CN1541970A - 粉煤灰砼轻质多孔条板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种粉煤灰砼轻质多孔条板及其制造方法。目的是解决现有板材易产生收缩裂缝和大气不稳定等问题。采用技术方案为：一种含有水泥、粉煤灰、石灰、砂子及轻骨料在内的砼混合料的粉煤灰砼轻质多孔条板，其特征为在混合料中有效CaO与SiO₂的比值为C/S＝0.25～0.45。其方法包括常规的板材挤压成型和立模成型的必要步骤，其特点为另加活化处理、配置钢筋的挤压或浇注成型以及在自然养护或蒸气养护基础上，再进行二次蒸压养护的步骤。该产品出釜强度超过普通工业废渣砼轻质空心条板标准规定的28天强度值，收缩率明显降低，可扩大工业废渣利用量，缩短养护时间，降低成本，益于环保。

Description

粉煤灰砼轻质多孔条板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种轻质多孔条板，具体讲是涉及一种粉煤灰砼轻质多孔条板及其制造方法，属新型建筑板材领域。

背景技术

现有工业灰渣砼等轻质空心隔墙条板均是以水泥为胶凝材料，粉煤灰为掺合料，拌合成砼混合料，经螺旋挤压或成组立模成型板坯，在常温自然养护或90℃～100℃普通蒸气养护下形成制品强度。其物料配合比是在传统经验基础上，根据强度理论进行配料设计，并参照面密度的要求调整配合比；在制品中形成的水化产物主要是结晶度较差的CSH凝胶和Ca(OH)₂晶体，构成水泥制品结构强度；粉煤灰中虽含有较多的SiO₂和Al₂O₃，但在常温或100℃蒸汽养护条件下与水泥中Ca(OH)₂作用，只是生成结晶度较差的碱度较高的CSH(B)托勃莫来石类水化产物。它们都比结晶度高的C₄S₅H₅托勃莫来石类水化产物强度低、收缩值大，其中Ca(OH)₂结晶强度最低，仅仅是托勃莫来石类水化产物强度的1～2％。显然普通工业灰渣等轻质多孔条板比含有大量结晶度高的C₄S₅H₅托勃莫来石类水化产物的制品强度低，收缩值大。在普通工业灰渣砼等轻质空心条板中，往往为提高制品强度多加水泥，为追求“轻质”多加粉煤灰和膨胀珍珠岩，从而导致板材干燥收缩值加大，其耐久性和大气稳定性差，不但水泥用量较大，而且在使用中，板材容易产生收缩裂缝，发生空鼓、脱落，还会出现膨胀、翘曲变形，甚至会出现横向或纵向断裂等现象，极大影响了工程质量并造成严重的安全隐患。

现有的加气砼实心条板是在原材料中掺有发泡剂，并以大水灰比的流动料浆浇注成型，早期无结构强度，在蒸压养护下虽然也能生成托勃莫来石类水化产物，但由于是多孔结构的非密实砼，板材砼强度很低，只有2.5～5MPa左右；对于我国粉煤灰加气砼板，还由于蒸压养护的温度和压力偏低，均≤175℃、10MPa压力，生成结晶度较高的C₄S₅H₅托勃莫来石和水榴子石类水化产物较少，引起收缩值大、抗炭化性能差，板材极易产生收缩裂缝。

发明内容

本发明的目的是提供一种改变传统的粉煤灰砼原料配合比设计，将粉煤灰作为主要胶凝材料使用，其强度高、收缩值低且及抗炭化性能好，不易产生裂缝的粉煤灰砼轻质多孔条板。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种粉煤灰砼轻质多孔条板，它以粉煤灰、炉灰为主要原料，并包含有水泥、石灰、石膏、砂子及轻骨料在内的砼混合料制作而成。其特征在于：所述混合料的石灰和水泥中有效CaO与粉煤灰中有效SiO₂的比值C/S＝0.25～0.45。它与常规配合比不同的是将粉煤灰和石灰作为胶凝材料的主要组分，占混合料60～70％；水泥和石膏掺量只是对板坯早期起吊和搬运强度起保证作用。所述砼混合料配比(重量百分比)为：水泥10～23％、石灰4～20％、粉煤灰40～65％；砂子10～30％、轻骨料0～15％、石膏为水泥掺量的0～10％。

所述轻骨料为炉渣、浮石或陶粒中一种，炉渣、浮石或陶粒的最大粒径≤8mm。

所述混合料中轻骨料加入量为零时，砂子的掺量为10～30％；当轻骨料加入量为10～15％时，砂子的掺量为10～20％；所述原料中粉煤灰有效SiO₂含量低于40％时，需掺加细石英砂，其掺加细石英砂量为所述粉煤灰加入量的15～20％。

为了实现上述目的，本发明同时提供了上述粉煤灰砼轻质多孔条板的制造方法，包括常规的挤压成型或浇注成型工艺的必要步骤，其特征在于：包括原混合料中有效CaO与有效SiO₂的比值范围控制在0.25～0.45的步骤、混合料搅拌后经活化处理的步骤、配置钢筋挤压成型或成组立模成型的步骤，以及在自然养护或蒸汽养护基础上，再进行二次蒸压养护的步骤。

所述挤压成型分为长线台座法挤压成型或机组流水法挤压成型；所述浇注成型为立模浇注成型。

所述砼混合料中有效CaO与有效SiO₂的比值范围控制在0.25～0.45的步骤为：

1)根据板材早期强度为大于或等于2.0MPa，早期养护为蒸汽养护或自然养护条件下，确定水泥掺量A为10～23％；

当板坯早期采用蒸汽养护时，水泥掺量为10～18％；采用自然养护时水泥掺量为18～23％。

2)取普通硅酸盐水泥中CaO平均含量为50％，水泥水化后生成Ca(OH)₂占20％参与粉煤灰水热合成反应，则水泥中有效CaO为10％。

3)取粉煤灰中SiO₂含量大于40％和石灰中CaO含量大于65％的数值，将SiO₂与CaO的比值为0.25～0.45，代入下述公式计算出粉煤灰X与石灰Y的掺量配比：

