1、1目 录绪 论 .3第一章 加气混凝土的结构及强度形成原理 .9第一节 加气混凝土的结构 .9第二节 硅酸盐混凝土水化产物及物理力学性能 .10第三节 硅酸盐混凝土的强度形成 .13第二章 加气混凝土生产工艺过程 .16第一节 加气混凝土的种类 .16第二节 生产工艺过程 .17第三章 原材料 .23第一节 基本材料 .23第二节 发气材料 .32第三节 调节材料 .38第四节 结构材料 .41第四章 原材料制备 .44第一节 粉煤灰的脱水浓缩 .44第二节 块状物料的破碎和磨细 .46第三节 液体物料及铝粉悬浮液的制备 .49第五章 配料浇注 .50第一节 配合比与生产配方 .51第二节 配
2、料搅拌及浇注 .59第三节 浇注稳定性 .64第六章 静停切割 .78第一节 坯体的静停 .79第二节 坯体的切割 .84第三节 坯体的损伤及防止 .93第七章 蒸压养护 .96第一节 蒸压的热物理过程 .96第二节 蒸压养护制度 .98第三节 蒸压养护过程中制品的损伤与缺陷 .1022第四节 蒸压釜安全操作及余热利用 .106第八章 加气混凝土板 .109第一节 钢筋网片 .109第二节 钢筋网的组装 .111第三节 板材生产 .112第九章 质量控制 .114第一节 质量管理的一般概念 .114第二节 质量控制 .114结束语 .116附录 1 常用单位中的法定单位和应淘汰的单位及换算 .
3、119附录 2 加气混凝土主要采用标准 .120附录 3 加气混凝土料浆稠度测试方法 .121附录 4 石灰有效钙的测定（蔗糖法） .122附录 5 石灰消化速度试验 .124附录 6 试验室基本条件 .125附录 7 加气混凝土常见缺陷成因及对策 .1273绪 论加气混凝土是一种轻质、多孔的新型建筑材料，具有质量轻、保温好、可加工和不燃烧等优点，可以制成不同规格的砌块、板材和保温制品，广泛应用于工业和民用建筑的承重量或围护填充结构，受到世界各国建筑业的变通重视，成为许多国家大力推广和发展的一种建筑材料。一、加气混凝土的一般概念 水泥混凝土密实混凝土 硅酸盐混凝土 陶粒混凝土混凝土 轻集料混凝
4、土 膨胀珍珠岩混凝土 轻混凝土 泡沫混凝土 多孔混凝土 加气混凝土 混凝土是由胶结料、集料和水按一定比例配合的混合料，经硬化后形成具有一定强度的人造石，以水泥为胶结料并与砂、石子、水按一定比例配合，经搅拌、成型后，在常温或蒸汽养护下形成的人造石，称之为水泥混凝土。普通的水泥混凝土的体积密度一般为2400kg/m3。以砂、粉煤灰等硅质材料和石灰、水泥等钙质材料按一定比例配合，经搅拌、成型后，在一定温度、湿度下水热合成的人造石，称之为硅酸盐混凝土。普通硅酸盐混凝土的体积密度一般为 16002400kg/m3。这种水泥混凝土和硅酸盐混凝土都是密实混凝土。采用轻集料或用气孔来代替普通混凝土中的集料的混
5、凝土称之为轻混凝土，其体积密度一般小于 1900kg/m3。采用各种陶料、膨胀珍珠岩等作为轻集料制成的轻混凝土，称这为轻集料混凝土。其制造工艺与密实混凝土基本相似，体积密度一般为 8001800kg/m3。另一类轻混凝土是多孔混凝土，它没有粗集料，主要原材料都要经过磨细，并通过物理或化学方法使之形成直径小于 12mm 的气孔，其体积密度一般小于 1000kg/m3。多孔混凝土按其气孔形成的方式可分为加气混凝土和泡沫混凝土两大类。加气混凝土的多孔结构，由发气剂在料浆中进行化学反应放出气体而形成；泡沫混凝土的多孔结构，由泡沫剂在机械搅拌过程中产生大量泡沫，渗入料浆中均匀混合而形成；近年来出现的充气
