蒸(zheng)壓(ya)加(jia)(jia)(jia)氣(qi)(qi)混(hun)凝土(AutoclavedAeratedConcrete，簡稱(cheng)AAC)是(shi)在硅質原(yuan)料和鈣質原(yuan)料的配料中加(jia)(jia)(jia)入鋁粉(膏)作發(fa)氣(qi)(qi)劑，經(jing)加(jia)(jia)(jia)水攪拌(ban)、澆注成(cheng)型、發(fa)氣(qi)(qi)膨脹、預養切割，再經(jing)高(gao)壓(ya)蒸(zheng)汽養護而(er)成(cheng)的多孔(kong)硅酸鹽材料。其體積密(mi)度(du)為300～800kg/m³，是(shi)紅(hong)磚(zhuan)的1/3;導熱系數為0.09～0.22W/(m˙K)，僅(jin)為紅(hong)磚(zhuan)的l/4～1/5。因其具有輕(qing)質、保溫、隔(ge)熱、吸(xi)聲、防火、可(ke)加(jia)(jia)(jia)工等性(xing)能特點，被(bei)廣泛應(ying)用于工業(ye)與民用建(jian)(jian)筑(zhu)，成(cheng)為一種(zhong)節能環保的新型建(jian)(jian)筑(zhu)材料。尤其是(shi)，蒸(zheng)壓(ya)加(jia)(jia)(jia)氣(qi)(qi)混(hun)凝土可(ke)大量應(ying)用固體廢棄物(wu)作硅質原(yuan)料，順應(ying)當(dang)今社(she)會節能環保及(ji)循環經(jing)濟的發(fa)展趨勢，因而(er)倍受(shou)關注。  

隨著我國(guo)(guo)工業化、城鎮化建(jian)(jian)設(she)的(de)迅(xun)速發(fa)展，一方面固體(ti)(ti)廢(fei)棄物(wu)大量(liang)排放和堆存(cun)占(zhan)用(yong)寶貴土(tu)地，污染(ran)環(huan)境和危害人體(ti)(ti)健康：另一方面城鄉建(jian)(jian)設(she)發(fa)展對(dui)建(jian)(jian)材產(chan)品需求急劇增加，資源環(huan)境的(de)約(yue)束矛盾日益突出。2011年，國(guo)(guo)家發(fa)展改革(ge)(ge)委出臺的(de)《“十二五”墻體(ti)(ti)材料(liao)(liao)革(ge)(ge)新(xin)(xin)指導(dao)意(yi)見(jian)》，明確指出了墻體(ti)(ti)材料(liao)(liao)革(ge)(ge)新(xin)(xin)重點工作：“實(shi)施利(li)廢(fei)新(xin)(xin)型墻體(ti)(ti)材料(liao)(liao)示(shi)(shi)范(fan)工程，推進大宗(zong)固體(ti)(ti)廢(fei)棄物(wu)綜(zong)合利(li)用(yong)示(shi)(shi)范(fan)基地建(jian)(jian)設(she)，通過技術研發(fa)，支持企業利(li)用(yong)建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)廢(fei)棄物(wu)、城市污泥、尾礦、磷石膏等(deng)固體(ti)(ti)廢(fei)棄物(wu)生產(chan)新(xin)(xin)型墻體(ti)(ti)材料(liao)(liao)，提(ti)高綜(zong)合利(li)用(yong)效率。國(guo)(guo)家墻改政策提(ti)出到2015年，城鎮新(xin)(xin)建(jian)(jian)建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)執行不低于65%的(de)建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)節能標準，城鎮新(xin)(xin)建(jian)(jian)建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)95%達到建(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)節能強制性(xing)標準的(de)要(yao)求。  

毋庸置疑(yi)，保(bao)護環境與節約資(zi)源(yuan)已(yi)成為基本國策，建(jian)筑(zhu)節能(neng)是大勢所趨，綠色環保(bao)型建(jian)筑(zhu)材料(liao)的(de)研(yan)(yan)發及(ji)推廣(guang)應(ying)用成為實現建(jian)筑(zhu)節能(neng)的(de)關鍵。本文綜述(shu)了(le)(le)利用固體廢棄物制備蒸壓加氣混凝(ning)土墻體材料(liao)的(de)研(yan)(yan)究(jiu)進展，重點闡述(shu)了(le)(le)粉煤灰、石英尾(wei)砂和(he)尾(wei)礦渣(zha)的(de)特(te)點及(ji)其材料(liao)化技術(shu)方(fang)法，并對當前研(yan)(yan)究(jiu)中存(cun)在的(de)問題及(ji)將來的(de)發展方(fang)向進行探討。  

