摘要：重點(diǎn)探討以粉煤灰和砂為原料生產(chǎn)蒸壓多孔加氣混凝土的養(yǎng)護(hù)制度。指出合適的養(yǎng)護(hù)制度必須具備以下幾個(gè)主要條件：（1）提供良好的熱交換載體（一般需要1.0～1.3 MPa 飽和蒸氣）和安全可靠的蒸壓釜；（2）創(chuàng)造良好的熱交換環(huán)境；（3）適當(dāng)?shù)募訜嵘郎厮俣?；?）有足夠的恒溫恒壓時(shí)間；（5）合理的降溫；（6）制品坯體應(yīng)當(dāng)具備必要的的強(qiáng)度和盡可能內(nèi)外一致的較高溫度。

  關(guān)鍵詞：加氣混凝土；蒸壓養(yǎng)護(hù)制度；產(chǎn)品性能

  0 前言

  蒸壓養(yǎng)護(hù)是硅酸鹽制品獲得強(qiáng)度的必要條件和重要工序，在硅酸鹽制品成型后為了加速膠凝材料的水熱合成反應(yīng)，用蒸壓釜來實(shí)現(xiàn)定向高溫高壓，使其在短時(shí)間凝結(jié)硬化達(dá)到預(yù)期的力學(xué)強(qiáng)度，形成有價(jià)值的產(chǎn)品。如可以制作密度為300～2400 kg/m³，強(qiáng)度為1.5～80.0 MPa 的建材。蒸壓材料在國外十分普遍，具有結(jié)構(gòu)和保溫雙重作用的多孔蒸壓混凝土的使用更是廣泛。而在國內(nèi)主要用于圍護(hù)墻、填充墻、分戶墻、分室墻、隔墻和低層房屋的承重墻體材料，使用范圍比較小。

  加氣混凝土有著良好的熱工性能，生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范配套大部分都很成熟，使蒸壓加氣混凝土工業(yè)得到空前的發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)全國已建成400 余家，年生產(chǎn)能力約2600余萬m³。

  但是經(jīng)有關(guān)部門對(duì)加氣混凝土制品質(zhì)量進(jìn)行的抽檢，其結(jié)果是嚴(yán)峻的：產(chǎn)品的等品率呈下降趨勢(shì)，優(yōu)等品更成了鳳毛麟角；委托送檢一次合格率低，送二次檢驗(yàn)的也不少。主要表現(xiàn)在原材料沒有嚴(yán)格的檢測(cè)手段，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，密度和強(qiáng)度很不穩(wěn)定，制品尺寸偏差較大。我國加氣混凝土質(zhì)量上不了新的平臺(tái)，其原因除了企業(yè)的生產(chǎn)工藝、設(shè)備不完善及與所要求的產(chǎn)品性能不相適應(yīng)；利用工業(yè)廢料作為原材料的化學(xué)、物理性能不穩(wěn)定；更主要的是蒸壓養(yǎng)護(hù)制度缺乏理論的支持，有的企業(yè)偷工減料以無水泥、少水泥和一天一釜三周轉(zhuǎn)來組織生產(chǎn)，追求高產(chǎn)量低成本，低投入低應(yīng)用水平，在這種理念的指導(dǎo)下怎么能生產(chǎn)出高性能的加氣混凝土產(chǎn)品來？本文重點(diǎn)探討以粉煤灰和砂為原料生產(chǎn)蒸壓多孔加氣混凝土的養(yǎng)護(hù)制度。

  1 蒸壓養(yǎng)護(hù)制度對(duì)蒸壓加氣混凝土材料性能的影響

  加氣混凝土的主要原材料是粉煤灰、砂或其它工業(yè)廢棄物（占總量的65%～70%），它的主要化學(xué)成分是SiO₂ 和Al₂O₃，這些惰性材料在常溫常壓情況下不起化學(xué)反應(yīng)，只有在高溫（≥155 ℃）、高壓（≥0.8 MPa）下才能被激活形成具有一定強(qiáng)度的建筑材料。

  加氣混凝土的強(qiáng)度主要取決于制品在蒸壓養(yǎng)護(hù)后生成水化硅酸鹽的種類、數(shù)量及結(jié)晶形式。對(duì)于蒸壓加氣混凝土而言，希望高溫、高壓下的水熱反應(yīng)生成更多結(jié)晶良好的托貝莫來石。當(dāng)蒸壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間和壓力不足時(shí)，會(huì)含有大量的無定形體和次微晶體的C—S—H 凝膠類物質(zhì)，這種物質(zhì)不致密，易與CO₂ 氣體作用，會(huì)破壞結(jié)構(gòu)，使強(qiáng)度下降。

