吴鑫，刘登贤，袁泽洋，张旭

（四川华西绿舍建材有限公司，四川成都 610051）

B04级蒸压灰加气混凝土力学性能试验研究

吴鑫，刘登贤，袁泽洋，张旭

（四川华西绿舍建材有限公司，四川成都 610051）

研究了稳泡剂掺量、钙质材料掺量、水料比和石膏掺量对B04级加气混凝土抗压强度的影响规律。结果表明，就抗压强度而言，稳泡剂的适宜掺量为0.04%～0.05%，水料比为0.52～0.54，钙质材料的适宜掺量为27%～29%，石膏的适宜掺量为4%～5%，按此配比制备的B04级加气混凝土抗压强度可达到2.8 MPa。

蒸压加气混凝土；抗压强度；掺量

0　前言

蒸压加气混凝土是以硅、钙为原材料，以铝粉（膏）为发气剂，经过高温、高压蒸汽养护而成的高性能、多气孔混凝土制品。它具有质量轻、保温性能好、阻燃性好、施工速度快、综合造价低等特点[1-2]，是一种国家大力提倡使用的新型节能建筑材料，它可以替代传统的有机保温材料，用于建筑外墙外保温系统中。

目前国内加气混凝土制品中，主要类型是B05～B08级，而加气混凝土产品的密度越小，则导热系数越低，保温性能越好，且造价越低，但是强度往往随之降低[3]，B03级加气混凝土砌块的导热系数虽然低于0.10 W/（m·K），但强度仅有1.0 MPa，不适宜直接做墙体保温材料。B04级加气混凝土的导热系数低于0.12 W/（m·K），可以用于墙体保温。因此，有必要对B04级加气混凝土强度的影响因素进行试验研究。

1　实验

1.1原材料

水泥为西南P·O42.5R水泥；石灰为磨细生石灰，有效钙含量为（80±5）%，消化时间8 min，消化温度（80±5）℃；粉煤灰为四川博磊Ⅰ级风选粉煤灰；石膏为磷石膏，化学成分如表1所示；废浆为利用加气混凝土坯体切割废料加水搅拌制成，固含量55%左右、扩展度35 cm、密度约为1.35 g/ml；发气剂为铝粉膏，有效铝含量为80%～85%；稳泡剂为V6型加气混凝土专用稳泡剂，江山市天顺生物化工厂；水为自来水。

表1　磷石膏的化学成分%

1.2试样制备

投料顺序依次为废浆、粉煤灰、水搅拌均匀，再加入水泥、石膏、石灰、适当加水，用手持式搅拌机将各种材料搅拌均匀，将料浆扩展度控制在26～28 cm，然后通入蒸汽，将料浆温度调为38～40℃，最后加入铝粉，继续搅拌50 s后将料浆浇入模框中，实验的模框尺寸为300 mm×300 mm×395 mm，然后将模框放入预养室（恒温60℃）进行养护。

1.3性能测试方法

1.3.1扩展度测试

取搅拌均匀的料浆倒入放在扩展度板上的扩展度筒（φ5 cm×10 cm）内，倒满提起高度至10 cm以上，待料浆完全铺开后测试料浆扩展度。

1.3.2抗压强度测试

养护制度为：静停2～3 h（50～60℃），升温2～3 h，恒温6～8 h（180℃），降温3 h。蒸压养护后用带式切割机将坯体切割成100 mm×100 mm×100 mm的标准试件，放在烘箱中，105℃烘24 h至绝干状态，测量试块实际尺寸，称取试块质量并记录，参照GB 11968—2006《蒸压加气混凝土砌块》测试试块的抗压强度。

2　实验结果与分析

铝粉在加气混凝土料浆中的化学反应方程式为：

此反应实质上是铝与水的反应，碱的作用在于溶解包裹在铝粉颗粒表面的氢氧化铝凝胶，使铝与水的反应能够连续进行。

加气混凝土料浆发气膨胀的基本条件是料浆的极限剪应力低于某一定值。尤其是在铝粉大量发气阶段，料浆的极限剪应力维持在较低的水平有利于顺利的发气膨胀。但当发气临近结束，气孔结构需要稳固下来时，料浆的极限剪应力应该能够较快的上升，也就是料浆要在发气临近结束时及时稠化[1]。这是理想的发气过程，只有实现铝粉发气和料浆稠化相匹配，才能使加气混凝土坯体形成良好的气孔结构和致密的水化产物，从而具备良好的力学性能。

实验基础配比为：m（水泥）∶m（石灰）∶m（粉煤灰）∶m（石膏）∶m（铝粉）∶m（废浆）=14∶13∶64∶3.1∶0.12∶5.8，分别研究稳泡剂掺量、钙质材料（水泥和石灰）掺量、水料比、石膏掺量对加气混凝土抗压强度的影响。