1不同材質的加(jia)氣混凝土(tu)  

本質(zhi)上講，蒸壓加氣混凝土是由(you)鋁粉(fen)在(zai)料漿(jiang)中(zhong)發氣、并在(zai)硬化過程中(zhong)固定而形成氣孔結構;由(you)CaO與Si02在(zai)水熱條(tiao)件下(xia)反應(ying)(ying)生成水化硅酸(suan)鈣(主(zhu)(zhu)要為(wei)CSH(I)膠(jiao)凝、水石榴子石和托(tuo)勃莫來石)，并與尚未反應(ying)(ying)的材料顆(ke)粒結合在(zai)一起，構成混凝土的整體強度。通常，CaO由(you)石灰、水泥等提(ti)供，Si02則由(you)硅質(zhi)原料提(ti)供。一直以來，利用富硅固體廢棄物制備加氣混凝土的研(yan)究，主(zhu)(zhu)要集中(zhong)在(zai)粉(fen)煤灰、石英(ying)尾(wei)砂和尾(wei)礦渣等方面。  

1.1粉煤灰(hui)加氣混凝土  

早在(zai)1958年，我國(guo)就開始(shi)研究(jiu)蒸(zheng)(zheng)養粉煤(mei)灰加氣混凝土。經過長期的(de)探索(suo)和實(shi)踐，已形成(cheng)了較為成(cheng)熟的(de)制備技術(shu)。一(yi)般而言，Si02含(han)量≥40%，粒度在(zai)180目(80μm方孔篩篩余≤25%)左右的(de)粉煤(mei)灰皆可用于生(sheng)產(chan)蒸(zheng)(zheng)壓加氣混凝土制品。  

目(mu)前，大(da)量生產和應用的(de)(de)(de)(de)粉煤(mei)灰(hui)加(jia)(jia)(jia)(jia)氣(qi)混(hun)凝土(tu)(tu)(tu)主(zhu)要(yao)為(wei)B05-B07級的(de)(de)(de)(de)制(zhi)品(pin)(pin)，其干(gan)(gan)容(rong)重較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)(>500kg/m³)，抗壓強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)較(jiao)(jiao)(jiao)低(≥2.5MPa)，導熱系數較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)(≥0.14W(m˙K))，且存在(zai)抗凍融性(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)差、碳化能(neng)(neng)力(li)低、砌(qi)墻易(yi)開裂等問題(ti)。因此，近年(nian)來(lai)的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)主(zhu)要(yao)側重于(yu)(yu)性(xing)能(neng)(neng)改(gai)良(liang)和強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)高(gao)(gao)(gao)、容(rong)重小的(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)(jia)氣(qi)混(hun)凝土(tu)(tu)(tu)制(zhi)品(pin)(pin)開發。王立剛研究(jiu)組嘗(chang)試利用超(chao)細(xi)粉煤(mei)灰(hui)(5~15um)制(zhi)各(ge)加(jia)(jia)(jia)(jia)氣(qi)混(hun)凝土(tu)(tu)(tu)，發現超(chao)細(xi)灰(hui)對加(jia)(jia)(jia)(jia)氣(qi)混(hun)凝土(tu)(tu)(tu)有明顯的(de)(de)(de)(de)增強(qiang)(qiang)效應。但(dan)由(you)于(yu)(yu)超(chao)細(xi)灰(hui)粒徑小，比(bi)表(biao)面積大(da)，顆粒填充(chong)效應增強(qiang)(qiang)，使得制(zhi)品(pin)(pin)孔隙(xi)率(lv)下(xia)降(jiang)，容(rong)重增大(da);且由(you)于(yu)(yu)其活性(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)原狀灰(hui)高(gao)(gao)(gao)，使得料漿稠(chou)化快，澆注穩定性(xing)變差。杜傳偉等人(ren)探討了(le)(le)(le)通過添加(jia)(jia)(jia)(jia)物理泡沫和促凝劑(ji)來(lai)改(gai)善(shan)孔結(jie)(jie)構，并(bing)通過增加(jia)(jia)(jia)(jia)水(shui)泥用量提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)制(zhi)品(pin)(pin)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)。結(jie)(jie)果表(biao)明，由(you)于(yu)(yu)加(jia)(jia)(jia)(jia)入的(de)(de)(de)(de)泡沫在(zai)攪拌制(zhi)漿過程中易(yi)被破壞，對孔結(jie)(jie)構和制(zhi)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)改(gai)良(liang)作用不(bu)明顯。M.SerhatBaspinarE等人(ren)研究(jiu)了(le)(le)(le)水(shui)泥對制(zhi)品(pin)(pin)性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，發現降(jiang)低水(shui)泥摻量反(fan)而可以提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)制(zhi)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)抗壓強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)。原因在(zai)于(yu)(yu)水(shui)泥摻量較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)時(shi)，早期水(shui)化反(fan)應中會形成(cheng)大(da)量的(de)(de)(de)(de)鈣礬石(shi)相;雖然鈣礬石(shi)相有益(yi)于(yu)(yu)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)坯(pi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)早期強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)，但(dan)會造成(cheng)制(zhi)品(pin)(pin)開裂，降(jiang)低了(le)(le)(le)其耐(nai)久性(xing)。他(ta)們(men)通過添加(jia)(jia)(jia)(jia)硅粉來(lai)抑制(zhi)鈣礬石(shi)相的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)，一定程度(du)(du)(du)上改(gai)善(shan)了(le)(le)(le)水(shui)化反(fan)應條(tiao)件，提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)了(le)(le)(le)制(zhi)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)，但(dan)卻使制(zhi)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)容(rong)重大(da)幅增加(jia)(jia)(jia)(jia)。鄭懷(huai)林(lin)等通過添加(jia)(jia)(jia)(jia)多(duo)種(zhong)外加(jia)(jia)(jia)(jia)劑(ji)，并(bing)精確控制(zhi)工藝參數，研發出B03級粉煤(mei)灰(hui)加(jia)(jia)(jia)(jia)氣(qi)混(hun)凝土(tu)(tu)(tu)保溫(wen)砌(qi)塊(kuai)。但(dan)其絕干(gan)(gan)抗壓強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)僅有O.89MPa(國標(biao)要(yao)求為(wei)1.0MPa)，實(shi)際應用價值不(bu)大(da)。  

