加气混凝土的构及强度形成原理

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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~。
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。
视频抓图显然,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
烧镁砖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为例,其水化产物主要是CSH(I),托勃莫来石和水石榴子石。
溴化锂回收2、末反应的材料颗粒
无线收发器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
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,形成牢固的整体结构,赋予混凝土全新的物理化学性质。人们把这一在水热条件下合成新的水化产物的过程称为水热合成。
硅酸盐混凝土的水热合成反应,本质上是石灰的水化产物—Ga(OH)2或水泥中的硅酸三钙,硅酸二钙水化时析出的C—S—H凝胶和Ga(OH)2与硅质材料中的SiO2、Al2O3以及水之间的化合反应。当原
料中有石膏时(主要成份CaSO4),石膏中的CaSO4也参与反应。因此,我们先来认识CaO、SiO2、Al2O3与水反应的情况及产物。
1  CaO—SiO2—H2O系统
用蒸压合成方法制得的水化硅酸钙矿物至少有17种,硅酸盐混凝土中常见的矿物有以下几种:表1—1几中主要的水化硅酸钙
注:C—CaO;  S—SiO2;      H——H2O,下文中A——AI2O3
可以看出:以上水化产物主要可以分为双碱(2个C)型和单碱(1个C)型水化产物。电机接线柱
(1)CSH(I)
CSH(I)是硅酸盐混凝土中最主要的水化生成物之一,是一种结晶度较低的单碱水化硅酸钙,其晶体呈纤维状,结构为层状,与膨胀粘土矿物相似。
CSH(I)单矿物有较高的抗压强度;当周围介质相对湿度降低时引起的干燥脱水使其产生较大的收缩;在CO2作用下,分解生成高度分散的方解石,强度有较大降低。
(2)托勃莫来石(C5S6H5~9)
托勃莫来石也是硅酸盐混凝土中最主要的水化生成物,是一种结晶完好的单碱水化硅酸钙,在蒸压养护时间较长的情况下,半结晶的CSH(I)可以逐渐变成结晶良好的托勃莫来石。托勃莫来石的结晶呈薄片状。
托勃莫来石的强度比CSH(I)低,但是,在细小晶体的CSH(I)中穿插一些托勃莫来石,其强度比单一CSH(I)试件高出约一倍,在CO2作用下,也被分解成方解石。但碳化后强度降低减小;托勃莫来石的干燥收缩值比CSH(I)要小得多。
(3)C2SH2
C2SH2是碱度的水化硅酸钙,一般仅存在于蒸压条件的开始阶段,以后就分解成CSH(I)和Ca(OH)2。它和CSH(I)一样是纤维状结构。
(4)硬硅钙石
硬硅钙石是纯纤维状结构的致密矿物,是一种含水量低的单碱水化硅酸钙,其
强度低于CSH(I)及托勃莫来石,但干燥收缩值很小。
(5)双碱水化硅酸钙C2SH(A)、C2SH(B)、C2SH(C)
往往存在于蒸压开始阶段的双碱水化硅酸钙,当蒸压时间延长,转变为低碱水化物,但当石灰量较多或水泥较多时,可能稳定存在双碱水化物。
铣床飞刀双碱水化硅酸钙的强度普遍低于单碱水化物,但其结晶较好,碳化系数(碳化后强度比碳化前强度)高,收缩值小。
2  CaO_AI2O3_H2O系统
常温下,这一系统中的矿物很多,但在高温水热处理下,都将转化为C3AH6,这是唯一能稳定存在的化合物,C3AH6是立方晶体,强度低,但抗碳化性能好,经碳化后强度不但不降低,反而有所提高。
3  CaO_AI2O3_—SiO3_H2O
水石榴子石是随着蒸压温度的变化及原材料的变化而变化,通常其结构在
C3AH6到C3AS3之间,显然变化是因SinO2代替H2O而成。
水石榴子石有很强的结晶能力,其强度并不高,但其干湿循环及碳化强度均较高,强度也在单碱水化物和双碱水化物之间。
4  CaO_AI2O3_CaSO4_H2O系统
(1)三硫型水化硫铝酸钙,晶体呈六角形柱状或针状结晶,当其形成时,固相体积增加27倍。
(2)单硫型水化硫铝酸钙,晶体呈六角形片状,当其形成时,固相体积不增大。
三硫型水化硫铝酸钙在125~175。C范围内是稳定的。
表1——2人工合成的水化硅酸钙单矿物的性能

本文发布于:2023-05-18 06:20:39,感谢您对本站的认可!

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