2.1稳泡剂掺量对加气混凝土抗压强度的影响

稳泡剂对加气混凝土性能的影响主要体现在发气过程和气孔结构方面，对强度有间接的影响。稳泡剂掺量对加气混凝土抗压强度的影响如表2所示。

从表2可以看出，不掺和掺入0.01%稳泡剂时，均发生塌模现象，稳泡剂掺量为0.02%时，方能对B04级加气混凝土的发气过程产生有效作用，随着稳泡剂掺量进一步增加，加气混凝土的干密度能够逐渐控制在B04级要求范围内。可以看出，随着稳泡剂掺量增加，强度无明显变化规律，当稳泡剂掺量为0.04%～0.05%时，强度为2.5～2.7 MPa，符合B04级要求。图1为加气混凝土内部气孔结构。

表2　稳泡剂掺量对加气混凝土抗压强度的影响

图1　不同稳泡剂掺量B04级加气混凝土的气孔结构

从图1（a）可以看出，掺0.04%稳泡剂的加气混凝土气孔结构分布均匀，大小适中，无大孔出现，其孔径约为1～3 mm；从图1（b）可以看出，掺0.02%稳泡剂的加气混凝土气孔结构不均匀，孔径约为2～5 mm，有较多大孔出现，容易造成应力集中，降低强度。

B04级加气混凝土的干密度较小，铝粉掺量较大，使料浆内部在浇筑早期产生大量气泡，而此时料浆稠化较慢，容易造成塌模现象。稳泡剂是一种表面活性剂，可以有效降低气-液界面的液相表面张力，增强气泡膜的韧性，减少气泡的破裂，有助于加气混凝土形成均匀的气孔结构，提高制品强度，并且减少冒泡和塌模现象的发生，提高成品率[4]。所以，在低密度加气混凝土生产中，稳泡剂掺量大小决定了浇筑能否成功。然而无论哪种表面活性物质，都不是随其浓度的增加而使表面张力无限下降，而是有各自的极限，超过一定浓度时，表面张力将不再降低，有的反而有所上升，就B04级加气混凝土发气和强度情况来看，适宜的稳泡剂掺量为0.04%～0.05%。

2.2钙质材料掺量对加气混凝土抗压强度的影响

加气混凝土中的钙质材料为水泥和石灰，二者掺量对加气混凝土料浆的发气膨胀过程均有较大影响。石灰在料浆中的作用主要是使料浆形成高碱性（pH值＞12）环境，并提供促进铝粉发气和料浆稠化所需要的热量，而水泥在料浆中的作用主要是促使料浆及时稠化硬化，从而形成对气泡的包裹。

固定m（水泥）∶m（石灰）=0.9∶1，测试了水泥和石灰（钙质材料）总量对加气混凝土抗压强度的影响，结果如表3所示。

表3　钙质材料掺量对加气混凝土抗压强度的影响

从表3可以看出，在试验所测掺量范围内，随着钙质材料掺量的增加，加气混凝土强度呈现先增大后减小的趋势，当钙质材料掺量为27.5%时，强度最高，为2.8 MPa，当掺量为24.5%和30.5%时，强度较低，分别为1.9 MPa和2.2 MPa。

当钙质材料掺量过大时，体系中的有效氧化钙含量就高，钙硅比同时增大，水化反应产物有可能生成强度较低的高碱性水化C-S-H凝胶，最终使加气混凝土强度下降[5]，另外，钙质材料过多，料浆升温激烈，稠化速度很快，发气速度跟不上，不能形成良好的气孔结构，也会造成强度下降；而当钙质材料掺量过少时，有效氧化钙含量减小，不能使硅质材料发生完全的水化反应，使整个体系反应不完全，同样使加气混凝土强度降低，说明就强度而言，钙质材料的掺量宜控制在27%～29%范围内，可根据实际浇筑情况，在此掺量范围内，对钙质材料总量进行调整，而不影响强度。

2.3水料比对加气混凝土抗压强度的影响

在加气混凝土中，水料比不仅是为了满足化学反应的需要，更重要的是为了浇筑成型。适当的水料比可以使料浆具备适当的流动性，为发气膨胀提供必要条件，还可以使料浆保持适当的极限剪应力，使坯体获得良好的气孔结构，进而对加气混凝土性能产生深远影响。一般情况下，在一定工艺条件下，每种配方都有一个最佳水料比或最佳水料比范围，料浆发气膨胀均匀舒畅，坯体气孔结构均匀致密，制品强度较高。测试了不同水料比对加气混凝土强度的影响，结果见表4。