6、混凝土，是将压缩空气弥散成大量微小气泡分散于料浆中。多孔混凝土多为经蒸汽养护而成的硅酸盐混凝土。养护方式可分为常压蒸汽养护（100 。 C 饱和蒸汽）和高压蒸汽养护（174.5200.5 。 C、0.81.5MPa 饷和蒸汽）两大类，前4者简称蒸养，后都简称蒸压。加气混凝土多为高压蒸汽养护。加气混凝土是以硅质材料和钙质材料为主要原料，掺加发气剂，经加水搅拌，由化学反应形成孔隙，通过浇注成型、预养切割、蒸压养护等工艺过程制成的多孔硅酸盐制品。二、加气混凝土的发展加气混凝土最先出现于捷克，1889 年，霍夫曼（Hofman）取得了用盐酸钠制造加气混凝土的专利。1919 年，柏林人格罗沙海（Gros
7、ahe）用金属粉未作发气剂制出了加气混凝土，1923 年，瑞典人埃克森（J.Eriksson）掌握了以铝粉为发气剂的生产技术并取得了专利权。以铝粉发气产气量大，所产生的氢气在水中溶解量小，故发气效率高，发气过程亦比较容易控制，铝粉来源广，从而为加气混凝土地大规模工业化生产提供了重要的条件。此后，随着对工艺技术和设备的不断改进，工业化生产日益成熟，终于在 1929 年首先在瑞典建成了第一座加气混凝土厂。从开始工业化生产加气混凝土至今不到七十年的历史，加气混凝土工业得到了很大的发展，不仅在瑞典形成了“伊通（Ytong） “和”西波列克斯（Siporex)“两大专利及相应的一批工厂，而且在其它许多国
8、家也相继引进生产技术或开发研究自己的生产技术，特别是一些气候寒冷的国家如挪威、荷兰、波兰、丹麦等国，研究成功自己的生产技术，形成了新的专利。如德国的海波尔（Hebel） 、荷兰的求劳克斯（Durox)、波兰的乌尼泊尔（Unipol)和丹麦的司梯玛（Stema)。二战前，加气混凝土仅在少数北欧国家推广应用，而现在，无论是严寒地区，还是赤道附近的炎热地带，生产和应用已遍及五大洲 60 多个国家。我国早在 30 年代就有了生产和使用加气混凝土的记录。当初，在上海平凉路桥边，建成一座小型加气混凝土厂，其产品用于现国毛六厂几幢单层厂房和上海大厦、国际饭店、锦江饭店，新城大厦等高层建筑的内隔墙，并一直延用
9、至今。解放后，我国十分重视加气混凝土的研究和生产，1958 年，原建工部建筑科学研究院开始研究蒸养粉煤灰加气混凝土，1962 年起建筑科学研究院与北京有关单位研究并试制了加气混凝土制品。并很快在北京矽酸盐厂（现北京轻质材料厂）和贵阳灰砂砖厂（现贵阳高新华宇轻质建材有限公司）半工业性试验获得成功。1965 年引进瑞典西列克期公司专利技术和全套装备，在北京建成我国第一家加气混凝土厂北京加气混凝土厂，标志着我国加气混凝土进入工业化生产时代。从 1971 年对引进的西波列克期技术装备进行测绘，消化吸收起，开始了我国加气混凝土工艺装备的开发使用。先后形成了中国建筑东北设计院的 6m 翻转式切割机级（目前
10、，各5设备制造企业已推进了 3.9X1.2、4.2X1.2m 等机型） ；上海杨浦的 4m 预铺钢丝卷切式切割机组；北京建材设计研究院的 3.9m 预铺钢丝提拉式切割机组；常州建材研究设计所和中国建筑东北设计院翻版的海波尔切割机组，中国建筑东北设计院消化吸收海波尔的 JHQ 切割机组；常州建材研究设计所消化吸收的司梯玛成套设备和 4m 和 6m 系列分步式切割机（仿伊通）及配套设备等，为加气混凝土装备的国产化打下了基础。自 1965 年度建设第一家加气混凝土厂起，经历了近 40 年时间，我国不仅建成了各类加气混凝土厂逾 400 家，总设计能力超过 3000 万 m3。成为国际上应用粉煤灰生产加
11、气混凝土最广泛、技术最成熟的国家，并且进一步拓展了原材料的范围，成功地将其它工业废弃物如石灰加工产生的碎末、水泥管桩生产过程中排放的废浆以及玻璃、采煤、采金业的尾矿等作为硅质材料大量用于加气混凝土生产。随着生产的发展，在全国还涌现了一批从事加气混凝土生产、设备和应用技术研究的科研院所和大专院校，建立健全了科研、设计、教学、施工、装备和配套材料等系统；制定了从原材料、产品、试验方法和施工应用的标准和规范，使我国加气混凝土形成了完整的工业体系。表 0-1 加气混凝土的生产规模和产量年份 1981 1985 1990 1995 2000 2002 2004产量（万 m3） 60 140 175 35
