蒸压加气混凝土砌块工艺技术
蒸压加气混凝土砌块工艺技
术
-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
蒸压加气混凝土砌块工艺技术
加气混凝土生产过程主要由原料制备、配料、浇注、静养、切割、蒸压养护六大工序组成，其中浇注工序是加气混凝土区别于其它各种混凝土的独具特色的生产工序之一。
浇注工序把配料工序配制好的物料，按工艺顺序加入搅拌机中，搅拌成均匀合格的料浆混合物，然后浇注到模具中，混合料浆在模具中进行发气等一系列的化学反应，最后形成加气混凝土坯体。浇注工序是加气混凝土“加气”成功与否，即加气混凝土能否形成良好气孔结构的重要工序。它与配料工序一道构成加气混凝土生产工艺过程的核心环节。
浇注质量主要有二大方面：一是原料质量；二是工艺方法。
一原材料
石灰：
石灰的化学成分主要是氧化钙(Ca0 ) ，也含有少量的氧化镁(Mg0 ), 氧化铁(Fe203 ) 和氧化硅(Si02)等。由于在锻烧过程中碳酸钙的分解往往不是很完全，所以在石灰中常含有未分解的碳酸钙和其他化合物。所以，石灰的成分主要可以分为两部分:一部分是非活性部分; 另一部分是从碳酸钙中分解出来呈游离状态的氧化钙，是活性部分。活性氧化钙是能与氧化硅反应的有效成分，称为有效氧化钙(ACaO )。石灰在加气混凝土中的作用主要有以下几个方面:
(1)石灰是生产加气混凝土的主要钙质材料，其主要作用是向加气混凝土提供有效氧化钙，使之在水热条件下与粉煤灰中的Si02, A1203化合，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，从而使制品获得强度。
(2)石灰促使铝粉发气，石灰提高了加气混凝土料浆的碱度，提供了铝粉发气条件，促使铝粉进行发气反应。
(3)石灰提供了有效热量。石灰水化时放出大量的热，1 mol氧化钙水化时放出64.9kJ 的热量，1Kg 氧化钙水化时就可以放出1160KJ 热量，其热量大大高于其他胶凝材料。石灰的这种大量迅速放热的能力，不仅为提高加气混凝土料浆温度提供了有效的热源，而且可以在坯体硬化阶段使配料升温达80C ~90C，促使坯体胶凝材料的进一步加速凝结硬化。
水泥：
水泥熟料中主要氧化物为CaO （60~67%），SiO2（19~24%），Al2O3（4~7%），Fe2O3（2.5~6%），其主要矿物组成为C3S （50~65%），C2S （18~25%），C3A （6~10%），C4AF （5~11%）；出厂水泥主要是由水泥熟料（70~85%）、混合材（15~30%，如粉煤灰、火山灰、高炉矿渣等）、石膏（约2%）组成。水泥标号越高（如42.5#比32.5#高），表示其3天、28天各龄期抗折、抗压强度越高，主要原因就是水泥中主要活性组分含量高，即出厂水泥中混合材掺量相对降低。
加气混凝土生产中所用的水泥材料，对加气混凝土制备影响显著的因素主要有水泥的初凝时间、终凝时间、强度及石膏含量（以SO3测定值表示）。水泥水化和硬化速度均比石灰慢，但后期水化强度高于石灰。水泥的初凝时间一般为45~90min。在水泥熟料的四种矿物中，C3S 是Ca(OH)2的主要提供者，C3A 水化反应进行得最快，C3S 和C4AF 水化也很快，三者决定着水泥的水化、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的影响。水泥中混合材的掺量将直接影响到坯体的硬化甚至制品的强度，掺量过多，将影响浇注的稳定和坯体的硬化。水泥中石膏在水泥熟料水化过程中与C3A 发生反应，目的是为了调节水泥的凝结时间。水泥初凝时间长，在加气混凝土生产中的表现为料浆冒泡时坯体还未及时稠化，可能导致坯体下沉1~2cm。水泥终凝时间长，在加气混凝土生产中的表现为坯体长时间不硬化，静停预养时间长。
