利用黄河水冲砂制备蒸压加气混凝土研究

发布时间：2020-06-11 10:44

【摘要】：随着建筑结构形式的发展,轻质墙体材料的应用越来越广泛。蒸压加气混凝土是建筑中的主流轻质围护材料,但由于其生产原料粉煤灰已变废为宝,用粉煤灰生产加气混凝土不再具有优势。黄河中下游每年人工行洪调沙,河水退去之后,在河床表面留有一层“水冲砂”,其杂质少、氧化硅含量高,是较好的硅质原料,但黄河水冲砂中氧化硅是晶态的,在常温下没有活性。本文旨在研究利用晶态氧化硅制备蒸压加气混凝土的最佳配比和合理的蒸压制度。通过分别研究钙硅比、水料比、水泥掺量和铝粉掺量四因素对砂加气混凝土性能的影响,设计四因素四水平的正交试验,得出其最优组合,并在此基础上,添加外加剂对其性能进行优化。设计一系列对比试验,探究细度及蒸压养护制度对砂中晶态氧化硅活性的激发效果,并对其水热反应产物和制品孔结构进行分析。通过正交试验的极差分析和方差分析得出,钙硅比对砂加气混凝土抗压强度的影响最大,其次是水料比;而水料比是影响砂加气混凝土绝干容重的决定因素。同时考虑砂加气混凝土抗压强度和绝干容重两个性能指标时,确定砂加气混凝土的最佳配比为:钙硅比0.25,水料比0.38,水泥掺量14%,铝粉掺量0.15%。在决定配比的四个因素中,钙硅比影响料浆的碱度及水化产物的种类,水料比影响料浆的流动度,水泥掺量影响料浆稠化速度,铝粉的用量影响着料浆中气体生成的总量。在最佳配比的基础上,添加一定的碱性激发剂,提高制品内部孔隙率,对制品性能进行优化,按最大强度法得出:NaOH激发剂优于Na_2CO_3激发剂的激发效果;并确定出两种碱性激发剂的最佳掺量分别为:NaOH激发剂0.05%,Na_2CO_3激发剂0.10%。砂的磨细程度影响料浆的水化反应速率和反应程度,磨细砂粉比表面积为325m~2/kg时砂加气混凝土的强度最高,且料浆具有适宜的流动性。通过对蒸压养护制度的研究,确定比表面积325m~2/kg磨细砂粉制备的加气混凝土的最佳养护制度为:升温135min、恒温175℃8h、降温2.5h。当升温时间为135min时,能很好的平衡坯体内外部的温度差以及由温度差产生的应力,避免“生芯”现象以及影响生产效率现象的出现。对比表面积325m~2/kg磨细砂粉制备的加气混凝土蒸压养护制度进行细致研究发现,恒温温度由165℃增加到195℃的过程中,其抗压强度均随着恒温时间的增加而呈先增大后减小的趋势,说明在任一恒温温度下都存在一与其相对应的最佳恒温时间使其抗压强度达到最大值,此时对应磨细砂粉中晶态氧化硅的反应程度达到最大。砂加气混凝土是多孔结构,在配比和蒸压养护制度一定的前提下,制品内部气孔主要受浇筑温度和预养条件的影响。通过试验确定:料浆最佳浇筑温度为40℃,18℃室温预养优于恒温水浴预养。在总孔隙率(或绝干密度)一定的条件下,制品抗压强度随着闭孔孔隙率的降低、开孔孔隙率的升高而逐渐减小。通过配比优化及合理的蒸压制度,晶态氧化硅将可作为硅质原料完全代替粉煤灰生产蒸压加气混凝土,对蒸压加气混凝土的制备及性能改善具有技术意义,同时对提高黄河砂的利用率具有使用价值。
【图文】：

加气混凝土,性能对比,抗压强度

利用黄河水冲砂制备蒸压加气混凝土研究比是原料中总的氧化钙（CaO）与总的氧化硅（SiO2）的摩尔质量比，用图 3-1 可以看出，C/S 对加气混凝土的抗压强度有较大影响，而对其绝干较小。随着 C/S 的增加，抗压强度首先增大随后逐渐减小；而绝干容重则加，呈波浪状的变化趋势。C/S 由 0.19 增加到 0.25 的过程中，抗压强度随Pa，在 C/S 为 0.25 时，抗压强度达到峰值，为 7.7MPa；C/S 再继续增大的过程中，抗压强度几乎是呈直线降低，在 C/S 为 0.49 时，，抗压强度仅与其峰值相比，强度降低了 18.2%。

加气混凝土,抗压强度,黄河砂,配比

具体配比和试验结果如表 3-2 所示。表 3-2 不同水料比试验配比和试验结果水料比黄河砂[g]生石灰[g]水泥[g]水[g]铝粉[g]抗压强度[MPa]0.30 1025.3 128.7 187.9 402.5 2.0 9.1 0.32 995.6 124.9 182.4 416.9 2.0 8.9 0.34 967.6 121.4 177.3 430.5 1.9 7.8 0.36 941.1 118.1 172.4 443.4 1.8 6.8 0.38 916.1 114.9 167.8 455.6 1.8 6.7 0.40 892.3 112.0 163.5 467.1 1.8 6.2 水料比对砂加气混凝土抗压强度的影响如图 3-2 所示，对其绝干示。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

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