碱激发水泥蒸压砂加气混凝土砌块的最优配合比.docx

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1、研究目标：将碱激发水泥运用于砂加气混凝土，通过试验确定碱激发水泥蒸压砂加气混凝土砌块的最优配合比，并进行实际的生产。研究原材料：本试验所用基本原材料均由福建同利建材科技有限公司提供，主要原材料为：钙质材料石灰、水泥，矿渣，硅质材料磨细砂及，发气材料铝粉，调节剂石膏。石灰：由福建同利建材科技有限公司从江西采购，是生产蒸压砂加气混凝土砌块钙质材料的主要来源，其主要成分为氧化钙。本文试验所用石灰细度为1620%（0.080mm方孔筛筛余量），经试验室QM-500型小型球磨机粉磨25分钟达到。水泥：生产蒸压砂加气混凝土重要钙质材料，42.5R普通硅酸盐水泥。表观密度PC为3050依/加3,28天抗压强

2、度几为45.0MPa磨细砂：磨细砂在蒸压砂加气混凝土中兼作骨料及硅质材料，在蒸压过程中为水化反应提供活性Si2,试验所用的砂来源于同利加气混凝土厂的料浆，料浆中包括磨细砂，石膏，水。铝粉：铝粉是蒸压砂加气混凝土的主要发气材料，由福建同利建材科技有限公司从江苏淮安采购，为水剂型铝粉膏。基本性能满足JCT407-2008加气混凝土用铝粉膏标准。石膏：石膏对蒸压砂加气混凝土的石灰消解及铝粉发气速率起着重要的调节作用，为市售脱水二硫石膏。工艺流程试验根据所备原材料按照设计比例先进行干混均匀，再通过热水相混使浆体浇筑温度保持402C,加入铝粉及外加剂混合搅拌浇筑入模，将料浆送入同利砌块厂的静停养护室内养

3、护，养护温度50o当浆体经静停养护达到一定强度后，切割去除胚体上的面包头，送入工厂的蒸压釜内蒸压养护。蒸压养护制度为,抽真空半小时，升温升压1小时，恒温恒压6小时，降压2小时，恒温温度为190200,恒压压力为1.2MPa0出釜后按照试验要求将制品用工厂切割机切割成各类尺寸的试件。1.以Cao为变量，设置实验组。如表1所示，为对比组配方，即同利加气混凝土厂的配方，其他实验组配方都是基于对比组配方进行变化的。通过之前的试验可以知道，CaO过量会使得发气更加剧烈，造成碱矿渣水泥加气砌块的孔结构较大，所以用碱矿渣水泥取代CaO,减少Cao的量。并且根据之前看的文献，碱矿渣水泥完全可能替代加气混凝土砌

4、块当中的水泥和CaOo据此设置6组试验，配方分别为厂里现有对比组配方，以及碱矿渣水泥取代原配方的全部水泥和Cao的0%,20%,40%,60%,100%,分别对应以下Al至A6组，各组的干料配合比如表2所示。表1对比组配方砂子水泥石灰石膏69%16%12%3%Al组为对比组配方；A2组为用碱矿渣水泥取代原配方100%水泥和0%的石灰；A3组为用碱矿渣水泥取代原配方100%水泥和20%的石灰;A4组为用碱矿渣水泥取代原配方100%水泥和40%的石灰;A5组为用碱矿渣水泥取代原配方100%水泥和60%的石灰;A6组为用碱矿渣水泥取代原配方100%水泥和100%石灰。表2干料配合比（表内单位均为g）

5、组名砂子水泥矿渣石灰石膏铝粉硫酸钠Al1311304O228571.33OA2131130.40273.60228571.3318.24A31311304314.64182.4571.3320.98A4131139.52355.68136.8571.3323.71A5131144.08396.7291.2571.3326.45A6131153.20478.80O571.3331.92注：以上配方是根据3OOOcm3干料总质量为1900g计算得到的，它们包括：砂子，水泥,矿渣，石灰，石膏。水料比为0.52,碱矿渣水泥的配方为矿渣：水泥=9:1,硫酸钠占碱激发水泥总质量的6%。硫酸钠浓度从4%变为

6、6%是根据实验证实6%的硫酸钠浓度会比4%的效果好。郑文元师兄论文中提到当硫酸钠浓度在l%-10%时，随着硫酸钠浓度的增加，水泥的强度会不断增强。表3中测得了A1-A6组的容重和强度的试验数据，如下：表3重要性能强度和容重数据组名容重1(gcm3)强度1(MPa)容重2(gcm3)强度2(MPa)平均容重(g/cm3)平均强度(MPa)Al0.9094.2840.9554.2560.9324.270A20.9024.3200.8643.7510.8834.036A30.8884.3400.8904.2480.8894.27440.9123.2480.9063.1660.9093.207A50.

7、8643.2140.8503.0510.8573.133A60.8092.7790.8032.8990.8062.839注：以上组别发气率都在40%左右，试验模具采用100mmX100mmXIoomm三联铁模具，如图1所示。干料加水经过人工搅拌后，料浆比较粘稠，倒入模具时，料浆并不能被完全利用，存在浆体流现象，按一模30005?计算的料浆，一般只能够浇筑两个模框，每个模框浇筑高度为6cm,表3中的代号1和2分别代表模具的中间位置和与之相邻位置的两个试块(下同)，如下图1所示：图1100cm100cm100cm三联铁模具和制作好的砌块图2为氧化钙取代率3_强度力的变化曲线，数据来自表3,定义X轴

