蒸壓養護工藝對加氣混凝土性能影響分析

□文/李 娟 李世香 張 紅 劉成成

蒸壓養護是加氣混凝土坯體發生硬化反應和強度增強的主要階段[1]。在蒸壓養護條件下，加氣混凝土各組成材料之間進行的一系列物理、化學反應生成多種水化產物，這個過程既要科學合理地利用蒸壓養護的濕熱條件能加氣混凝土內部的水熱反應進行充分，達到使加氣混凝土具備應有的強度的目的，又要有效避免在蒸壓養護過程中可能出現的不利于水熱反應或有損于養護效果和制品質量的情況。

對工廠生產來說，升溫、降溫速度不當，坯體會產生裂縫，影響外觀質量[2]。恒溫的時間和溫度直接影響產品的強度和耐久性。蒸養過程中主要的控制參數包括釜內濕度及壓力、養護時間，它們對混凝土制品的性能都具有較大的影響。我國通常選用壓力為1.0～1.5 MPa的蒸壓釜作為載體[3]，根據不同制品尺寸、溫度、含水率、配合比、密度、熱交換等因素來決定最適宜的蒸壓養護制度蒸壓周期。事實上各種水化產物的形成均有一定的條件，在配合比一定的情況下影響制品質量的主要因素是蒸養制度，因為它不僅關系到產品性能、質量，而且也關系到工廠的生產效率和熱能消耗。

1 不同蒸壓養護制度的試驗研究

原材料投料量2 495 kg，其中：砂1 100 kg，廢漿500 kg，石灰 260 kg，水泥 510 kg，石膏 125 kg。蒸壓加氣混凝土砌塊的養護階段主要分為升溫、恒溫和降溫3個階段。為獲得混凝土最佳性能，分別對這3個階段的養護對砌塊性能的影響做研究。

1.1 升溫階段試驗

為保證坯體內外層熱交換良好，防止生芯現象，升溫前對釜體采取抽真空措施；結合實際的生產經驗，恒壓力采用一般工業生產的壓力1 MPa，試驗固定加氣混凝土制品的恒溫時間8 h，升溫時間分別設定為2、2.5、3、3.5 h，降溫2 h后開釜，試驗結果見表1。

表1 升溫制度對制品強度的影響

由表1可見，坯體在進行充分靜養后，總的趨勢是升溫的時間越長，制品抗壓強度就越高，對密度的影響不明顯。升溫2.5 h比采用升溫2 h強度增加0.55 MPa，增加26.8%；升溫時間3 h比升溫2.5 h強度增加了0.45 MPa，增加了17.3%；升溫3.5 h比采用升溫3 h強度只增加了0.05 MPa，增加幅度僅為1.6%。根據所得結果結合實際綜合考慮，為盡量縮短制品在蒸壓釜中的時間，提高產品生產效率，選定升溫時間為3 h最佳。

1.2 恒溫階段的影響

恒溫階段是硅酸鹽混凝土進行水熱合成反應的階段，是加氣混凝土獲得物理力學性能的關鍵，恒溫時間是制品能夠進行充分的水熱反應并達到一定的結晶度的保證。試驗固定升溫時間為3 h，降溫過程為2 h，分別選用6、7、8、9 h 4種恒溫時間，蒸壓恒溫時間與制品強度的關系見表2和圖1。

表2 恒溫時間對制品強度的影響

圖1 恒溫時間與抗壓強度的關系

恒溫溫度保持在7～9 h之間時，就可以生產出滿足要求的制品，當恒溫時間＜8 h時，制品的抗壓強度會隨時間的延長而增長，在短時間恒溫處理時強度增加很快，兩者成指數關系；在時間為8 h時達到峰值，再延長時間其強度反而下降。在一定的溫度下，養護時間不足，制品強度達不到要求，養護時間過長，制品強度也可以因為水化產物的過度增長而降低。根據本試驗數據結果結合實際生產，最佳恒溫時間采取8 h。在此制度下蒸養出的加氣混凝土制品強度較高且內部孔隙較均勻。

加氣混凝土的強度主要取決于制品在蒸壓養護后生成水化硅酸鹽的種類、數量級結晶形式。在相同配置因素和相近孔結構條件下，高壓蒸養的試樣比常壓蒸養的試樣強度提高約15%，對于蒸壓加氣混凝土而言，高溫、高壓下的水熱反應能生成更多結晶良好的托貝莫來石。在一定范圍內，隨著時間的延長，水化硅酸鈣結晶程度不斷提高，出現托貝莫來石[4～5]，隨著托貝莫來石數量的增多，制品強度也越高；但隨著時間繼續延長，產物晶型種類發生變化，可能會出現其他結晶的水化硅酸鈣，托貝莫來石數量減少，因而強度有所降低。

1.3 降溫過程對制品性能的影響

加氣混凝土制品是強度不高的多孔材料，在蒸壓過程中處于高含濕狀態，如果降壓太快，可能會因為過大的內外濕溫度差造成爆炸性的損壞。試驗固定升溫時間為3 h，恒溫溫度為200℃，恒溫時間為8 h，選用2、2.5、3 h和自然降溫4種降溫時間，制品強度與降溫時間的關系見表3。

表3 降溫時間對制品強度的影響

由表3可知，采取自然降溫時制品的強度最高，達到3.09 MPa，而采用強制降溫措施2.0 h降溫，制品的出釜強度只有2.66 MPa。由試驗結果可知，降溫時間越長，制品的抗壓強度會相應提高。但采用自然降溫制品密度偏大，超過加氣混凝土制品的質量許可標準。試驗數據顯示，降溫時間為3 h的試塊強度、密度均處于最佳狀態，因此，選取最佳降溫時間為3 h。

一般來說，蒸壓養護采用自然降溫效果較好，但為避免砌塊內的毛細管內充滿自由水而使制品密度增加，降溫時間也不宜太長且整個降溫過程應為開始時速度較慢，中期較快，到后期又較慢。

2 結論

影響加氣混凝土力學性能的因素有很多，比如原材料質量、配合比、生產工藝、養護制度等，本文僅從蒸壓養護制度方面探討了其對加氣混凝土強度的影響。一般來說，在一定范圍內，隨著養護溫度的提高、時間的延長，會對制品強度有所改善，但過分延長養護時間，不僅會造成生產效率低、能源浪費，而且會對制品性能產生不利影響。因此需要結合各廠自身情況選擇合理蒸養制度，從根本上提高加氣混凝土制品強度，改善其力學性能。

[1]鄭 立，姚通穩.新型墻體材料技術讀本[M].1版.北京：化學工業出版社，2005.

[2]彭軍芝.蒸壓加氣混凝土中孔的形成、特征及對性能的影響研究[D].重慶：重慶大學，2011.

[3]王秀芬.加氣混凝土性能及優化的試驗研究[D].西安：西安建筑科技大學，2006.

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