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加氣混凝土設備生產中各種加氣混凝土原料的配方及配方計算方法

作者:百合  來源:杜甫機械  時間:2014-11-13 16:00:31  點擊次數:13014

  對于投資加氣混凝土設備的用戶來說,一定要了解加氣混凝土設備各種加氣混凝土原料的精準配方,因為正確的配方對加氣混凝土而言,是決定加氣混凝土設備制品質量的首要條件,所以確定一個良好的加氣混凝土配合比,我們必須滿足下列要求:

(1)加氣混凝土設備制品必須具有良好的使用性能,符合建筑的要求。在諸多性能中,首先是體積密度和抗壓強度。同時,也要考慮到制品的耐久性等性能。

(2)加氣混凝土設備制品或坯體具有良好好的工藝性能,與工廠生產條件相適應。如澆注穩定性。料漿的流動性(稠度)、硬化時間以及簡捷的工藝流程等。

(3)生產混凝土所采用的原材料品種少,來源廣泛,價格低廉,無污染或低污染,并盡可能多利用工業廢料。

加氣混凝土的配合比的確定和使用,一般要經過理論配合比的研究試驗,生產用基本配合比的確定,并考慮配合比的經濟性,最后計算確定配方。

1、加氣混凝土設備制品水泥-石灰-粉煤灰加氣混凝土的配合比



(1)鈣質材料的選用

水泥和石灰都可以單獨作為鈣質材料生產加氣混凝土,但都存在一些缺陷,以水泥作單一鈣質材料,其最適宜的用量為40%,不僅水泡用量大,產品成本高,而且制品強度較低;而采用石灰作單一鈣質材料,粉煤灰雖然可以用到75%以上,但是由于石灰用量單一,其消化特性和硬化特點不能得到有效調節和補充。一般來說,坯體往往在初期硬化速度較快(快于發氣速度),而后期硬件化速度又較慢,坯體強度較低,靜停時間較長,難以適應機械切割;又由于石灰質量波動較大,作為單一鈣質材料時,增加了控制的難度。因此,目前國內在加氣混凝土設備生產線中都趨向于使用水泥-石灰(以石灰為主)混合鈣質材料。這樣既可以降低水泥用量,又可以更好地控制生產,需要說明的是,也有少數廠家在加氣混凝土設備生產線中采用石灰單一鈣質材料進行生產,這與所使用的硅質材料粉煤灰的質量及工廠的生產控制水平密切相關。

(2)水泥和石灰用量確定

當配方的C/S比確定后,僅是確定了粉煤灰與石灰加水泥的比例,確定石灰與水泥各占多少,也是一個相當復雜的過程。期間,要考慮到形成水化產物,也要考慮到生產中工藝參數的控制,以形成良好的氣孔結構;還要考慮到生產周期的長短。一般說來,在鈣質材料中,起主要作用的是石灰,因為石灰是CaO的主要提供材料,也是料漿中熱量的主要提供者,對混凝土制品的性能起著關鍵的作用,更對料漿稠化過程及坯體的早期強度起著決定性的作用;水泥也是CaO的提供者,但其遇水后迅速反應,產生大量的水化硅酸鈣凝膠,料漿粘度迅速增長,坯體形成后,水泥的初凝促進了坯體強度的提高,從而有利于加氣混凝土設備的切割,這對加氣混凝土生產來說意義巨大,也就是說,水泥的作用主要是保證澆注穩定性并加速坯體的硬化。通常。在粉煤灰加氣混凝土配比中,石灰的用量約為18%-25%;水泥的用量則是6-15%,石灰與水泥總量占30-35%,相應地粉煤灰為65-70%。

(3)石膏用量

石膏在加氣混凝土生產中的作用也具有雙重性,在蒸壓粉煤灰制品中,由于石膏參與形成水化產物,摻加石膏可以顯著提高強度,減少收縮,碳化系數也有很大提高。同時,在澆注過程中,對石灰的消解有著明顯的延緩作用,從而減慢了料漿的稠化速度。所以,石膏的摻入量。既要考慮提高制品性能,也要考慮控制工藝參數。如料漿的水料比、石灰的質量及用量等,一般石膏的摻入量控制在5%以內。