式中：X——粉煤灰掺入量；Y——石灰掺入量；A——水泥掺入量；

      S——粉煤灰中SiO₂含量；C——石灰中CaO含量。

按此公式求得粉煤灰和石灰掺加量，即可控制混合料中有效CaO与有效SiO₂比值C/S在0.25～0.45最佳范围。

所述板材早期起吊强度大于或等于2.0MPa；所述早期养护条件为蒸汽养护或自然养护中一种，其水泥掺入量为10～23％。

两种早期养护条件不同，其水泥掺入量不同，早期养护条件采用蒸汽养护时，水泥掺量为10～18％；早期养护条件采用自然养护时，水泥掺量为18～23％。

所述原料活化处理的步骤是根据不同的成型工艺设定：

采用螺旋挤压成型工艺时，搅拌均匀的混合料经轮碾机碾压破碎，所述轮碾机为强制式双轴碾轮机，碾轮直径为1400～1600×450～500mm，每个碾轮重量为1.5～3吨，轮碾时间约5～6分钟。混合料经过轮碾机的碾压破碎后，将带有孔隙成团的粉煤灰和石灰碾碎，排出粉煤灰中的空气及水，使物料混合均匀；

采用成组立模成型工艺时，按配比计量的粉煤灰、水泥、石灰、石膏、砂子和轻骨料经球磨机混合干磨5～6分钟，球磨机可采用Φ1.2～1.5M×4.5～5.7M管磨机。混合料经混合干磨后可以使混合更加均匀，并增加新表面，扩大比表面积，有利于更多的活性组分参与水热反应。

所述配置钢筋的成型步骤，是根据板的不同厚度和内外墙板的不同功能要求，采用长线台座法螺旋挤压成型，是在长线台座上配置Φ2.0～4.0mm纵向钢筋；成组立模成型，是在模腔内壁配置Φ2.0～4.0mm的钢筋网片或纵向钢筋；机组流水法挤压成型可不配筋。

所述二次高温蒸压养护步骤，是将经过一次自然养护或蒸汽养护后的板坯码放在码坯车上送入高压釜，采用温度为173℃～200℃、压力为0.8～1.5MPa的饱和蒸汽，按照升温1.5～2小时、恒温4～12小时、降温2小时养护制度，进行二次高温蒸压养护。

所述高温蒸压养护，是使混合料中石灰和水泥的有效CaO含量与粉煤灰中的有效SiO₂含量充分化合，反应生成足够数量的、结晶度适宜的C₄S₅H₅托勃莫来石类和一定量的水榴子石类水化产物，使板材提高强度、降低收缩值和改善大气稳定性能。

本发明区别于现有技术最突出的特点在于：在混合料中，以粉煤灰为主要成分与水泥、石灰共同作为胶凝材料，按照C/S＝0.25～0.45进行优化配料设计，混合料经轮碾或混合干磨活化处理；并在自然养护或蒸汽养护的基础上再进行二次高温高压蒸压养护。它与现有技术相比，具有优点如下：

(1)、板材的砼强度和致密性提高，通过蒸压釜高温高压养护，出釜的板材强度即可超过普通工业灰渣砼空心隔墙板标准规定的28天强度值。

(2)、显著降低板材收缩性能，其收缩值可低于0.4mm/M。

(3)、与现有技术相比，提高了产品抗炭化性能、大气稳定性能及板材耐久性。

(4)、加大了粉煤灰掺加量，粉煤灰掺量为40～65％，若包括炉渣可达70～80％，减少了水泥用量，降低了原材料成本，有益于利废和环保要求。

(5)、扩大了工业灰渣制造墙板的使用范围，不仅可作内隔墙板，而且由于收缩值低，抗大气稳定性好，还可作围护结构的外墙板和屋面板等。

(6)、本发明采用优化原料配比设计和高温高压养护工艺技术，开发利废量大、功能良好的蒸压粉煤灰砼轻质多孔条板，其设备改造成本低，建设投资只需200～300万元。可供轻钢结构配套板材生产厂和电厂粉煤灰利用新建板材生产线。也可供加气砼厂和工业灰渣砼轻质板材生产厂技术改造，开发新产品。对加气砼厂，只需要增加部分原料处理设备和板材成型机，就可充分利用现有蒸压釜的生产能力，生产高性能粉煤灰砼轻质多孔条板；对于工业灰渣砼轻质空心条板生产厂，只需增加原料活化处理设备和蒸压釜，充分利用原有成型设备，同样可以生产高性能的粉煤灰砼轻质多孔条板。其性能均优于现有粉煤灰加气砼和轻质空心条板，从根本上解决我国现有砼轻质条板在使用中容易出现裂缝、空鼓、剥落和断裂等弊病。

(7)、采用温度200℃，1.5MPa大气压的蒸压养护工艺，所形成的C₄S₅H₅托勃莫来石结晶度最适宜，且数量足够，不但使制品强度、抗收缩、抗炭化等性能与现有产品相比，有显著的提高，而且可缩短养护时间，节省能源，缩短生产周期。

