加气混凝土配合比设计任务书Word格式.docx

1、按目前应用加气混泥土的情况来看，我国与先进国家相比仍有 很大差距， 与我国建筑事业的发展很不适应。 因此，加快加气混泥土的发展步伐， 并在建筑 工程中大力推广应用，是建筑领域的一个非常重要的课题。加气混凝土的发展历史加气混凝土最先出现于捷克。1929年在瑞典建成了第一座加气混凝土厂。我国早在 30 年代有了生产和使用加气混凝土的记录，产品用于上海大 厦、国际饭店等。1958年，原建工部建筑科学研究院开始研究蒸养粉煤灰加气混凝土。1 965年建成我国第一家加气混凝土厂 - 北京加气混凝土厂。 目前，我国建成各类加气混凝土厂逾 400 家。总设计能力约 2600 万 m3，实际产量约 1200 万

2、立方米，折标准砖为 78亿（折标准砖）。而我国墙体材料总 产量为 8500 亿（折标准砖），其中新型墙体材料 3500亿（折标准砖），加气混凝 土占墙体材料不到 1%，也仅占新型墙体材料的 2.2%，与其节能、节地和利废的 责任不相符。二加气混泥土的基本组成材料 基本组成材料是加气混泥土最主要的原材料， 它必须满足在湿热条件下生成 以硅酸盐为主体的水化矿物。 加气混泥土组成材料包括两大类： 一类是钙质材料， 如水泥、石灰、高炉矿渣等； 另一类是硅质材料， 如砂、粉煤灰、 煤渣、煤矸石、 尾矿粉等。此外，加气混泥土还有一种很重要的材料，即外加剂。在选择原材料 时一般应以优先使用工业废渣和当地资源

3、为原则。钙质材料 水泥和石灰是加气混泥土中的钙质材料。 水泥在加气混泥土中可以作为单一 钙质材料，也可以与石灰一起作为混合钙质材料。（1 ） 水泥、石灰在加气混泥土中的作用I.为加气混泥土中的主要强度组分水化钙 （CSH）的形成提供CaO U为一些发气剂的发气提供碱性条件。川.水泥、石灰在水化时放出热量，可以提高料浆温度，加速料浆的水化硬 化。IV.掺加水泥还可以保证浇筑稳定，加速料浆的稠化和硬化，缩短预养时间， 改善胚体和制品的性能。（2） 对水泥的质量要求 对水泥的要求根据加气混泥土的品种、工艺不同而有所不同。如单独 使用水泥做钙质原料是应采用强度等级较高的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水 泥。这

4、些水泥水化是可产生较多的 Ca（OH）2如与石灰共同作为钙质材料， 可使用强度等级为32. 5MPa的矿渣水泥、粉煤灰水泥及火山灰水泥。 对水泥中游离氧化钙含量可适当放宽，因为经蒸压养护，游离氧化钙将全部水化，而且水泥的掺量不是很高，不会引起安定性不良 。不宜用高比表面积的早强型水泥作钙质材料， 因为水泥水化硬化过快会 影响铝粉的发气效果。水泥熟料中Cao含量要大于60%水泥中游离氧化钙不大于6% MgO含 量不大于 6%。水泥中铬酸盐含量不得超过3040PPm否则将影响浇注稳定性。一般 普通硅酸盐水泥中酪酸盐含量通常不超过 20PPm符合生产加气混泥土的技术要求。此外，生产加气混泥土用的水泥

5、其碱度必须大于 55mg当量/ LO（3） 对石灰的要求一般采用回转窑煅烧（110 01200C）的中速消解生石灰（消解速度 1530mi n）要求有效氧化钙含量为 60%70%;氧化镁含于2%3%, 过烧石灰含量小于2. 5%;细度（以比表面积计）为 50006000c m2/g相 当于0. 088mm筛筛孔余量不大于10% ,消解温度大于70Co在加气混泥土生产中，不宜采用消石灰，因消石灰蒸压后制品强度较低。 硅质原料生产中一般采用全部磨细砂，故其天然级配无意义。国内要求砂中 SiO2总 量 70%（国外要求SiO280% ,并要求石英含量 40% Na2Q 1. 5%,K2Oc 3%,