(4)鋁粉用量

鋁粉用量取決于加氣混凝土的體積密度。在使用相同質量的鋁粉時,制品的體積密度越大,則鋁粉用量越小。

理論上,我們可以根據制品的體積密度精準計算出鋁粉用量:

根據鋁粉在堿性條件下,置換水中氫的反應式:

2AL+3Ca(OH)2+6H2O——3Ca.AI2O3.6H2O+3H2↑

可知,2克分子的純金屬鋁,可產生3克分子的氫氣,而在標準狀態下,1克分子氣體體積是22.41,鋁的原子量是27,所以,鋁粉的產氣量為:

Vo=22.4X[3/(2X27)]=1.241/g

根據上式,可以用氣態方程(V1/T1)=(V2/T2)求出任何溫度下鋁粉的產氣量:

加氣混凝土體積可以簡化為兩部分:一部分為基本組成材料的絕對體積,另一部分是鋁粉發氣后形成的氣孔體積,根據氣孔體積,可以計算鋁粉的用量:

M鋁=V孔/(V2K)

式中:m鋁---單位制品鋁粉用量(g/立方米);

K----活性鋁含量

氣孔體積等于制品體積減去各原材料及水所占體積通過材料用量與各自比重求得)。但是,在生產過程中,發氣量受到隨時變化的溫度,料漿稠度等諸多因素的影響,通過理論計算來確定鋁粉用量既不可能,也無必要,工廠都是在實踐的基礎上經驗選取,并隨時調整。通常,采用鋁粉膏時,生產600千克/立方米加氣混凝土以干物料8/萬的比例加鋁粉膏。

(5)廢料漿

使用廢料漿,不僅可以減少二次污染,而且可以大大改善料漿性能,提高澆注穩定性,并且提高制品性能。因為(新鮮)廢料漿中,含有大量的Ca(OH)2及水化硅酸鈣凝膠,提高了料漿的粘度,改善了漿體性能,有利于形成良發了的坯體,從而提高產品質量。通常,廢料漿加入以5%為宜。


  2、加氣混凝土設備制品水泥-石灰-砂加氣混凝土配比



  水泥-石灰-砂加氣混凝土是歷史最悠久的品種。但各國的配合比因各地材料及經濟因素也各不相同。

(1)鈣質材料在配料中與粉煤灰加氣混凝土有相似的情形,一般來說,單獨使用水泥,不僅水泥用量大(多達35-40%),經濟上不合理,而且坯體硬件化慢,強度低;單獨采用石灰,也不便于對質量的控制。采用混合鈣質材料,無論料漿澆注性能和制品性能,都創造了一個便于調節控制的條件,有利于生產高質量的產品,通常在加氣混凝土設備生產中原料配比時,石灰用量約占20-30%,水泥約占10-20%,石灰與水泥總量占40%,相應地砂約占60%。

(2)石膏的用量

  石膏在水泥-石灰-砂加氣混凝土中與粉煤灰加氣混凝土中的作用不盡相同,其作用主要為對石灰消解的抑制,可以使料漿稠化時間延長,使料漿溫度上升平緩,有利于形成良好的氣孔結構。因而對制品的強度在一定范圍內有好外,但當用量過多時,易造成料漿稠化過慢而引起冒泡和下沉,甚至塌模。通常,石膏用量控制在3%以內。


  3、加氣混凝土設備制品原料水泥-礦渣-砂加氣混凝土配比



  水泥-礦渣-砂加氣混凝土是在水泥-砂加氣混凝土工藝的基礎上發展而來的,其特點是采用水泥為鈣質材料,并盡可能多地以礦渣代替水泥,以減少水泥用量,由于目前高爐礦渣的應用前景廣闊,礦渣已不再是無用的工業廢料而供應漸趨緊張。許多原以礦渣為原料的加氣混凝土生產企業,逐步改用水泥-石灰-砂工藝。

  水泥在水泥-礦渣-砂加氣混凝土中作用很重要,其性能好壞,將直接影響澆注穩定性、坯體硬化速度和制品強度,從綜合效果來看,使用42.5普硅水泥比較合適,其用量約為20%左右,相應地用礦渣量約為30%,兩者之各約50%,若采用32.5礦渣水泥,則水泥用量將大大增加,礦渣用量則可降低。

