硅钙渣、脱硫石膏和粉煤灰对加气混凝土性能影响试验研究

张金山，赵俊梅，叶俊沛，耿郑州，郑彦涛

(内蒙古科技大学，内蒙古包头014000)

随着我国环保力度的加大以及可持续发展战略的实施，利用工业废渣发展新型墙体材料已成为我国墙改工作的主攻方向之一[1]。发展以固体工业废料为主要原材料，制备新型墙体材料，利用高铝粉煤灰提铝后的残渣硅钙渣、脱硫石膏以及高铝粉煤灰协同作用制备新型墙体材料[2]，来实现废弃物的二次利用，不仅能够起到节约能源和保护环境的作用，而且对于我国可持续发展战略有着重要的意义[3，4]。本试验以高铝粉煤灰提铝后的硅钙渣、高铝粉煤灰和脱硫石膏为主要原料，研制高掺量硅钙渣蒸压加气混凝土，并研究其掺量和养护方法等对加气混凝土的性能的影响，实验室小试指标达到GB11968－2006《蒸压加气混凝土》中指标要求。

1 试验材料与试验方法

1.1 试验材料

试验材料包括:(1)硅钙渣:高铝粉煤灰提铝后的硅钙渣，化学成分表见表1。(2)高铝粉煤灰:氧化铝含量高，在常温下养护活性小，主要化学成分见表2，矿物成分见表3。(3)脱硫石膏:来自托县电厂，化学成分见表1。(4)水泥:西水创业股份公司生产的复合32.5级水泥，技术指标见表4。(5)硅灰:内蒙古某硅铁合金厂排放的，颜色呈灰白色，SiO2含量在85% ～88%之间，比表面积在20～28m2/g之间。(6)生石灰:包头市国营红旗农场轻质建筑材料厂生产。

表1 硅钙渣、脱硫石膏主要化学成分 /%

表2 高铝粉煤灰主要化学成分 /%

表3 高铝粉煤灰X衍射定量分析结果 /%

1.2 试验方法

根据试验目的设计试验方案，配料比例见表4。按试验设计方案，分别按质量称取硅钙渣、粉煤灰、水泥、石灰、石膏、铝粉和水等，固相物料置于水泥胶砂搅拌机中，拌合均匀，浇注成型后按照不同的养护方法进行养护。之后依照《加气混凝土性能试验方法》中的要求对加气混凝土立方体抗压强度、抗折强度、成型体积密度、干密度和含水率等进行测试。

表4 硅钙渣、粉煤灰加气混凝土物料配比

2 试验结果与分析

2.1 试验结果

对表4中的配方采用不同养护方式等制得的加气混凝土试件的强度、含水量和干容重等进行测试，测试结果如表5，9号试件沸煮养护1d后安定性不合格。

表5 加气混凝土性能测试结果

2.2 硅钙渣和硅酸盐水泥的掺入对加气混凝土影响

以硅钙渣为主要原料，加入20%硅酸盐水泥利用蒸压养护工艺制得加气混凝土的强度以及密度等级如表6。

表6 加入20%硅酸盐水泥蒸压养护加气混凝土强度

如表5所示，1～4号以及8号试件都是以硅钙渣为主要原料，加入20%硅酸盐水泥后，利用蒸压养护工艺制得的。由表6可知，除8号试件，抗折强度都在1MPa以上，抗压强度都在2.3MPa以上，其中4号试件的强度最大。试验中9号试件常压蒸养得到的试件安定性不合格。说明以硅钙渣为主要原料，加入20%硅酸盐水泥可制得符合要求的加气混凝土，当硅钙渣掺量达到80%以上时，养护1d后采用常压蒸养安定性不合格。

2.3 养护方式对加气混凝土强度影响

养护方式的不同，对加气混凝土的强度有较大影响，对于相同配比的加气混凝土试件，其抗折强度和抗压强度分别如图1和2。

图1 常压沸煮养护与蒸压养护试件抗折强度

图2 常压沸煮养护与蒸压养护试件抗压强度

如图1所示，除了4号和6号试件蒸压养护的抗折强度略低于沸煮养护的强度外，其他试件蒸压养护后的抗折强度都远高于沸煮养护的强度。图2所示，除了3号试件，其他试件蒸压养护后的抗压强度都高于沸煮养护后的抗压强度。综合以上可以看出，采用蒸压养护可以得到较常压蒸养养护强度更高的加气混凝土。

2.4 硅灰对加气混凝土的影响

采用常压蒸养工艺制得的加气混凝土强度较低，为了制得符合标准要求的加气混凝土，加入高活性材料硅灰，如表7。

表7 硅灰掺入量与常压蒸养试件强度的影响

加入硅灰后采用常压蒸养养护制得的加气混凝土的强度明显较高，由表4可知，2号、5号、6号和8号配方以及拌合水温基本相同，8号试件加入5%的硅灰后强度基本高于2号试件，当加入20%硅灰时，6号试件的强度达到最高，沸煮养护2d后抗折强度和抗压强度分别达到1MPa和4MPa。可见掺入高活性材料－硅灰后，采用常压蒸养工艺可制得符合标准要求的加气混凝土，掺入量与混凝土的强度呈正相关。

3 结论

(1)以硅钙渣和粉煤灰为主要原料，加入20%硅酸盐水泥后，采用蒸压养护工艺可以制得符合强度以及密度等级要求的加气混凝土。

(2)在相同配方条件下，采用蒸压养护工艺可以制得较常压蒸养养强度更高的加气混凝土。

(3)当硅钙渣掺量达到80%后，常压蒸养养护1d后，试件安定性不合格。

(4)掺入硅灰后采用常压蒸养养护工艺可以制得符合标准要求的加气混凝土，硅灰的掺入量与制得的试件强度呈正相关。

[1]张金山，颜春军，等.高强度粉煤灰陶粒及及其混凝土的试验研究[J].新型建筑材料，2003，269(8):12 ～14.

[2]吴韩.粉煤灰在建筑材料中的应用[J].中国建材科技，2012(4).

[3]陈友治，王斌，等.脱硫渣－粉煤灰新型加气混凝土研究.第五届中国粉煤灰、矿渣及煤矸石加工与应用技术交流大会，2007.

[4]张金山，乌沙科夫(俄).包头地区粉煤灰在混凝土中的应用[J].包头钢铁学院学报，1996，12(4)，118～122.