蒸压养护工艺对加气混凝土性能影响分析

□文/李 娟 李世香 张 红 刘成成

蒸压养护是加气混凝土坯体发生硬化反应和强度增强的主要阶段[1]。在蒸压养护条件下，加气混凝土各组成材料之间进行的一系列物理、化学反应生成多种水化产物，这个过程既要科学合理地利用蒸压养护的湿热条件能加气混凝土内部的水热反应进行充分，达到使加气混凝土具备应有的强度的目的，又要有效避免在蒸压养护过程中可能出现的不利于水热反应或有损于养护效果和制品质量的情况。

对工厂生产来说，升温、降温速度不当，坯体会产生裂缝，影响外观质量[2]。恒温的时间和温度直接影响产品的强度和耐久性。蒸养过程中主要的控制参数包括釜内湿度及压力、养护时间，它们对混凝土制品的性能都具有较大的影响。我国通常选用压力为1.0～1.5 MPa的蒸压釜作为载体[3]，根据不同制品尺寸、温度、含水率、配合比、密度、热交换等因素来决定最适宜的蒸压养护制度蒸压周期。事实上各种水化产物的形成均有一定的条件，在配合比一定的情况下影响制品质量的主要因素是蒸养制度，因为它不仅关系到产品性能、质量，而且也关系到工厂的生产效率和热能消耗。

1 不同蒸压养护制度的试验研究

原材料投料量2 495 kg，其中：砂1 100 kg，废浆500 kg，石灰 260 kg，水泥 510 kg，石膏 125 kg。蒸压加气混凝土砌块的养护阶段主要分为升温、恒温和降温3个阶段。为获得混凝土最佳性能，分别对这3个阶段的养护对砌块性能的影响做研究。

1.1 升温阶段试验

为保证坯体内外层热交换良好，防止生芯现象，升温前对釜体采取抽真空措施；结合实际的生产经验，恒压力采用一般工业生产的压力1 MPa，试验固定加气混凝土制品的恒温时间8 h，升温时间分别设定为2、2.5、3、3.5 h，降温2 h后开釜，试验结果见表1。

表1 升温制度对制品强度的影响

由表1可见，坯体在进行充分静养后，总的趋势是升温的时间越长，制品抗压强度就越高，对密度的影响不明显。升温2.5 h比采用升温2 h强度增加0.55 MPa，增加26.8%；升温时间3 h比升温2.5 h强度增加了0.45 MPa，增加了17.3%；升温3.5 h比采用升温3 h强度只增加了0.05 MPa，增加幅度仅为1.6%。根据所得结果结合实际综合考虑，为尽量缩短制品在蒸压釜中的时间，提高产品生产效率，选定升温时间为3 h最佳。

1.2 恒温阶段的影响

恒温阶段是硅酸盐混凝土进行水热合成反应的阶段，是加气混凝土获得物理力学性能的关键，恒温时间是制品能够进行充分的水热反应并达到一定的结晶度的保证。试验固定升温时间为3 h，降温过程为2 h，分别选用6、7、8、9 h 4种恒温时间，蒸压恒温时间与制品强度的关系见表2和图1。

表2 恒温时间对制品强度的影响

图1 恒温时间与抗压强度的关系

恒温温度保持在7～9 h之间时，就可以生产出满足要求的制品，当恒温时间＜8 h时，制品的抗压强度会随时间的延长而增长，在短时间恒温处理时强度增加很快，两者成指数关系；在时间为8 h时达到峰值，再延长时间其强度反而下降。在一定的温度下，养护时间不足，制品强度达不到要求，养护时间过长，制品强度也可以因为水化产物的过度增长而降低。根据本试验数据结果结合实际生产，最佳恒温时间采取8 h。在此制度下蒸养出的加气混凝土制品强度较高且内部孔隙较均匀。

加气混凝土的强度主要取决于制品在蒸压养护后生成水化硅酸盐的种类、数量级结晶形式。在相同配置因素和相近孔结构条件下，高压蒸养的试样比常压蒸养的试样强度提高约15%，对于蒸压加气混凝土而言，高温、高压下的水热反应能生成更多结晶良好的托贝莫来石。在一定范围内，随着时间的延长，水化硅酸钙结晶程度不断提高，出现托贝莫来石[4～5]，随着托贝莫来石数量的增多，制品强度也越高；但随着时间继续延长，产物晶型种类发生变化，可能会出现其他结晶的水化硅酸钙，托贝莫来石数量减少，因而强度有所降低。

1.3 降温过程对制品性能的影响

加气混凝土制品是强度不高的多孔材料，在蒸压过程中处于高含湿状态，如果降压太快，可能会因为过大的内外湿温度差造成爆炸性的损坏。试验固定升温时间为3 h，恒温温度为200℃，恒温时间为8 h，选用2、2.5、3 h和自然降温4种降温时间，制品强度与降温时间的关系见表3。

表3 降温时间对制品强度的影响

由表3可知，采取自然降温时制品的强度最高，达到3.09 MPa，而采用强制降温措施2.0 h降温，制品的出釜强度只有2.66 MPa。由试验结果可知，降温时间越长，制品的抗压强度会相应提高。但采用自然降温制品密度偏大，超过加气混凝土制品的质量许可标准。试验数据显示，降温时间为3 h的试块强度、密度均处于最佳状态，因此，选取最佳降温时间为3 h。

一般来说，蒸压养护采用自然降温效果较好，但为避免砌块内的毛细管内充满自由水而使制品密度增加，降温时间也不宜太长且整个降温过程应为开始时速度较慢，中期较快，到后期又较慢。

2 结论

影响加气混凝土力学性能的因素有很多，比如原材料质量、配合比、生产工艺、养护制度等，本文仅从蒸压养护制度方面探讨了其对加气混凝土强度的影响。一般来说，在一定范围内，随着养护温度的提高、时间的延长，会对制品强度有所改善，但过分延长养护时间，不仅会造成生产效率低、能源浪费，而且会对制品性能产生不利影响。因此需要结合各厂自身情况选择合理蒸养制度，从根本上提高加气混凝土制品强度，改善其力学性能。

[1]郑 立，姚通稳.新型墙体材料技术读本[M].1版.北京：化学工业出版社，2005.

[2]彭军芝.蒸压加气混凝土中孔的形成、特征及对性能的影响研究[D].重庆：重庆大学，2011.

[3]王秀芬.加气混凝土性能及优化的试验研究[D].西安：西安建筑科技大学，2006.

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