铝粉：
铝粉是目前生产中使用最广泛、最成熟的发气剂，铝粉在碱性介质中的发气反应:
2A1+6H20=2A1(OH)3+3H2 ↑
2A1+3Ca(OH)2+6H20=3Ca0 .A1203 .6H2O+3H2↑
可以看出，发气剂的主要作用是在料浆中进行化学反应，放出气体形成细小而均匀的气泡，使加气混凝土具有多孔结构达到轻质目的，提高料浆碱度可以有效促使铝粉发气。
石膏：
石膏的主要化学成分是硫酸钙(CaS04 )，石膏在加气混凝土中作发气过程的调节材料，其作用主要在以下几个方面:
（l ）参加水泥的水化反应，调节水泥的凝结时间。石膏在水泥水化的早期起抑制作用，防止水泥发生快凝现象。
（2）抑制石灰的消化，使其消化时间延长，并降低其最终消化温度。
（3）参加铝粉的放气反应。当有石膏存在时，同铝粉在与水反应时产生的氢氧化钙作用，生成水化硫铝酸钙。
（4）提高坯体制品强度，减少收缩值。石膏在静停过程中的坯体内参与生成水化硫铝酸钙和C-S-H 凝胶，增强了坯体适应蒸压养护时温差应力和湿差应力的能力。在蒸压养护过程中，石膏可以促进水热反应的进行，使CSH(I)向托勃莫来石转化。同时可以抑制水石榴子石的生成，从而使游离的铝离子掺杂到CSH ( I )中去，部分掺杂的CSH ( I )可以转化为铝代托勃莫来石，而A1203本身也能促进CSH (I)向托勃莫来石转化，而又阻止其向硬硅钙石转化，因而制品强度提高，收缩值降低。
石膏对水泥水化和石灰消解均有一定的抑制作用。实际经验表明，石膏掺量为钙质材料的2%~5%。石膏掺量过多，浇注稳定性会很差。石膏掺量的多少，还应考虑水泥中石膏的含量（以SO3测定值表示）。一般石膏掺量控制在2.5~3.5%，再调整其它因素，可大大提高浇注稳定性。
当石膏掺量过多时（二水石膏），混合料浆会出现稠化慢现象，而发气仍会进行，最终产生塌模；当石膏掺量过少时，混合料浆会出现发气快，稠化快，坯体内部气孔贯通，造成产品物理性能差；当石膏掺量适宜时，混合料浆发气速度与稠化速度相一致，易获得好的浇注稳定性，产品合格率高，产品质量稳定。
粉煤灰：
粉煤灰在加气混凝土生产中做为硅质材料，主要作用是提供SiO2，由于粉煤灰形成特点，其具备一定的水硬活性。
粉煤灰的活性主要是它的化学成所决定的化学效应，粉煤灰应用于加气混凝土这种效应可以看作是最重要的基本效应。粉煤灰的活性取决于火山灰反应能力，即粉煤灰中具有化学活性Si02和Al2O3与Ca(OH)2反应，生成类似于水泥水化所产生的水化硅酸钙和水化铝酸钙等反应产物。这些水化物可作为胶凝材料的一部分起到增强作用。
粉煤灰的微集料效应则是指粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥浆体系内，填充孔隙和毛细孔，改善混凝土孔结构和增大密实度的特性。粉煤灰中玻璃微珠本身强度很高，微集料效应可明显增强硬化料浆的结构强度。
水玻璃：最常用的是硅酸钠水玻璃Na2O ?nSiO2，水玻璃在ACB 生产中的作用是延缓铝粉在料浆中开始发气的时间，消除因铝粉、料浆温度、料浆碱度变化引起的发气过早或过快的现象，使铝粉开始发气的时间与料浆的浇注温度和稠化速度相适应（在AAC 生产中，因为石灰、水泥原材料的成分波动，曾多次调整水玻璃用量，范围大致在50~170ml/模, 根据需要选择，不一定要用）
