加氣混凝土生產技術實用講義

由《加氣混凝土》編輯部編輯的《加氣混凝土生產實用講義》出版已四年

了，講義對于加氣混凝土企業培訓職工，指導生產，提高技術，促進等方面都

起到了積極的作用，受到了廣大職工、工程技術人員和人員的歡迎。

近年來，加氣混凝土行業發展較快，新增企業100余家，全國已發展到300

多家，總的趨勢朝著大規模，機械化和自動化方向發展，中國加氣混凝土協會

決定重印《加氣混凝土生產技術實用講義》。在保持原版結構和內容的基礎上，

對近年出現的加氣混凝土新技術、新品種、新經驗作了簡要介紹，增錄了與生

產關系密切的有關原材料、生產工藝試驗方法和企業關注的材料，為廣大加氣

混凝土工作者，尤其是剛剛從事加氣混凝土工作的經營管理者、一線職工提供

了在生產實踐中發現問題、解決問題和研究問題的思路與方法，進一步規范和

統一檢測方法，使我們企業的經驗和成果更便于交流與推廣，促進加氣混凝土

行業的發展。

我國加氣混凝土企業的原材料差異較大，工藝技術路線不盡相同，規模和

技術相關懸殊，決定了實際經驗在指導生產過程中的重要性，但不深入研究加

氣混凝土的理論，難免會拘泥于已有的經驗，限制我們生產和管理水平的提高,

愿再版的《加氣混凝土生產技術實用講義》能給大家以啟迪和幫助，同時希望

廣大讀者指出其中的問題和不足，以便于今后修改。

中國加氣混凝土協會

二00三年八月

刖5

隨著加氣混凝土工業的發展，我國先后出版了兩套加氣混凝土工業技術書

刊。第一套是出版于1982年的《加氣混凝土生產技術》（崔可浩、楊偉明、陶

有生編）；第二套是出版于1990年的《加氣混凝土工業叢書》（崔可浩、吳庵敖

主編）。全套叢書共分三冊：即《加氣混凝土生產工藝》（張繼能、顧同曾編）；

《加氣混凝土生產機械設備》（應駒、宮潤梧主編）及《加氣混凝土工廠管理》

（王聲援、姜炳年編）。以上兩套技術書刊，對于加氣混凝土行業培訓技術人才、

指導生產都起到了極大的作用。

近幾年加氣混凝土工業發展極為迅速，生產廠家已由1991年的85家發展

到目前的180余家。生產企業尤其是新建企業的管理人員、技術人員及生產一

線職工，急需一套能夠迅速了解和掌握加氣混凝土生產技術的實用培訓講義。

《加氣混凝土》編輯部，對已出版的兩套書劃進行簡化、歸納、編輯。簡略了

一些理論敘述，吸收了國內外的最新科研成果和企業的實踐經驗，對加氣混凝

土生產工藝、原材料及主要設備，進行了通俗簡要的介紹。并提出了主要的工

藝控制點及常見的質量問題和解決方法，旨在為加氣混凝土工業的發展，略飛

微薄之力。本書由姜勇主編，邵英純校閱，望廣大讀者提出寶貴意見，以便修

改。本書在編寫過程中得到謝堯生、吳九成先生的指導和幫助，在此一并致謝。

由于編寫水平有限，不妥之處，望批評指正。

《加氣混凝土》編輯部

一九九九年元月

目錄

緒論...............................................................6

第一章加氣混凝土的結構及強度形成原理............................15

第一節加氣混凝土的結構..........................................15

第二節硅酸鹽混凝土水化產物及物理力學性能........................17

第三節硅酸鹽混凝土的強度形成....................................22

第二章加氣混凝土生產工藝過程.....................................26

第一節加氣混凝土的種類..........................................26

第二節生產工藝過程.............................................27

第三章原材料.....................................................36

第一節基本材料.................................................36

第二節發氣材料.................................................48

第三節調節材料.................................................56

第四節結構材料.................................................61

第四章原材料制備.................................................66

第一節粉煤灰的脫水濃縮..........................................66

第二節塊狀物料的破碎和磨細......................................68

第三節液體物料及鋁粉懸浮液的制備................................73

第五章配料澆注...................................................76

第一節配合比與生產配方..........................................76

第二節配料攪拌及澆注............................................87

第三節澆注穩定性...............................................94

第六章靜停切割..................................................116

第一節坯體的靜停...............................................116

第二節坯體的切割...............................................124

第三節坯體的損傷及防止.........................................137

第七章蒸壓養護..................................................142

第一節蒸壓的熱物理過程.........................................142