6、有机杂质（腐殖质）v 3%砂中碳酸钙物质（如珊瑚、贝壳等）含量不能大于 10% 一般要求砂的烧失量V 0. 02%符合上述要求的砂，例如河砂、海砂、风积砂、砂岩都可以使用。但在使 用海砂时，为防止制品内钢筋锈蚀，要特别注意氯离子含量不能大于 0. 02%。否则应将海砂冲洗后在使用。主要有石英砂、粉煤灰、烧煤矸石、矿渣等。硅质原料的主要作用是加 气混泥土的主要强度组分水化硅酸钙提供S iO2。因此，对硅质原料的主要 要如下：i.SiO2含量较高。ii.SiO2在水热条件下有较高的反映活性。iii.原料中杂质含量较少，特别是对加气混泥土性能有不良影响的K2O Na2O及一些有机物。生产中一般采用全

7、部磨细砂， 故其天然级配无意义。 国内要求砂中 SiO2 总量 70%（国外要求SiO280%，并要求石英含量 40% Na2O 1 . 5%,K2Q 3%,有机杂质（腐殖质） 3%砂中碳酸钙物质（如珊瑚、贝壳等）含量不能大于 10%。一般要求砂的烧失但在使 用海砂时，为防止制品内钢筋锈蚀，要特别注意氯离子含量不能大于 0. 02%否则应将海砂冲洗后在使用目前，对各种硅质原料的具体要求如下（ 1 ） 石英砂砂在加气混泥土中的主要作用是提供 SiO2,在蒸压条件下与Cao化合生成 水化硅酸钙;此外，部分尚未完全反映的砂核在加气混泥土中起到骨料的作用SiO290%,Na2V 2%,K2Q 3% 黏

8、土含量小于 10% 烧失量小于 5% 175C 水热条件下溶解度大于或等于 0 18gL,并随着水温的提高而提高；干磨粉细度要求4900孔筛余小于5%湿磨粉细度为比表面积大于 3000 Cm 2/g ;有机酸含 量小于3%在加气混泥土中不得含有石子，另外在配筋加气混泥土材料中应严格限制氯 离子含量小于002%以防止锈蚀钢筋。（2）粉煤灰在加气混泥土中，粉煤灰兼有骨料和生成胶凝材料的双重作用。粉煤灰不仅 能提供SiO2,同时提供AI2O3。粉煤灰应具有必要的细度（4900孔/ Cm 2）筛筛余小于20% 2000孔/ Cm 2 筛筛余小于70%细度不足时，应予磨细。用于加气混泥土的粉煤灰质量标准

9、应达到 JC409G-9I硅酸盐制品用粉煤加气混泥土用粉煤灰技术指标 /%指标I级H级细度（0. 04 mm方孔筛筛余） 30 45标准稠度需水量 50 58烧失量 7 12SiO2 含量 40含量 2放射性符合GB6763规定（3）烧煤矸石烧煤矸石是煤矿的副产品，是一种含碳的岩土质物质。经自燃或人工燃烧后 剩下的物质称为烧煤矸石，其他化学成分与粉煤灰接近。作为加气混泥土硅质原料的烧煤矸石，其技术要求可参照粉煤灰的技术指 标，其中关键是烧失量。因为烧失量高，意味着煤矸石中未燃碳含量高，将会严 重影响混凝土的质量，所以要求燃烧后的煤矸石含碳量不大于 6%，（4）矿渣粒化高炉矿渣在饱和的Ca（OH

10、）2溶液中会产生显著的水化反应，有明显的胶 凝性能。而在加气混凝土料浆中，生石灰水化后生成Ca（OH）2,水泥熟料中硅酸 盐矿物水化时也析出Ca（OH）2,其液相呈碱性状态，可以激发矿渣的活性，因此 用磨细矿渣可以代替部分水泥，作为加气混凝土中的钙质材料。技术要求如下：1矿渣的活性越高，胚体硬化越快，加气混凝土强度越高，因此要求矿渣水卒 质量好，颗粒松散均匀，外观呈淡黄色或灰白色，有玻璃光泽，无铁渣及硬渣大 块。2化学成分：CaO:含量大于40%;Al2O3 : 9% 16%S: 0. 81. 6%CaO / SiO2 （质量比）： 1。不符合上述要求的矿渣，还可以通过试验进一步鉴别它是否适宜

11、使用。外加剂（1）发气剂发气剂是生产加气混凝土的关键原料，它不仅能在料浆中发气形成大量细小 而均匀的气泡，同时对混凝土性能不会产生不良影响。 对加气混凝土发气材料曾 进行很多研究，可以作为发气剂的材料主要有铝粉、双氧水、漂白粉等，但考虑 生产成本、发气效果等种种因素，目前基本上都用铝粉作为发气材料。铝粉是金属铝经磨细而成的银白色粉末，其发气原理是金属铝在碱性条件下 与水发生置换反映产生氢气，化学反应式如下：2AI+3Ca（OH）2+6H2O C3A 6H2O+3H2由于金属铝的活性很强，为防止在生产及存储、运输过程中铝粉与空气中的氧气 发生化学反应形成三氧化二铝，因此要在磨细时加入一定量的硬脂

