蒸压加气混凝土恒压时间的研究

    加气混凝土生产过程中，原料配比是关键环节。其中钙硅比指的是加气混凝土配料中，含有的钙质材料总量和二氧化硅总量的摩尔比。写成C/S（C 表示CaO，S 表示SiO2）。对某一品种的加气混凝土和相对稳定的原材料、生产工艺来说，C/S有一个最合适的范围。钙硅比最佳值因原材料和工艺不同而有所变化。钙硅比的最佳值，不仅取决于原材料的化学成份和性质，同时还与原材料的细度，蒸压养护制度等工艺参数的确定。而且加气混凝土能否最终满足技术性能（特别是强度）主要取决于钙硅比。

    行业资料认为，最优钙硅比，粉煤灰加气混凝土钙硅比0.8左右，砂加气混凝土为0.7-0.8左右。高于这个钙硅比，参与反应的硅质材料过多，缺少坚强的骨架，强度会下降，低于这个数值，容易造成“夹生”，也就是蒸不透。钙硅比是否成熟合理要看它是否能适合工厂的生产，是否满足产品的品质要求。在这个工厂它是合理适用的，但到了另一个工厂就有可能达不到最佳效果。钙硅比不是一个恒定值，是随着当地的原材料的变化而变化的。就是同一个工厂也并非有一个恒定的钙硅比，它只能划入一个相对的波动范围。

    对于以石灰为主要钙质材料的加气混凝土，在其他条件一定的前提下，每个特定的水料比，都特定对应一个最优钙硅比，在这个最优钙硅比情况下，可以用最短的恒压时间达到最高强度，无论是高于还是低于这个钙硅比，要想达到该种配料的最高强度，都需要将恒压时间延长。

    同样处于最优钙硅比的情况下，水料比小的制品比水料比大的制品可以以更快的速度达到最高强度，也就是最高强度来得快。实验结果证明，钙硅比小的试件蒸压的时候，可以更短的时间，更小的压力达到最高强度。

    1、高于和低于最优钙硅比，都要延长恒压时间，才能达到最高强度

1.1 高于最优钙硅比

    同一水料比下，钙硅比高于最优钙硅比，含有过多的石灰少，单位体积的水分比表面积增加，溶解度增加，但溶解出来的硅质材料总数量会减少，相比钙质材料数量，远不够。同时，过多的石灰需要更多的硅质材料进行水热合成反应。在这种情况下，因缺少硅质材料，游离态的氢氧化钙多，会生成较多的高碱水化物，高碱水化物离子键多，共价键少，所以强度反而会下降。需要更多的蒸压时间，将钙质材料充分反应，生成低碱水化物，才能达到最高强度。所以达到最高强度的时间会延长。

1.2 低于最优钙硅比

    硅质材料和氢氧化钙水热合成反应，生成水化硅酸钙，达到一定过饱和度析晶，形成胶体粒子大小的晶粒，最初析出的微小晶粒，尺度极小（100 ～ 300x10-10m），比表面积很大，容易吸附水分，并以微弱的分子引力通过水分子膜彼此连结起来，这就是最初的凝聚状态。水泥水化的时候，也会生成胶体。胶体粒子在热运动的作用下碰撞不断加剧，当碰撞发生在活性最大区段（如：端、棱、角处）时，分子引力可能超过楔入力，于是粒子就在分子力的作用下互相粘结起来，并逐渐形成一个空间网。在这个空间网内，分布着吸附水和游离水。同一水料比下，当钙硅比低于最优钙硅比，石灰消耗的水分偏少，此时，游离水分偏多，虽然相对于最优钙硅比，有比较充足的SiO2，但水分多，需要更长的时间达到过饱和度，形成析晶。同时晶粒之间间距比较大，减少了碰撞的机会，所以形成网络结构会少，水化物数量少。不变的恒压时间内，容易出现夹生。