  合適的蒸壓養(yǎng)護(hù)制度又取決于原材料品種、質(zhì)量、磨細(xì)度、配方以及蒸壓養(yǎng)護(hù)的溫度、壓力和在此條件下的恒溫恒壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間。加氣混凝土制品抗壓強(qiáng)度一般隨恒壓恒溫時(shí)間增長(zhǎng)而提高，二者成指數(shù)函數(shù)關(guān)系，在短時(shí)間恒溫處理時(shí)強(qiáng)度增加很快，隨著恒溫時(shí)間的延長(zhǎng)強(qiáng)度增長(zhǎng)減慢。

  （1）實(shí)驗(yàn)資料表明，當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度為175 ℃時(shí)，在獲得最高強(qiáng)度所需要時(shí)間的50%，強(qiáng)度可達(dá)到最高強(qiáng)度值的70%～80%，隨后強(qiáng)度增長(zhǎng)的速度逐漸減慢。在工藝完善的情況下一般需要恒溫8 h 才能達(dá)到最高強(qiáng)度。無限延長(zhǎng)蒸壓養(yǎng)護(hù)中的恒壓時(shí)間對(duì)制品也不利。

  （2）根據(jù)布特的實(shí)驗(yàn)資料表明：當(dāng)恒溫壓力由0.8 MPa 提高到1.0 MPa 時(shí)，強(qiáng)度增加100%；從1.0 MPa 提高到1.2 MPa時(shí)，強(qiáng)度增加18%；從1.2 MPa 提高到1.4 MPa 時(shí)，強(qiáng)度僅增加5.5%。必須指出的是最優(yōu)的恒溫時(shí)間應(yīng)通過試驗(yàn)來確定。

  （3）蘇聯(lián)學(xué)者為研究在飽和蒸汽壓力時(shí)合理的蒸壓養(yǎng)護(hù)制度進(jìn)行了升溫速度分別為70、80、90、140、160 和180 ℃/h，降溫速度分別為36、90 ℃/h 的試驗(yàn)。蒸養(yǎng)周期分別為7、9、11、13 和15 h，壓力為1.0、1.7 和2.5 MPa，不同蒸壓養(yǎng)護(hù)制度的試驗(yàn)得出如下結(jié)論：在飽和蒸氣正常的條件下恒壓時(shí)間和壓力的乘積為70～75 kg/（cm₂·h）就能獲得良好的制品。也就是當(dāng)蒸汽壓力為0.8 MPa 時(shí)，恒壓時(shí)間為9 h；當(dāng)蒸汽壓力為1.3 MPa 時(shí)，恒壓時(shí)間為6 h 左右就可以完成。德國、波蘭、羅馬尼亞、荷蘭等國蒸壓加氣混凝土的蒸養(yǎng)方法和蒸養(yǎng)制度也大體相同。

  （4）上海伊通公司生產(chǎn)所用蒸壓養(yǎng)護(hù)制度見表1。

表1 上海伊通生產(chǎn)加氣混凝土常用的蒸壓養(yǎng)護(hù)制度

  （5）需要說明的是，粉煤灰加氣混凝土的材性不同于砂加氣混凝土，用同樣的恒壓時(shí)間就不夠。20 世紀(jì)80 年代中國建筑材料科學(xué)設(shè)計(jì)研究院房建材料所曾在蘇州、煙臺(tái)、衡陽等地作了大量的試驗(yàn)得出的結(jié)論是，恒壓時(shí)間與蒸汽壓力的乘積需要75～80 kg/（cm₂·h），在當(dāng)時(shí)全國普遍實(shí)行2 d3 周轉(zhuǎn)（即蒸壓周期為16 h/次）情況下，提出在條件具備的情況下1 d1 釜2 周轉(zhuǎn)（即蒸壓周期為12 h/次）是可以實(shí)現(xiàn)的，并作為科技成果轉(zhuǎn)讓給生產(chǎn)企業(yè)。這一成果已經(jīng)成為我國大部分企業(yè)實(shí)行的蒸壓周期和蒸養(yǎng)制度?，F(xiàn)在有些企業(yè)提出和正在實(shí)行1d1釜3周轉(zhuǎn)是沒有科學(xué)依據(jù)不應(yīng)提倡。

  2 重視蒸壓養(yǎng)護(hù)過程中的3 個(gè)重要工序

  根據(jù)筆者幾十年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為必須重視蒸壓養(yǎng)護(hù)過程中的3個(gè)重要工序。

  2.1 提高坯體的環(huán)境溫度

  利用在蒸壓釜前進(jìn)行常壓高溫?zé)犰o定來提高坯體的環(huán)境溫度（坯體溫度≥70 ℃）減少坯體內(nèi)外的溫度差，增加坯體的初期強(qiáng)度和對(duì)飽和蒸汽的承受能力，使坯體盡快地處于高溫高壓的環(huán)境中進(jìn)行水化反應(yīng)，從而有利于縮短蒸壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