總起(qi)來講，粉(fen)煤(mei)灰(hui)加氣(qi)混凝土的研(yan)究未出現突破性(xing)進展，尤其對起(qi)始物的反應機制及(ji)制品的物相、結構與性(xing)能(neng)的關系(xi)等基(ji)礎問(wen)題缺乏深入研(yan)究。  

1.2石(shi)英(ying)尾砂加氣混凝土  

石英尾(wei)砂是玻璃生產(chan)(chan)過程中經粉碎篩選(xuan)后產(chan)(chan)生的(de)(de)大量廢棄物(wu)，主要為結晶質石英，Si02含量達90%以上(shang)，經處理后可作為加氣混(hun)凝土的(de)(de)硅質原料(liao)。由此既(ji)拓寬(kuan)了制備(bei)加氣混(hun)凝土的(de)(de)原料(liao)選(xuan)擇范圍，又可解決其(qi)造(zao)成的(de)(de)污染問題。  

汪洋等(deng)(deng)人(ren)將石英尾(wei)砂(sha)(sha)細(xi)度(du)控(kong)制(zhi)在(zai)(zai)0.08mm篩(shai)篩(shai)余(yu)12%作為(wei)(wei)(wei)制(zhi)備加(jia)氣砌塊的(de)(de)(de)(de)主要原料(liao)，研究(jiu)了鈣質(zhi)材(cai)(cai)料(liao)(石灰、水(shui)(shui)泥)用(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)對(dui)制(zhi)品性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，發(fa)現(xian)鈣質(zhi)材(cai)(cai)料(liao)添加(jia)量(liang)(liang)(liang)過(guo)少，生成(cheng)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)化(hua)(hua)產(chan)物(wu)量(liang)(liang)(liang)不足(zu)，殘(can)余(yu)Si02過(guo)多，制(zhi)品強度(du)低;鈣質(zhi)材(cai)(cai)料(liao)添加(jia)量(liang)(liang)(liang)過(guo)多，Ca過(guo)量(liang)(liang)(liang)，在(zai)(zai)堿性(xing)(xing)環(huan)境下(xia)易(yi)生成(cheng)強度(du)低的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)堿水(shui)(shui)化(hua)(hua)物(wu)。通(tong)過(guo)實驗(yan)，在(zai)(zai)鈣質(zhi)材(cai)(cai)料(liao)添加(jia)量(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)(wei)39%(水(shui)(shui)泥6%，石灰33%)時，制(zhi)備出干容重(zhong)為(wei)(wei)(wei)523kg/m³的(de)(de)(de)(de)樣品，其抗(kang)壓(ya)強度(du)達3.9MPa，干燥(zao)收縮(快(kuai)速法)0.7mm/m。王長龍等(deng)(deng)人(ren)研究(jiu)了石英尾(wei)砂(sha)(sha)的(de)(de)(de)(de)細(xi)度(du)對(dui)料(liao)漿(jiang)穩定性(xing)(xing)和制(zhi)品性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。結(jie)果表(biao)明，尾(wei)砂(sha)(sha)太(tai)粗(cu)，料(liao)漿(jiang)流動性(xing)(xing)差，澆注后料(liao)漿(jiang)易(yi)沉(chen)析導致塌模;提(ti)高(gao)(gao)(gao)尾(wei)砂(sha)(sha)的(de)(de)(de)(de)細(xi)度(du)，可增加(jia)其比表(biao)面積，提(ti)高(gao)(gao)(gao)反(fan)應活性(xing)(xing);但若顆粒太(tai)細(xi)，料(liao)漿(jiang)稠化(hua)(hua)快(kuai)，發(fa)氣受阻，易(yi)產(chan)生憋(bie)氣，使制(zhi)品出現(xian)裂紋，孔隙率下(xia)降，容重(zhong)增大。通(tong)過(guo)實驗(yan)，將石英尾(wei)砂(sha)(sha)粉磨(mo)至比表(biao)面積為(wei)(wei)(wei)321.57㎡/kg，制(zhi)得的(de)(de)(de)(de)樣品干容重(zhong)為(wei)(wei)(wei)562kg/m³，抗(kang)壓(ya)強度(du)為(wei)(wei)(wei)4.34MPa。由于(yu)石英尾(wei)砂(sha)(sha)易(yi)磨(mo)性(xing)(xing)差，晶體結(jie)構致密，水(shui)(shui)化(hua)(hua)反(fan)應活性(xing)(xing)低，導致尾(wei)砂(sha)(sha)有效利用(yong)(yong)率偏低。  

