蒸压加气混凝土原材料分析文档格式.docx

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传统上，按照排灰方式的不同，分别称之为干排灰和湿排灰，随着现代燃烧技术的发展，循环流化床锅炉和沸腾炉、垃圾发电锅炉应用日趋普及，粉煤灰中又有了性质与一般粉煤灰性能迥异的粉煤灰，前者因反复燃烧，且多使用劣质煤，所形成的粉煤灰活性较低并含钙较高；

而沸腾炉采用液态排渣，需添加石灰石来降低熔点，因此粉煤灰的含钙量很高，而垃圾发电产生的粉煤灰含钙、铝较高，含硅较低，并含有有机污染物，本节仅讨论我国最普遍的煤粉发电锅炉产生的粉煤灰。

大约每燃烧1T煤，生成150~200kg粉煤灰，全国每年排放的粉煤灰已超过2.6亿吨，占用了大量土地（或山谷）、江河、湖泊。

因此，如何利用粉煤灰是我国迫切需要解决的问题。

1、粉煤灰的特性

粉煤灰是从煤粉炉烟道气体中收集的粉未。

煤中除可燃物外，主要含有粘土质矿物，所以，粉煤灰实际上是粘土质矿物的高温下燃烧后的产物。

锅炉中煤粉的燃烧温度高达1100~1500度，由于煤粉中的粘土矿物在燃烧过程中生成的SiO2、AI2O3、Fe2O31000度时便成为熔融状，在排出炉外时经急速冷却，因大部分自由分子来不及形成晶体而成为细小的球形颗料状玻璃体，从而具有良好的活性。

（1）化学成分

粉煤灰的化学成分主要是SiO2和AI2O3，还有少量的Fe2O3\CaO、MgO及其它微量元素，此外，还有一定数量的未燃尽炭（以烧失量表示），所有化学成分的数量都随煤质及燃烧工艺的不同而不同，我国粉煤灰化学万分变动范围大致如下：

烧失量不超过20%；

SiO2：

40-60%。

AI2O3：

20-35%；

CaO：

1-10%（高钙灰10-25%）；

Fe2O3:

3-10%;

MgO：

5%以内；

SO3：

2%以内；

K2O+Na2O:

3.5%以内。

随着电力系统的技术改选和新电厂的投入运行，目前，粉煤灰的烧失量有了大幅度的降低，平均6.9%；

而SO3则由平均0.32%提高到0.8%

（2）矿物组成

粉煤灰的主要矿物是硅铝玻璃体，其含量一般在70%左右，其它还有结晶矿物莫来石和石英，少量的碳酸钙、赤铁矿和磁铁矿等。

此外尚残存少量形状不规则的焦炭颗粒和半焦炭颗粒。

（3）物理性质

粉煤灰是一种浅灰色或黑色细粉，含炭量越多，颜色越深。

粉煤灰密度通常在1.8~2.5g/cm3之间，细度（0.08mm方孔筛筛余）3~30%，电收尘的干灰细度较小。

颗粒料经一般为1~50um。

标准稠度需水量变化在24.3~74.1%之间。

粉煤灰颗粒表面粗糙多孔，而粗大并多孔隙的颗粒大多是未烯尽的炭粒。

因此，衡量其品质的好坏，除了细度，标准稠度需水量是一个重要指标。

2、粉煤灰的活性及其影响因素

粉煤灰本身虽不具有单独的硬化性能，但当它与石灰、水泥等碱性材料加水混合以后，即能在空气中硬化，并在水中继续硬化，这就是粉煤灰的活性，活性是综合反映粉煤灰中各成分与CaO进行反应的能力指标。