第二節蒸壓養護制度.............................................145

第三節蒸壓養護過程中制品的損傷與缺陷...........................151

第四節蒸壓釜安全操作及余熱利用.................................156

第八章加氣混凝土板..............................................161

第一節鋼筋網片.................................................161

第二節鋼筋網的組裝.............................................164

第三節板的生產.................................................166

第九章質量控制..................................................169

第一節質量管理的一般概念.......................................169

第二節質量控制.................................................169

結束語...........................................................175

附錄1常用單位中的法定單位和應淘汰的單位及換算..................176

附錄2加氣混凝土主要采用標準.....................................180

附錄3加氣混凝土料漿稠度測試方法.................................181

附錄4石灰有效鈣的測定（蔗糖法）.................................182

附錄5石灰消化速度試驗...........................................186

附錄6試驗室基本條件.............................................187

附錄7加氣混凝土常見缺陷成因及對策...............................191

緒論

加氣混凝土是一種輕質、多孔的新型建筑材料，具有質量輕、保溫好、可

加工和不燃燒等優點，可以制成不同規格的砌塊、板材和保溫制品，廣泛應用

于工業和民用建筑的承重量或圍護填充結構，受到世界各國建筑業的變通重視,

成為許多國家大力推廣和發展的一種建筑材料。

一加氣混凝土的一般概念

「水泥混凝土

「密實混凝土Y

硅酸鹽混凝土

混凝土《廣陶粒混凝土

廠輕混凝土Y

I輕集料混凝土L膨脹珍珠巖混凝土

「泡沫混凝土

I多孔混凝土Y

I加氣混凝土

混凝土是由膠結料、集料和水按一定比例配合的混合料，經硬化后形成具

有一定強度的人造石，以水泥為膠結料并與砂、石子、水按一定比例配合，經

攪拌、成型后，在常溫或蒸汽養護下形成的人造石，稱之為水泥混凝土。普通

的水泥混凝土的體積密度一般為2400kg/m3。以砂、粉煤灰等硅質材料和石灰、

水泥等鈣質材料按一定比例配合，經攪拌、成型后，在一定溫度、濕度下水熱

合成的人造石，稱之為硅酸鹽混凝土。普通硅酸鹽混凝土的體積密度一般為

1600~2400kg/m\這種水泥混凝土和硅酸鹽混凝土都是密實混凝土。

采用輕集料或用氣孔來代替普通混凝土中的集料的混凝土稱之為輕混凝

±,其體積密度一般小于1900kg/m3o采用各種陶料、膨脹珍珠巖等作為輕集料

制成的輕混凝土，稱這為輕集料混凝土。其制造工藝與密實混凝土基本相似，

體積密度一般為800~1800kg/m3o另一類輕混凝土是多孔混凝土，它沒有粗集料,

主要原材料都要經過磨細，并通過物理或化學方法使之形成直徑小于1?2mm的

氣孔，其體積密度一般小于1000kg/m3o

多孔混凝土按其氣孔形成的方式可分為加氣混凝土和泡沫混凝土兩大類。

加氣混凝土的多孔結構，由發氣劑在料漿中進行化學反應放出氣體而形成；泡

沫混凝土的多孔結構，由泡沫劑在機械攪拌過程中產生大量泡沫，滲入料漿中

均勻混合而形成；近年來出現的充氣混凝土，是將壓縮空氣彌散成大量微小氣

泡分散于料漿中。

多孔混凝土多為經蒸汽養護而成的硅酸鹽混凝土。養護方式可分為常壓蒸

汽養護（100。C飽和蒸汽）和高壓蒸汽養護（174.5?200.5C、0.8?1.5MPa餉和

蒸汽）兩大類，前者簡稱蒸養，后都簡稱蒸壓。加氣混凝土多為高壓蒸汽養護。

加氣混凝土是以硅質材料和鈣質材料為主要原料，摻加發氣劑，經加水攪

拌，由化學反應形成孔隙，通過澆注成型、預養切割、蒸壓養護等工藝過程制

成的多孔硅酸鹽制品。

二、加氣混凝土的發展

加氣混凝土最先出現于捷克，1889年，霍夫曼（Hofman）取得了用鹽酸鈉

制造加氣混凝土的專利。1919年，柏林人格羅沙海（Grosahe）用金屬粉未作發

氣劑制出了加氣混凝土，1923年，瑞典人埃克森（J.Eriksson）掌握了以鋁粉為

發氣劑的生產技術并取得了專利權。以鋁粉發氣產氣量大，所產生的氫氣在水

中溶解量小，故發氣效率高，發氣過程亦比較容易控制，鋁粉來源廣，從而為

加氣混凝土地大規模工業化生產提供了重要的條件。此后，隨著對工藝技術和

設備的不斷改進，工業化生產日益成熟，終于在1929年首先在瑞典建成了第一

座加氣混凝土廠。從開始工業化生產加氣混凝土至今不到七十年的歷史，加氣

混凝土工業得到了很大的發展，不僅在瑞典形成了“伊通（Ytong）“和”西波列克

斯（Siporex）"兩大專利及相應的一批工廠，而且在其它許多國家也相繼引進生產

技術或開發研究自己的生產技術，特別是一些氣候寒冷的國家如挪威、荷蘭、

波蘭、丹麥等國，研究成功自己的生產技術，形成了新的專利。如德國的海波

爾（Hebei）、荷蘭的求勞克斯（Durox）、波蘭的烏尼泊爾（Unipol）和丹麥的司梯

瑪（Sterna）o二戰前，加氣混凝土僅在少數北歐國家推廣應用，而現在，無論是

嚴寒地區，還是赤道附近的炎熱地帶，生產和應用已遍及五大洲60多個國家。

我國早在30年代就有了生產和使用加氣混凝土的記錄。當初，在上海平涼

路橋邊，建成一座小型加氣混凝土廠，其產品用于現國毛六廠幾幢單層廠房和