茶皂素：茶皂素是一种性能良好的天然非离子型表面活性剂，TS-861稳泡剂是以茶皂素为主体研制的ACB 用外加剂。它在改善ACB 性能方面作用显著。它的分子结构决定了它是一种一头亲水一头亲油的双亲分子，具有很好的润湿、起泡、稳泡、脱脂作用。它的分子结构性质决定了它具有很好的降低溶液表面张力加固气泡膜机械强度的作用，即稳泡作用。它与铝粉一起加入铝粉搅拌罐里搅拌，还可以提高铝粉的分散悬浮性能。由于茶皂素表面活性较高，其分散悬浮作用和稳泡性能较强，能够明显地抑制轻质材料上浮和重质材料下沉，因此，以茶皂素作为稳泡剂生产的ACB ，上、中、下各部分容重的分布较为均匀。由于其稳泡性能，可使ACB 气孔结构得到很大的改善，气孔呈圆形、大小均匀，而且从上到下分布均匀，从而可提高ACB 的物理力学性能。
二工艺方法
掺脱硫渣粉煤灰加气混凝土制品的强度形成机理：
在常压下，石灰和水泥在浇注料浆和坯体中水化生成Ca(OH)2、CSH 凝胶、少量的水化硫铝酸钙等。在热碱激发下，少量的Si02组份开始表现出化学活性，与Ca(OH)2反应生成CSH 凝胶，使制品坯体早期强度提高。
在蒸压养护过程中，由于温度的升高，粉煤灰和脱硫渣中的Si02加速溶解，更多的SiO2与Ca(OH)2结合生成CSH (I)，水泥中的双碱硅酸盐也进一步结合Si02生成CSH ( I )和托勃莫来石。接着在高温高压的条件下，OH 一离子与活性阳离子作用而使硅氧键、铝氧键断裂。促使粉煤灰中的SiO2和Al2O3及其他硅质材料中的Si02组份表现出活性，与Ca(OH)2反应生成相应的水化产物，形成过饱和溶液。通过维持足够的高温高压时间，以实现水化产物的成核、生成、再彼此交叉成网，呈现较强的胶凝性。随着时间的推移，高硫型的水化硫
铝酸钙转化为单硫型的水化硫铝酸钙，然后又分解成C3AH6和水化石榴子石。由于粉煤灰和其他硅质材料中的活性成分在高温高压下能较好参与生成水化产物的反应中，形成较多的CSH ( I )和托勃莫来石，从而可使制品具有较高的强度。
脱硫渣中活性Si02的不足导致水化结晶少结晶程度低，加上高钙高硫，其中的钙主要为CaCO3形式，不是加气混凝土需要的有效钙且在水热合成反应中基本不参与反应；CaSO3太多，由于加气混凝土中石膏主要是起调节剂和激发剂作用，水热合成后期主要以游离石膏形式存在，过多的CaSO3对强度不利。以上几个因素综合的结果导致制品的强度极低；在结合粉煤灰后，制品强度有了明显提高，这正是由于反应充分，形成了较多的CSH (I)和结晶良好的托勃莫来石的缘故。
由此可见，获得高强度的关键是水化生成物的数量，水化生成物碱度和结晶度。水化物数量较少时，水化产物不能充分与硅质材料颗粒连结形成坚强的整体。水化物的碱度决定水化物的晶型和胶凝性能，碱度太高，制品强度必然降低，而碱度不足对水化生成物不利。水化物的结晶度决定了水化物的胶凝性能和强度。结晶度高时，晶粒粗大而量少; 结晶度较低时，晶体细小而量多，具有良好的胶结性能。
常见不稳定现象及原因分析：
l 、发气结束前后，料浆表面局部少量冒泡。这是以石灰为主要钙质材料的加气混凝土较常见的一种不稳定现象。由于冒泡程度轻微，所以一般不会对浇注过程和制品性能造成明显的危害。轻微冒泡的基本原因是料浆温度偏高而铝粉发气时问偏长。由于料浆温度高促成料浆稠化早，对气泡膨胀形成阻碍，气泡内压力过大，以至穿破气泡壁，气泡合并，最后冲出料浆表面层而破裂。
2、发气中后期大面积冒泡。这是料浆在浇注中表现出的严重质量问题。其结果是一方面损失大量的气泡；另一方面料浆和坯体内部将形成大量合并气孔。造成孔径过大，分布不均，模框四个角还可能出现局部塌陷，对坯体强度和成模率都产生严重影响。大面积冒泡的主要原因是料浆稠化速度和铝粉发气速度严重不协调所致。通常都表现为冒泡早，冒泡快，面积大，数量多，冒泡点连续冒泡时间长，往往还伴随着使坯体产生收缩或下沉。
3、早期塌模。原因是在发气初期，由于料浆稀，初期粘度和稠化速度不协调，极限应力增长太慢，发气膨胀又快，料浆的支承力不够，使料浆不能很好地保持气泡，造成沸腾塌模。
4、后期塌模。此现象一般是在发气基本结束、料浆已经膨胀满模阶段。原因在于水泥与石灰比例不当，一般为水泥用量不够，造成料浆不能保持稳定气泡自下而上破裂合并冲出料浆表面形成沸腾塌模。
