加氣混凝土的發(fā)氣膨脹是由于鋁粉在堿性溶液中的化學(xué)反應(yīng),而且這個(gè)反應(yīng)是在具有流變特性的加氣混凝土料特定環(huán)境中進(jìn)行的。鋁粉的發(fā)氣反應(yīng)表現(xiàn)為料漿體積的膨脹。而料漿自身彈-粘-塑性特性的變化在宏觀上就表現(xiàn)為料漿逐步稠化和凝結(jié),這兩個(gè)隨時(shí)間而變化的過(guò)程同存于一個(gè)體系中,若相互諧調(diào)一致,發(fā)氣過(guò)程就穩(wěn)定。因此,影響這兩個(gè)過(guò)程的因素也必然影響到澆注過(guò)程的穩(wěn)定。為了分析澆注過(guò)程的穩(wěn)定性,必須首先了解影響上述兩個(gè)過(guò)程的主要因素。
1、影響發(fā)氣速度的因素
(1)鋁粉的發(fā)氣特征。
用于加氣混凝土的發(fā)氣鋁粉或鋁粉膏,由于生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制上的差別,各生產(chǎn)廠的產(chǎn)品,甚至同一工廠不同批次的產(chǎn)品總不會(huì)完全相同,因而,侶粉或鋁粉膏在使用中表現(xiàn)出來(lái)的實(shí)際發(fā)氣特性曲線就會(huì)有不同的形狀、并與料漿的極限剪切應(yīng)力曲線形成不同的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖略,
鋁粉發(fā)氣速度基本上在工藝要求的范圍內(nèi),料漿膨脹速率落在圖中陰影面范圍內(nèi),在這種情況下,鋁粉發(fā)氣的前期雖然也有短暫的集中發(fā)氣時(shí)間,但隨后變得緩慢,有較多的鋁粉留在料漿接近稠化時(shí)才發(fā)氣,在這種情況下,后期發(fā)氣過(guò)程受阻,可能發(fā)生憋氣和冒泡現(xiàn)象,澆注不夠穩(wěn)定。
鋁粉發(fā)氣更不集中,發(fā)氣曲線平緩上升,大量的氣體在料漿稠化后產(chǎn)生。在這種情況下,料漿膨脹遲緩,后期憋氣嚴(yán)重,甚至料漿不能正常膨脹,在料漿內(nèi)部氣泡穿孔合并,冒泡甚至下沉。出現(xiàn)以上現(xiàn)象,主要是鋁粉顆粒組成不良,雖有部分細(xì)顆粒,便偏大粒子較多,或者混有某些活性低的顆粒。如果鋁粉過(guò)細(xì),則其發(fā)氣時(shí)間將大大提前,在此情況下,如果料漿太稀。保氣能力太差、也可能發(fā)生嚴(yán)重冒泡,甚至沸騰。在某些情況下,可能在攪拌機(jī)內(nèi)出現(xiàn)大量發(fā)氣的現(xiàn)象,其澆注穩(wěn)定性就會(huì)受到更大的影響。
(2)料漿溫度
鋁粉的發(fā)氣反應(yīng)速度與溫度有密切的關(guān)系。溫度高、反應(yīng)進(jìn)行得就快,在較高的溫度下,介質(zhì)溶液對(duì)反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的溶解速度和溶解度相應(yīng)增大,這無(wú)疑將有利于反應(yīng)的進(jìn)行。鋁粉發(fā)氣反應(yīng)速度與溫度的關(guān)系,可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。溫度越高,反應(yīng)開(kāi)始時(shí)間越早,相反,則反應(yīng)進(jìn)行遲緩,時(shí)間拖長(zhǎng)。由此可見(jiàn),通過(guò)改變料漿溫度,可以在一定程度上協(xié)調(diào)發(fā)氣和稠化過(guò)程,當(dāng)然,這只能是一定范圍之內(nèi),而不可能無(wú)限地調(diào)節(jié),正象料漿稠化速度的調(diào)節(jié)不可能無(wú)限制地適應(yīng)發(fā)氣速度一樣。如果為了適應(yīng)稠化快的料漿,而過(guò)多地提高溫度,例如將料漿溫度提高到60-70度,這在大多數(shù)情況下恐怕在攪拌中就發(fā)氣了,另外也必然會(huì)促使料漿更快稠化,效果將適得其反。
