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1、福州大学专业学位研究生论文开题报告论文题目碱激发水泥蒸压砂加气混凝土砌块的制备姓名学号性别男导师学科专业建筑与土木工程研究方向高性能混凝土学院土木工程学院开题报告时间、地点审师见导核意导师签名：年月日审核小组意见（注：需对开题报告的总体情况进行评价，指出不足和建议，并明确是否同意开题报告通过。）审核小组成员签名：年月H学位点意见学位点负责人签名：年月日一、论文选题依据（包括本课题国内外研究现状述评，研究的理论与实际意义,对科技、经济和社会发展的作用等）1.1 研究背景1.1.1 砂加气混凝土的研究背景我国正处于快速的社会发展期，庞大的人口规模吞噬着有限的自然资源，发展带来的问题尤为严重。建设节
2、约型社会是我国的一项重要国策，而建筑节能更是其中的重点工作之一川。众所周知，建筑业是典型的大能耗产业，它的建设、运行、维持都需要消耗大量能源。我国正处于城市化和房屋建筑建设高峰期，年建筑量世界第一，建设规模将持续20年，在中国甚至在世界历史上都前所未见。目前，中国城乡建筑总面积约为400亿平方米，预计到2020年，中国将增加建筑面积300亿平方米，建筑能耗对中国能源消耗必将产生长期的影响。而外墙的节能更是建筑节能的重要组成部分。我国对建筑结构维护墙材的要求也越来越高。2005年国务院办公厅颁布了关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知明确指出：所有城市禁止使用实心粘土砖，到2010年底，
3、全国实心粘土砖年产量控制在4000亿块以下，到2010年，新型墙体材料产量占墙体材料总量的比重达到55%以上，建筑应用比例达到65%以上，严寒、寒冷地区应执行节能率65%的标准。2008年民用建筑节能条例（国务院令第530号）中，明确指出民用建筑要发挥各种途径节能，提高能源利用率。加气混凝土是以钙质材料（石灰、水泥）和硅质材料（砂、粉煤灰及含硅尾矿等）为基本组分，以化学反应方式获得气体，通过配料、搅拌、浇注、预养、切割、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品。单位体积加气混凝土由1/5的固体材料和4/5的气孔组成，在节材、节能和环保方面具有不可比拟的优势。蒸压加气混凝土砌块可作为墙体填充材料，
4、具有保温隔热性能，应用于外墙可以达到国家节能标准50%以上的要求，无需另作保温层，而多孔粘土砖和多孔混凝土砌块应用于外墙时都必须与聚苯乙烯等保温材料复合使用才能达到节能要求。是唯一的一种单一材料即可达到建筑节能设计标准的墙体材料。蒸压砂加气混凝土砌块主要由河砂、石膏、水泥、石灰、铝粉等工业材料和废料作为原料，河砂为最主要的原料，经搅拌、浇注、发泡、切割与高压蒸养制成。具有保温、隔热、阻燃、耐火、隔音、易于刨切、施工简单等特点。无论在生产环节，建筑使用节能、节省资源、产业化等方面都具有很高的经济价值。蒸压砂加气混凝土砌块容重比粘土砖要小很多，蒸压砂加气混凝土砌块作为房屋建筑的墙体材料,与粘土砖相
5、比,可减轻建筑结构自身重量35%；降低地震荷载20%,减低工程造价8%,具有很高的经济效益。蒸压砂加气混凝土砌块具有优异的自保温性能，加气混凝土砌块密度、导热系数与其他材料的比较如表1表1加气混凝土砌块密度、导热系数与其他材料比较材料密度Kgm3导热系数Wm.k加气混凝土砌块4007000.12-0.18烧结实心粘土砖16000.81烧结多孔粘土砖12000.43据科学试验测定粘土砖的耗煤量为91kgm3,蒸压砂加气混凝土砌块的耗煤量为56kgm3,实际的耗煤量仅为粘土砖的2/3。可见，蒸压砂加气混凝土砌块比粘土砖在节能上有明显优势。同时蒸压砂加气混凝土砌块在生产中可以利用一部分废弃的加气混凝