5、不够高。即发气定型后，料浆没有胀满模框坯体高度达不到规定尺寸。其原因除操作和计量失误之外，在工艺上主要有两种类型：一是铝粉质量波动；二是料浆稠化过快。前者是由于铝粉发气量不足引起，后者是由于铝粉发气膨胀不充分造成。另外，料浆温度对二者都有影响，因而也是重要因素之一。
6、收缩下沉。收缩下沉可能因冒泡引起，也有不冒泡而发生收缩下沉的现象。原因之一是料浆后期稠化慢，料浆不能很好地承受自身的重量；原因之二是因为铝粉发气时间太长或料浆后期升温过高，造成气泡内气压大于初凝后浆料气泡壁强度。气泡破，气体泄，因而坯体收缩。
7、龟裂。料浆初凝后的坯体表面发生无规则裂纹的情况多发生在石灰久存经雨或含较多过烧灰颗粒的时候。坯体初凝之后还有一些石灰在消解发热膨胀，因此坯体表面因内部温度上升、压力增大而胀裂。
8、泌水和矩形裂纹。原因在于料浆保水性能差，粉煤灰过粗，而石灰中生灰成分增多(即末分解的CaCO3较多) ，造成料浆温度低，升温慢，坯体硬化慢，常常是料浆发满模后稠化跟不上，粗料下沉，模边泌水，进而形成周边较软，中部较硬，并沿模边方向出现裂纹。提高浇注稳定性的主要措施
造成浇注质量问题的主要原因从上述分析中可以看出有二大方面：一是原料质量；二是工艺方法。因此，在生产中必须采取以下措施：
l 、选定水泥。不同水泥对料浆稠化时间的影响不同，从实验数据看：当水泥与石灰的比例为1：5时，稠化时间分别为：用32．5#硅酸盐水泥为15分钟，用32．5#矿渣水泥为11分钟，用火山灰硅酸盐水泥为10分钟，稠化时问相差达25％。由于非普通硅酸盐水泥的混合材品种繁多，性能不一，而且各批量间性能波动较大，直接影响浇注稳定性。因此一般选用普通硅酸盐水泥。
2、控制生石灰的质量。生石灰的质量主要指它的消解特性和有效钙含量。在生石灰应选择消解时间在15—20分钟，消解温度80—90％，有效钙含量为70％以上的产品。如受当地材料限制只有快速灰的情况下，可以采取喷水助磨、加3—5％加气碎渣助磨等措施降低消解温度延长消解时间，使发气时间与稠化时间相协调。还可以加入少量调节剂。
3、控制铝粉细度。铝粉细度与发气速度有关，因此，采用细度高的铝粉是有利于提高稳定性的，它可以使铝粉发气速度和料浆稠化速度相适应，并有利于形成良好的气孔结构。铝粉颗粒细度应控制在65—75um 之间。
4、调节石膏用量。石膏对石灰消解有一定抑制作用，但石膏过多将使加气混凝土料浆浇注稳定性变差。随着石膏量增加，料浆温度上升缓慢，最高温度到达的时间可能延长至25—30分钟，这对具有正常发气速度的料浆十分不利，可能会发生气泡不稳定、冒泡和收缩下沉。所以，根据生产经验，石膏用量都在3％以下。
5、控制水料比和浇注温度。水料比和浇注温度随石灰用量和消化特性等因素的变化而变化，为了获得适当的料浆稠度和发气速度，一般情况下，水料比小，料浆稠化快；浇注温度高，料浆发气快，稠化也快。浇注温度低于36C ，发气太慢，高于42C ，料浆温升加速，可能引起料浆稠化过快，导致冒泡和收缩。实际生产中，料浆塌落度控制在260－280mm 之间，浇注温度控制在36—40C 之间。
6、充分利用废浆。加气混凝土在切割工序时会产生一些废渣，把这些废渣加水打成废浆，用泥浆泵送至粉煤灰磨机中与粉煤灰一起磨制料浆，可以大大提高浇注稳定性，提高制品强度，即利用了废碴，又有利于生产，这是被我们生产实践证实了的。
加气混凝土生产过程中裂纹的成因及解决办法：
加气混凝土产品裂纹现象已成为很多生产加气混凝土的厂家亟待解决的问题之一。
1、浇注过程中