（1）粉煤灰的活性及其影响因素

粉煤灰与石灰的反应主要靠其颗粒表面可溶物质的溶解并与Ca（OH）2生成水化硅酸钙，从而把尚未参加反应的颗粒残核粘结起来形成整体并具有一定强度。

粉煤灰的细度直接反映了其参与水化反应的能力。

另外，粉煤灰的细度还反映了煤粉燃烧的状态。

一般来说，活性好的粉煤灰颗粒较小，根据最新研究成果，粉煤灰的细度与其它性能具有较好的相关性，也就是说，细度基本上反映了粉煤灰的质量特性。

（2）标准稠度需水量

如前所述，粉煤灰颗粒表面往往是粗糙多孔的，且粗大并多孔的颗粒大多是未燃尽的炭。

另外，由于冷却条件的限制，粉煤灰中玻璃体含量降低，也表现在粉煤灰颗粒的粗大多孔上，多孔的颗粒必定使混合的水料比增大，标准稠度需水量能比较准确反映粉煤灰的颗粒形貌。

（3）玻璃体的含量

粉煤灰中的玻璃体物质是粘土矿物在燃烧后，成熔融状经急冷而成的无定形的SiO2和AI2O3，我们已经知道，无定形的玻璃体具有较高的内能，易参加与Ca（OH）2的水热合成反应。

因此，玻璃体含量高，粉煤灰的活性就好。

3、粉煤灰的技术要求（JC/T409-2001）

I级II级

细度（0.045mm方孔筛筛余）≤30%45%

（0.080mm方孔筛筛余）≤15%25%

烧失量≤5.0%10.0%

SiO2≥45%40%

SO2≤1.0%2.0%

以上质量要求是以普通粉煤灰（CaO:

≤10%）而制定，若采用高钙粉煤灰，因CaO的形成温度波动较大，其性质也有较大的不同，应作专门试验后方可使用。

一般来说，生产工艺上应有较大的调整，才能适用高钙粉煤灰，循环流化床锅炉的粉煤灰，虽有其特殊性，经生产实践，也基本上都适用于加气混凝土。

三石灰

石灰是石灰石（主要成分CaCO3）经高温煅烧，分解释放出CO2，但尚未达到烧结状态的白色块状物。

其主要成分CaO，其分解反应式如下：

CaCO3900--1000度CaO+CO↑

CaCO3的分解反应是吸热反应，分解1kg的CaCO3理论上需要1780kJ的热量。

CaCO3分解时，按重量约44%的CO2，逸出，但其体积仅缩小10~15%。

因而石灰具有多孔结构。

1、化学成分

石灰的化学成分主要是CaO，也含有少量的MgO、Fe2O3和SiO2等。

由于在煅烧时CaCO往往不是很安全，所以石灰中常含有未分解的CaCO3和其它化合物。

因此，石灰的成分可分为两部分。

一是从CaCO3分解出来是游离状态（非死烧）的CaO，是活性部分，是加气混凝土中参与水热合成反应的效成分。

故又称之为有效氧化钙（以A-CaO表示）。

另一部分是非活性部分，包括未分解的CaCO3，死烧的CaO等，此部分不参与水热合成反应。

2、分类

石灰可按加工方式、MgO含量及消化速度分类。

按煅烧后的加工方式不同，可分为：

（1）块状石灰：

由原料煅烧而得到的未加工产品。

主要成分CaO；

（2）磨细石灰：

由块状石灰磨细而得到的石灰粉。

以上两种都是生石灰。

（3）消石灰：

将生石灰用适量的水消化而得到的粉未，亦称熟石灰。

主要成分Ca（OH）2；

（4）石灰浆：

将生石灰用较多的水（约为生石灰体积的3-4倍）消化而得到的可塑浆体，亦称石灰膏。

主要成分是Ca（OH）2和H2O。

根据MgO含量可分为：

（1）钙质石灰：

MgO含量不大于5%；

（2）镁质石灰；

MgO含量5~20%；

（3）白云质石灰（亦称高镁石灰）：

MgO含量20~40%。

根据消化速度，可分为：

（1）快速石灰；

消化速度在10以内。

（2）中速石灰：

消化速度10-30min，

（3）慢速石灰：

消化速度30min以上。

消化速度是指在标准容器中消化石灰试样时，达到最高温度的时间。

影响石灰消化速度的因素，主要是石灰的煅烧温度和时间。

通常。

正火石灰（煅烧温度800-1000度）为快速石灰；

过火石灰（煅烧温度1200-1400度）为慢速石灰；

而欠火石灰则A-CaO含量及消化温度较低。

3、石灰在加气混凝土中的

石灰是生产加气混凝土的主要钙质材料，其主要作用是提供有效氧化钙，使之在水热条件下与硅质材料中SiO2、AI2O3作用，生成水化硅酸钙，从而使制品获得强度，石灰也提供了铝粉的发气条件下，使铝粉进行发气反应，其反应式为

AI+H2OOHAI（OH）3+H2↑

石灰水化时放出大量放热能力，不仅为加气混凝土料浆提供了热源，而且坯体硬化阶段可以使坯体升温达80-90度，促进坯体中胶凝材料的进一步凝结硬件化，从而促进了坯体强度的迅速提高。

石灰水化时，其体积将膨胀约44%左右，对于磨细生石灰来说，这一膨胀过程大部分发生在开始水化后30min内，因此，放热和体积膨胀一方面种进加气混凝土坯体的硬化，同时，也有可能因调控不当，造成放热过多，温度过高或体积膨胀发生在坯体具有一定强度而失去塑性时，造成坯体的开裂等。