6、土砌块经改性磨细后作为生产加气混凝土的一部分骨料应用于生产。使蒸压砂加气混凝土砌块在生产制作过程中最大限度的使废弃物得到回收并循环再生利用，最低限度地消耗了能源与物质。可见生产蒸压砂加气混凝土砌块土既可以变废为宝，更有效地保护了环境，保护耕地。1.1.2碱激发水泥的研究背景一个多世纪以来，硅酸盐水泥一直是使用最为广泛的建筑材料，随着人们环境保护意识的逐渐加强，人们认识到传统硅酸盐水泥有很多不足的地方，比如合成硅酸盐水泥熟料中得高钙矿物要消耗大量的燃料，并排放大量的CO2,这和我们提倡节能环保的理念格格不入。并且硅酸盐水泥建筑耐久性仍然存在很大的问题,而且价格较高。因此近几年碱激发水泥的应用受到
7、很多研究者们的广泛关注，碱激发水泥具有低能耗、低排放、耐久性优良等优点，属于新型的环保水泥。碱激发水泥的原理是具有火山灰活性或潜在水硬性原料与碱性激活剂反应而生成具有胶凝性的材料。我国自20世纪80年代介绍高强碱-矿渣水泥以来，从很多方面展开研究，并取得了许多成果，开发出石膏矿渣水泥、少熟料矿渣水泥和矿渣硅酸盐水泥等水泥品种，并对碱-矿渣-粉煤灰、碱-矿渣-钢渣和碱-矿渣-氧化镁等胶凝材料体系进行了大量的研究，许多研究成果都已进入实用阶段。所以碱激发水泥的理论还是较为成熟的。1. 2加气混凝土的研究现状近年来对于加气混凝土的研究很多，分多个方面，如有研究固体废弃物在加气混凝土中的应用，有研究加
8、气混凝土的物理性能，有对加气混凝土力学性能的研究，还有对加气混凝土耐久性的研究。具体如H.kurama等人利用煤粉炉底灰(BA)替代不等量石英砂生产蒸压加气混凝土(AUtOClaVedAeratedConcrete简称AAC,下同)，当灰的替代量为50%时，AAC的抗压强度最大；制品导热系数随着灰的替代量增加而减小。N.Y.MoStafa网利用空气冷却矿渣替代部分石灰和石英砂制备加气混凝土，制备出抗压强度为4MPa,容重600kgm3的加气混凝土。Xiao.yanHuang等人利用含有70%Si2的铜尾矿制备AAC砌块。汪守醇利用与粘土成分相似的E渣制备出28d抗压强度为5MPa的免蒸压加气混
9、凝土砌块。刘志强利用脱硫粉煤灰来生产加气混凝土，产品干体积密度为73Okgm抗压强度5.2MPa,干燥收缩值为0.75mm/m。王砚等人利用铁尾矿砂试制蒸压加气混凝土，其容重为600kg/m3,平均抗压强度为3.5MPa0丁亚斌等人网将黄金尾矿用来制备加气混凝土，使得尾矿资源综合利用。范俊杰等人I利用电石渣取代生石灰作为单一钙质原料生产加气混凝土，发现提高料浆的初始浇注温度有利于加气混凝土的发气速率和发气量。WittmannFHM将加气混凝土孔分为引气孔、连通孔隙、粒间孔隙。Alexanderson工孔径大于50Um为宏观孔，位于宏观孔壁上的微观孔为毛细孔。袁誉飞、彭军芝【Sim利用Matla
10、b软件实现了对AAC的宏观孔隙率、孔径分布等参数的测量。杨奉源网采用IPP(ImagePro.PkIS)图像分析软件计算识别孔径、孔取向分布等气孔参数。王晓东【2。】认为加气混凝土中封闭的气孔切断了毛细管而降低了水分迁移的速度，所以制品的吸水速率远低于粘土砖。赵成文认为加气混凝土大部分吸水过程是在Id内完成的，吸水5d后才趋于稳定。廖利娣利用热气候风洞实验台研究风速、太阳辐射、空气温度及湿度对加气混凝土热工性能的影响，研究表明，虽然补水会增加加气混凝土的导热系数，但当水分蒸发带走的热量大于其蓄水后增加的导热量时，加气混凝土仍会起到良好的隔热效果。LaUkaitiSt口3)可以增加加气混凝土的容
11、重，降低孔隙率，同时增加开口孔的体积来改善吸声性能。英国学者KKShcilelr提出了孔隙率强度关系式，该公式反应了加气混凝土强度随孔隙率的增的事实。Narayannan侬,25将发气孔看作质量为。的粗集料，提出加气混凝土”界面过渡区”的概念。他认为加气混凝土的界面过渡区比普通混凝土致密和均匀，对强度的消极作用较小，因为铝粉发生化学反应产生气泡，压缩浆体;坯体中没有集料，水分可以在界面上自由移动;加之，界面上晶体生长不受空间限制。因此，加气混凝土气孔壁上的“界面过渡区”密实度高，对强度影响不大。桂苗苗1261研究了含水率对粉煤灰蒸压加气混凝土抗压强度的影响，研究结果表明，随着3值的降低，抗压强