  2.2 抽真空

  在熱交換過程中飽和蒸汽的熱含量和導(dǎo)熱系數(shù)都遠(yuǎn)比干空氣大得多。因此蒸壓釜抽真空后由飽和蒸汽替代一般空氣可大大提高熱交換率，從而加快坯體溫升的速度。抽真空后整個(gè)坯體形成一個(gè)負(fù)壓腔，蒸汽可以滲透到坯體的芯部完成完整的水熱反應(yīng)，有利于提高制品的強(qiáng)度和綜合性能。生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)證明，如不抽真空，釜內(nèi)坯體經(jīng)3 h 的升溫才能達(dá)到120 ℃左右，6.5 h 才能達(dá)到均勻恒溫，而經(jīng)過30～40 min 抽真空，釜內(nèi)真空度達(dá)- 0.06 MPa 時(shí)，升溫1.5 h 便可達(dá)到175 ℃以上。所以抽真空是一個(gè)必不可少的工序。

  2.3 升溫速度

  在蒸壓加氣混凝土水熱反應(yīng)中加快升溫速度有利于得到更多的托貝莫來石，而且這一階段水化產(chǎn)物的生成速度特別快，有利于提高制品的強(qiáng)度。如果升溫時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)產(chǎn)生新的生成物膠體結(jié)構(gòu)，阻礙已溶解的組分?jǐn)U散。

  3 正確制定蒸壓養(yǎng)護(hù)制度

  綜上所述，蒸壓養(yǎng)護(hù)工序是制品實(shí)現(xiàn)水熱合成的具體方法和手段，它不僅關(guān)系到制品的性能而且也關(guān)系到工廠的生產(chǎn)效率和熱能消耗。要達(dá)到對(duì)制品進(jìn)行充分和合理的蒸壓養(yǎng)護(hù)，使制品在較短的時(shí)間內(nèi)獲得需要的強(qiáng)度，必須具備以下幾個(gè)主要條件：

  （1）提供良好的熱交換載體（一般需要1.0～1.3 MPa 飽和蒸氣）和安全可靠的蒸壓釜；

  （2）創(chuàng)造良好的熱交換環(huán)境；

  （3）適當(dāng)?shù)募訜嵘郎厮俣龋?

  （4）有足夠的恒溫恒壓時(shí)間；

  （5）合理的降溫；

  （6）制品坯體應(yīng)當(dāng)具備必要的強(qiáng)度和盡可能內(nèi)外一致的較高溫度。

  我國通常選用壓力為1.0～1.5 MPa 的蒸壓釜作為載體，根據(jù)不同制品尺寸、溫度、含水率、配合比、密度、熱交換等因素來決定最適宜的蒸壓養(yǎng)護(hù)制度和蒸壓周期。事實(shí)上各種水化產(chǎn)物的形成均有一定的條件，在配合比一定的情況下影響制品質(zhì)量的主要因素是蒸養(yǎng)制度，因?yàn)樗粌H能優(yōu)化生產(chǎn)改善產(chǎn)品質(zhì)量，最大限度地縮短制品在蒸壓釜中時(shí)間。事實(shí)上最適宜的蒸養(yǎng)制度是通過在不同的蒸養(yǎng)制度下經(jīng)過多次蒸壓，才能得出適合生產(chǎn)用的蒸壓養(yǎng)護(hù)制度。制定具體的抽真空度、升壓、恒壓、降壓（4 道工序）速度、壓力和時(shí)間等詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)和規(guī)范。

  根據(jù)蒸壓加氣混凝土制品的特點(diǎn)在生產(chǎn)中規(guī)定出相應(yīng)的工藝措施，建議蒸壓養(yǎng)護(hù)制度如表2 所示。

  表2 建議加氣混凝土蒸壓養(yǎng)護(hù)制度

  4 積極發(fā)展高性能的蒸壓加氣混凝土

  上海伊通、南京旭建、南通支云和北京加氣廠等生產(chǎn)廠已經(jīng)對(duì)高性能加氣混凝土進(jìn)行多年的開發(fā)與研究，并已經(jīng)有了經(jīng)過鑒定的成果和技術(shù)基礎(chǔ)。

  當(dāng)前部分地區(qū)加氣混凝土已經(jīng)出現(xiàn)供過于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，而高性能的加氣混凝土很缺乏，企業(yè)應(yīng)定位于高端市場(chǎng)，生產(chǎn)高端產(chǎn)品，以提高我國加氣混凝土行業(yè)的整體水平，滿足建筑市場(chǎng)的需求利國利民。