4、对石灰的要求

（1）采用磨细生石灰

在加气混凝土生产中，一般均采用磨细生石灰粉，而不宜使用消石灰。

因为生石灰粉消化时，放出大量的热量，促进了水化凝胶的生成，有利于生产工艺的控制，从而保证了产品质量。

而采用消石灰，大大提高了需水量，加之不能提供消化热。

从而延缓了坯体的硬化，不利于形成良好的坯体，既增加了工艺控制难度，也降低了产品的质量。

（2）消化速度

在加气混凝土生产中，石灰的消化速度对加气混凝土的浇注稳定性具有较大影响。

加气混凝土料浆在浇注后的初期。

铝粉大量发气，料浆缓慢稠化，保持足够的流动性，使发顺畅，并形成良好的气孔结构。

而一旦发氯结束，料浆应迅速稠化，稳住气泡，同时支撑住浆体，以形成一定强度的坯体。

这就要求以石灰来保证料浆稠化速度与铝粉发气速度的相互适应，一般来说，生产加气混凝土以8-15min的中速石灰为好。

（3）化学成分

石灰中的A-CaO含量是直接参与水化反应的成分，因此，要求越高越好。

虽然A-caO含量也决定了石灰消化热，但因检验方法的限制，测试所得A-CaO数值不能真实反应实际消化热，石灰极易吸收空气中水份而部分消化，使消化热降低。

因此，应同时提出消化温度的要求。

石灰中的MgO因过烧而消化极慢，往往会在坯体硬化之后或在蒸压过程中消化，从而，因其体积的膨胀而破坏坯体。

因此，NgO应属严格控制的指标。

（4）细度

提高石灰的细度，一方面可增加石灰的溶解度，促进与硅质材料的反应，生成较多的水化产物。

另一方面，可以减少石灰消化过程中的体积膨胀，避免坯体的开裂。

但过高的细度，会提高消化速度，影响浇注稳定性，同时，于经济上也不合理。

（5）石灰的技术要求（JC/T621-1996）

优等品一等品合格品

A（CaO+MgO）,%≥907565

MgO,%≤258

SiO2,%≤258

CO2,%≤257

消化速度，min≤5-155-155-15

消化温度，。

C≥60-9060-9060-90

未消化残渣，%≤51015

细度（0.080mm方孔筛筛余量），%≤101520

四、水泥

水泥是一种广泛使用的水硬性胶凝材料，品种很多，适用于加气混凝土的是硅酸盐水泥，按国家标准，硅酸盐水泥分五个品种，即：

硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。

加气混凝土使用较多的是42.5硅酸水泥和42.5普通硅酸盐水泥。

1、硅酸盐水泥的化学成分和矿物组成

硅酸盐水泥的化学成分主要是CaO、SiO2、AIO2、Fe2O3以及少量的MgO和SO3等。

前四种成分在水泥熟料中形成主要的四种矿物。

即：

硅酸三钙（3CaO.SiO2,简写C3S）、硅酸二钙（2CaO.SiO2,简写C2S）、铝酸三钙（3CaO.AI2O3，简写C3A）、铁铝酸四钙（4CaO.AI2O3，Fe2O3简写C4AF）。

一般硅酸盐水泥熟料的化学成分和矿物组成如表3-1。

表3-1硅酸盐水泥熟料组成范围

化学成份（%）

矿物组成%

SiO2

AI2O3

Fe2O3

CaO

MgO

C3S

C2S

C3A

C4AF

21-23

5-7

3-5

64-48

4-5

44-59

18-30

5-12

10-18

2、水泥在加气混凝土中的作用

水泥是生产加气混凝土的主要的钙质材料，它可以作为钙质材料单独使用。

但更多的是和石灰一起作为混合钙质材料。

在水泥熟料的四种矿物组成中，C3S是CaO的主要提供者，同时，C3S和C4AF水化反应进行得最快，决定着水泥的水化、凝结速度和早期强度。

因而对加气混凝土料浆的发气、凝结硬化和制品强度都有重要影响。

当水泥作为单一钙质材料单独使用时，它是料浆中Ca（OH）2的主要来源，在蒸压过程中与硅质材料中的SiO2和AI2O3反应生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，从而使加气混凝土获得强度。

当水泥与石灰混合使用时，石灰是CaO的主要提供者，水泥的作用主要是保证浇注稳定并可加速坯体的硬化，改善坯体的性能并提高制品质量。

3、对水泥的技术要求

生产加气混凝土所采用的水泥，主要是从水泥的品种和标号两个方面进行选择。

从水泥在加气混凝土中的作用看，一是要提供CaO，二是要求促进坯体的硬化。

因此，我们首先选择应该是42.5的硅酸盐水泥和普通硅酸水泥，当条件限制时，也可选择32.5普硅水泥或矿渣水泥，但其用量要明显增加。

在加气混凝土中，对水泥中游离氧化钙（f-CaO）的含量可以适当放宽。

因为其在坯体的静停及蒸压过程中将全部消化，即使安定性不合格的水泥，f-Ca含量达到来%时，也可以使用。

按照水泥标准规定，硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣水泥的初凝时间必须大于45min，终凝时间必须小于12h。

这是由于作为普通水泥混凝土和砌筑粉刷等用途的水泥，为了保证输送和施工有足够的时间，然而加气混凝土制品在蒸压养护以前，水泥的重要作用是使发气后的料浆不致塌陷，以保证浇注的稳定性。