12、0 500 650 980生产规模（万 m3） 100 270 270 415 670 1000 2600企业数量（个） 43 64 85 133 230 270 359三、发展加气混凝土的意义加气混凝土是以硅质材料和钙质材料为主要原料，掺加发气剂，经加水搅拌，由化学反应形成孔隙，经浇注成型，预养，切割，蒸汽养护等工艺过程制成的多孔硅酸盐混凝土，其主要特点表现在以下几个方面：1、重量轻加气混凝土的体积密度一般为 400700kg/m3。相当于实心粘土砖的 1/3，普通混凝土的1/5，也低于一般轻骨料混凝土及空心砌块、空心粘土砖等制品，因而，采用加气混凝土作墙体材料可以大大减轻建筑物自重，进而可
13、减小建筑物的基础及梁、柱等结构件的尺寸，可以节约建筑材料和工程费用，还可提高建筑物的抗震能力。表 0-2 几种常用建筑材料的体积密度（kg/m材料 加气混凝土 木材 实心粘土砖 灰砂砖 空心砌块 陶粒混凝土 普通混凝土6指标 400700 400700 16001800 17002000 9001700 14001800 200024002、保温性能好加气混凝土内部具有大量的气孔和微孔，因而有良好的保温隔热性能，加气混凝土的导热系数通常为 0.090.22W/(m.K)，仅为实心粘土砖的 1/41/5，普通混凝土的 1/51/10，通常 20cm 厚的加气混凝墙的保温隔热效果，相当于 49cm
14、 厚的普通实心粘土砖墙，不仅可节约采暖及制冷能源，而且可大大提高建筑物的平面利用系统，是唯一采用单一材料即可达到节能设计标准的新型墙体材料。表 0-3 几种常用建筑材料的导热系数（W/m.K)材料 加气混凝土 土坯墙 实心粘土砖 空心混凝土砌块 浮石混凝土砌块 普通混凝土 玻璃指标 0.090.22 0.70 0.430.81 1.01.046 0.280.40 1.50 0.75表 0-4 主要建材热物理性质材料种类体积密度（kg/m 3）导热系数（W/m.K)导温系数（m 2/h)比热（kj/kg.k)蓄热系数（w/m 2.k)湿度（wt%)525 0.128 0.00095 0.92 2
15、.612 0加气混凝土700 0.22 0.00085 1.34 3.86 15.3钢筋混凝土 2500 1.63 0.00280 0.84 15.58 黏土砖 1668 0.43 0.00124 0.75 6.23 0石膏板 872 0.30 0.00112 1.09 4.60 10.07玻璃 2500 0.76 0.00130 0.84 10.70 陶粒 900 0.41 0.00194 0.84 4.71 3、良好的耐火性能且不散发有害气体加气混凝土的主要原材料大多为无机材料，其本身又具有保温隔热性能，因而，还有良好的耐火性能，并且遇火不散发有害气体；由于对建筑物中的钢筋具有较好的作用，
16、当加气混凝土建筑遭遇火灾时，往往仅在表面造成损伤，对结构性能并不起根本的破坏。4、具有可加工性加气混凝土不用粗骨料，具有良好的可加工性，可锯、刨、钻、钉，并可用适当的粘结材料粘结，给建筑施工提供了有利的条件。7表 0-5 加气混凝土的耐火性能产品种类 干密度（kg/m 3） 厚度（mm） 耐火评定75 1500min100 225min150 345min水泥.矿渣.砂 500200 480min100 360min水泥.石灰.粉煤灰 600200 480min100 240min水泥.石灰.砂 500150 240min5、原料来源广、生产效率高、生产能耗低加气混凝土可以用砂子、矿渣、粉煤灰
