摻量下,蒸壓加氣混凝土制品2θ為5°~20°的XRD對(duì)比譜圖。通過(guò)對(duì)比托貝莫來(lái)石特征峰(d=11.30×10-10m,2θ=7.40°與d=5.40×10-10m,2θ=16.38°)的積分強(qiáng)度可見(jiàn),隨著L1~L6生石灰摻量的逐漸增大,托貝莫來(lái)石的特征峰積分強(qiáng)度逐漸增強(qiáng),說(shuō)明托貝莫來(lái)石晶體含量也隨之逐漸增大。鈣質(zhì)材料的增加對(duì)托貝莫來(lái)石的形成有利,其規(guī)律與制品抗壓強(qiáng)度隨生石灰摻量的變化規(guī)律相符。采用Jade5.0計(jì)算托貝莫來(lái)石的結(jié)晶化度與晶粒大小,結(jié)果如表6所示。由表6分析可見(jiàn),生石灰摻量的變化對(duì)托貝莫來(lái)石的結(jié)晶化度與晶粒大小幾乎沒(méi)有影響。2.3.2不同生石灰摻量對(duì)托貝莫來(lái)石的影響圖4為不同摻量生石灰的蒸壓加氣混凝土制品的SEM顯微照片。從圖4可見(jiàn),隨著生石灰摻量逐漸增加,在C-S-H(Ⅰ)凝膠上形成的針狀托貝莫來(lái)石越來(lái)越密集,說(shuō)明體系鈣硅比的增加可有效促進(jìn)托貝莫來(lái)石晶體的形成,該結(jié)果與托貝莫來(lái)石特征峰積分強(qiáng)度與制品抗壓強(qiáng)