因此，对于加气混凝土，水泥的初凝时间不宜过长。

五料状高炉矿渣

在炼铁过程中，从高炉内排出的熔融状态的废渣液，经水淬急速冷却成为松散多孔的细小玻璃态颗粒，叫粒状高炉矿渣，俗称水淬矿渣或水渣，这是一种良好的活性材料。

随着工业技术的发展，水渣目前已被水泥工业大量作为活性混合材。

在加气混凝土行业，原苏联地区使用比较广泛，而在我国，目前只有少数工厂仍在使用。

1、矿渣珠物理特性和化学成分

粒状高炉矿渣为外观呈白色、灰白色、黄色、或黄绿色的松散小颗粒。

其颜色与矿渣的化学万分和水淬条件有关。

颗粒径通常在10mm以下，大多在0.5-5mm之间，堆积密度500-800kg/立方，密度为2.95g/立方厘米左右。

矿渣的化学成分主要是CaO、SiO2、AI2O3、MgO和Fe2O3。

还有少量的硫化物（CaS、MnS、FeS），少数矿渣还有TiO2、P2O5等。

表3-2列出了我国一般矿渣的化学成分波动范围。

表3-2我国一般矿渣及水泥熟料的化学成分

SO2

MnO

水淬矿渣

26-42

38-48

7-20

0.2-1

4-13

1-2

0.1-1

硅酸盐水泥熟料

20.50

63.93

6.25

5.48

0.37

2、矿渣的活性

由于矿渣珠化学成分与水泥熟料相似CaO含量较低），并在急冷过程中固化，具有较高的玻璃体含量。

因此，有着潜在的活性，在少量激发剂（石灰或水泥）的作用下，可以表现出胶凝性，矿渣的这种活性，主要取决于自身的化学成分、矿物组成和水淬条件，同时，也与应用矿渣的方法及环境有关。

3、矿渣的质量评价

矿渣的化学成分，矿物组成比较复杂，还由于成粒条件不同而产生的结构差异，都从本质上影响矿渣的质量。

而不同激发剂的存在，又影响矿渣的活性发挥，使其表现出来的活性也不一样，这就造成了评定矿渣质量的复杂性。

用化学成分分析来检定矿渣的活性，虽然还不免全面，没有涉及到矿渣内部结构，但是用这种方法已能说明矿渣的本质特性。

所以，是目前国内评价高炉矿渣的主要方法。

根据国标GB302，矿渣质量好坏按以下三个方面进行评估：

（1）质量系数[（CaO+MgO+AI2O3）/（SiO2+MnO+TiO2）]不得小于1.2。

质量系数反映了矿渣中的活性组分CaO、MgO、AI2O3与非活性组分SiO2、MnO、TiO2之间的比例，质量系数愈大，则矿渣的活性愈高。

（2）以MnO计，锰化合物含量不大于4%；

以TiO2计，钛化合物含量不大于10%；

以F计，氟化合物含量不大于2%。

（3）淬冷处理必须充分，堆积密度不大于1.1kg1；

未经充分淬冷的块状矿渣，经直观剔选，以重量计不大于5%，最大尺寸不大于100mm。

4、矿渣在加气混凝土中的作用

磨细的水淬矿渣天饱和的Ca（OH）2，在水泥作为其钙质材料时，水泥中的C3S、C2S等硅酸盐矿物也水化生成Ca（OH）2，使料浆呈碱性，因而可以激发矿渣的活性。

从而具备了水热合成反应的条件。

5、对矿渣的质量要求

（1）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

Ca（OH）2，≥40%

AI2O39-16%

SO2<

0.02%

CaO/SiO2>

1

电石渣

1、电石渣的概念

电石水解获取乙炔气体后的以氢氧化钙Ca（OH）2为主要成分的废渣。

乙炔（C2H2）是基本有机合成工业的重要原料之一，以电石（CaC2）为原料，加水（湿法）生产乙炔的工艺简单成熟，至今已有60余年工业史，目前在我国仍占较大比重。

1t电石加水可生成300多kg乙炔气，同时生成10t含固量约12%的工业废液，俗称电石渣浆。

它的处置一直令生产厂头痛。

2、电石渣形成的原理

乙炔是生产聚氯乙烯、聚氯乙烯树脂（PVC）的主要原料，按生产经验，每生产1tPVC产品耗用电石1.5～1.6t，同时每t电石产生1.2t电石渣（干基），电石渣含水量按90％计，那么每生产1tPVC产品，排出电石渣浆约20t。