附图说明

图1为本发明采用螺旋挤压成型工艺流程图

图2为本发明采用成组立模成型工艺流程图

具体实施方式

首先对本发明的理论依据和实验验证进行较为详细的介绍。

1、原料配比设计的理论依据及实验验证

在蒸压硅酸盐制品中，决定制品强度和收缩等性能的主要水化产物是托勃莫来石类和水榴子石类的水化产物。托勃莫来石类水化产物按其结晶度和组成的不同，主要分为C₄S₅H₅、CSH(B)和C₂SH₂三种，其中以C₄S₅H₅结晶度最好，为板状晶体，强度最高，含有大量C₄S₅H₅水化产物的制品，还具有较好的炭化强度和低收缩性能，在一定范围内，制品强度和抗收缩性能随着C₄S₅H₅水化产物的结晶度提高和数量增加而提高；CSH(B)结晶度较低，含有大量CSH(B)水化产物的制品，虽具有较高的强度，但收缩性较大，抗炭化性能也很差，它的钙硅比在0.8～1.5之间；C₂SH₂水化产物结晶度最低，是CaO和Sio₂起始反应的产物，它随着蒸压过程很快转变为其它水化产物，它的钙硅比在1.5～2之间。由于粉煤灰中含有较多的Al₂O₃，在蒸压粉煤灰制品中会形成钙铝水榴子石，一般在CaO含量＞10％时出现，并随着CaO掺量增加而增加，含有钙铝水榴子石的制品会削弱制品结构强度，但能提高抗炭化性能和大气稳定性能，并具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能。

根据上述理论，为获得高强度、低收缩性能和大气稳定性好的粉煤灰制品，关键在于使之形成数量足够和结晶度较好的托勃莫来石，和一定量的水榴子石类水化产物。为此，必须按照C₄S₅H₅的形成条件，优化原料配比设计，以及选择蒸压温度和时间。

优化原料配合比设计，首先要找出生成数量足够的C₄S₅H₅水化产物的最佳C/S比，即找出石灰与水泥中CaO含量与粉煤灰中SiO₂含量最佳比值范围，然后按照C/S最佳比值范围进行设计配料。根据有关试验资料，用北京热电厂的粉煤灰与石灰，按照不同配比，混合制成小试体，其中粉煤灰中SiO₂含量为51.46，Al₂O₃含量为28.69；石灰中CaO含量为75％；将其试体进行强度对比试验，其石灰不同掺量的试体强度试验数据见表1；

表1                   石灰掺量不同的试体强度对比试验

由表1可看出石灰掺量20％，C/S＝0.36时试体强度最高。

再取石景山电厂粉煤灰，在不同养护条件下进行粉煤灰与石灰不同配比试体的对比试验，其中粉煤灰中SiO₂含量为51.82，Al₂O₃含量为37.51石灰中CaO含量为75％；在不同养护条件下对石灰掺量的影响试验结果见表2所示：

表2                   不同养护条件对石灰掺量的影响试验

序号	配合比(％)					抗压强度(MPa)		抗折强度(MPa)
										石灰	粉煤灰	石膏	水	C/S	养护温度90℃(2-12-2)	养护温度174.5℃(2-6-2)	养护温度90℃(2-12-2)	养护温度174.5℃(2-6-2)
	1	8	92	5	12		7.57	11.45	0.65										2.70
2										10	90	5	12		7.26	16.83	0.87	3.77
	3	12	88	5	12	0.19	6.40	19.50	1.00										5.16
4										15	85	5	12	0.25	9.31	21.05	1.38	5.01
	5	20	80	5	12	0.36	13.02	25.90	1.49										5.65

注：石膏用量是指占石灰用量的百分率。

由表2可看出，无论90℃蒸汽养护或174℃蒸压养护，都是在石灰掺量20％，即C/S＝0.25～0.36时，试体强度最高。由于我国粉煤灰和石灰颗粒细度及其组成差别较大，石灰掺量大约在15～25％之间，试体强度处于高峰范围，超过15～25％范围时，则强度明显降低。石灰掺量在50％时，强度降低2倍多。对照175℃蒸压条件下形成水化产物的X射线和电子显微镜，也可以看出，正是石灰掺量在20％左右(即15～25％)之间，形成托勃莫来石C₄S₅H₅数量较多，并有适量的水榴子石，当石灰掺量＞50％时，则水榴子石成为主要水化产物，由于C₄S₅H₅水化产物数量减少而使强度降低尤为明显。

另外，碳化性能是衡量粉煤灰制品耐久性的重要指标。根据有关试验资料，取含碳量相对较高(13.61％)，而且SiO₂+Al₂O₃低于70％的粉煤灰，在普通蒸气养护(90℃)下进行不同石灰掺量对粉煤灰制品碳化强度试验见表3：

表3         不同石灰掺量及养护时间与粉煤灰制品碳化强度的关系

石灰中ACaO含量(％)	石灰与骨料比	出窑24h强度(MPa)	全部碳化时间(d)	全部碳化后的强度(MPa)	与全部碳化同龄期存放在大气中的试件强度(MPa)	R碳化/R出窑(％)	R碳化/R同龄期大气(％)	养护时间(h)
									10	1∶1.2	7.66	50	5.46	8.0	70.8	67.7	5
15	1∶1.2	7.0	50	8.42	9.94	120	84.7	5
									20	1∶1.2	9.52	50	13.12	12.26	137	107	5
10	1∶1.2	13.52	50	7.6	13.92	52.3	54.0	15
									15	1∶1.2	15.52	50	12.16	19.08	78.4	63.0	15
20	1∶1.2	16.26	50	15.92	22.04	98	72.1	15

