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“非烧结普通粘土砖”

国家标准《墙体材料术语》定义的“非烧结普通粘土砖”, 与行业标准《非烧结普通粘土砖》( JC
422—91) 的定义基本一致, 即“以粘土为主要原料,掺入少量胶凝材料, 经粉碎、搅拌、压制成型、自然养护而成的( 一种非烧结) 普通粘土砖。”在JC422—91 中亦将其称作“免烧砖”。
    行业标准《非烧结普通粘土砖》主要起草人之一唐仁美教授等, 为推广应用“非烧结普通粘土砖”, 于1993 年编写并由浙江科学技术出版社出版了《免烧砖制造方法与建筑施工》一书。据书中介绍, 随着“免烧砖”( 即非烧结普通粘土砖) 研究的深入和广泛应用, 制造免烧砖的原材料, 由单一的土发展为多种原材料, 主要有砂、粉煤灰、尾矿等, 还可用城市垃圾和其他工业废渣制砖； 胶凝材料即固化剂, 有: 水泥( 可以自养) 、石灰( 需要蒸养或蒸压) 、石膏和外加剂等。采用普通硅酸盐水泥时, 其用量在6~12, 在水泥用量少时应适量加入石灰, 以提高胶凝材料的碱度。
    在上述一书中, 还详细的讲解了水泥在免烧砖中的作用、水化反应过程和主要水化产物, 明确指出“免烧砖属硅酸盐材料”, 显然应属自然养护的“硅酸盐砖”, 然而国家标准《墙体材料术语》并未明确将其纳入“硅酸盐砖”的范畴, 欠妥。不难看出所谓粉煤灰和工业废渣“免烧”或“双免”砖, 以及前面的“自养粉煤灰砖”, 就是在“非烧结普通粘土砖”的基础上发展起来的硅酸盐砖。

自养粉煤灰砖

国家标准《墙体材料术语》给出的自养粉煤灰砖的定义是: “以水泥为主要胶凝材料, 经自然养护制成的粉煤灰砖。”, 对此不甚理解。
  “粉煤灰砖”一词表明, 粉煤灰应该是制砖的主要原料, 给人的第一印象就是以硅质和钙质材料为胶凝材料的粉煤灰硅酸盐砖即为硅酸盐制品, 否则不应称作“粉煤灰砖”。而定义中的“以水泥为主要胶凝材料”, 则表明砖是以水泥为主要胶凝材料, 而以粉煤灰为辅助胶凝材料经自然养护制成的砖, 这里应该是用粉煤灰取代部分水泥, 超量粉煤灰则取代部分细集料, 而与国家标准《粉煤灰混凝土技术规范》所定义的“粉煤灰混凝土”相吻合, 因为粉煤灰混凝土砖属于水泥制品, 可称作混凝土砖或水泥砖, 而不应称作“自养粉煤灰砖”。显然术语“自养粉煤灰砖”与其定义自相矛盾。
    实际上并不存在以水泥为主要胶凝材料的“自养粉煤灰砖”, 而是以粉煤灰为主, 以水泥为固化剂的“自养粉煤灰砖”, 水泥用量一般在8~12。其首先利用水泥水化生成的水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶将粉煤灰颗粒初步粘结, 使坯体具有有早期强度, 以实现自然养护, 进而再利用水泥水化生成的Ca(OH)2 与粉煤灰发生火山灰反应, 最终形成以水化硅酸钙为主要产物的硅酸盐结石, 而使砖固结并产生强度和具有一定的理化性能, 其水化反应过程与粉煤灰小型空心砌块完全一致。因此, 自养粉煤灰砖应属粉煤灰硅酸盐制品———硅酸盐砖, 在国家标准《墙体材料术语》中未将其明确纳入硅酸盐砖的范畴欠妥。
    当自养粉煤灰砖的水泥用量不低于10, 粉煤灰不低于20, 则与粉煤灰小型空心砌块所要求的原料及其配比基本一致, 显然它们应属同一类制品———粉煤灰硅酸盐制品, 所不同的仅仅是形状和尺寸的不同。因此, 可以说用生产粉煤灰小型空心砌块的原料, 完全可以生产出自养粉煤灰砖, 即通常所说的“免烧”或“双免”粉煤灰砖。

粉煤灰小型空心砌块

国家标准《墙体材料术语》, 依据行业标准《粉煤灰小型空心砌块》( JC826—2000) 的规定, 给出了与JC826—2000 相同的粉煤灰小型空心砌块的定义: “以粉煤灰、水泥、各种轻、重集料、水为主要组分( 也可加入外加剂等) 拌合制成的小型空心砌块,其中粉煤灰用量不应低于原材料质量的20, 水泥用量不应低于原材料质量的10。”。在国家标准《墙体材料术语》中, 将其排除在硅酸盐制品———硅酸盐砌块以外, 欠妥, 下面就此进行讨论。