l.3尾礦質加氣混(hun)凝(ning)土  

隨著(zhu)社會對礦(kuang)(kuang)(kuang)產資源(yuan)的(de)不(bu)斷(duan)開發利(li)用(yong)(yong)，礦(kuang)(kuang)(kuang)山固體廢棄物逐年增加，大(da)量(liang)的(de)含(han)硅(gui)(gui)尾(wei)礦(kuang)(kuang)(kuang)堆積如(ru)山，如(ru)鐵尾(wei)礦(kuang)(kuang)(kuang)、黃金尾(wei)礦(kuang)(kuang)(kuang)、磷尾(wei)礦(kuang)(kuang)(kuang)、銅尾(wei)礦(kuang)(kuang)(kuang)、鎢尾(wei)礦(kuang)(kuang)(kuang)、鉛鋅尾(wei)礦(kuang)(kuang)(kuang)等(deng)。目前，尾(wei)礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)處(chu)理主(zhu)要(yao)是回(hui)收利(li)用(yong)(yong)其有價組分(fen)，但這(zhe)樣并(bing)未減少(shao)尾(wei)礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)存量(liang)，其占用(yong)(yong)土地和污染環境等(deng)問題不(bu)能(neng)得到根治。利(li)用(yong)(yong)富硅(gui)(gui)尾(wei)礦(kuang)(kuang)(kuang)制備新型(xing)建筑材(cai)料，成為大(da)量(liang)消納尾(wei)礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)可行之路(lu)。  

鄭文新用(yong)化(hua)學(xue)方法對黃金(jin)尾(wei)礦(kuang)進行預(yu)活(huo)化(hua)處理，激發(fa)其活(huo)性(xing)后作(zuo)為硅(gui)質(zhi)原料，制備(bei)(bei)出B06級(ji)加(jia)(jia)氣混凝(ning)土材料。王長龍等(deng)人將(jiang)低硅(gui)鐵尾(wei)礦(kuang)細(xi)磨至200目篩(shai)余7.3%，再(zai)添加(jia)(jia)部分高(gao)硅(gui)原料，制備(bei)(bei)了容重為637kg/m³、抗(kang)壓強度(du)達4.31MPa的加(jia)(jia)氣砌塊。錢嘉偉(wei)利(li)用(yong)銅尾(wei)礦(kuang)替代32%的硅(gui)砂(sha)制備(bei)(bei)B06級(ji)加(jia)(jia)氣砌塊。Huang等(deng)人嘗試利(li)用(yong)銅尾(wei)礦(kuang)和(he)水淬高(gao)爐礦(kuang)渣(zha)制備(bei)(bei)蒸(zheng)壓加(jia)(jia)氣混凝(ning)土，認為水淬渣(zha)的活(huo)性(xing)CaO含量較(jiao)高(gao)，無需添加(jia)(jia)生石灰即(ji)可滿足(zu)鈣質(zhi)的需求，由此(ci)可降(jiang)低原料成本。但因其MgO含量過(guo)高(gao)且消化(hua)極慢，在坯(pi)體(ti)硬化(hua)或蒸(zheng)壓過(guo)程中持續水化(hua)反應(ying)，易造成體(ti)積(ji)膨脹而破壞。  