注：所采用粉煤灰SiO₂含量43.09％，Al₂O₃含量12.42％，含碳量13.61％。

由表3可以看出在养护时间相同下，无论是出窑后的强度，还是碳化强度，都随着CaO含量的增多而提高。当养护时间较短(5h)，有效CaO含量10％时，碳化强度比出窑强度降低，在15％至20％之间，碳化强度反而提高，这是由于养护时间较短，制品中剩余游离CaO相对较多，碳化强度甚至于超过出窑强度；当养护时间较长(15h)碳化强度均有降低，但在有效CaO含量15～20％时，碳化强度降低率最小。由此可进一步证明，当原料中有效CaO含量在15～20％范围内，制品耐久性也是最佳状态。

根据上述理论和试验验证，综合考虑成型养护条件差异、物料细度和级配对化合反应的影响，当石灰掺量15～25％时，粉煤灰制品各项性能最佳，按此对应推算其原料中有效CaO和有效SiO₂之比(C/S)，为0.25～0.45。由此可认为，这一比值是C₄S₅H₅水化产物最佳生成条件，应是原料配比设计的最佳配料范围。

2、按照C/S＝0.25～0.45进行原料配合比设计方法

常规情况下，砼配合比设计是按照强度理论进行配料，其中水泥是主要胶凝材料，构成砼强度的主要组分，粉煤灰是作为掺合料，不是作为胶凝材料，基本不考虑其化学作用。本发明是根据C₄S₅H₅水化产物形成条件，按照原料化学组成进行配料设计，并且粉煤灰不作为掺合料，而是作为主要胶凝材料的组分与石灰、水泥共同发生化学反应，水泥掺量是由板坯早期起吊强度确定的；原料中钙硅氧化物在高温条件下充分化合，生成有利于强度增长和收缩值降低的C₄S₅H₅类和水榴子石类水化产物，从而从根本上解决该类制品产生收缩裂缝和大气不稳定性问题。

本发明按照C/S＝0.25～0.45设计原料配合比具体方法如下：

首先确定粉煤灰和石灰为物料中主要组分，约占砼混合料的60％～70％；水泥除用于保证制品早期结构强度外，其水化后所形成的部分Ca(OH)₂还参与蒸压过程各阶段的水热合成，大约消耗水泥中CaO量的20％左右；按照C/S＝0.25～0.45进行配料设计计算时，物料中有效CaO量应该包括水泥中消耗的CaO量，取水泥平均CaO含量为50％，则水泥参与粉煤灰水热合成反应的CaO即为10％。由此建立如下计算公式：

式中：X、Y——分别为粉煤灰和石灰掺入量；

      S——粉煤灰中SiO₂含量；

      C——石灰中CaO含量；

      A——水泥掺入量(10％～23％)；

      10％——水泥参与水热合成反应的CaO含量；

      60％～70％——粉煤灰和石灰占砼混合料的比例。

按此公式，计算出粉煤灰砼混合料中粉煤灰、石灰和水泥最佳配合比。生产企业在实际生产中原料最佳配合比数值见表4；

表4               粉煤灰砼空心条板原料最佳配合比

生产厂可根据粉煤灰中SiO₂含量和石灰中CaO含量及水泥掺量，用上述公式，也可以对应上述表格数据，采用插入法分别计算粉煤灰和石灰最佳配料比。在此配合比下，粉煤灰砼板的强度、收缩和抗炭化性能最佳，粉煤灰掺量也最高。

混合料中除加入水泥、粉煤灰、石灰外，还可以根据面密度要求加入适量膨胀珍珠岩、轻骨料作掺合料；轻骨料在原料中起骨架作用，选用炉渣、浮石或陶粒中一种，其最大粒径不超过8mm，掺量一般为10～15％，在砼强度和面密度满足要求的情况下，也可不掺浮石或陶粒；砂子作为细骨料，在原料中起填充作用，与水泥化合形成早期强度，其颗粒组成要求粗中砂超过60％，其中0.16～1.25mm占50％，1.25～2.5mm占10％；在掺有轻骨料(炉渣、浮石或陶粒)时，砂掺量一般为10～20％；在不掺轻骨料时，砂掺量为10～30％左右；当粉煤灰含SiO₂量偏低＜40％时，需要掺细石英砂作为硅质原料参与水热合成反应，用以调节制品强度和收缩性能，此时要求细石英砂粒径＜0.15mm为好，掺量一般为粉煤灰的15～20％，具体配合比可根据原料实际状况和气候条件通过试验确定。

3.粉煤灰砼轻质多孔条板成型

粉煤灰砼轻质多孔条板成型工艺，包括常规的螺旋挤压成型(长线台座法和机组流水法二种)和成组立模成型工艺的必要步骤，如图1所示。其区别于现有工艺的不同步骤在于：

1)对原料按照最佳C/S比进行配合比设计；

原料配比应满足于石灰(水泥)中有效CaO含量与所述粉煤灰中有效SiO₂含量之比(C/S)为0.25～0.45的要求下，使其产品达到最佳性能。

原材料配比(重量百分比)为：水泥10～23％、石灰4～20％、粉煤灰40～65％、轻骨料0～15％、砂10～30％、石膏为水泥用量的0～10％及适量水，混合搅拌，原料品质要求必须符合国家有关硅酸盐建筑制品用原材料标准的有关规定。

水泥、石膏掺量主要是为了保证板坯初期起吊和搬运具有足够的强度(≥2.0MPa)，根据成型工艺和早期养护条件不同，调节水泥与石膏的掺入量，当板坯早期采用蒸汽养护时，水泥掺量为10～18％；当采用自然养护时，水泥掺量为18～23％。在成型挤压力较大，板坯密实度较高或采用蒸汽养护时，水泥用量还可减少；在成型挤压力较小，板坯密实度较低或自然养护时，水泥用量可适当加大；加入石膏是对水泥早期强度起激发作用，其石膏加入量为水泥加入量0～10％。