干燥收缩性能

研究与探讨
    粉煤灰硅酸盐材料, 在常温下水化极其缓慢一般都是通过蒸养和蒸压措施促进水化反应。其水化产物有晶体、半晶体和胶体之分, 其中晶体不受干燥条件的影响, 水化产物的结晶度越高, 抗干缩能力就越好。
    有关研究表明, 在充分水化的蒸压粉煤灰制品的硅酸盐石中, 水化硅酸钙系列产物中, 托勃莫来石可达35以上, 其余为各种C/S 的水化硅酸钙凝胶, 另外, 还有一定数量的结晶良好的水石榴石晶体, 而使蒸压粉煤灰砖具有较高的结晶度。而水化充分的自养制品的硅酸盐石中, 水化硅酸钙系列产物由于反应温度低, 几乎全部为低碱水化硅酸钙凝胶, 没有托勃莫来石晶体。蒸养制品水化产物的结晶度要好于自养制品。
    因此, 自养制品抵抗干燥收缩变形的能力远不如蒸压制品, 蒸养制品则介于它们两者之间。
    综上所述, 根据蒸压、蒸养和自养粉煤灰硅酸盐制品的水化产物组成可知, 自然养护制品的耐久性能及抵抗干燥收缩变形的能力不如蒸养制品, 更不如蒸压制品。
    不难看出, 硅酸盐制品中有托勃莫来石晶相存在很重要, 它不仅对强度有好处, 而且对抵抗干燥收缩和提高抗碳化、抗冻性能都是非常有用的, 因此, 蒸压制品所具有的优异性能, 是蒸养制品尤其是自养制品所不可比拟的。

抗碳化性能

实验研究表明, 托勃莫来石碳化6 个月后强度提高40, CSH (Ⅰ) 碳化6 个月强度下降20, 显
然, 托勃莫来石的抗碳化性能明显好于水化硅酸钙凝胶。
   水石榴石的组成是可变的, 其通用式是C3ASnH 6- 2n, 它是C3AH6 中的H2O 部分的被SiO2取代而形成的, 其中一个SiO2可取代两个H2O。水石榴石的组成与水热处理温度有关, 温度愈高, 其组成中含有SiO2 的程度愈高, 抗碳化性能随之增高。
   三硫型水化硫铝酸钙的抗碳化性能较差, 碳化速度较快, 碳化后密实度减小, 强度急剧降低。单硫型水化硫铝酸钙则相反, 碳化后密实度增加, 强度大幅度提高。

抗冻性能

科学研究表明, 混凝土中胶凝材料结石中各种水化物的抗冻性能不尽相同, 就矿物成分而言, 其抗冻性的大小按以下顺序排列:水化硅酸二钙(B)  水化硅酸二钙(C)  托勃莫来石Ⅰ型水化硅酸钙 水化铝酸钙。

硅酸盐水泥养护

硅酸盐水泥随着养护温度的升高, 硅酸盐的溶解度增大, 水化反应加速。对Ca(OH)2 析出量及结合水量的测定表明, 80℃蒸养与20℃时的水化过程相比, 水化反应速度加速了5 倍。100℃加速了9 倍。这时水化过程进行的总规律未发生根本变化, 只是各水化期的延续时间随温度的升高而缩短。
  蒸气养护时硅酸盐水泥生成的主要水化产物,与标准养护基本相同。其主要组成为, 以CSH( Ⅰ) 、CSH( Ⅱ) 为主的C- S- H 微晶或非晶型水化硅酸钙、Ca(OH)2 及有碳化生成的CaCO3；还有少量的C2SH2和C2SH(B) 以及其它以亚稳相生成的水化硅酸钙；铝酸盐及铁铝酸盐生成的则是钙矾石、C3AH6 和C4AH11~19。
    不难看出, 水泥制品在不同的养护制度下, 水化反应速度存在较大差异, 但所生成的水化产物基本相同, 都可以获得较好的耐久性能。因此, 在国家标准《普通混凝土小型空心砌块》和《轻集料混凝土小型空心砌块》中, 均没有对应采用的养护制度提出要求。
    粉煤灰混凝土是指“掺入一定量粉煤灰的水泥混凝土”。当在水泥混凝土中掺入的粉煤灰的性能和掺量, 符合国家建设工程标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596) 、《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ146) 和建工行业标准《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》( JGJ28) 的相关规定, 并采用GBJ146 或JGJ28 中规定的粉煤灰混凝土配合比设计方法, 进行生产墙材制品的粉煤灰水泥混凝土( 以下简称: 粉煤灰混凝土) 的配合比设计, 可以更好地发挥粉煤灰的基本效应, 适当减少胶凝材料结石中Ca(OH)2  的数量, 而使强度高的水化硅酸钙有所增加, 并维持Ca(OH)2 在液相中始终处于饱和状态, 改善粉煤灰混凝土及其制品的性能或避免混凝土质量下降, 保证和提高粉煤灰混凝土及其制品的强度, 并使其具有好的耐久性。从而改善和提高粉煤灰混凝土及其墙材制品的性能。