(3)攪拌時(shí)間
攪拌鋁粉的時(shí)間主要從兩個(gè)方面影響發(fā)氣速度及其與料漿稠化的協(xié)調(diào)性,一方面是鋁粉投入料漿的時(shí)機(jī);另一方面是鋁粉在料漿中所需攪拌時(shí)間。前者主要是從調(diào)控鋁粉與堿溶液接觸的時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)鋁粉開(kāi)始發(fā)氣的時(shí)機(jī),后者主要是從鋁粉攪拌時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)調(diào)控鋁粉的發(fā)氣速度,為了使鋁粉發(fā)氣能在適當(dāng)?shù)某矶葪l件下進(jìn)行。顯然應(yīng)當(dāng)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)。過(guò)早,料漿太稀,過(guò)晚,料漿太稠,對(duì)鋁粉發(fā)氣和料漿膨脹都不利。
(4)堿濃度
料漿中的堿濃度越高。鋁粉反應(yīng)越快,鋁粉在碳酸鈉溶液中的發(fā)氣速度比在石灰溶液中快。當(dāng)溶液中加入氫氧化鈉時(shí),鋁粉的反應(yīng)速度將大大加速,因此,有的工廠常常備用一些氫氧化鈉溶液來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)氣速度。
(5)石灰
在以石灰為主要鈣質(zhì)材料的料漿中,石灰的消解生成了Ca(OH)2,因此,石灰中A-CaO含量的多少及消解溫度,直接影響發(fā)氣速度。所以,以石灰為鈣質(zhì)材料時(shí),一般不另加堿液。
(6)水泥品種
水泥的水化速度及水化熱影響鋁粉發(fā)氣,如果水泥中含有較多的鉻酸鹽,它會(huì)使鋁粉表面氧化,使發(fā)氣反應(yīng)變得遲鈍,在這種情況下,可以使用少量硫酸亞鐵。但在石灰用量較大時(shí),水泥的影響很小。
(7)石膏
石膏會(huì)顯著延緩鋁粉的發(fā)氣過(guò)程,根據(jù)北京加氣混凝土廠的實(shí)驗(yàn),在水泥-石灰-砂加氣混凝土中,當(dāng)石膏用量是鋁粉重量的3倍左右時(shí),鋁粉的發(fā)氣速度將延長(zhǎng)5-8倍。若石膏用量更多時(shí),鋁粉的發(fā)氣還將受到更嚴(yán)重的抑制。當(dāng)然,這一關(guān)系也并不總是成正比關(guān)系發(fā)展下去。當(dāng)石膏用量達(dá)到鋁粉用量的6倍以上時(shí),抑制作用達(dá)到最大程度。因此,在使用石膏作調(diào)節(jié)劑的加氣混凝土中,石膏用量是否適當(dāng),不僅關(guān)系到制品性能,而且也是影響發(fā)氣過(guò)程的重要因素。
(8)外加劑
某些外加劑對(duì)鋁粉發(fā)氣過(guò)程也有不同程度的影響,例如在化學(xué)脫脂劑中,平平加在20-30度的水溫下可以使鋁粉脫脂,獲得正常的發(fā)氣速度,但在40-50度的水溫下,雖然也能脫脂,但同時(shí)又使發(fā)氣速度比正常的情況有所減慢。
水玻璃和某些強(qiáng)氧化劑能夠抑制鋁粉發(fā)氣。三乙醇胺和乙二醇等外加劑,在作為石灰消化抑制的同時(shí),還可以起到促進(jìn)鋁粉發(fā)氣的作用。而減水劑NNO則與此相反。
(9)水料比
加氣混凝土料漿的水料比對(duì)鋁粉發(fā)氣過(guò)程有間接的影響。水料比太小,料漿太稠,其極限剪應(yīng)力勢(shì)必偏大,因而氣泡不易成長(zhǎng)和推動(dòng)料漿膨脹,發(fā)氣過(guò)程遲緩甚至受阻。水料比太大時(shí),料漿粘度太小,保氣性差,氣體容易浮升逃逸,已經(jīng)形成的氣泡也容易合并、破裂,因而也對(duì)發(fā)氣過(guò)程有不良影響。
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