2)采用螺旋挤压成型或成组立模成型板坯：

螺旋挤压成型工艺包括长线台座法挤压成型(成型机移动)和机组流水法挤压成型(成型机不动)二种。无论那种方式，原料经过常规计量混合搅拌，加入适量水消化后，都要将混合料送入轮碾机进行轮碾处理后，再送入螺旋挤压机，长线台座法挤压成型是在配置好纵向钢筋的长线台座上成型板坯，机组流水法成型则不配钢筋。

由于高性能粉煤灰砼轻质多孔条板的粉煤灰掺量较高，而粉煤灰又是一种多孔结构的物料，其孔隙率高达65～75％，因此在粉煤灰内部和颗粒间含有大量的空气和水，粉煤灰和石灰各自易成球，不易拌合均匀，通过轮碾起到如下作用：

(1)、排出物料中的部分空气和水，使其混合更加均匀、密实，试验证明，经轮碾的物料，其容重可提高30～60％，坯体容重也可提高10～25％。

(2)、可挤出颗粒孔隙内部的部分水分，使其分布在颗粒表面，增加塑性，降低成型用水量，提高混合料的成型性能。根据试验资料，轮碾后的混合料成型水分可明显降低。

(3)、对于炉渣和砂等硅质原料，经轮碾有碾压破碎作用，并压碎粉煤灰和石灰中的团粒，增加颗粒新表面，扩大水化表面积，使其与水泥、石灰充分混合，促进水化反应，起着激发物料活性作用，并能防止未消化石灰后期对板材炸裂现象。

所用的轮碾机为强制式双轴轮碾机，其碾轮直径为1400～1600mm×450～500mm，每个碾轮重量为1.5～3吨，轮碾时间约5～6分钟。

采用成组立模成型时，混合料中的粉煤灰、石灰、石膏、水泥、砂和轻骨料经球磨机干磨混合，以扩大物料比表面积，尤其对粉煤灰颗粒，可破坏玻璃体增加新表面，有利于更多的胶凝活性组分参与水热反应。一般采用Φ1.2～1.5M×4.5～5.7M管磨机混磨5～6分钟。

3)、根据需要配置钢筋

对于生产外墙板，无论螺旋挤压成型或成组立模成型都必须配置双层钢筋。

长线台座法螺旋挤压成型，其配筋方式包括如下步骤：

(1)、将钢筋予先拉直，按板的横断面设定位置配置双层钢筋，固定在台座两端；

(2)、沿着台座方向放置定位销，将钢筋位置固定，螺旋挤压机在台座上行走，一面挤压砼混合料将钢筋包裹住，一面成型板坯。

成组立模成型，其配筋方式是在立模腔内两侧配置钢筋网片或纵向单筋，浇注砼混合料，使钢筋埋入砼中，形成配筋板坯。

根据板材不同厚度和性能要求，钢筋直径为2.0～4.0mm，也可以不配钢筋。可生产90mm、100mm、120mm和150mm等厚度不同的内外墙板。

4)选择适宜的蒸压温度和时间

粉煤灰砼制品要获得高强度、低收缩和良好的炭化性能，关键是生成数量足够和结晶度较好的C₄S₅H₅托勃莫来石和一定量的水榴子石类水化产物。为此，必须按照C₄S₅H₅水化产物形成条件，选择适宜的蒸压养护温度和时间。

试验研究表明，粉煤灰砼制品在常温下养护，生成的水化产物主要是结晶度差、碱度高的CSH(B)；在100℃蒸气养护下也是生成CSH(B)类水化硅酸钙，只不过CSH(B)数量较多，结晶度稍高，同时伴有少量水榴子石。只有在高温高压下养护，才能生成数量较多的，结晶度较好的C₄S₅H₅托勃莫来石和一定量的水榴子石水化产物。根据有关试验资料，在170℃左右，水化产物CSH(B)正向托勃莫来石过渡，形成所谓次托勃莫来石，它的结晶度仍然比C₄S₅H₅较差，比表面积大，吸附水量也大，直到200℃以上，才会形成结晶度较好的C₄S₅H₅板状晶体，因此在200℃、1.5MPa的饱和蒸气下恒温4～6小时，形成的C₄S₅H₅托勃莫来石结晶度最适宜，且数量足够，从而构成制品强度最高，收缩值最低，抗炭化性能也最好；同时，通过蒸压釜高温高压条件下的养护，不但促进C₄S₅H₅水化产物良好生成，而且可缩短养护时间，节省能源，加快生产周期。板坯的养护工艺步骤如下：

(1)、自然养护或蒸汽养护：对于螺旋挤压成型，长线台座法与机组流水法采用不同的养护方式。长线台座法多用自然养护，到达起吊强度后，切割板坯，码放在码坯车上，送入高压釜；机组流水法可采用蒸汽养护，将板坯连同钢托板送入养护室，养护到规定时间，码放在码坯车上，再送入高压釜；成组立模工艺采用蒸汽养护，是通过插入的抽芯钢管通蒸汽加热养护到规定强度脱模，将板坯码放在码坯车上，送入高压釜。在水泥标号提高和掺量增加的情况下，并掺适量石膏，确保板材早期获得足够强度，通常大于2.0MPa，可以省略蒸汽养护，采用自然养护方法。

(2)、高温蒸压养护：板坯在自然养护和蒸压养护后，必须在高压釜内进行高温高压养护。蒸压釜温度设定为194～200℃、压力1.3～1.5MPa的饱和蒸汽，按照升温1.5～2小时，恒温4～6小时，降温2小时养护制度，进行蒸压养护。

若现有生产厂的高压釜达不到上述温度和压力，还可以采用蒸压温度173～194℃、压力为1.2～1.3MPa的饱和蒸汽，按照升温1.5～2小时，恒温6～12小时，降温2小时的养护制度进行蒸压养护。