12、酸， 使铝酸表 面吸附一层硬脂酸保护膜。在使用前，首先通过烘烤法或化学法进行脱脂。 由于 烘烤法易着火燃烧，影响安全，所以已较少使用。化学法脱脂是通过加入一些脱 脂剂（这些溶剂是能溶解硬脂酸的有机溶剂或表面活性物质） ，是吸附在铝粉表面的硬脂酸溶解或乳化。常用的脱脂剂有平平加、合成洗涤剂、OP乳化剂、皂 素粉，掺量一般为铝粉质量的1%- 4%我国加气混凝土用铝粉的国家标准（GB 2054 89）见下表加气混凝土用铝粉技术指标（ GB 2054 89）代号细度80U=Um筛余/%活性铝含量/%盖水面积/ （tf /g ）油脂含量/%FLoIV 1 850 . 420. 602 . 83. 0PL

13、Q2FLQ3V0. 5注：1活性铝含量为铝粉中能在碱性介质中反应放出氢气的录占铝粉总质量的百分比。2盖水面积是用来反映铝粉细度和粒形的指标，是 Ig铝粉按单层颗粒无间隙排列在水面上所能覆盖水面的面积。发气量与时间的关系表示如下表所示：发气量与时间的关系发气时间（min）281624发气量（ml）56976全部结束发气情况与时间的关系如下表所示:发气情况与时间的关系时间2mim 前2min 后8min 后16mi n24mi n发气情况缓慢大量放气开始减慢基本结束P全部结束（2）气泡稳定剂在我国加气混凝土生产中，常用的气泡稳定剂有可溶油、拉开粉、含皂素植 物、匀染剂与氧化石蜡皂等。根据生产经验，

14、以采用碳原子说为 1216之间的 表面活性物质作为加气混凝土的气泡稳定剂，其效果较好。1氧化石蜡皂稳泡剂 氧化石蜡皂是石油工业的副产品以石蜡为原料， 在一定温度通入空气进行氧化，再用苛性钠加以皂化后制得的一种饱 和脂肪酸皂。使用时用水溶解成 8%10%的溶液。2可溶性油类稳泡剂是用花生油酸、三乙醇胺和水制成的稳泡剂。三 者的比例是花生油酸：三乙醇胺：水 =1 : 3 : 36。（ 3） 调节剂 在加气混凝土料浆中，加入调节剂的目的，主要是为了使铝粉的发气速度与 料浆的稠化速度相适应， 以保证料浆具有良好的浇注稳定性。 调节铝粉发气开始 时间可采用水玻璃； 提高液相碱度的采用， 纯碱； 抑制生石

15、灰的消解速度可采用 三乙醇胺和石膏； 提高胚体强度可采用石膏和水泥； 调节胚体的蒸压膨胀值以消 除制品的垂直裂缝可采用菱苦土等。 另外，随着加气混凝土品种及原材料性质的 不同，在要调节的内容相同的情况下，所采用的调节剂亦不完全相同。 纯碱和烧碱有以下两种作用。i增加铝粉中活性铝含量，提高发气速度。因为铝粉在加工时虽然用硬脂酸脂化 保护，但仍有部分铝粉被空气中的氧气氧化形成三氧化二铝， 影响了铝粉的发气 效率。加入氢氧化钠后，将产生如下反应：Al2O3+2NaOH2 NaAlO2+H2OAl2O3 被溶解后，内部的 Al 暴露出来，与水反应产生氢气。ii激发矿渣、粉煤灰的活性。在料浆中掺有矿渣或

16、粉煤灰时， Na2CO3和NaoH 可以对矿渣、 粉煤灰中的 SiO 体结构起破坏作用， 从而激发矿渣、 粉煤灰的水 化活性，提高制品强度。2掺加石膏有以下 3 个作用i和水泥中掺加有石膏一样起缓凝作用i参与水化反应，与C3A Ca（OH）2反应生成对料浆硬化稠度及强度有重要作用 的水化硫铝酸钙；iii对石灰的消化起抑制作用，控制料浆的碱度，从而调节发气速度。3水玻璃和硼砂水玻璃的主要作用是延缓铝粉发气速度， 而硼砂的作用是延缓水化凝结速度， 从 而延缓料浆的稠化硬化速度。掺加上述调节剂（纯碱、烧碱、石膏、水玻璃、硼砂）的主要目的是使料浆 的稠化速度与发气速度同步，避免出现“憋气”或“感冒”