水泥混凝土和硅酸盐混凝土的区别

综上所述, 笔者认为水泥混凝土和硅酸盐混凝土的主要区别在于胶凝材料结石中是否有Ca(OH)2 矿物存在, 其次是水化硅酸钙C/S 的高低, 这也是判定水泥混凝土还是硅酸盐混凝土的主要依据。至于生产硅酸盐制品, 所用的钙质材料是水泥还是石灰并不重要, 因为它们主要是用来提供与硅质材料进行火山灰反应所需要的Ca(OH)2 ；所不同的仅在于采用前者可实现硅酸盐制品的自然养护, 如可生产“自养粉煤灰小型空心砌块”和“自养粉煤灰砖”等,即可生产“双免”硅酸盐制品, 而采用后者生产硅酸盐制品时, 则需要常压或高压蒸汽养护, 且以采用高压蒸汽养护为宜。

硅酸盐混凝土

硅酸盐混凝土的定义, 在不同的资料中, 对其表述方法亦有所不同。在《硅酸盐辞典》( 1984 年, 建筑工业出版社) 一书中给出的硅酸盐混凝土的定义是: “磨细的硅质材料和石灰为胶凝材料, 必要时加少量石膏, 经常压和高压蒸汽养护生成以水化硅酸钙为主要产物的混凝土”, 国家标准《硅酸盐建筑制品术语》(GB/T16753—1997) 给出的是硅酸盐建筑制品的定义: “用硅质材料和钙质材料, 以一定的工艺方法, 在自然或人工水热合成条件下反应生成以水化硅酸钙、水化铝酸钙为主要胶结料的建筑制品”, 在国家标准《墙体材料术语》(GB/T 18968—2003) 中, 关于硅酸盐砖的定义是: “以硅质和钙质材料为主要材料, 掺加适量集料和石膏, 经坯料制备、压制成型、养护等工艺制成的实心、多孔或空心砖”。综合上述3 个表述形式不同的定义, 笔者认为将硅酸盐混凝土的定义表述如下较为合适: “磨细的硅质和钙质材料为胶凝材料, 掺加适量集料和石膏, 经自然养护、常压或高压蒸汽养护生成以水化硅酸钙为主要水化产物的混凝土”。这里的养护过程就是将钙质材料完成硅酸盐化的过程, 使钙质材料包括水泥、石灰、电石渣和钢渣等, 水化或消化过程生成的Ca(OH)2, 与硅质材料进行二次反应, 生成以水化硅酸钙为主的水化产物, 当采用水泥时, 由其水化生成的Ca(OH)2 矿物将消失( 这一点可以从后面, 由中国建筑材料科学研究院水泥所针对粉煤灰小型空心砌块所作的试验得到证实) , 这应该是“硅酸盐混凝土”一词的由来, 故其胶凝材料结石应称作“硅酸盐结石”为宜, 而不应再称作“水泥结石”, 因为它们是两种矿物组成和性能有明显差异的胶凝材料结石。