由此可见，本发明所采用的上述技术原理和措施，既不同于我国现有工业灰渣砼等轻质空心条板，又不同于加气砼实心条板。它与现有工业灰渣砼等轻质空心条板的区别，在于原材料及其配合比不同，养护工艺不同，原材料的作用及相互反应机理也不同，最终形成的水化产物完全不同，因而板材性能和质量显著不同；它与加气砼板材的区别，在于两种完全不同的生产工艺，两种不同的砼结构及其性能。至今在所有水泥砼建筑板材中，都是按照常规的强度理论进行配合比设计和采用自然养护或蒸气养护工艺，而本发明按照原料化学组成优化配比设计和采用高温高压养护工艺，这两项措施又是相辅相成，缺一不可，它的最大优点在于粉煤灰掺量比常规的水泥砼中的掺量大大增加，制品性能显著提高，不仅可作轻质内隔墙板，而且可制作外墙板。

根据上述理论与试验验证的数据，在实际生产中的具体操作如下：

实施例1：

如图1所示，采用长线台座法挤压成型混合料为1000公斤的粉煤灰砼轻质多孔条板：取粉煤灰含SiO₂46.5％，生石灰含CaO65％，水泥为普通硅酸盐水泥42.5^#。其制造步骤如下：

步骤1：根据板材早期强度要求，掺水泥15％，按C/S＝0.25设计配料：

设粉煤灰掺量X、石灰掺量Y，建立计算公式：

式中：C——石灰CaO含量为65％；S——粉煤灰SiO₂含量为46.5％；

      A——水泥掺量15％。

按公式求得粉煤灰掺量X＝53％、石灰掺量Y＝7％，再根据板材面密度要求，调整砂和轻骨料掺量。

则混合料的称量为水泥150公斤、石灰70公斤、粉煤灰530公斤、炉渣100公斤、砂子150公斤，另加石膏12公斤，水灰比0.36，混合搅拌均匀，消解30分钟；

步骤2：将上述混合料送入轮碾机，通过强制式双轴轮碾机碾压6分钟，使混合料被压碎，混合均匀；

步骤3：在长线台座上将钢筋预先拉直，按板的横断面设定位置配置双层钢筋，固定在台座两端，并沿着台座方向放置定位销，将钢筋位置固定；

步骤4：采用螺旋挤压机成型，将碾压搅拌的混合料送入螺旋挤压机，在配置好纵向钢筋的台座上，由螺旋挤压机成型配筋空心板坯；其厚度为90mm、100mm、120mm或150mm等不同厚度的任意一种，其板坯砼密实、均匀，钢筋保护层得到保证；

步骤5：自然养护2～3天，到起吊强度，将板坯切割、搬运、码放在码坯车上，送入蒸压釜；

步骤6：在蒸压釜内进行二次高温高压养护

用1.2MPa蒸压釜进行蒸压养护，蒸压釜内温度设定184℃、饱和蒸汽压力为1.2MPa，按照升温2小时、恒温8小时、降温2小时制度进行养护；

步骤7：产品出釜、堆放。

实施例2：

如图1所示，采用长线台座法挤压成型混合料为1000公斤的粉煤灰砼轻质多孔条板：取粉煤灰含SiO₂46.5％，石灰含CaO65％，水泥为普通硅酸盐水泥42.5^#。

步骤1：根据板材早期强度要求，掺水泥23％，按C/S＝0.45设计配料：

设粉煤灰掺量X、石灰掺量Y，建立计算公式：

式中：C——石灰CaO含量为65％；S——粉煤灰SiO₂含量为46.5％；

      A——水泥掺量23％。

按公式求得粉煤灰掺量X＝52％、石灰掺量Y＝13％，再根据板材面密度要求，调整砂和轻骨料掺量。

则混合料称量为：水泥230公斤、石灰130公斤、粉煤灰520公斤、砂子120公斤，另加石膏11.5公斤，水灰比0.36，混合搅拌均匀，消解30分钟；

步骤2：将上述混合料送入轮碾机，通过强制式双轴轮碾机碾压6分钟，使混合料压碎，混合均匀；

步骤3：在长线台座上将钢筋预先拉直，按板的横断面设定位置配置双层钢筋，固定在台座两端，并沿着台座方向放置定位销，将钢筋位置固定；

步骤4：采用螺旋挤压机成型，将碾压搅拌的拌合料送入螺旋挤压机，在配置好纵向钢筋的台座上，由螺旋挤压机成型配筋空心板坯；其厚度为90mm、100mm、120mm或150mm等不同厚度的任意一种，其板坯砼密实、均匀，钢筋保护层得到保证；

步骤5：自然养护24小时，达到起吊强度，将板坯切割、搬运、码放在码坯车上，送入蒸压釜；

步骤6：在蒸压釜内进行二次高温高压养护

用1.3MPa蒸压釜进行蒸压养护，蒸压釜温度设定194℃、饱和蒸汽压力为1.3MPa，按照升温2小时、恒温6小时、降温2小时制度进行蒸压养护；

步骤7：产品出釜、堆放。

实施例3：

如图1所示，采用机组流水法挤压成型混合料为1000公斤的粉煤灰砼轻质多孔条板：取粉煤灰含SiO₂46.5％，石灰含CaO65％，水泥为普通硅酸盐水泥42.5^#。