17、、“塌模”等影响稳定 性的现象。4轻烧镁粉轻烧镁粉是菱镁矿经800850C煅烧时形成以MgO为主要成分的淡黄色粉末， 在水热条件下，发生如下化学反应：MgO+H2OMg（OH）25上述反应固相体积增加近 19倍。因此， 在生产配筋加气混凝土时， 加入适量的轻烧氧化镁可以增加加气混凝土蒸压时的膨胀率， 在一定程度 上避免由于钢筋与混凝土的热膨胀率引起的应力破坏。 但加气混凝土的配 料、配筋量与蒸压热工制度不同， 这种热膨胀应力也不同， 因此轻烧镁粉的掺量应在计算和实验的基础上予以确定。（ 4） 钢筋防锈剂由于加气混凝土空隙率高， 抗渗性有效期短， 碱度低， 一些钢筋加气混凝土 制品中的钢筋容易受

18、到锈蚀。 因此在生产过程中应对钢筋表面进行防锈处理， 如 在钢筋表面涂刷防锈剂。钢筋防锈剂应满足下列要求：i不透水，能有效的防止氧气和有害气体的扩散渗透，本身不含对钢筋有侵 蚀性的物质；i涂层必须能经受加气混凝土胚体和料浆高碱度以及长时间高温、 高湿的作用；iii涂层与钢筋及加气混凝土有良好的粘结力， 制品发生破裂时，破坏不应产生在涂层与钢筋或加气混凝土的界面上；iv涂料应具有良好的工作性，在对钢筋处理期间保持涂料的均匀性， 同时涂 层要易于操作， 有一定的强度， 在加工和搬运过程中不易损坏， 而涂层的弹性模 量应远远大于加气混凝土。目前国内常用的防锈剂有水泥沥青酚；醛树脂防腐剂（又称“ 72

19、7”防锈剂）；聚合物水泥防锈剂；西北-I型防腐剂（一种水性高分子涂料）；沥青- 乳胶防锈剂（LR型防锈剂）；沥青-硅酸盐防锈剂等。这些防锈剂的共同点是： i对钢筋有良好的粘结力；ii在蒸压过程中涂层不会被破坏；i价格较便宜。 三配合比设计：选择石灰-水泥-砂加气混凝土设石灰-水泥-砂加气混凝土的表观密度为 700kgm3,以下列资料选择配合比石灰：活性氧化钙含量 56%，密度 320g/cn3;水泥：4. 25普通水泥，密度 3. 10gcm3;沙子：磨细度30003500，密度2.65gcm3;铝粉：活性老年含量为90% 40C时的发气量（V）为1. 40Lg ,采用拉开粉 作脱脂和气泡稳定

20、剂。当沙的磨细度为30005000cm3g时，可选用0. 240. 5的CaOSiO2比 （SiO2CaO比为4. 22. 0），细度大者为低直，细度小者为高值。考虑到料浆 升温不能太快太高，一般常用的摩尔CaOSiO2比在0. 240. 34之间换算成质 量CaOSiO2比则在0. 220. 32之间（质量SiO2CaO比在4. 553. 13之间）。该石灰的活性氧化钙含量为70%为保证原料中所必须的SiO2CaO比，砂和 石灰的质量比K可在2. 183. 12间选取，或者说石灰砂干混合料的活性氧 化钙含量可在 17% 22%范围内选用。 若石灰活性氧化钙含量不为 70%，砂和石灰 的质量比

21、K为：K =K* a /70式中a 石灰的实际活性氧化钙百分含量。计算：1确定原料钙硅比及石灰、水泥和砂用量取K= 2. 5则K =K* a /70=2 . 5 * 56/70= 2. 0钙质材料用量：m g 钙=a p Ls*（1+K）式中：a考虑到结合水的系数，对表观密度为 400600 /m3的加气混凝土取0. 85,对表观密度700900 /m3的取0. 90。m 钙=ap Ls*（1+K）=0 . 9 * 700/ （1+2. 0） =210 考虑在钙质材料中掺入少量水泥以代替部分石灰， 为了使石灰-砂加气混凝土的成本不致过分增高，水泥用量以占钙质材料总量的 13%17%为宜。取水泥

22、掺量为 14%，所以每立方米制品的水泥和石灰用量为：co=14%* 210=30（ ） mo =m 钙-mco=210-30=180（ kg） 每立方米制品砂的用量：mso=K mg 钙=20* 210=420（k ） 石灰：砂=1 : 0. 17 : 2. 332.水料比及用水量：石灰-沙浆的流动度石灰-沙加气混凝土密度kg /m3料浆流动度30022 25700182040021 2380017 1950020 2290016 1860019 21100015 17上表中的流动度作为初始值，通过1试验寻找满足此流动度所需要的水料比（一般生产密度500 /m3的石灰沙加气混凝土的水料比为 0