在浇注过程中形成的裂纹——油纹。油纹在坯体脱模后即清晰可见。凡有油纹的坯体在蒸压养护后，一经磕碰，成品就会在油纹处裂开。油纹的产生主要有三个方面的原因：(1)模具刷油过多，(2)浇注料浆水料比过小，(3)浇注过急(料浆注入模具时间短) 。只要控制好刷油质量及料浆水料比，问题就会迎刃而解。
2、静停过程中
静停过程中形成的裂纹主要是由于模具受到外界的剧烈碰撞而产生的机械裂纹。这种裂纹的开口一般较大，并向坯体内部呈楔形延伸。为了减少这一裂纹的产生，要求工作人员在操作过程中要做到快、稳。
3、脱模框、吊运过程中
此过程中形成的裂纹有机械裂纹和工艺裂纹两种。
机械裂纹的产生主要有以下两种原因：(1)在提模人员松开模具上的螺栓后或行车吊运时，坯体表面即出现一道裂纹，这往往是由于模具中模底板使用时间过长或长期高温(模底板随坯体一起进釜蒸养) 而产生严重变形，从而形成的机械裂纹；(2)行车吊运时，由于行车四爪不在同一平面，起吊时，四爪受力不均匀而造成模底板变形，进而使坯体产生裂纹。解决办法：及时更换不合格的设备，并使工作人员在吊运时做到操作准确、到位。
工艺裂纹(其实工艺裂纹并不是在此过程形成而是在此阶段显现) 分为水平裂纹和弧形裂纹两种。这两种裂纹都是由于发气时间与稠化速度不相适应——发气相对滞后于稠化而引起的。水平裂纹是出现在模坯各侧端面的与模底板平行的呈断续平行的竖条裂纹，这种裂纹一般位于坯体中上部。当料浆浇注温度过高或浇注时料浆水料比较大时产生。这是因为高温料浆或过稠的料浆在坯体发气中后期，其稠化速度较快，坯体内部的剪切应力增大较快，而铝粉发气速度相对滞后，坯体内气泡合并，造成憋气，使已凝结的初期坯体产生水平层裂。弧形裂一般出现在坯体侧面，这类裂纹可以延伸至坯体内部，对成品质量影响较大。其成因为：在浇注过程中铝粉发气较早，边浇注边发气或由于模板过热使料浆中铝粉过早发气，已经开始发气的料浆从浇注管注入模具底部之后，又从底部涌向两侧形成气孔密度不均匀的弧形分层，在坯体硬化过程中，这些分层的界面就会形成应力集中点，这些应力集中点就是裂纹形成的薄弱环节。要想彻底解决工艺裂纹，就要根据加气混凝土品种及工艺特点，从配料着手，调节发气速度和稠化速度，是两者相适应（前期浆料流动性好稠化相对较慢，发气速度较快，在后期发气基本平稳时，稠化加速，直至二者达到平衡。) 。
4、切割过程中
翻转式六面切割机，其整个切割过程为：吊运坯体放在大滑车上，大滑车载着坯体向小滑车平移，当大小滑车接触时，大滑车翻转90度，使坯体侧立在小滑车上，然后小滑车向外推出，小滑车到达切割位后，操作人员启动水平车切割，水平切割完成后，再上下来回横切，横切完成后，收回小滑车，大滑车逆方向翻转90度，开出大滑车，吊运除去废料，完成切割。
这种切割方式容易产生两类裂纹：第一类裂纹是在第一次翻转过程中形成的翻转裂，第二类裂纹在第二次往回翻转时，形成翻转平行模底板的裂。第一类裂纹有两种表现形式，一种从坯体翻转后的上部向下裂，这种
裂纹是由于坏体的早期强度不够(坯体早期强度低主要有两方面的原因：一是料浆的钙硅比失调或水料比过大；二是切割时坯体偏软) ，另一种是从坯体翻转后的下部向上裂，这种裂纹产生的原因比较复杂，主要是由于：(1)小滑车三个支撑点不在同一平面上(或模具因使用时间过长，中部变形向里凹) ，翻转后在重力的作用下产生裂纹，（2）提模过快。第二类裂纹是在逆方向翻转时，形成翻转平行模底板的裂纹。这类裂纹主要是因为坯体切割完毕后，小滑车收回时过度加压或往回翻转过快，使已切割开的产品因相互间的错动挤压而行成的水平裂，此类裂纹对成品质量的影响较大。
5、在编组进釜过程中
此种裂纹主要是由于工作人员在进釜过程中因操作不当而造成制品相撞，从而使半成品底部产生类似楔形的裂纹，这种裂纹与二次翻转在底部形成的裂纹相似，但两者的主要区别在于前一种裂纹出现在与模底板宽度方向平行的面上，后一种裂纹则出现在与模底长度方向平行的面上。生产技术员在解决时应注意区别对待。