上海大廈、國際飯店、錦江飯店，新城大廈等高層建筑的內隔墻，并一直延用

至今。

解放后，我國十分重視加氣混凝土的研究和生產，1958年，原建工部建筑

科學研究院開始研究蒸養粉煤灰加氣混凝土，1962年起建筑科學研究院與北京

有關單位研究并試制了加氣混凝土制品。并很快在北京矽酸鹽廠（現北京輕質

材料廠）和貴陽灰砂磚廠（現貴陽高新華宇輕質建材有限公司）半工業性試驗

獲得成功。1965年引進瑞典西列克期公司專利技術和全套裝備，在北京建成我

國第一家加氣混凝土廠——北京加氣混凝土廠，標志著我國加氣混凝土進入工

業化生產時代。

從1971年對引進的西波列克期技術裝備進行測繪，消化吸收起，開始了我

國加氣混凝土工藝裝備的開發使用。先后形成了中國建筑東北設計院的6m翻轉

式切割機級（目前，各設備制造企業已推進了3.9X1.2、4.2x1.2m等機型）；上海

楊浦的4m預鋪鋼絲卷切式切割機組；北京建材設計研究院的3.9m預鋪鋼絲提

拉式切割機組；常州建材研究設計所和中國建筑東北設計院翻版的海波爾切割

機組，中國建筑東北設計院消化吸收海波爾的JHQ切割機組；常州建材研究設

計所消化吸收的司梯瑪成套設備和4m和6m系列分步式切割機（仿伊通）及配

套設備等，為加氣混凝土裝備的國產化打下了基礎。

自1965年度建設第一家加氣混凝土廠起，經歷了近40年時間，我國不僅

建成了各類加氣混凝土廠逾400家，總設計能力超過3000萬n?。成為國際上應

用粉煤灰生產加氣混凝土最廣泛、技術最成熟的國家，并且進一步拓展了原材

料的范圍，成功地將其它工業廢棄物如石灰加工產生的碎末、水泥管樁生產過

程中排放的廢漿以及玻璃、采煤、采金業的尾礦等作為硅質材料大量用于加氣

混凝土生產。隨著生產的發展，在全國還涌現了一批從事加氣混凝土生產、設

備和應用技術研究的科研院所和大專院校，建立健全了科研、設計、教學、施

工、裝備和配套材料等系統；制定了從原材料、產品、試驗方法和施工應用的

標準和規范，使我國加氣混凝土形成了完整的工業體系。

表0-1加氣混凝土的生產規模和產量

年份1981198519901995200020022004

產量（萬ri?）60140175350500650980

生產規模（萬n?）10027027041567010002600

企業數量（個）436485133230270359

三、發展加氣混凝土的意義

加氣混凝土是以硅質材料和鈣質材料為主要原料，摻加發氣劑，經加水攪

拌，由化學反應形成孔隙，經澆注成型，預養切割，蒸汽養護等工藝過程制成

的多孔硅酸鹽混凝土，其主要特點表現在以下幾個方面：

1、重量輕

加氣混凝土的體積密度一般為400?700kg/m3。相當于實心粘土磚的1/3,普

通混凝土的1/5,也低于一般輕骨料混凝土及空心砌塊、空心粘土成等制品，因

而，采用加氣混凝土作墻體材料可以大大減輕建筑物自重，進而可減小建筑物

的基礎及梁、柱等結構件的尺寸，可以節約建筑材料和工程費用，還可提高建

筑物的抗震能力。

表0-2幾種常用建筑材料的體積密度（kg/m

材料加氣混木材實心粘灰砂磚空心砌陶粒混普通混

凝土土磚塊凝土凝土

指標400~700400-701600-181700-20900-1701400-182000-24

0000000000

2、保溫性能好

加氣混凝土內部具有大量的氣孔和微孔，因而有良好的保溫隔熱性能，加

氣混凝土的導熱系數通常為0.09?0.22W/（m.K）,僅為實心粘土磚的1/4?1/5,普

通混凝土的1/5?1/10,通常20cm厚的加氣混凝墻的保溫隔熱效果，相當于49cm

厚的普通實心粘土磚墻，不僅可節約采暖及制冷能源，而且可大大提高建筑物

的平面利用系統，是唯一采用單一材料即可達到節能設計標準的新型墻體材料。

表0-3幾種常用建筑材料的導熱系數（W/m.K）

材加氣混土坯實心粘土空心混凝土浮石混凝土普通混玻璃

料凝土墻磚砌塊砌塊凝土

指0.09~0.20.700.43-0.811.0-1.0460.28-0.401.500.75

標2

表0-4主要建材熱物理性質

材料體積密度導熱系數導溫系數比熱蓄熱系數濕度

種類(kg/m3)(W/m.K(m2/h)(kj/kg.k(w/m2k)(wt%)

))

加氣混凝5250.1280.000950.922.6120

土7000.220.000851.343.8615.3

鋼筋混凝25001.630.002800.8415.58—

土

黏土磚16680.430.001240.756.230

石膏板8720.300.001121.094.6010.07

玻璃25000.760.001300.8410.70—

陶粒9000.410.001940.844.71—

3、良好的耐火性能且不散發有害氣體

加氣混凝土的主要原材料大多為無機材料，其本身又具有保溫隔熱性能，

因而，還有良好的耐火性能，并且遇火不散發有害氣體；由于對建筑物中的鋼

筋具有較好的作用，當加氣混凝土建筑遭遇火災時一，往往僅在表面造成損傷，

對結構性能并不起根本的破壞。

表0-5加氣混凝土的耐火性能

產品種類干密度(kg/m3)厚度(mm)耐火評定

751500min

水泥.礦渣.砂500100225min

150345min

200480min

水泥.石灰.粉煤灰600100360min

200480min

水泥.石灰.砂500100240min

150>240min

4、具有可加工性

加氣混凝土不用粗骨料，具有良好的可加工性，可鋸、包h鉆、釘，并可

用適當的粘結材料粘結，給建筑施工提供了有利的條件。

5、原料來源廣、生產效率高、生產能耗低

加氣混凝土可以用砂子、礦渣、粉煤灰、尾礦、煤砰石及生石灰、水泥等

原料生產，可以根據當地的實際條件確定品種和生產工藝，并且可大大利用工

業廢渣。加氣混凝土是粉煤灰間接利用的極好產品，加氣混凝土的資源利用率

較高(In?原材料可生產5m3的產品)，遵循減量化節約原則和循環經濟戰略。

加氣混凝土的生產效率比較高，一個中等的規模的加氣混凝土古物，年人均實

物勞動效率可達600m3左右。少數自動化程度較高的企業則達900?1000n?,比

粘土磚(180m3)及混凝土砌塊(500-800m3)都高。加氣混凝土生產耗能較低。

其單位制品的生產能耗56.8kg(標煤)，僅為同體積粘土磚能耗的50%。

表0-6幾種外墻材料生產總能耗

墻體種類墻厚(cm)每m2墻面材料生產能耗(kg標煤)