23、. 580. 63,生 产700 /m3的石灰一沙加气混凝土的水料比为 055060）。然后，用选用的初始 流动度+/ 2 Cm的料浆（三组）进行发气试验，观察其发气膨胀情况（浇注在容 积不小于500 cm3的容器中）。每组浇三个试件，在膨胀结束后 1 h测定料浆密 度。将所测得的数值，按下式换算成加气混凝土绝干表观密度：P LS=P 料浆/ a （1+W/TP LS加气混凝土的干表观密度（/m3）;P料浆一一发气后料浆表观密度（ /m3）;a 考虑到结合水的系数，对表观密度为 400600 /m3的加气混凝土取0. 85,对表观密度700900 /m3的取0. 90。W/T 水料比。取料浆散

24、开度为19 cm,设通过试验确定满足料浆散开度的水料比为 0. 57。通过发气试验测得料浆发气后的表观密度为 1010 kg/L ,算出蒸压后加气混凝土的干表观密度为：P LS=P 料浆/ a （1+W/T） =1010/0 . 9 （1+0. 57） =715（ /m3）计算所得混泥土表观密度能满足设计的要求， 因此可认为所选用的料浆稠度度合适，水料比适宜。确定水料比为 0. 57。加气混凝土所用料浆的用水量 ms0nw0=W/T（nlo+ mso）mo 石灰用量（kg）；m s0 砂用量（kg）;W/T 砂料浆（无发气剂）故用水量为：nw0=W/T（mlo+ mso）=0 . 57 *（2

25、10+420） =358 （kg）3.铝粉用量铝粉发气反应所放出的氢气体积一般应等于加气混凝土空隙体积：ma l=10000- （mo P l+ ms0/ p s+ ms0） ZVt,pVt,p 1g铝粉在3840C时的发气量（L）;Z 铝粉的活性系数（一般为0. 9）;mo、mso、mw0 分别为1m3加气混凝土石灰、砂及水的用量（kg）P L、p S 分别为石灰和砂的视密度，石灰视密度P L=320 a +270（ 1- a）， 式中a为活性氧化钙含量。铝粉用量为： s+ ms0） /ZVt,p=10000- （30/3 . 10+180/3 . 20+420/2 . 65+358） /0

26、 . 9 * 14=320（g）铝粉占干物料的百分数为：0. 332/210+420 * 2%=0 052%4.石膏用量取石膏用量为钙质材料的的 2%，则每立方米加气混凝土中石膏用量为：m Ig = mg钙* 2%=21* 2%=4 2 （kg）5废料浆用量设拌制每立方米制品用的料浆中不掺入视密度为 1. 3的料浆my0为40L,则废料浆中的固体物料量和水量分别为：m g 固=P S （P 废料-1 ） / P s-1 m y0=2 . 65（1. 3-1）/2 . 65-1 * 40=19 2（k） w0= P s-P 废料 /P s-1 m y0=2 65-1 3/265-1 * 40=3

27、2 7（k）因此，实际砂用量为：m so=420-19. 2=400. 8 （k）实际水用量为： m w0=358-32. 7=325. 3（k）在选择配合比时在选择配合比时，由于最初选用的钙硅比值不一定恰当， 所以先用的配合比制备6个10 cm* 10 cm* 10 Cm的试件，经蒸压处理后，测定其 密度和强度。若试件强度偏低时，应增加石灰用量（或水泥用量） ，重复上述试 验，直到强度和密度都满足为止。实验室初步选定的配合比，往往不能直接用于生产上，特别是料浆的浇注 稳定性不一定合乎生产实际要求。 因为同工业生产用的模具比较， 实验室用的试 模很小，同时实验室试验时的浇注高度较低，材料用量甚少，料浆散热也较快。 因此，必须通过中间性试验和生产性的大模试验， 对配合比进行修正， 最后才能 得到料浆浇注稳定、制品性能良好的成本低廉的用于工业生产的配合比。四. 生产控制要求蒸压加气混凝土砌块质量控制要点1对水泥的要求水泥水化时 , 除了能生成大量的水化硅酸钙、 水化铝酸钙等水化物外 , 还能析 出大量的Ca（OH）2。在蒸压条件下，这些游离的Ca（OH）2与含硅材料中的SiO2 和 AI2O3 作用 , 以水热合成方式生成水化硅酸钙和水化铝酸钙。 两种方式所产生 的水化矿物