步骤1：根据板材早期强度要求，掺水泥15％，按C/S＝0.35设计配料，设粉煤灰掺量X、石灰掺量Y，建立计算公式：

式中：C——石灰CaO含量65％；S——粉煤灰SiO₂含量46.5％；

      A——水泥掺量15％。

按公式求得粉煤灰掺量X＝54％、石灰掺量Y＝11％，再根据板材面密度要求，调整砂和轻骨料掺量。

则混合料称量为：水泥150公斤、石灰110公斤、粉煤灰540公斤、砂子150公斤、陶粒50公斤，另加石膏15公斤，水灰比0.36，混合搅拌均匀，消解30分钟；

步骤2：将上述混合料送入轮碾机，通过强制式双轴轮碾混合机，碾轮直径为1400～1600×450～500mm，每个碾轮重量为1.5～3吨，轮碾时间6分钟，使混合料压碎，混合均匀；

步骤3：将碾压破碎后的混合料送入螺旋挤压机，可生产厚度为90mm、100mm和120mm三种未配钢筋的素砼多孔条板，挤压成型好的板坯随同钢托板移动搬运；

步骤4：将带钢托板的板坯送入养护室，采用90℃蒸汽养护10小时，将板坯码放在码坯车上，送入蒸压釜；

步骤5：在蒸压釜内进行二次高温高压养护

蒸压釜温度设定为200℃、饱和蒸汽压力为1.5MPa，按照升温1.5小时、恒温4小时、降温2小时制度进行蒸压养护。

步骤6：产品出釜、堆放。

实施例4：

如图2所示，采用成组立模成型混合料为1000公斤的粉煤灰砼轻质多孔条板：取粉煤灰含SiO₂46.5％，石灰含CaO65％，水泥为普通硅酸盐水泥42.5^#。

步骤1：根据板材早期强度要求，掺水泥18％，按照C/S＝0.25设计配料：

设粉煤灰掺量X、石灰掺量Y，建立计算公式：

式中：C——石灰CaO含量为65％；S——粉煤灰SiO₂含量为46.5％；

      A——水泥掺量18％。

按公式求得粉煤灰掺量X＝57.5％、石灰掺量Y＝7.5％，再根据板材面密度要求，调整砂和轻骨料掺量。

则混合料称量为：水泥180公斤、石灰75公斤、粉煤灰575公斤、砂子170公斤，另加石膏9公斤，混合搅拌均匀；

步骤2：将上述混合料送入球磨机，混合干磨5分钟，输入强制搅拌机；

步骤3：将混合料在强制式搅拌机中，按水灰比0.7—0.8，加水搅拌均匀，并具有可流动性和充模性；

步骤4：安装成组立模，在模腔内侧两壁配置钢筋网片或纵向钢筋，将具有可流动性的料浆浇注入模，一面浇注，一面在中芯层插入钢管，并用附着式震动器进行微弱振动成型，可生产90mm、100mm、120mm或150mm等不同厚度的可作内外墙体用的粉煤灰砼轻质多孔条板。

步骤5：蒸汽养护，浇注成型好的立模砼板坯静仃40分钟，由中心钢管通100℃热蒸汽养护10小时，拆模吊装，将板坯码放在码坯车上，送入蒸压釜；

步骤6：在蒸压釜内进行二次高温高压养护

蒸压釜温度设定为200℃、饱和蒸汽压力为1.4MPa，按照升温2小时、恒温4小时、降温2小时制度进行蒸压养护。

步骤7：产品出釜、堆放。

实施例5：

如图2所示，采用成组立模成型混合料为1000公斤的粉煤灰砼轻质多孔条板：取粉煤灰含SiO₂46.5％，石灰含CaO65％，水泥为普通硅酸盐水泥42.5^#。

步骤1：根据板材早期强度要求，掺水泥15％，按照C/S＝0.45设计配料：

设粉煤灰掺量X、石灰掺量Y，建立计算公式：

式中：C——石灰CaO含量为65％；S——粉煤灰SiO₂含量为46.5％；

      A——水泥掺量15％。

按公式求得粉煤灰掺量X＝54.7％、石灰掺量Y＝15.3％，再根据板材面密度要求，调整砂和轻骨料掺量。

则混合料称量为：水泥150公斤、粉煤灰547公斤、石灰153公斤、砂子150公斤，混合搅拌均匀；

步骤2：将上述混合料送入球磨机，混合干磨6分钟，输入强制搅拌机；

步骤3：将混合料在强制式搅拌机中，按水灰比0.7—0.8，加水搅拌均匀，并具有可流动性和充模性；

步骤4：安装成组立模，在模腔内侧两壁配置钢筋网片或纵向钢筋，将具有可流动性的料浆浇注入模，一面浇注，一面在中芯层插入钢管，并用附着式震动器进行微弱振动成型，可生产90mm、100mm、120mm或150mm等不同厚度的可作内外墙体用的粉煤灰砼轻质多孔条板。