17、、尾矿、煤矸石及生石灰、水泥等原料生产，可以根据当地的实际条件确定品种和生产工艺，并且可大大利用工业废渣。加气混凝土是粉煤灰间接利用的极好产品，加气混凝土的资源利用率较高（1m3 原材料可生产 5m3 的产品） ，遵循减量化节约原则和循环经济战略。加气混凝土的生产效率比较高，一个中等的规模的加气混凝土古物 ，年人均实物劳动效率可达 600M3 左右。少数自动化程度较高的企业则达 9001000M3，比粘土砖（180M3）及混凝土砌块（500800M3）都高。加气混凝土生产耗能较低。其单位制品的生产能耗56.8kg（标煤） ，仅为同体积粘土砖能耗的 50%。表 0-6 几种外墙材料生产总能耗每
18、m2 墙面材料生产能耗（kg 标煤）墙体种类 墙厚（cm)制品 水泥.石灰 钢筋 合计粉煤灰加气混凝土 20 13.16 4.6 3.5 21.28混凝土砌块 37 14.58 4.6 3.5 22.68灰砂砖 37 23.33 4.03 0.57 27.93陶粒混凝土 28 43.00 1.16 3.48 47.64实心粘土砖 37 31.92 4.03 0.57 36.52加气混凝土在我国的工业化生产历史虽然不到四十年，但其产品门类已发展到非承重砌8块、承重砌块、保温块、墙板与屋面板，被广泛用于工业与民用建筑，成为一种极富生命力的新型建筑材料。1996 年 12 月，在全国墙改工作会议上，
19、邹家华副总理提出，大力发展节能、节土、利废的符合可持续发展战略的建筑材料，其生产能耗是实心粘土砖 1/21/3；体积密度 300800kg/m3。为此建筑物基础造价可降低 15%，运输能耗降低 10%；导热系统是实心粘土砖的 1/41/5，20cm 加气混凝土的保温隔热效果相当于 49cm 粘土而言，每生产 1 万m3产品可消纳粉煤灰 1.45 万吨，节省灰埸用地 0.5 亩，节省烧砖用地 5 亩，减少 CO2 排放850 吨。按照全国墙材革新“九五”计划和 2010 年发展规划 “九五”墙材革新计划的主要奋斗目标是到 2000 年，新型墙体材料产量折合标准砖达 1500 亿块，占墙材总量 2
20、0%，其中大中城市平均达到 30%40%，中等城市平均达到 25%30%；2010 年规划目标新型墙体材料占墙体材料总量的 40%，经济发达城市要求占 60%80%。若按 6%的增长率，2010 年墙体材料预计达 17960 亿块，新型墙体材料以 40%计，应为 7185 亿块，以目前加气混凝土的所占比例计算，则加气混凝土的生产能力将达 108 亿块，折合 1590 万 m3。国家经贸委的墙体材料革新“十五”规划提出，2005 年，实心粘土砖的总量由 2000 年的 5400 亿块，控制在 4500亿块以内；新型墙体材料要求达到 3000 亿块；2005 年，新型墙体材料产量占墙体材料总量的比
21、重达到 40%，整个墙改步伐得到加快，加气混凝土在我国必将得到进一步的发展。表 07 德国加气混凝土产量与市场份额年份 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995产量（百万 M3） 0.35 0.60 1.50 1.70 3.20 2.20 2.80 4.70市场份额（%） 1.0 1.6 4.2 6.5 10.7 11.2 12.2 14.6注：市场份额为加气混凝土占墙体材料的比例。表 08 我国加气混凝产量与市场份额年份 1981 1985 1990 1995 2000 2002产量（百万 M3） 0.2 1.4 1.75 3.5 5.0 6.50市场份