表4　水料比对加气混凝土抗压强度的影响

从表4可以看出，水料比在0.50～0.58内，随着水料比增大，加气混凝土抗压强度呈现先增大后降低的趋势，当水料比为0.54时，抗压强度最大为2.8 MPa，水料比在0.52～0.58范围内时，抗压强度符合B04级要求，当水料比达到0.60时，加气混凝土在发气过程中出现塌模现象，这可能是由于水料比进一步增大后，料浆变得更稀，其极限剪应力大大降低，造成发气过程早期产生的气泡就很容易突破料浆的束缚而大量溢出，出现“沸腾”塌模现象。通过以上分析，为了避免冒泡、塌模现象的出现，此配方的水料比宜控制在0.52～0.54，在此范围内时，料浆发气过程稳定且抗压强度符合B04级要求。

2.4石膏掺量对加气混凝土抗压强度的影响

石膏是加气混凝土发气过程的调节剂，在灰加气制品中，石膏可以提高强度和抗冻性，减少收缩。适宜掺量的石膏可以减缓料浆早期稠化速度，抑制石灰消化，使其消化时间延长，并降低最终消化温度，从而适应铝粉早期发气速度快的特点。石膏掺量对加气混凝土抗压强度的影响见表5。

表5　石膏掺量对加气混凝土抗压强度的影响

从表5可以看出，随着石膏掺量的增加，加气混凝土抗压强度大致呈现先增大后降低的趋势，当石膏掺量为5%时，抗压强度最大为2.9 MPa，但干密度略有超标，进一步增加掺量至6%时，抗压强度下降，而干密度进一步增大，当石膏掺量为4%时，抗压强度为2.8 MPa，干密度也符合B04级的要求，所以，在B04级加气混凝土中，石膏的适宜掺量为4%～5%。在加气混凝土料浆中，铝粉与水反应生产氢氧化铝，而石膏能与氢氧化铝反应生成硫铝酸钙，因此，如果石膏掺量不足，且被过多消耗，就不能使石膏充分发挥其抑制水泥水化的作用；另外，石膏在静停过程中，在坯体内参与生成水化硫铝酸钙和CS-H凝胶，使坯体抗压强度提高，增强了坯体适应蒸养时温差应力和湿差应力的能力[6]，有助于蒸压过程中形成良好的气孔结构，提高制品强度。

3　结语

（1）稳泡剂和水料比主要通过影响加气混凝土的发气过程，有效地改善坯体气孔结构，有利于强度的发展，B04级加气混凝土中稳泡剂的适宜掺量为0.04%～0.05%，水料比为0.52～0.54。

（2）适宜掺量的钙质材料有利于加气混凝土在蒸压养护过程中反应生成低碱性水化C-S-H凝胶，钙质材料的适宜掺量为27%～29%。

（3）石膏能够使静停期坯体强度提高，增强坯体适应蒸养温差应力和湿差应力的能力，适宜的石膏掺量为4%～5%。

在以上配合比参数条件下，B04级加气混凝土的抗压强度可达2.6～2.8 MPa，干密度可稳定在（400±25）kg/m3。

[1]张继能，顾同曾.加气混凝土生产工艺[M].武汉：武汉工业大学出版社，1990.

[2]彭军芝.蒸压加气混凝土中孔的形成、特征及对性能的影响研究[D].重庆：重庆大学，2011.

[3]姜洪义，王亚辉，海鸥.配合比对超轻蒸压加气混凝土抗压强度与孔结构的影响[J].建材世界，2016，37（1）：1-4.

[4]吴卫国.稳泡剂在加气混凝土生产中的作用及机理分析[J].砖瓦，2012（5）：57-58.

[5]马保国，蔡礼雄.生石灰掺量对轻质蒸压加气混凝土性能及水化产物的影响[J].新型建筑材料，2014（8）：1-4.

[6]钱嘉伟，倪文，许国东.天然石膏对铜尾矿加气混凝土强度的影响研究[J].硅酸盐通报，2013，32（1）：117-120.

Experimental research on the mechanical properties of B04 fly ash autoclaved aerated concrete

WU Xin，LIU Dengxian，YUAN Zeyang，ZHANG Xu
（Sichuan HuaShi Green House Building Material Co.Ltd.，Chengdu 610051，China）

In this paper，B04 fly ash autoclaved aerated concrete compressive strength，which was influenced by the proportion of water and materials and the dosage of foam stabilizer，calcareous materials and gypsum，was researched by experiment.In terms of compressive strength，the appropriate dosage of foam stabilizer，calcareous materials and gypsum was 0.04%～0.05%，27%～29% and 4%～5%respectively，and the proportion of water and materials was 0.52～0.54.The compressive strength of B04 fly ash autoclaved aerated can reach 2.8 MPa.

fly ash autoclaved aerated concrete，compressive strength，dosage

TU528.2

A

1001-702X（2016）10-0039-03

2016-05-17；

2016-07-07

吴鑫，男，1978年生，辽宁沈阳人，高级工程师。通讯作者：刘登贤，地址：四川省成都市解放北一路95号，E-mail：1305316062@ qq.com。