张训利，刘玉亭，钱红梅

（1皖西学院 建筑与土木工程学院，安徽 六安 237000；2安徽省高迪循环经济产业园股份有限公司，安徽 六安 237000）

0 前言

蒸压加气混凝土制品作为一种新型的轻质保温墙体材料，越来越受到市场的青睐，被广泛应用于建筑工程中。

加气混凝土是由硅质材料和钙质材料经过磨碎后与发气剂（如铝粉）及其他添加剂混合按照一定的比例配合、搅拌、浇筑、钢筋网后发气成型的，再经过静停、切割和蒸压养护等工序，制成最终所需要的混凝土制品。其具有防火性能好、质量轻、节能环保、保温隔热等优点。

加气混凝土试块出釜后切割成所需要的尺寸，并烘干到含水率为8%～12%，然后检测其抗压强度、劈裂强度；再在（60±5）℃的温度条件下烘24h，继续在（80±5）℃的温度条件下烘24h，在（105±5）℃的温度条件下烘干至恒重，再检测其含水率与干密度。在生产制备过程中，每一个环节和步骤都会对制品的各项性能产生不同程度的影响。

1 蒸压加气混凝土的生产工艺流程

1.1 加气混凝土的种类

加气混凝土是一种多孔隙结构，它是由硅质材料和钙质材料通过化学造气经蒸压养护完成水化反应，从而获得强度等物理力学性能的硅酸盐混凝土。从它的物质组成和化学反应的产物来看，它是一种硅酸盐混凝土；就孔隙结构而言，它是一种多孔混凝土。

加气混凝土制品按照不同的用途可以分为：非承重砌块、承重砌块、墙板、屋面板、保温砌块等。其中，最为广泛的是非承重砌块，主要用于无承重框架结构的填充墙和隔墙；承重砌块用于经过特殊结构处理的建筑；保温砌块主要用于建筑墙体保温；屋面板和墙板为钢筋加气混凝土板，配筋根据用途不同而不同。

1.2 生产工艺流程

根据加气混凝土的用途不同、原材料的种类不同、主要设备的工艺特性等，可采用不同工艺来进行生产加工。但一般来说，主要的生产工艺流程可以分为原材料的制备、钢筋的加工、钢筋网的组装、配料、浇注、静停、切断、蒸压养护和出釜等。加气混凝土的生产工艺流程参见图1。

图1 工艺流程图

2 原材料对加气混凝土的影响

加气混凝土的生产首先要将砂子、石灰、粉煤灰等硅质材料和钙质材料进行磨细，其他化学品等辅助材料根据需要可以自制也可以购买添加。各原材料的制备工序，是加气混凝土在进行配料前的准备工序，是使加气混凝土进厂的原材料符合工艺要求的再加工过程，它是最为基本的过程，直接影响到整个生产能否顺利地进行，产品的质量能否满足要求。

2.1 钙质原材料的影响

石灰和水泥是生产加气混凝土的主要钙质材料。石灰中最主要的成分是CaO，不过也含有少部分的SiO2、Fe2O3和MgO等成分。由于生石灰在煅烧的时候分解得并不是很完全，所以石灰中常含有未分解的CaCO3和其他化合物等。石灰的成分可分为两个部分：一个是CaO，从CaCO3中分解来的游离状态的活性部分，是能够参与水化反应的成分，因此又称之为有效氧化钙；另一部分是包括未分解的CaCO3、过烧的CaO等，是非活性部分，这部分不参与加气混凝土的水化反应。

钙质材料中有效钙的相对含量对加气混凝土最终水化产物中的钙硅比有很大影响，进一步会影响加气混凝土的力学性能。含量过高会释放过多的热量，破坏铝粉稳定的产气过程，使孔结构不均匀，孔径过大和不规则孔的数量增加，产品性能不稳定；含量过少则水化产物含量就会降低，混凝土制品的力学性能就会达不到要求。随着钙硅比的升高，水化产物中水化硅酸钙晶体逐渐崩解，形成较短、较细的针状晶体，使混凝土结构变得更加疏松，进而影响硅氧四面体的链接方式。

2.2 硅质原材料的影响

硅质原料就是含有有效硅的材料，能够作为加气混凝土制作的硅质原料有尾矿、粉煤灰、石英砂等含硅材料。粉煤灰是工业上生产加气混凝土的主要硅质原材料之一。随着节能减排政策的实施，大部分尾矿中含有较高比例的SiO2，可作为制备加气混凝土的主要硅质原料。因此，尾矿也成为了工厂制备加气混凝土的主要原料之一。

由于硅质材料颗粒的活性较低，溶解也很低，常温常压下难以参与水热合成反应，所以硅质材料（SiO2）在蒸压养护过程中会产生很大的影响；而且在高温高压下的SiO2溶解度会大大增加。

除了粉煤灰自身是一种比较细的硅质材料以外，其他的硅质材料例如尾矿、石英砂等往往都是颗粒比较粗的，需要磨细才能用。加气混凝土原料的硅质材料的适宜颗粒半径为0.074mm左右，过细的硅质材料在磨削过程中不仅消耗大量电能，而且磨削后的SiO2颗粒呈近球形；颗粒径过大时，反应物的接触面积就小，反应的表面能就小，反应速率就会降低。