由此可见，电石渣浆的产生量大大超过了PVC的产量。

大多数PVC生产厂家将电石渣浆经重力沉降分离后，上清液循环利用；

电石渣经进一步脱水，其含水率仍达40%～50%，呈浆糊状，在运输途中易渗漏污染路面，长期堆积不但占用大量土地，而且对土地有严重的侵蚀作用。

要想从根本上解决问题，只有在技术上谋求突破，寻求新的治理工艺，综合利用，化害为利，变废为宝。

　　在电石乙炔法生产聚氯乙烯产品时，电石（CaC2）加水生成乙炔和氢氧化钙，其主要化学反应式如下：

　　CaC2+2H2O→C2H2+Ca（OH）2+127.3KJ/克分子

　　在电石和水反应同时，电石中杂质也参与反应生成氢氧化钙和其他气体：

　　CaO+H2O→Ca（OH）2

　　CaS+2H2O→Ca（OH）2+H2S↑

　　Ca3N2+6H2O→3Ca（OH）2+2NH3↑

　　Ca3P2+6H2O→3Ca（OH）2+2PH3↑

　　Ca2Si+4H2O→2Ca（OH）2+SiH4↑

　　Ca3As2+6H2O→3Ca（OH）2+2AsH3↑

　　Ca（OH）2在水中溶解度小,固体Ca（OH）2微粒逐步从溶液中析出。

整个体系由真溶液向胶体溶液、粗分散体系过渡，微粒子逐步合并、聚结、沉淀，在沉淀过程中又因粒子互相碰撞、挤压，促使颗粒进一步结聚、长大、失水，沉淀物逐步变稠，俗称电石渣浆。

此外电石中不参加反应的固体杂质如矽铁、焦炭等也混杂在渣浆中。

副反应产生的气体部分进入乙炔气体，部分溶解在渣浆中。

　　电石渣浆为灰褐色浑浊液体。

在静置后分成三部分，澄清液、固体沉积层及中间胶体过渡层。

三者比例随静置时间及环境条件变化呈可逆变换。

固体沉积物即是我们常说的电石废渣。

干电石废渣中主要含Ca（OH）2，可以作消石灰的代用品，广泛用在建筑、化工、冶金、农业等行业。

但当电石废渣含水量>

50%时，其形态呈厚浆状，贮存、运输困难，给用户带来不便。

很多厂还因其在运输途中污染路面而带来极大麻烦。

因此电石废渣综合利用的关键是控制含水量。

第二节发气材料

发气材料在加气混凝土中的作用是在料浆中进行化学反应，放出气体并形成细小而均匀的气孔，使加气混凝土具有多孔状结构。

加气混凝土的基本组成材料的密度一般都在1.8-3.1g/立方厘米左右，而加混凝土制品的体积密度（绝干）通常为500-700kg/立方米，甚至更低，因而，加气混凝土必须有较大的孔隙率，一般在料浆的发气膨胀阶段要求料浆的体积膨胀量近1倍或1倍以上，为此，就要求发气材料能够提供大量的、不溶或难溶于水的气体。

为了使这些气体能够在料浆中形成尺寸适当、大小均匀的球形气泡，并能保持稳定而不变形破裂，除了料浆本身要具备一定的温度，稠度等条件以外，适当的气泡稳定剂（稳泡剂）是十分重要的。

我们称提供气体的材料为发气剂，称对气泡起稳固作用的材料为稳泡剂。

发气剂的种类比较多，主要可分为金属和非金属两大类，金属发气剂有铝（AI）、锌（zn）、镁（Mg）等粉剂或膏剂，铝锌合金和硅铁合金等，非金属类有氧气（H2O2）、碳化钙（CaC2俗称电石）等。

目前，世界各国生产加气混凝土，绝大多数采用金属法来产生气体、而在金属法中，真正用于工业生产的铝粉（铝粉膏）。

国际上多采用铝粉作为发气剂，我国过去也是以使用铝粉为主，现在除少数引进生产线外，大多数已改用铝粉膏。

本节着重介绍作为发气剂的铝粉（铝粉膏）。

稳泡剂种类也较多，原则上凡是降低固——液——气相表面张力，提高气泡膜强度的物质均可起到稳泡的作用，都是一种稳泡剂。

但从其稳泡功能的强弱和对加气混凝土料浆的适应力来