4、各類加氣混凝土配比范圍:

表5-1各類加氣混凝土配比范圍


名稱

單位

水泥-石灰-

水泥-石灰-粉煤灰

水泥-礦渣-

水泥*

%

10-20

6-15

18-20

石灰

%

20-30

18-25

--

礦渣

%

--

--

30-32

%

55-65

--

48--52

粉煤灰

%

--

65-70

--

石膏

%

3

3-5

--

純堿.硼砂

千克/立方米

--

--

4.0.4

鋁粉膏**

1/

8

8

8

水料比

 

0.65-0.75

0.60-0.65

0.55-0.65

澆注溫度

。C

35-38

36-40

40-45。C

鋁粉攪拌時間

S

30-40

30-40

15-25


注:*采用42.5普硅水泥:**鋁粉膏用量按600kg/立方米規格計算。


 加氣混凝土的配方計算



1、單位體積制品的干物料用量

在生產絕干體積密度為500kg/立方米的產品時,實際干物料投料量不中500kg。因為制品絕干體積密度是將單位體積制品在105。C下干燥至恒重的重量。此時,制品含有化學結合體,在計算干物料時,這部分水并沒有計入配料重量。因此,計算干物料量時,應減去化學結合水的重量,制品中化學結合水量,視使用的鈣質材料多少而異。根據經驗,生石灰中1克分子有效氧化鈣的化學結合水為1克分子;水泥中取0.8克分子氧化鈣所化合的化學結合水為1克分子,則不難算出單位體積產品中結合水量,求出單位體積制品干物料用量。

M=r0-B

式中:M——單位體積制品干物料用量(千克/立方米)

      Ro———設計體積密度(千克/立方米)

      B———制品中結合水量(千克/立方米)

例:絕干體積密度為500千克/立方米的粉煤灰加氣混凝土配比為:水泥:石灰:粉煤灰:石灰=13:17:67:3;水泥中氧化鈣含量60%,石灰有效氧化鈣含量75%,

CaO分子量56,H2O分子量18,求單位體積干物料用量?

設:每立方米制品化學結合水為Bkg,B1為水泥所需的結合水量;B2為石灰所需的結合水量。

則:每立方米制品干物量為500-B

B1={[13%X(500-B)X60%]/(56X0.8)}X18

B2={[17%X(500-B)X75%]/56}X18

B=B1+B2=34千克/立方米

即:干物料重量為500-34=466千克/立方米

2、配方計算

配方可根據配比用:

MX=mPX

式中:MX-單位制品中某原材料用量(千克/立方米);

進行計算(當加入廢料漿時,加入量抵硅質材料用量)。

為了避免二次污染及提高料漿的澆注穩定性,配方中往往加入廢料漿,廢料漿的加入方式有兩種,一種是將切除的面包頭、邊料等直接加入料漿罐,另一種則制成一定比重的廢料漿于配料時投入,前者可以測定含水量后經驗加入(一般面包頭含水率波動不很大),而后一種則可根據各種材料的比重及配比計算廢料漿的干物料量。用于配料的廢料漿通??刂频谋戎厥牵?/span>

水泥-石灰-砂加氣混凝土:    1.2-1.25(kg/1)

水泥-石灰-粉煤灰加氣混凝土:  1.25-1.35(kg/1)

水泥-礦渣-砂加氣混凝土:     1.2-1.3(kg/1)

例:已知加氣混凝土的配比是水泥:石灰:砂:石膏=10:25:63:2,水泥的比重為3.1,氧化鈣60%,石灰比重取3.1,有效氧化鈣75%,砂子比重2.65,石膏比重2.3,廢漿比重1.25,水料比0.65,澆注溫度45度,求廢漿中固體物料含量及500千克/立方米制品中各物料配方。

設:單位體積廢料漿中固體物料為X(kg/1)

例:已知加氣混凝土的配比是水泥:石灰:砂:石膏=10:25:63:2,水泥的比重為3.1,氧化鈣60%,石灰比重取3.1,有效氧化鈣75%,砂子比重2.65,石膏比重2.3,廢漿比重1.25,水料比0.65,澆注溫度45度,求廢漿中固體物料含量及500千克/立方米制品中各物料配方。