8、为氧化钙取代率，Y轴为强度34.4-图2氧化钙取代率3-强度L的变化曲线图2中的曲线可看出，随着Cao的减少，强度成明显的递减。A6完全取代石灰后的强度最低，所以Cae）不可以被过量取代。因为CaO提供了钙质，通过蒸压养护可以和硅产生反应，产生水化硅酸钙，从而提供强度。并且和矿渣相比,CaO钙质含量较高。从图中可以看出CaO的取代率在20%时，强度是最高的，和对比组强度相当。CaO的减少不但可以降低成本，而且可以减少发气强度，减小孔隙大小，提高密实度和砌块质量。A2组的强度不如A3组，因为A2组使用的Cao太多，导致强度不稳定，所以才会产生A2中的1,2号强度相差较多，也体现了Cao过多，会使

9、砌块不稳定。因为Cao量越多，浆体的碱性就越强，在加入硫酸钠后，溶液中的NaOH浓度就更高，浓度较高的NaOH是不利于发气的稳定性的。所以导致A2的强度出现不如A3的现象。但是过量取代Cao又会导致强度降低，所以综上将CaO取代20%是较为理想的。这也验证了中试组配方的可行性，中试组CaO也是减少20%,Cao使用量为228kg。0.92-1图3氧化钙取代率3-容重Y的变化曲线图3所示的变化曲线是氧化钙取代率3-容重丫的变化曲线，从曲线中可以看出，CaO的取代率在0%-40%时-，即A2-A4组,砌块的容重逐渐增加，从0.883gcm3增长到0.909gcm3,在取代率达到40%DJ-,即A3

10、组容重最大,但是取代率在0%-40%时，容重变化范围并不大，主要是因为CM）被少量取代后，发气速度减少，所以容重有少量增加。硫酸钠的采用外掺的形式，所以激发剂硫酸钠掺量的增加也是其中的原因之一。当CaO的取代率大于40%时，即A5-A6组砌块的容重呈明显下降趋势，强度也不断下降，主要原因是CaO也具有胶凝性，能在静停时段内提供早期强度，稠化浆体的作用，当CaO的取代率超过40%,浆体稠化速度很慢，和铝粉的发气速度不协调。对比组的容重为0.932gc11）3,实验组的容重都比对比组要小，因为水泥使用量较少，浆体稠化速度较慢，不容易出现憋气现象，并且发气状况比对比组要好。综上，结合图2的氧化钙取代

11、率3_强度L的变化曲线,CM）的取代率在20%时，即A3组，容重比对比组小，强度也较高。2.以水泥的掺量为变量，设置实验组。以下是B1-B4组碱激发水泥的配合比,硫酸钠的掺量均占矿渣和水泥总质量的6%oBl矿渣:水泥=8:2B2矿渣:水泥=7:3B3矿渣冰泥=6:4B4矿渣:水泥=5:5如下表4为各组干料的配合比：表4干料配合比(表内单位均为g)组名砂子水泥矿渣石灰石膏铝粉硫酸钠Bl131169.92279.68182.4571.3320.976B21311104.88244.72182.4571.3320.976B31311139.84146.832182.4571.3320.976B413

12、11174.8174.8182.4571.3320.976注：以上配方是根据3000cm3体积干料总质量为1900g,它们包括：砂子，水泥，矿渣，石灰，石膏。水料比为0.52,硫酸钠占碱激发水泥质量的6%。表5为B1-B4各组主要性能容重和强度的数据，如下:表5主要性能强度和容重数据组名容重1(gc?)强度1(MPa)容重2(gcm3)强度2(MPa)平均容重(gcm3)平均强度(MPa)Bl0.7853.0590.7812.9540.7833.022B20.8252.9260.8293.3260.8273.126B30.8053.6500.8023.5100.8043.580B40.8083

13、.4900.8053.7030.8073.597图4为根据表5中的数据绘制得到的水泥掺量-强度变化曲线，定义X轴为水泥掺量占碱激发水泥的百分率，Y轴为抗压强度。(PdW) H图4水泥掺量强度的变化曲线从图4曲线和表5的数据，可以看出Bl到B4组的强度变化可以看出，随着水泥的增加，强度会逐渐增加，但是砌块的脆性也逐渐增加，韧性减低，表现在砌块的边角容易损坏。考虑到水泥掺量太大，就显得不是很经济。虽然B4组的强度最高，但是考虑到经济性暂时把水泥的掺量定20%-30%o因为根据之前试验，掺10%的水泥，强度已经可以做到4.3MPa。如中试达不到切割强度，再适当增加水泥的掺量，来提高早期强度。从开题前

14、的中试效果来看，水泥掺量达到50%时候，即160kg,切割强度和出釜强度均较好。中试配方见表6。表6中试配方水泥矿渣粉煤灰石灰砂子废渣石膏8.20%8.80%1.64%9%60%9.86%2.50%注：按干料总质量为1950kg控制，干料包括：水泥为160kg,矿渣171.60kg,粉煤灰31.98kg,石灰175.50kg,砂子1170kg,废渣192.23kg（废渣即为切割砌块得到的边角料，加水得到厂里的废浆），元明粉（即为硫酸钠）12.8kg,石膏48.75kg,元明粉占碱激发水泥总质量32Okg的4%。图5为根据表5中的容重数据绘制得到的水泥掺量-容重的变化曲线,定义Y轴为容重，X轴为水泥掺量。图5水泥掺量容重的变化曲线从B1-B4组中可以看出，增加水泥掺量，并对容重有较大的影响，水泥掺量从20%变化到50%,容重在水泥掺量为20%的时最低，为0.783gCm3。水泥掺量为30%时最高，为0.827gcn.水泥掺量大于20%时，容重较大主要因为随着水泥掺量的增加，早期强度不断加强，但发气发气速率和发气量一定，则会导致容重增加。