步骤5：蒸汽养护，浇注成型好的立模砼板坯静仃40分钟，由中心钢管通90℃热蒸汽养护12小时，拆模吊装，将板坯码放在码坯车上，送入蒸压釜；

步骤6：在蒸压釜内进行二次高温高压养护

蒸压釜温度设定200℃、饱和蒸汽压力为1.5MPa，按照升温2小时、恒温4小时、降温2小时制度进行蒸压养护。

步骤7：产品出釜、堆放。

实施例6：

如图2所示，采用成组立模成型混合料为1000公斤的粉煤灰砼轻质多孔条板：取粉煤灰含SiO₂46.5％，石灰含CaO65％，水泥为普通硅酸盐水泥42.5^#。

步骤1：根据板材早期强度要求，掺水泥10％，按照C/S＝0.40设计配料：

设粉煤灰掺量X、石灰掺量Y，建立计算公式：

式中：C——石灰CaO含量为65％；S——粉煤灰SiO₂含量为46.5％；

      A——水泥掺量10％。

按公式求得粉煤灰掺量X＝55.6％、石灰掺量Y＝14.4％，再根据板材面密度要求，调整砂和轻骨料掺量。

则混合料称量为：水泥100公斤、粉煤灰556公斤、石灰144公斤、砂子150公斤、陶粒50公斤，另加石膏8公斤，混合搅拌均匀；

步骤2：将上述混合料送入球磨机，混合干磨5分钟，球磨机可采用Φ1.2～1.5M×4.5～5.7M管磨机；

步骤3：将混合料在强制式搅拌机中，按水灰比0.7-0.8，加水搅拌均匀，并具有可流动性和充模性；

步骤4：安装成组立模，在模腔内侧两壁配置钢筋网片或纵向钢筋，将具有可流动性的料浆浇注入模，一面浇注，一面在中芯层插入钢管，并用附着式震动器进行微弱振动成型，可生产90mm、100mm、120mm或150mm等不同厚度的可作内外墙体用的粉煤灰砼轻质多孔条板。

步骤5：蒸汽养护，浇注成型好的立模砼板坯静仃40分钟，由中心钢管通90℃热蒸汽养护12小时，拆模吊装，将板坯码放在码坯车上，送入蒸压釜；

步骤6：在蒸压釜内进行二次高温高压养护

蒸压釜温度设定173℃、饱和蒸汽压力为0.8MPa，按照升温2小时、恒温12小时、降温2小时制度进行蒸压养护。

步骤7：产品出釜、堆放。

上述实施例1～实施例6任一项经28天进行性能测试，与现有技术的产品及标准性能指标对比见表5。

表5           本发明与现有技术的产品性能指标对比见表

Claims (10)

1.一种粉煤灰砼轻质多孔条板，它由包含有水泥、粉煤灰、石灰、石膏、砂子及轻骨料在内的混合料加工而成，其特征在于：所述水泥、石灰中有效CaO与所述粉煤灰中有效SiO₂的比值范围为C/S＝0.25～0.45。

2.根据权利要求1所述的粉煤灰砼轻质多孔条板，其特征在于：所述粉煤灰和所述石灰的加入量占所述混合料的60～70％；所述水泥掺量由板坯早期强度确定。

3.根据权利要求1或2所述的粉煤灰砼轻质多孔条板，其特征在于：所述混合料配比为(按重量百分比)：水泥10～23％、石灰4～20％、粉煤灰40～65％；砂子10～30％、轻骨料0～15％、石膏为水泥掺量的0～10％。

4.根据权利要求1或2所述的粉煤灰砼轻质多孔条板，其特征在于：所述粉煤灰有效SiO₂含量低于40％时，所述混合料需掺加细石英砂，其掺加量为所述粉煤灰加入量的15～20％。

5.一种权利要求1-4任一项所述的粉煤灰砼轻质多孔条板的制造方法，包括常规的板材螺旋挤压成型或成组立模成型工艺的必要步骤，其特征在于：包括混合料中有效CaO与SiO₂的比值范围控制在0.25～0.45的步骤、混合料搅拌后经过活化处理的步骤、配置钢筋的成型步骤以及在自然养护或蒸气养护基础上，再进行二次蒸压养护的步骤。

6.根据权利要求5所述的粉煤灰砼轻质多孔条板的制造方法，其特征在于：所述混合料中有效CaO与SiO₂的比值范围控制在0.25～0.45的步骤为：

1)根据板材早期起吊强度及早期养护条件，确定水泥掺入量；

2)取普通硅酸盐水泥中CaO平均含量为50％，水泥水化后生成Ca(OH)₂占20％参与粉煤灰水热合成反应，则水泥中有效CaO为10％。

3)取粉煤灰中SiO₂含量大于40％和石灰中CaO含量大于65％的数值，将CaO与SiO₂的比值C/S＝0.25～0.45，代入下述公式计算出粉煤灰X与石灰Y的掺量配比：

式中：S为粉煤灰中SiO₂含量；

      C为石灰中CaO含量；

      A为水泥掺入量，其水泥掺入量取10％～23％；

4)根据板材面密度的具体要求，依据步骤3)确定的粉煤灰、石灰与水泥的掺量配比确定掺加的砂子的比例为10～30％，掺加轻骨料的比例为0～15％。

7.根据权利要求5所述的粉煤灰砼轻质多孔条板的制造方法，其特征在于：所述活化处理为将混合料送入轮碾机碾压破碎或送入球磨机中混合干磨破碎，所述碾轮机为双轴轮碾机，所述碾轮的直径为1400～1600×450～500mm，其重量为1.5～3吨，所述轮碾的时间为5～6分钟；所述混合干磨的时间为5～6分钟。

8.根据权利要求5所述的粉煤灰砼轻质多孔条板的制造方法，其特征在于：所述配置钢筋成型为在长线台座上配置双层纵向钢筋，经螺旋挤压成型，由所述混合料将所述双层纵向钢筋包裹住，形成配筋空心板坯，所述双层纵向钢筋直径为Φ2.0～4.0mm。

9.根据权利要求5所述的粉煤灰砼轻质多孔条板的制造方法，其特征在于：所述配置钢筋成型为在成组立模腔沿两侧内壁配置钢筋网片或纵向钢筋，固定位置浇注，形成配筋板坯，所述钢筋网片或纵向钢筋直径为Φ2.0～4.0mm。

10.根据权利要求5所述的粉煤灰砼轻质多孔条板的制造方法，其特征在于：所述二次蒸压养护为经普通蒸汽养护或自然养护后再入蒸压釜进行高温高压养护，所述蒸压釜内饱和蒸汽的温度为173℃～200℃、压力为0.8～1.5MPa；其二次蒸压养护制度为：升温1.5～2小时、恒温4～12小时、降温2小时。