制品水泥.石灰鋼筋合計

粉煤灰加氣混凝土2013.164.63.521.28

混凝土砌塊3714.584.63.522.68

灰砂磚3723.334.030.5727.93

陶粒混凝土2843.001.163.4847.64

實心粘土磚3731.924.030.5736.52

加氣混凝土在我國的工業化生產歷史雖然不到四十年，但其產品門類已發

展到非承重砌塊、承重砌塊、保溫塊、墻板與屋面板，被廣泛用于工業與民用

建筑，成為一種極富生命力的新型建筑材料。1996年12月，在全國墻改工作會

議上，鄒家華副總理提出，大力發展節能、節土、利廢的符合可持續發展戰略

的建筑材料，其生產能耗是實心粘土磚1/2?1/3；體積密度300?800kg/n?。為此

建筑物基礎造價可降低15%,運輸能耗降低10%；導熱系統是實心粘土磚的

1/4-1/5,20cm加氣混凝土的保溫隔熱效果相當于49cm粘土而言，每生產1萬

nP產品可消納粉煤灰1.45萬噸，節省灰埸用地0.5畝，節省燒磚用地5畝，減

少C2O排放850噸。

按照《全國墻材革新“九五”計劃和2010年發展規劃》“九五”墻材革新計劃

的主要奮斗目標是到2000年，新型墻體材料產量折合標準磚達1500億塊，占

墻材總量20%,其中大中城市平均達到30%?40%,中等城市平均達到25%?30%；

2010年規劃目標新型墻體材料占墻體材料總量的40%,經濟發達城市要求占

60%?80%。若按6%的增長率，2010年墻體材料預計達17960億塊，新型墻體

材料以40%計，應為7185億塊，以目前加氣混凝土的所占比例計算，則加氣混

凝土的生產能力將達108億塊，折合1590萬n?。國家經貿委的《墻體材料革新

“十五”規劃》提出，2005年，實心粘土磚的總量由2000年的5400億塊，控制

在4500億塊以內；新型墻體材料要求達到3000億塊；2005年，新型墻體材料

產量占墻體材料總量的比重達到40%,整個墻改步伐得到加快，加氣混凝土在

我國必將得到進一步的發展。

表0——7德國加氣混凝土產量與市場份額

年份19601965197019751980198519901995

產量（百萬ri?）0.350.601.501.703.202.202.804.70

市場份額（％）1.01.64.26.510.711.212.214.6

注：市場份額為加氣混凝土占墻體材料的比例。

表0——8我國加氣混凝產量與市場份額

年份198119851990199520002002

產量（百萬nP）0.21.41.753.55.06.50

市場份額（％）0.170.320.450.60

思考題：

1、什么是加氣混凝土？

2、加氣混凝土有那些特點？

3、加氣混凝土可以利用那些工業廢棄物?

第一章加氣混凝土的結構及強度形成原理

加氣混凝土是一種多孔硅酸鹽混凝土，它的各種物理力學性能取決于蒸壓

養護后的混凝土結構，包括孔結構及孔壁的組成。

和一般硅酸鹽混凝土一樣，加氣混凝土的孔壁的組成，是由鈣質材料與硅

質材料在水熱處理過程中所生成的一系列水化產物的種類和數量決定的，也是

使加氣混凝土具有一定的物理力學性能的原因。

加氣混凝土的孔結構，不僅有如同一般硅酸鹽混凝土那樣的微孔結構，還

有鋁粉所形成的氣孔，這些對加氣混凝土的物理力學性能有著極大的影響。

第一節加氣混凝土的結構

加氣混凝土的結構系氣孔與孔間壁組成。對于體積密度為500kg/m3的加氣

混凝土而言。其氣孔含量約為整個混凝土體積的50%,其余50%即為孔間壁。

氣孔由鋁粉在料漿中發氣形成，并在硬化過程固定在混凝土中，氣孔孔徑

在2mm以內,一般大都為0.2?0.8mm。

孔間壁是加氣混凝土的基本材料在水的作用下，經過蒸壓養護后形成的人

造石。它的組成為水化產物、末水化的材料顆粒和混合水清苦怕孔隙。

顯然，加氣混凝土的強度及其它物理力學性能決定于：孔間壁的構造和強

度；氣孔形狀、孔徑、氣孔含量以及分布的均勻性。

一、加氣混凝土孔間壁結構

1、水化產物

加氣混凝土的水化產物和一般硅酸鹽混凝土相似。以粉煤灰加氣混凝土為

例，其水化產物主要是CSH(I),托勃莫來石和水石榴子石。

2、末反應的材料顆粒

對于硅酸鹽混凝土而言，不能說水熱合成反應越完全，水淪產物越多，混

凝土的強度就越高，以一定數量的末反應顆粒構成骨架，水淪產物作為膠結料,

包裹在末反應顆粒表面并填充其空隙混凝土整體，其強度及其它物理力學性能

最好。

3、孔間壁內的孔隙

孔間壁內的孔隙結構主要與配料的水料比和水化反應程度有關。一般來

說，按孔隙的大小可以概略地分為水化產物內的膠凝孔、毛細孔以及介于兩者

之間的過渡孔。水化產物內的孔徑尺寸較小，其孔徑一般小于5mm。毛細孔是

原材料一水系中沒有被水化產物填充的原來的充水空間，這類孔隙的尺寸比較

大，其孔徑一般大于0.2mm。在上述兩類孔隙之間的，我們稱之為過渡孔。

孔徑的大小與孔隙率對混凝土強度的影響較大，但加氣混凝土本身是一種多孔

結構，相對來說，孔間壁內的孔隙對強度的影響不如氣孔結構對強度的影響大。

二、加氣混凝土孔結構

加氣混凝土的強度受氣孔的結構及形狀的影響較大。

加氣混凝土的氣孔率主要取決于鋁粉的加往入量，從而也就決定了加氣混

凝土的體積密度，加氣混凝土的強度同樣服從于孔隙率理論，氣孔率越大，體

積密度越小，強也就越低。如果保持氣孔率不變（體積密度也相應地不變），改

變氣孔的大小，也可以改變加氣混凝土的強度。在工藝條件許可時，盡量減小

氣孔的尺寸，將可以提高加氣混凝土的強度，如果將氣孔與孔間壁中的毛細孔、

膠凝孔一起計算孔隙率，加氣混凝土的總孔隙率可達70%（當體積密度為

500kg/m3時）。有的研究者認為，如果保持孔隙率不變，減少氣孔含量，增大毛

細孔含量，同樣可以提高加氣混凝土的強度。

氣孔的開關因生產工藝條件不同而分為封閉的圓孔（更多的是橢圓孔）、沒

有完全封閉的孔和完全貫通的孔三類，其中，第一種孔對強度等物理力學性能

的不利影響最小，而第三類影響最大。

第二節硅酸鹽混凝土水化產物及物理力學性能

加氣混凝土的結構是由氣孔和孔間壁組成，而孔間壁又是由水化產物，末

水化的材料顆粒及孔隙組成。因此，討論加氣混凝土的強度及其它物理力學性

能，就必須認識水化產物。如作深入的探討必須具備專業知識和專門的手段，

這對于工廠生產來說尚無必要，因此，我們在此只作一般性的討論。

一、水熱處理過程中的水化產物與物理力學性能

硅酸鹽混凝土在高壓釜中所進行的一系列物理化學反應（即水熱反應）使

硅酸鹽凝土中各組成材料之間在較高溫度下互相反應，產生一系列水化產物，

如水化硅酸鈣，水化鋁酸鈣，水化鋁硅酸鈣和水化硫鋁酸鈣等。這些產物將混

凝土中各固體顆粒膠結在一起，形成牢固的整體結構，賦予混凝土全新的物理

化學性質。人們把這一在水熱條件下合成新的水化產物的過程稱為水熱合成。

硅酸鹽混凝土的水熱合成反應，本質上是石灰的水化產物一Ga（OH）2或水

泥中的硅酸三鈣，硅酸二鈣水化時析出的C—S—H凝膠和Ga（OH）2與硅質材料

中的SiO2、A12O3以及水之間的化合反應。當原料中有石膏時（主要成份CaSO4）,

石膏中的CaSO4也參與反應。因此，我們先來認識CaO、SiO2、A12O3與水反

應的情況及產物。

1、CaO—SiO2—H2O系統

用蒸壓合成方法制得的水化硅酸鈣礦物至少有17種，硅酸鹽混凝土中常見

的礦物有以下幾種:

表1—1幾中主要的水化硅酸鈣

礦物組成鮑格命名泰勒命名礦物組成鮑格命名泰勒命名

C2SH0.9~l.C2sH(A)a-C2SHC2sH2?4C2sH2C2SH(II)

25

C2sHi.4?1.C2SH(B)0—C2sHC2SH1.1CSH(A)燧石CSH

5

CI.O?1.5C2SH1.0

C2SH0.3~l.C2SH(C)y—C2SHCSH(B)CSH(I)

0?2.5

注：C—CaO;S—SiO2;H——H2O,下文中A——A12O3

可以看出：以上水化產物主要可以分為雙堿(2個C)型和單堿(1個C)

型水化產物。

(1)CSH(I)

CSH(I)是硅酸鹽混凝土中最主要的水化生成物之一，是一種結晶度較低

的單堿水化硅酸鈣，其晶體呈纖維狀，結構為層狀，與膨脹粘土礦物相似。

CSH(I)單礦物有較高的抗壓強度；當周圍介質相對濕度降低時引起的干

燥脫水使其產生較大的收縮；在CO2作用下，分解生成高度分散的方解石，強

度有較大降低。

(2)托勃莫來石(C5s6H5?9)

托勃莫來石也是硅酸鹽混凝土中最主要的水化生成物，是一種結晶完好的

單堿水化硅酸鈣，在蒸壓養護時間較長的情況下，半結晶的CSH(I)可以逐漸

變成結晶良好的托勃莫來石。托勃莫來石的結晶呈薄片狀。

托勃莫來石的強度比CSH(I)低，但是，在細小晶體的CSH(I)中穿插

一些托勃莫來石，其強度比單一CSH(I)試件高出約一倍，在CO2作用下，也

被分解成方解石。但碳化后強度降低減小；托勃莫來石的干燥收縮值比CSH(I)

要小得多。

(3)C2sH2

C2sH2是堿度的水化硅酸鈣，一般僅存在于蒸壓條件的開始階段，以后就分

解成CSH(I)和Ca(OH)2。它和CSH(I)一樣是纖維狀結構。

(4)硬硅鈣石

硬硅鈣石是純纖維狀結構的致密礦物，是一種含水量低的單堿水化硅酸鈣,

其強度低于CSH(I)及托勃莫來石，但干燥收縮值很小。

(5)雙堿水化硅酸鈣C2sH(A)、C2sH(B)、C2sH(C)

往往存在于蒸壓開始階段的雙堿水化硅酸鈣，當蒸壓時間延長，轉變為低

堿水化物，但當石灰量較多或水泥較多時，可能穩定存在雙堿水化物。

雙堿水化硅酸鈣的強度普遍低于單堿水化物，但其結晶較好，碳化系數(碳

化后強度比碳化前強度)高，收縮值小。

2、CaO_ALO3_H2O系統

常溫下，這一系統中的礦物很多，但在高溫水熱處理下，都將轉化為C3AH6,

這是唯一能穩定存在的化合物，C3AH6是立方晶體，強度低，但抗碳化性能好，

經碳化后強度不但不降低，反而有所提高。

3、CaO_Al2O3__SiO2_H2O

水石榴子石是隨著蒸壓溫度的變化及原材料的變化而變化，通常其結構在

C3AH6到C3As3之間，顯然變化是因SiO2代替H2O而成。

水石榴子石有很強的結晶能力，其強度并不高，但其干濕循環及碳化強度

均較高，強度也在單堿水化物和雙堿水化物之間。

4、CaO_Al2O3_CaSO4_H2O系統

(1)三硫型水化硫鋁酸鈣，晶體呈六角形柱狀或針狀結晶，當其形成時，固相

體積增加27倍。

(2)單硫型水化硫鋁酸鈣，晶體呈六角形片狀，當其形成時，固相體積不增大。

三硫型水化硫鋁酸鈣在125?175℃范圍內是穩定的。

表1-2人工合成的水化硅酸鈣單礦物的性能

末碳化的試件45晝夜碳化的試件

合成條件

立方試樣棱柱試樣立方試樣棱柱試樣

水化

抗壓強抗壓抗壓抗壓

物名溫體積體積體積體積

時度強度強度強度

稱度(，密度密度密度密度

間(MPa(MP(MP(MP

C)kg/m3kg/m3kg/m3kg/m3

)a)a)a)

托勃

莫來175241.3232.51.193.21.580.2451.340.85

石

CSH

(B2001201.3316.51.063.01.710.231.310.20

)

硬硅

2501681.1512.51.007.51.50.1651.270.60

鈣石

200961.131.90.870.151.360.070.970.18

C2s

H2502401.111.80.980.251.380.1551.330.40

(C

)