由于大(da)多(duo)數尾(wei)礦(kuang)的(de)顆(ke)粒較粗，且礦(kuang)物(wu)(wu)組成復雜，SiO2以石英態產(chan)出的(de)量較小，主(zhu)要以化合物(wu)(wu)形式存在于各(ge)種礦(kuang)物(wu)(wu)相中，因(yin)而(er)反應活(huo)(huo)性較差。欲提(ti)高(gao)其(qi)反應活(huo)(huo)性，目前(qian)有效的(de)方(fang)法是磨細(xi)或化學激活(huo)(huo)。這無疑(yi)會增加(jia)(jia)其(qi)利(li)用的(de)難度和成本(ben)，限(xian)制了尾(wei)礦(kuang)質加(jia)(jia)氣混凝土的(de)規模化生產(chan)。因(yin)此，尾(wei)礦(kuang)的(de)低(di)成本(ben)活(huo)(huo)化方(fang)法研究有待(dai)于加(jia)(jia)強。  

2問題及展望  

加(jia)氣混凝土業(ye)界(jie)存在(zai)著一個難以突破的(de)(de)瓶頸，即原料(liao)細(xi)度不能(neng)低于180目，這(zhe)使得大(da)(da)量富硅質(zhi)廢渣微粉難于得以應(ying)用。因此，如(ru)何充分利用超細(xi)粉料(liao)無需細(xi)磨加(jia)工、比表面積大(da)(da)、反應(ying)活(huo)性(xing)(xing)高等(deng)特點(dian)，制備性(xing)(xing)能(neng)優(you)良的(de)(de)輕質(zhi)保溫墻體(ti)材料(liao)成為亟待解決的(de)(de)難題(ti)。  

原(yuan)(yuan)料(liao)與(yu)制(zhi)品的(de)(de)關聯性(xing)研究有待(dai)加強，尤其是(shi)(shi)根據(ju)固(gu)體廢(fei)棄物(wu)的(de)(de)資源情(qing)況(kuang)，因(yin)地制(zhi)宜(yi)，開(kai)發新(xin)的(de)(de)制(zhi)備技術(shu)方法，提高工業廢(fei)渣的(de)(de)綜(zong)合(he)利(li)用水平。在加氣混凝土的(de)(de)硅質原(yuan)(yuan)料(liao)選擇方面，一直(zhi)是(shi)(shi)以SiO2的(de)(de)含量為標準。實(shi)際上，制(zhi)品的(de)(de)性(xing)能取決于水化(hua)硅酸(suan)鈣的(de)(de)形成，而原(yuan)(yuan)料(liao)中(zhong)Si02的(de)(de)有效(xiao)釋放并與(yu)CaO發生化(hua)學反應是(shi)(shi)關鍵。因(yin)此，需要強化(hua)原(yuan)(yuan)料(liao)的(de)(de)結構及理(li)化(hua)性(xing)質等基(ji)礎研究，針對Si02的(de)(de)不同賦存狀態，開(kai)發活性(xing)激發技術(shu)，以最(zui)大限度(du)的(de)(de)利(li)用低硅固(gu)體廢(fei)棄物(wu)資源。  

隨著(zhu)“十二五”時(shi)期工(gong)業(ye)化、城鎮化進程加快，大宗固體(ti)(ti)(ti)廢(fei)棄物產生和堆(dui)存占用大量土地，污染環(huan)境的(de)問題日趨(qu)嚴重。同時(shi)，隨著(zhu)城鄉建(jian)設的(de)快速發展和現代建(jian)筑節能(neng)要求(qiu)的(de)不(bu)斷(duan)提高(gao)(gao)，迫(po)切(qie)需要開發超(chao)輕質、高(gao)(gao)強度、耐久性好，保溫性能(neng)優良，能(neng)夠(gou)適應外墻自保溫一體(ti)(ti)(ti)化工(gong)程需要的(de)新型(xing)加氣(qi)混凝土墻體(ti)(ti)(ti)材料。因(yin)此，利用固體(ti)(ti)(ti)廢(fei)棄物制備節能(neng)型(xing)建(jian)筑材料的(de)研發及推(tui)廣應用將成(cheng)為重點領域。

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