2.3 发气材料对生产工艺的影响

在制作加气混凝土的生产工艺中,发气材料的作用就是在料浆静停的时候发生相关的理化反应，释放氢气从而使混凝土形成细小而且均匀的微小气孔，因此加气混凝土拥有疏松多孔的物理结构。加气混凝土的孔隙率特别大，在一般情况下发气膨胀阶段要求料浆的体积膨胀至少一倍以上，因此要求发气材料必须在反应的时候能够提供足够量的气体，而且是不溶于水或者极难溶于料浆的气体。为了能够使这些气体在料浆中（静停养护阶段）形成尺寸合适、大小均匀的气泡，且能保持稳定而不破裂、不变形，除了静停养护要具备一定的温度、料浆拥有一定的浓稠度条件以外，适当的增加能够使气泡稳定的气泡稳定剂也是特别重要的。

铝粉是生产加气混凝土时常用的发气剂，而铝粉的相对含量对生产的加气混凝土性能的影响非常明显。刘宏等人的研究结果显示料浆中铝粉的相对含量低于0.07%时对加气混凝土制品的强度和干密度的影响较小，但当料浆中铝粉的相对含量超过0.08%后，混凝土制品的强度和干密度的下降幅度非常明显，所以，在生产制备的过程中要严格地控制铝粉用量。并且在使用的时候还应当注意铝粉细度，防止铝粉被氧化。

2.4 调节材料对生产工艺的影响

为了使浇注发气能够更加稳定，为了让制品在蒸压养护的时候不会产生裂缝，为了坯体的硬化更加迅速，提高制品的强度，需要在配料中加入合适的辅助材料，统称为调节材料（常用的有纯碱、烧碱、水玻璃、石膏等）。调节材料能够使加气混凝土制品在生产中的某一工艺环节得以优化，提升产品的性能。生产不同的加气混凝土，加入的调节材料也不同。

3 养护阶段对加气混凝土性能的影响

在加气混凝土生产过程中，在经过了浇注之后，料浆会经过一系列的理化反应形成坯体，而坯体在合适的温度和湿度条件下，经过一段时间的反应继续完成它自身的硬化过程，进而达到混凝土切割所需要的强度等级，我们称这个过程为静停。静停切割后的蒸压养护是加气混凝土获得物理强度等性能的必要过程，是最终水热合成产品的必要条件。这一过程不仅关系到最终产品的性能，而且关系到每个工厂的生产效率和能耗。

3.1 静停养护对加气混凝土性能的影响

发气阶段，是加气混凝土坯体成型的阶段，这个阶段是形成良好的孔隙结构来达到制品成型的过程。这个过程主要是由原材料的理化性质和浇注控制过程的生产工艺参数决定的。静停过程中几乎不需要操作，只是坯体的内部自发地进行着理化反应。在静停中，石灰和水泥等原材料反应产生的凝胶材料不断地增多，坯体中的自由水含量不断地减少。当坯体由塑性状态转变成具有一定强度，并且这个强度能够承受制品自身的重力时，称混凝土制品已经硬化到适合切割。在这个过程中，除了原材料性质、工艺参数外，静停养护的环境温度以及静停的时间长短也是其直接的影响因素。

3.2 蒸压养护对加气混凝土性能的影响

要实现胚体充分合理地固化，使产品能在短时间内获得所需的强度，并最大限度地避免可能的损坏，就要做到真空、加热、恒温和冷却四个蒸压养护阶段。加气混凝土产品在生产过程中的各种损伤可分为两类，即蒸压养护前后，按损伤发生或发现的时间来划分。蒸压养护过程中的损伤并不完全是由蒸压养护引起的，但随着损伤时间的延长，我们仍将其归因于蒸压养护损伤进行探讨。

李娟等人研究了时间对加气混凝土在蒸压养护阶段性能的影响，发现加气混凝土水化产物的结晶度随着时间增长而不断完善，但托贝莫来石的含量也在不断增加，并在8h时强度达到最大值，超过8h后托贝莫来石的晶型开始发生变化，制品的强度开始下降。

4 结论

①加气混凝土在工业上的应用越来越广泛，原材料、发气材料、调节材料等在生产制备阶段都会影响加气混凝土的力学性能。所以在推广加气混凝土应用的过程中，一定要加强对加气混凝土产品制备过程的研究探讨，以此保证产品的综合性能。

②加气混凝土制品是一种应用前景特别好的节能型建筑材料，它的制备过程是一项系统工程。平衡生产过程中各种影响因素之间的关系，需要充分检验和研究。掌握各原材料在加气混凝土制备过程中的特性，控制制备过程中的养护环境，还有对水化产物对制品综合性能影响的研究，可以为企业优化生产提供参考。

③要加大加气混凝土制品生产原材料的研究，努力实现建筑废弃物的回收利用，积极加大工业建筑废料和尾矿在加气混凝土生产中的应用，提高加气混凝土的应用水平。