表1-3幾種水化產物的強度及其他性能

抗折強度（MPa）抗凍性碳化收縮

水化產物

合成后碳化后干濕循環后（次）（%）

托勃莫來石3.53.02.3182.6

CSH(B)4.03.32.6124.0

硬硅鈣石8.37.66.0230.96

C2sH(A)0.55.01.61050.54

C2sH(C)0.82.81.4750.37

C3sH62.43.22.6—0.22

C3ASH41.92.72.3—0.14

二、水化產物的綜合強度

硅酸鹽混凝土中，其膠凝物質不可能是某一種純粹的水化產物，而總是由

多種水化產物的混合相或連續相組成。因此，有必要對幾種水化產物的綜合強

度進行討論。

楊波爾研究了數種水化產物以不同比例組成的凝膠物質膠結的試件強度，

其中以托勃莫來石+CSH（I）膠結的試件強度最高（設其相對強度為了00%）；CSH

（I）或CSH（I）+CSH（II）次之（相對強度56?62%）；水化鈣鋁黃長石（含70^80%）

+CSH（I）再次之（相對強度20?30%）；水石榴子石（含70?80%）+CSH（I）（含

20?30%）更次之（相對強度13?20%）；C2AH水石榴子石最低（相對強度3?4%）。

以上只是從強度的角度研究了幾種水化產物組合在一起的性能，而硅酸鹽

混凝土的其它的物理力學性能并不與強度性能一致，因此，需要綜合考慮獲得

某種理想組成的膠凝物質。

第三節硅酸鹽混凝土的強度形成

生產硅酸鹽混凝土的原材料要求能提供CaO和SiO2o提供CaO的材料有石

灰、水泥和粒狀高爐礦渣，水泥和礦渣同時也提供了部分SiCh;提供SiCh的材

料有石英砂、粉煤灰及其它工業廢渣。不論用什么原材料生產硅酸鹽混凝土，

其實質都是CaO與SiCh在水熱條件下合成水化硅酸鈣，以此作為硅酸鹽混凝土

有膠凝物質，與尚末反應的材料顆粒結合在一起，構成混凝土的整體強度，當

摻有石膏時，還有CaSCU及粉煤灰、水泥中含有的AI2O3等參與反應。因此，水

化產物還包括水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣等。

一、原材料的溶解度

水化反應一般要經過原材料在液相中的溶解、過飽和析晶、晶體長大形成

結晶結構等過程。原材料的溶解，即石灰水化后的Ca(OH)2和砂、粉煤灰中SiO2

溶解到液相中，然而結合為各種組成的水化硅酸鈣。因此，原材料在各種條件

下的溶解度，直接影響到水化產物的生成及組成。

各種物質的溶解度均與溫度相關。Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而下了

降，如下25℃時，溶解度1.13?1.3g/l,99℃時為0.52?0.60g/l,174.5C時為

0.1~0.15g/lo相反，砂及無定型硅膠的溶解度隨溫度的升高而增加。當溫度為

25℃時，砂的無定型SiCh溶解度在0.04?0.1g/l,在99℃時為0.2?0.3g/l,溶解度

極小,但當溫度超過150℃以后，溶解度迅速增加，在174.5C時，達到0.6?0.7g/l。

無定型硅膠的溶解度稍大，在25℃時就達0.1?0.14g/l,100℃時達0.36?0.42g/l,

174.5℃時為0.7~0.8g/l0

由此可見，在室溫條件下及至100C的蒸養條件下，由于砂的溶解度很小,

石灰與砂很難反應。因此，室溫養護及蒸養的灰砂制品強度很底，只有將溫度

提高到150℃以上(如0.8MPa,174.5C；l.OMPa,183℃和1.2MPa,191℃),

石灰與砂的反應激烈進行。因此，蒸壓灰砂制品具有較高的強度。粉煤灰中硅

鋁玻璃體內的SiO2一般稱之為活性硅，可以把這種SiO2看成無定型硅膠，由于

它在100C時就具有較大的溶解度，因此，蒸養粉煤灰硅酸鹽制品可獲得一定強

度(但在這種溫度在生成的水化產物主要是CSH(I),制品的收縮性能等較差。

在174.5C,開始大量生成托勃莫來石時，制品性能才能得以提高。

二、蒸壓過程中，石灰與砂反應的歷程

水泥一石灰一砂加氣混凝土的強度主要來源于石灰與砂的水熱合成反應生

成物。如前所述，石灰與砂的反應應在蒸壓條件下進行。在蒸壓的初期，SiO2

溶解速度甚慢，溶解物還未來得及遷移到砂粒之間的空間就被結合成C2sH(A),

并形成砂料的鑲邊。隨著液相中SiCh增多和Ca(OH)2溶解度的降低，溶解的SiO2

遷移距離增加，在離砂粒表面較近的地方形成單堿水化物CSH(I),而在稍遠

的地方生成C2sH(A),在更遠的地方仍然存在尚未結合的游離CaO。

當蒸壓繼續進行，靠近砂料處生成CSH(B)和C—S—H凝膠。而原來的

CSH(I)部分再結晶為托勃莫來石，托勃莫來石并不首先出現在砂粒表面上。

隨著蒸壓處理時間的延長，砂粒表面的包鑲逐漸增厚，越來越密實，水份

向砂粒表面滲透受到阻礙，而砂粒溶解后的產物向外遷移也越來越困難，最后

甚至被迫停止，這樣，水化產物的析出必然越來越少，因而強度增長率也就逐

漸衰減了。

三、灰砂硅酸鹽混凝土的強度

以石灰和砂子為主要原料的硅酸鹽混凝土制品是靠CaO與SiO2生成的水化

產物將末參加反應的砂粒膠結在一起而獲得強度的，在砂子質量較好，配合比

合適時，獲得高強度的關鍵在于控制適當的水化產物的數量，水化生成物的堿

度和結晶度。

當水化物數量較少，水化層厚度較薄時，水化產物不能充分地把砂粒粘結

在一起形成堅硬的整體。水化層如果太厚，則可能因缺少堅強的骨架，強度反

而下降，同時使制品產生較大的干縮。

水化物的堿度決定了水化物的晶型。堿度太高，制品強度必然降低，而堿

度不足則對生成水化物不利。

水化物的結晶度決定了水化物的膠凝性能和強度。結晶度較低者，晶粒細

小而量多，具有較好的膠凝性，結晶度良好的，晶粒粗大而量少，比較理想的

情況是在大量細小結晶水化物中穿插著適當數量的粗大晶體、連生體，結晶度

較低的CSH(I)中摻入一些結晶好的托勃莫來石，能夠顯著提高制品的強度。

而過多的托勃莫來石甚至單一結晶良好的托勃莫來石連生體，使強度反而較低,

若水化物為結晶硬硅鈣石則強度將更低。

四、粉煤灰制品的水化產物

水泥一石灰一粉煤灰加氣混凝土和水泥一石灰一砂加氣混凝土一樣，其強

度的基本來源也是水化生成物。

粉煤灰的主要組成是硅、鋁玻璃體，其數量一般達70%左右，主要萬分SiO2

和AI2O3是粉煤灰活性的主要來源，(粉煤灰的活性是指粉煤灰在與石灰等堿性

物質進行反應的能力，這是與砂子最大的不同之處)。此外，尚有莫來石、石英

等結晶礦物以及未燃盡的碳粒。粉煤灰制品能夠在蒸養條件下合成膠凝物質，

有懶于粉煤灰中的玻璃體參與反應，莫來石及石英都是晶體礦物，在蒸養條件

下，一般不參與水熱合成反應，而只起到微集料作用。粉煤灰中玻璃體具有活

性，是因為粉煤灰在熔融狀態下，經過淬冷，使自由的分子沒有來得及進行排

列而固化，使其積聚了相當的內能，一旦在堿性條件下，自由的分子就很容易

析出與石灰水化以后的Ca(OH)2進行反應。在蒸壓養護條件下，粉煤灰中的石

英和莫來石參加到生成水化產物的反應中來，成為提供SiCh的來源之一，而水

熱合成反應的最終產物也與蒸養的有所不同。

蒸養粉煤灰制品的水熱合成產物主要是：1、水化硅酸鈣，以CSH(I)為

主，基本上沒有托勃莫來石；2、水化硫鋁酸鈣，包括單硫型和三硫型；3、水

石榴子石。

在蒸壓養護條件下，粉煤灰制品進行水熱合成反應時的溫度通常要求在

174.5C或更高，CSH(I)在較高溫度下轉變為托勃莫來石，同時，粉煤灰中的

莫來石和石英晶體，開始溶解參與反應，因而粉煤灰制品中的水化生成物，不

僅有CSH(I)和水石榴子石，而且還有較多的托勃莫來石，水化產物的數量也

增多了，晶膠比得到合理匹配，從而提高了制品強度，降低了制品的干燥收縮

和碳化收縮，這也是蒸壓制品與蒸養制品的重要差別。

第二章加氣混凝土生產工藝過程

加氣混凝土是一種多孔的硅酸鹽混凝土，與普通混凝土及硅酸鹽混凝土不

同，其強度及其它物理力學性能不僅受到水化產物的影響，也受到氣孔結構的

影響，因此，有其特殊的生產工藝，并且，其生產工藝受到采用的原材料的不

同也各具特點。

第一節加氣混凝土的種類

加氣混凝土是以鈣質材料和硅質材料為主要原料，以化學發氣方法形成多

孔結構，通過蒸壓養護完成水熱合成反應從而獲得強度等物理力學性能的硅酸

鹽混凝土。從其材料組成及其水熱合成反應與生成物看，是一種硅酸鹽混凝土;