12、度相应提高；绝对干燥时，抗压强度最高。当AAC砌块3值小于15%时，强度随3值改变而剧烈变化；3值从15%增加到25%时，抗压强度降低的趋势有所减小:3值超过25%至饱水状态时，该值的变化对抗压强度的影响很小。贾兴文，钱觉时加认为环境温度一定时，空气相对湿度(RH)越低，试件失水速度越快，干缩值越大；反之，湿度越大，干燥收缩值小。贾兴文28比较了室内、室外不受日晒雨淋、室外经受日晒雨淋的砌块碳化稳定性发现，室外经受日晒雨淋的砌块碳化系数高，且碳化较慢。抗冻性能是一项重要指标,桂苗苗通过实验研究得出，砂加气混凝土的抗冻性优于粉煤加气混凝土,但没有提及原因。然而，对于碱激发水泥加气混凝土，特别是将
13、碱激发水泥应用到砂加气混凝土的实际生产当中的研究相对较少。夏艳晴网通过配合比优化设计，当生石灰12%,固硫灰84%,磨细矿粉4%,水玻璃(M=1.2)2.1%,Na2SO40.5%,TEAO.09%,铝粉膏0.11%,浇筑温度35度,蒸压养护制度为：升温3h；恒温7.5h,压力Impa;自然降温。C/S在0.76-0.83范围内，制品的容重和强度达到了GBlI968-2006蒸压加气混凝土砌块B06级合格品的要求。研究C/S比在0.83左右时，制品的容重和强度达到了GBl1968-2006蒸压加气混凝土砌块B06级合格品要求。徐清初通过理论和实践两方面分析，认为利用碱矿渣水泥制备碱矿渣加气混凝
14、土是完全可行的，并且有很大的实际意义。文献认为通过加入Y-P3外加剂可以解决碱矿渣加气混凝土浇筑稳定性的问题，并且在蒸压养护(10atm6h)下，可以制得容重为670kgm3,抗压强度为8.3MPa的碱矿渣加气混凝土砌块。碱矿渣水泥具有宏观性能良好，容重较轻，保温性能好的特点。1.3加气混凝土发展前景H随着我国基础设施建设和住宅产业的蓬勃发展，以加气混凝土为代表的新型墙体材料进入了快速发展时期。早在“九五”规划中，国家就把新型建筑材料作为重点发展的产业，各级政府都制定了有关的政策和法规，为发展新型墙体材料提供了有力的保障。国家四部一委专门成立了国家墙体材料改革办公室，针对发展新型墙体材料、限制
15、实心粘土砖生产出台了一系列政策，把加气混凝土作为大力发展的新型墙体材料，在新型建材及发展导向目录中将加气混凝土作为首选产品之一。按国家土地资源保护政策，要求华东地区地级市于2008年前禁止使用实心粘土砖，国家在“住宅建设中逐步限时禁止使用实心粘土砖”的规定中，凡经设计部门设计的建筑物均不准采用实心粘土砖。因此，研制和开发实心粘土砖的代用品是墙体建筑材料革新的当务之急。按照加气混凝土“十二五”发展规划的目标，即：2015年，全国混凝土年产量达到5000万立方米，每年实现利用工业固体废弃物IlOO万吨，节约土地25000亩，节约能源130万吨标准煤。2015年，加气混凝土平均单线生产能力应达到15
16、万立方米以上，产品合格率95%以上，其中外观尺寸应达到蒸压加气混凝土砌块(GBII968-2006)规定的优等品指标。2015年，进一步促进节能减排，全行业生产能耗降低L5千克-标准煤/立方米,实际单位能耗33.1千克-标准煤/立方米,大量倡导生产废料利用和中水利用，努力降低废气物的排放。1.4 问题的提出水泥被用作为一种非常重要的胶凝材料，素有“建筑工业的粮食”之称。2011年我国水泥产量高达20.63亿吨，其中绝大部分为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥具有稳定的性能和较低廉的成本，使其广泛应用于建筑和土木的各个领域。但其制备时的煨烧温度高达1450C,且需消耗大量的优质石灰岩和大量的粘土矿，能耗物耗高、碳排放高、环境污染严重、耐酸耐蚀和耐久性差