    2、解释定律的两条原理

2.1 料浆的水料比越小，所需求的最优钙硅比越小料浆中，石灰和水泥水化后，形成CSH胶凝物质，将硅质材料（粉煤灰、石英砂）粘接起来，形成坯体强度。当水料比大时候，水分很多，水会占据较多的空间，需要更多的胶凝材料，填补失去水分后的空间，才能达到一定的强度，所以需要更多的石灰水泥；否则，坯体孔壁会很疏松，强度会很差。

水料比降低之后，如果钙质材料不相应减少，水分被钙质材料过分消耗，水溶解出硅质材料中SiO2的能力受抑制，就不能提供足够的SiO2和Ca(OH)2反应，如前面所说，高碱水化物会多，强度会差，需要更多的恒压时间才能将高碱水化物转换成强度高的低碱水化物。而且，如果水料比减少，而钙质材料不减少的话，会带来浇注不稳定，稠化过快，所以，如果水料比小，所需要的最优钙硅比越小。

2.2为什么最优钙硅比越小，达到最高强度越快，假定硅质材料为同样，硅质材料的比表面积是个定值，当水料比大的时候，单位体积的水，料浆中的砂子/粉煤灰的比表面积小，溶解度低。前面的结论是，水料比大，最优钙硅比也大，此时石灰水泥等碱性物质比较多，液相中硅质材料相对比较少，同时，由于水分占据的空间大，活性SiO2迁移的距离远，迁移时间也就长，因此，起始阶段，相对缺少硅，将会优先生成高碱水化物。此时的生成物顺序近似看作：高碱水化物→低碱水化物→托勃莫来石。高碱水化物易于附着硅质材料上，对较高温度下生成低碱水化物托勃莫来石起到阻碍作用，更进一步延缓水热合成反应时间。而水料比小的时候，单位水分包裹的砂子等硅质材料比表面积大，溶解度也高，SiO2从硅质材料表面向水分占据的空间迁移，水分占据的空间小，意味着迁移的距离比较短，液相中存在充足的二氧化硅，同时由于石灰水泥少，需求的SiO2总量也少，此时，生成的高碱水化物少，低碱水化物多，此时生成物顺序近似认为为：低碱水化物→托勃莫来石；这样一来，减少很多高碱水化物向低碱水化物转换的过程，因此达到最高强度时间也快。

    最优钙硅比小，石灰水泥等胶凝材料少，当均匀地分散在整个坯体中，比起较多的胶凝材料，均匀分散在这个坯体中，单位胶凝材料和硅质材料的反应面积也大，更有利于和硅质材料充分接触。因此，会熟得快。因此，最佳钙硅比并不是一个固定的值，它与加气混凝土品种，原材料质量，细度，水料比及生产工艺技术参数有关，需要通过一系列的试验和测定才能得出。

3、定律的意义和应用

    综上所述可得到结论，水料比越小，所用的石灰水泥少，产品熟得快，成本也就低；只要将料浆做浓，石灰水泥就可以少放。恒压时间就可以缩短，可以节约燃煤燃气，也加快了蒸压釜的周转，提高了效率。料浆还可以继续做浓，但考虑水化层太薄，影响蒸压加气混凝土产品质量，所以就到此为止了。也有工艺员，将浇注扩散度做得更浓，育养时间更短，但带来的问题是，坯体内部温度和外部温度均衡不久，就要出釜，托勃莫来石生成量太少，产品强度和耐久性损失过大，成为伪劣产品了。虽然减少了石灰水泥的使用量，水化层的厚度减薄，造成强度下降，但由于水料比小，料浆变得比较浓，爆裂的可能性少，所以可以有更快的升压速度，同时，由于水料比小，料浆起始粘度大，根据拉普拉斯公式，气泡合并的可能性小，大气孔少，孔的结构比较好，同时，孔壁上毛细孔的数量减少，也会带来强度的改善，某种程度弥补了钙质材料少带来的不足。而且，高浓度料浆，带来了生产的稳定，塌模的可能性很小。

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