從氣孔結構看，也是一種多孔混凝土。就加氣混凝土的原料、用途，還可以作

以下分類：

一、基本原料的組成形成不同種類的加氣混凝土

我們可將以不同原料生產的加氣混凝土分為單一鈣質材料加氣混凝土和混

合鈣質材料加氣混凝土兩類，其中，單一鈣質材料的有水泥一砂加氣混凝土業

砂加氣混凝土；石灰一粉煤灰加氣混凝土和石灰一凝灰巖加氣混凝土，混合鈣

質材料的有；水泥一石灰一砂加氣混凝土；水泥一石灰一粉煤灰加氣混凝土，

水泥一礦渣一砂加氣混凝土；水泥一石灰一尾礦砂加氣混凝土和水泥一石灰一

沸騰爐渣加氣混凝土。

目前，我國主要生產水泥一石灰一砂加氣混凝土、水泥一石灰一粉煤灰加

氣混凝土和水泥一礦渣一砂加氣混凝土三種，其中以水泥一石灰一粉煤灰加氣

混凝土為最多，約占總產量的70%。

二、不同用途的加氣混凝土

按不同用途，加氣混凝土產品品種可分為非承重砌塊、承重砌塊、保溫塊、

墻板與屋面板五種；為滿足不同的用途，有些企業還生產異型塊、異型板和裝

飾塊、裝飾板，其中，非承重砌塊生產和使用最為廣泛，它的體積密度一般為

500kg/m3和600kg/m\主要使用在框架結構中的填充墻與隔墻而不承擔荷載；

承重砌塊的體積密度為600kg/m3的700kg/m3的和8OOkg/m3的，在建筑中，經特

殊結構處理后承擔荷載；保溫塊的體積密度一般為300kg/m3的和400kg/m3的，

主要用于建筑物保溫隔熱，屋面板和墻板都是加筋加氣混凝土板，根據用途不

同，其配筋也不同，主要與高層混凝土框架建筑及鋼結構建筑配合。

第二節生產工藝過程

加氣混凝土可以根據原材料類別、品質、主要設備的工藝特性等，采取不

同的工藝進行生產。但一般情況下，主要工藝流程分原材料制備、鋼筋加工、

鋼筋網組裝、配料、澆注、靜停、切割、蒸壓養護及出釜等工序。

一、主要工序的工藝方法及意義

鋁粉外加劑水泥石膏石灰粉煤灰或砂水

工藝流程圖

1、原材料制備

生產加氣混凝土首先將硅質材料如砂子、粉煤灰等進行磨細，其中，根據

原材料要求及工藝特點，有的采取干磨成粉，有的加水濕磨制漿，還有與一部

分石灰等混磨。混磨又有二種方式：一種是干混磨制備膠結料，另一種是加水

濕磨，主要為改善粉煤灰或砂的特性，稱為水熱球磨。購入的石灰大多為塊狀,

因此，石灰也必須經過破碎和粉磨。石膏一般不單獨磨細，或摻入粉煤灰一同

磨細，或摻入石灰一同磨細，也可與石灰輪用一臺球磨機，其它輔助材料和化

學品也常經制備使用。原材料制備工序，是配料的準備工序，是使原材料符合

工藝要求的再加工及完成配料前的貯備均化陳化過程，是直接影響整個生產過

程能否順利進行、產品質量能否達到要求的最基本的工藝環節。

2、鋼筋加工

鋼筋加工是生產加氣混凝土板的特有工序，包括鋼筋的除銹、調直、切斷、

焊接、涂料制備、涂料浸漬和烘干。鋼筋是生產加氣混凝土板的結構材料，工

序控制不僅影響產品質量，更直接影響建筑物的結構性級與安全性。

3、鋼筋網組裝

鋼筋網組裝工序是把經過防腐處理的鋼筋網，按工藝要求的尺寸規格和相

對位置組合后裝入模具中，并使其固定，以便澆注。

4、配料

配料是把制備好并貯存待有的各種原料進行計量、溫度和嘗試的調節和少

量摻加材料的現場計量制備，然后按工藝要求，依次向攪拌設備投料。配料是

加氣混凝土工藝過程的一個關鍵環節，關系到原材料之間各有效萬分的比例，

關系到料漿的流動性和粘度是否適合鋁粉的發氣及坯體的正常硬化等，對發氣

膨脹、硬化過程及制品性能都有最直接的影響。

5、澆注

澆注工序是加氣混凝土區別于其它各種混凝土的獨特的生產工序之一。澆

注工序是把前道配料工序經計量及必要的調節后投入攪拌機的物料進行攪拌，

制成達到工藝規定的時間、溫度、稠度要求的料漿，通過攪拌機的澆注口（故

又稱澆注攪拌機）澆注入模。此時，若生產板材時，模中已置入組裝好的鋼筋

網。料漿在模具中進行一系列物理化學反應，產生氣泡，使料漿膨脹、稠化、

硬化，形成加氣混凝土坯體。澆注工序是能否形成良好氣孔結構的重要工序。

與配料工序一道構成加氣混凝土生產工藝過程的核心環節。

6、靜停

靜停工序主要是促使澆注后的料漿繼續完成稠化、硬化的過程，實際上這

一過程從料漿澆注入模后即開始，包括發氣膨脹和坯體養護兩個過程，以使料

漿完成發氣形成坯體，并使坯體達到一定強度，以便進行切割，通常，這一過