22、额（%） 0.17 0.32 0.45 0.60思考题：什么是加气混凝土？加气混凝土有那些特点？加气混凝土可以利用那些工业废弃物？9第一章 加气混凝土的结构及强度形成原理加气混凝土是一种多孔硅酸盐混凝土，它的各种物理力学性能取决于蒸压养护后的混凝土结构，包括孔结构及孔壁的组成和一般硅酸盐混凝土一样，加气混凝土的孔壁的组成，是由钙质材料与硅质材料在水热处理过程中所生成的一系列水化产物的种类和数量决定的，也是使加气混凝土具有一定的物理力学性能的原因。加气混凝土的孔结构，不仅有如同一般硅酸盐混凝土那样的微孔结构，还有铝粉所形成的气孔，这些对加气混凝土的物理力学性能有着极大的影响。第一节 加气混凝土的
23、结构加气混凝土的结构系气孔与孔间壁组成。对于体积密度为 500kg/m3的加气混凝土而言。其气孔含量约为整个混凝土体积的 50%，其余 50%即为孔间壁。气孔由铝粉在料浆中发气形成，并在硬化过程固定在混凝土中，气孔孔径在 2mm 以内，一般大都为 0.20.8mm。孔间壁是加气混凝土的基本材料在水的作用下，经过蒸压养护后形成的人造石。它的组成为水化产物、末水化的材料颗粒和混合水清苦怕孔隙。显然，加气混凝土的强度及其它物理力学性能决定于：孔间壁的构造和强度；气孔形状、孔径、气孔含量以及分布的均匀性。一、加气混凝土孔间壁结构1、水化产物加气混凝土的水化产物和一般硅酸盐混凝土相似。以粉煤灰加气混凝土
24、为例，其水化产物主要是 CSH（I） ，托勃莫来石和水石榴子石。2、末反应的材料颗粒对于硅酸盐混凝土而言，不能说水热合成反应越完全，水沦产物越多，混凝土的强度就越高，以一定数量的末反应颗粒构成骨架，水沦产物作为胶结料，包裹在末反应颗粒表面并填充其空隙混凝土整体，其强度及其它物理力学性能最好。3、孔间壁内的孔隙10孔间壁内的孔隙结构主要与配料的水料比和水化反应程度有关。一般来说，按孔隙的大小可以概略地分为水化产物内的胶凝孔、毛细孔以及介于两者之间的过渡孔。水化产物内的孔径尺寸较小，其孔径一般小于 5mm。毛细孔是原材料一水系中没有被水化产物填充的原来的充水空间，这类孔隙的尺寸比较大，其孔径一般大
25、于 0.2mm。在上述两类孔隙之间的，我们称之为过渡孔。孔径的大小与孔隙率对混凝土强度的影响较大，但加气混凝土本身是一种多孔结构，相对来说，孔间壁内的孔隙对强度的影响不如气孔结构对强度的影响大。二、加气混凝土孔结构加气混凝土的强度受气孔的结构及形状的影响较大。加气混凝土的气孔率主要取决于铝粉的加往入量，从而也就决定了加气混凝土的体积密度，加气混凝土的强度同样服从于孔隙率理论，气孔率越大，体积密度越小，强度也就越低。如果保持气孔率不变（体积密度也相应地不变） ，改变气孔的大小，也可以改变加气混凝土的强度。在工艺条件许可时，尽量减小气孔的尺寸，将可以提高加气混凝土的强度，如果将气孔与孔间壁中的毛细
26、孔、胶凝孔一起计算孔隙率，加气混凝土的总孔隙率可达 70%（当体积密度为 500kg/m3时） 。有的研究者认为，如果保持孔隙率不变，减少气孔含量，增大毛细孔含量，同样可以提高加气混凝土的强度。气孔的开关因生产工艺条件不同而分为封闭的圆孔（更多的是椭圆孔） 、没有完全封闭的孔和完全贯通的孔三类，其中，第一种孔对强度等物理力学性能的不利影响最小，而第三类影响最大。第二节 硅酸盐混凝土水化产物及物理力学性能加气混凝土的结构是由气孔和孔间壁组成，而孔间壁又是由水化产物，末水化的材料颗粒及孔隙组成。因此，讨论加气混凝土的强度及其它物理力学性能，就必须认识水化产物。如作深入的探讨必须具备专业知识和专门的手段，这对于工厂生产来说尚无必要，因此，我们在此只作一般性的讨论。一、水热处理过程中的水化产物与物理力学性能硅酸盐混凝土在高压釜中所进行的一系列物理化学反应（即水热反应）使硅酸盐凝土中各组成材料之间在较高温度下互相反应，产生一系列水化产物，如水化硅酸钙，水化铝酸钙，水化铝硅酸钙和水化硫铝酸钙等。这些产物将混凝土中各固体颗粒胶结在一起，形成牢固的