水化硅酸钙

水化铝酸钙为主要胶结料的建筑制　水量的测定表明，Ｏ８℃蒸养与２℃时的水化过程相　Ｏ 品”在国家标准《体材料术语》Ｇ／　８６—　，墙（ＢＴ１９８２０），于硅酸盐砖的定义是：以硅质和钙质　０３中关“ 比．化反应速度加速了５倍。０￣加速了９倍。水１０Ｃ这　时水化过程进行的总规律未发生根本变化，只是各　水化期的延续时间随温度的升高而缩短。　蒸气养护时硅酸盐水泥生成的主要水化产物，　与标准养护基本相同。其主要组成为，ＣＨ（、以ＳＩ）　ＣＨ（Ｉ为主的ＣＳＨ微晶或非晶型水化硅酸钙、ＳＩ）——　Ｃ（Ｈ　有碳化生成的ＣＣ３还有少量的ＣＳ　ａＯ）及ａＯ；２Ｈ 材料为主要材料，掺加适量集料和石膏，经坯料制　备、制成型、护等工艺制成的实心、压养多孔或空心　 砖”。综合上述３个表述形式不同的定义，笔者认为　将硅酸盐混凝土的定义表述如下较为合适：磨细　“ 的硅质和钙质材料为胶凝材料，加适量集料和石　掺 膏，自然养护、压或高压蒸汽养护生成以水化　经常硅酸钙为主要水化产物的混凝土”。这里的养护过　程就是将钙质材料完成硅酸盐化的过程，使钙质材　料包括水泥、石灰、电石渣和钢渣等，水化或消化过　程生成的Ｃ（Ｈ　与硅质材料进行二次反应，成　ａＯ），生以水化硅酸钙为主的水化产物，当采用水泥时，　由 和ＣｓＢ）２Ｈ（以及其它以亚稳相生成的水化硅酸钙；　铝酸盐及铁铝酸盐生成的则是钙矾石、　Ｈ和　Ｃ　Ｃ４ＡＨｌ１　１９　ｏ 不难看出，水泥制品在不同的养护制度下，水　 化反应速度存在较大差异，所生成的水化产物基　但本相同，都可以获得较好的耐久性能。因此，国家　在标准《普通混凝土小型空心砌块》《和轻集料混凝土　小型空心砌块》，没有对应采用的养护制度提　中均出要求。　粉煤灰混凝土是指“入一定量粉煤灰的水泥　掺混凝土”。当在水泥混凝土中掺入的粉煤灰的性能　 其水化生成的Ｃ（Ｈ　物将消失（ａＯ）矿这一点可以从　后面，中国建筑材料科学研究院水泥所针对粉煤　由灰小型空心砌块所作的试验得到证实），这应该是　“酸盐混凝土”词的由来，其胶凝材料结石应　硅一故称作“酸盐结石”宜，不应再称作“泥结　硅为而水石”，因为它们是两种矿物组成和性能有明显差异　的胶凝材料结石。　 和掺量，合国家建设工程标准《于水泥和混凝　符用 土中的粉煤灰》Ｇ／１９）《煤灰混凝土应用技　（ＢＴ５６、粉术规范》ＧＪ４）（Ｂ１６和建工行业标准《煤灰在混凝　粉土和砂浆中应用技术规程》ＪＪ８的相关规定，（Ｇ２）并　采用ＧＪ４Ｂ１６或ＪＪ８中规定的粉煤灰混凝土配合　Ｇ２比设计方法，进行生产墙材制品的粉煤灰水泥混凝　 硅酸盐制品常以硅质材料命名，以粉煤灰为　如硅质材料的．有粉煤灰硅酸盐砌块和粉煤灰硅酸盐　砖等。

水泥混凝土

为轻集料混凝土，９０ｇｍ。称其制　品如轻集料混凝土空心砌块

自然养护

自然养护的粉煤灰硅酸盐制品，由于在常温下　 如前所述，煤灰硅酸盐制品在不同的养护制　粉度下，胶凝材料可生成的主要水化产物有所不同，　而粉煤灰硅酸盐制品的耐久性能及抗干缩的能力，　与其水化产物的耐久性能及抗干缩的能力的好坏　密切相关。

常压蒸气养护

由于水化硅酸钙系列产物中的托勃莫来石晶　 由于粉煤灰硅酸盐制品生产工艺和装备的技　术进步，品可以得到较高的密实度，制而水化产物　中以低碱水化硅酸钙凝胶的强度为最高，显然无论　 采用何种养护制度，粉煤灰硅酸盐制品的强度基本　可以得到保证，因此，里仅就不同养护制度下的　这 体需要在较高的温度下生成，如石灰和硅胶或石灰　和磨细石英砂需在１０１５３～７％湿热条件顺利合成，　 粉煤灰硅酸盐制品的耐久性能及抗干缩能力进行　讨论。　 在蒸养条件下难以生成结晶良好的托勃莫来石，制　品的主要生成物是水化硅酸钙凝胶。因此，养粉　蒸煤灰制品，随着水热养护过程的延长，平衡产物有　水化硅酸钙凝胶ＣＨ（Ｉ）水石榴石、Ｓ、钙矾石及单　硫型水化硫铝酸钙以及少量的无水石膏等。

耐久性能及抗干缩的能力

蒸压粉煤灰制品的水化产物处于多相平衡状　态，即水化硅酸钙凝胶ＣＨ（、ＳＩ）托勃莫来石结晶、　水石榴石结晶及单硫型水化硫铝酸钙等同时并具　 有合适的比例平衡存在。托勃莫来石晶体可达３％　５以上，胶凝材料结石具有较高的结晶度。

高压蒸气养护

制品，胶凝材料结石为水泥石，不是粉煤灰　其而硅酸盐制品，在上述讨论范围之内。不　１２．２不同养护制度下粉煤灰硅酸盐制品的．