設:單位體積廢料漿中固體物料為X(kg/1)、含水量為y(kg/1)。

則,單位體積廢料漿中各組分絕對體積之各應為1.即:

(0.1X3.1)+(0.25X3.1)+(0.63X/2.65)+(0.02X2.3)+(y/1)=1

各組分重量之和應等于廢料比重1.25,即:

X+Y=1.25

得:Y=1.25-x代入前式得

(0.1X/3.1)+(0.25X/3.1)+(0.63X/2.65)+(0.02X/2.3)+(1.25-x)=1

整理得:X=0.39(kg/1)

Y=1.25-0.39=0.86(kg/1)

這時,廢漿重量百分比濃度為31.2%,各物料配方根據

M=ro-B     MX=mPx計算

水泥結合水:B1={[10%(500-B)X60%]/56X0.8}X18

石灰結合水:B2={[25%(500-B)X75%]/56}X18

B=B1+B2=38.74千克/立方米

干物料:m=ro-B=500-38.74=461.26千克/立方米;

水泥:M水泥=MP水泥=461.26X10%=46.1千克/立方米;

石灰:M石灰=MP石灰=461.26X25%=115.3千克/立方米

砂:M砂=M(P砂-P廢)=461.26X(63%-5%)=267.5千克/立方米

石膏:M石膏=MP石膏=461.26X2%=9.2千克/立方米

廢料漿:M廢=MM廢=461.26X5%=23千克/立方米

(M廢=23/0.39=59(1/立方米)

(折算成重量的廢料漿為:23.1/31.2%=74kg)

用水量:W=Mo-V廢x  Y=461.26X0.65-59X0.86=249.08(千克/立方米)

鋁粉量:已知標準狀態下,1g鋁粉的理論產氣量為:

V45=V1X(T2/T1)=1.24X{273+45}/273)=1.44(1/g)

設1立方米加氣混凝土總體積V=10001,基本材料的絕對體積為V廢。

則V基=(46.1/3.1)+(115.3/3.1)+[(461.26X63%)/2.65]+(9.2/2.3)+461.26X0.65=469.02(1)

鋁粉發氣氣孔體積:

V孔=V-V基=1000-469.02=530.98(1)

根據M鋁=V孔/(V2xK)

鋁粉量為:

M鋁=530.98/(1.44X0.90)=409.7(g)

(根據產品說明,鋁粉活性鋁含量為90%)

至此,加氣混凝土的配方全部計算得出。需要特別提出的是,以上計算是理論上的用量,并沒考慮攪拌機余料及面包頭余料。實際上,生產中石灰等原材料波動相當大,使生產中料漿的稠度、澆注濁度隨之波動,導致配方的頻繁更改,而往往更改配方落后于生產。因此,一些企業在積累了相當生產經驗以后,均以一套簡單的近似計算來確定配方,并在生產中隨時調節各原材料的用量,以適應工藝參數的要求,保證產品質量,現仍以上題為例。

根據生產經驗,考慮到攪拌機余料,面包頭及結合水等因素。單位體積用料量按體積密度干物料量加5%的余量計算。

即干物料總量:M=ro(1+5%)=500X1.05=525(千克/立方米)

廢料漿:根據經驗數據,5%的用量約為25(千克/立方米)

即比重1.25時,體積取V廢=60(1/立方米)

其中含水:W廢=50(千克/立方米)

配料用水:W=Wo-W廢=525X0.65-50=291.25(千克/立方米)

水泥:M水泥=MP水泥=525X10%=52.5(千克/立方米)

石灰:M石灰=MP石灰=525X25%=131.25(千克/立方)

砂:M砂=MP砂-25=525X63%-25=305.75(千克/立方米)

石膏:M石膏=MP石膏=525X2%=10.5(千克/立方米)

鋁粉:500千克/立方米的加氣混凝土,鋁粉膏用量取9/萬

M鋁粉=525X0.9‰=0.473(千克/立方米)

根據以上結果,以生產實際采用的模具規格(有時模具較小時,以2模為一攪拌單位)計算體積,就可求得實際投料量。在生產中,配合比常因工藝控制參數,生產成本等作適當調整,調整的依據之一,就是保持已知配合比的C/S,對有關原材料進行調整。


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