程是在一定溫度條件下進行，所以，又稱熱室靜停。這一工序沒有太多的操作,

應避免震動，同時，嚴格注意發氣過程漿體的變化，并反饋至配料、澆注工序。

坯體的主要缺陷均在此工序產生，如塌模、坯體開裂、憋氣等。

7、切割

切割工序是對加氣混凝土坯體進行分割和外形加工，使之達到外觀尺寸要

求。切割工藝體現了加氣混凝土便于進行大體積成型、外形尺寸靈活多樣而能

大規模機械化生產的特點，也是加氣混凝土有別于其它混凝土的一個較突出的

優點，切割工作可以機械進行，也可人工進行。為了提高生產效率和產品質量,

人們設計了專用的切割機，構成了加氣混凝土生產工藝的核心，并形成不同的

專利技術。切割工序直接決定加氣混凝土制品外觀質量和某些內在質量。

8、蒸壓養護

蒸壓養護工序是加氣混凝土坯體進行高壓蒸汽養護。對加氣混凝土而言。

只有經過一定溫度和足夠時間的養護，坯體才能完成必要的物理化學變化，從

而產生強度，滿足建筑施工的需要。這個過程通常要在174.5。C以上的進行，

因而，常密封良好的蒸壓釜，能入具有一定壓力的飽和蒸汽進行加熱，使坯體

在高溫高濕條件下，充分完成其水熱合成反應，得到所需要的新礦物，使加氣

混凝土具有一定強度及其它物理力學性能。蒸壓養護工序決定了加氣混凝土內

在性能的最后形成。

9、出釜

出釜是加氣混凝土生產的最后一道工序（有些工藝在生產板材時，出釜后

還有板材加工工序）。包括制品出釜、吊運、檢驗、包裝及小車、底板的清潔涂

油，保證向市場提供合格的產品及下一個生產循環的正常進行，隨著市場對制

品外觀的要求及城市管理的要求，越來越多的加氣混凝土生產企業已開始對加

氣混凝土制品進行包裝，相應的包裝也由簡單打包固定到增設包裝機械，采用

熱塑包裝。

二、加氣混凝土生產工藝的主要類型

加氣混凝土的生產工藝過程如前述，從原材料制備到產品出釜，具體到每

個工廠采取的工藝流程及裝備又各不相同，但每種專利與技術，主要是圍繞坯

體切割來展開。目前，世界上已經形成了伊通（ytong）、西波列克斯（Siporex）.

海波爾（Hebei）、烏尼泊爾（Unipol）＞求勞克斯（Durox）、塞爾康（Cellcon）和

司梯瑪（Stema）等專利技術。我國加氣混凝土設備的開發也已獲得多項成果，并

形成特有的工序，如6m翻轉式切割工藝、4m預鋪鋼絲卷切式工藝、3.9m預鋪

鋼絲提拉式切割工藝、海波爾翻版技術（包括JHQ切割機），司梯瑪翻版技術和

分步式切割工藝技術（仿伊通）及手工切割工藝。目前，我國主要工藝有：

1、西波列克斯工藝

西波列克斯工藝是我國引時的首條加氣混凝土生產線，裝備在北京加氣混

凝土廠，設計年產量15萬m3。工藝過程為：原材料經分別處理后配料；固體物

料以重量計量，液體和漿體以體積計算，采用移動式攪拌澆注機對物料進行攪

拌澆注；模具在注入料漿后就地靜停初養，使坯體硬化；切割機為西波列克斯

專利，在切割機上，有拆模和合模裝置，坯體完成切割后仍然合上模框，實行

帶模養護，蒸壓釜規格為（p2.85x25.6m,模具規格6xl.54x0.65m,蒸汽壓力

1.5MPao1998年投產的南京旭建新型建材有限公司引進的西波列克斯改進型切

割機組，采用的是將坯體夾起完成橫切，然后再將坯體置于縱切輸送帶上，在

坯體推進行走時完成縱切。

2、海波爾工藝

海波爾工藝是由羅馬尼亞抵債而引進的成套技術。原裝備在天津加氣混凝

土廠、上海硅酸鹽制品廠和哈爾濱加氣混凝土廠，設計規模為年產20萬nA特

點是：采用膠結料混磨工藝，固定式攪拌澆注，移動式靜停初養，經海波爾切

割機切割；制品脫模養護，澆注與蒸壓養護分兩種底板，采用（p2.85x37m蒸壓

釜，蒸汽壓力L2MPa。引進后常州建材研究設計所與中國建筑東北設計院對主

要設備進行了消化，由東北院推出了JHQ切割機技術。目前，已于國內裝備了

武漢華宇建材公司等十八家企業。

3、伊能工藝

伊通先后已有幾種專利技術，目前裝備在北京加氣混凝土廠（技改線）的

是伊通三代，主機設備由德國引進（原伊通在瑞典，北京引進的是德國道斯騰

公司的仿制型），規模為年產27萬n?。特點是：砂和石灰分別磨細；固定攪拌

澆注，澆注后的模具通過摩擦輪移動靜停初養，采用伊通切割機組，坯體被帶

模空中側翻90度，并改由側板支承坯體進入切割線完成切割。切割后，坯體不

再翻回，以側立形式入釜養護；蒸壓釜規格（p2.85x25.6m