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我国目前正处于社会、经济高速发展时期,存在资源、能源过度消耗,固体废弃物储量巨大、利用困难,生态环境破坏与退化加剧等严峻问题。同时,建筑能耗逐年递增,使环境污染和能源危机不断加剧,建筑节能成为当务之急。研究高利废轻质节能型墙体材料意义重大。本文依托固废资源化利用与节能建材国家重点实验室开放课题(SWR-2020-007),分别以低活性钙硅质固废:电石渣和花岗岩石粉为主要材料,研究了电石渣-花岗岩石粉基蒸压加气混凝土(Autoclaved aerated concrete,AAC)的制备技术与性能调控方法。首先,系统研究了电石渣、花岗岩石粉以及多元固废复掺对AAC料浆性能、物理力学性能等的影响,采用SEM、XRD、FT-IR等微观测试方法揭示了固废替代对制品水化产物的影响,确定高利废体系配比;通过料浆发气速度与稠化速度的协同研究,实现坯体形成过程的稳定性调控;研究蒸压温度和时间对制品性能的影响,确定适宜的蒸压制度;在此基础上,通过外加剂和纳米增强材料,对坯体形成过程、气孔孔径分布、孔壁强度等进行了优化与调控,为低活性固废基墙体材料轻质高强化提供参考。本文主要工作与研究结果如下:一、钙硅固废对AAC性能的影响以硅质固废花岗岩石粉替代黄河特细砂,随着掺量的增加,制品中托贝莫来石数量明显减少,制品力学性能显著降低,其最大替代量60%时,制品力学强度为3.02MPa,绝干密度523kg/m~3。钙质固废替代量的增加对料浆的稳定性有较大的影响,随着替代量的增加,生石灰水化放热效应减弱,料浆前期反应速率减弱,发气量由230ml减少至198ml,制品绝干密度增大。多元固废复掺时,表现出相似规律,替代量的增加,料浆前期发气速率减缓,料浆发气量由223ml减小至192ml,制品绝干密度由525kg/m~3增大至536kg/m~3;增加钙质材料用量,减少硅质材料用量,料浆碱度提升,前期发气速率提升,固废替代量的增大导致水化生成产物的减少。二、电石渣-花岗岩石粉基AAC性能的影响因素原材料的细度直接影响其反应活性和料浆稳定性。花岗岩石粉活性低,其细度对料浆发气速率及发气生成量影响较小,对料浆流动性影响较大,当比表面积由328m~2/kg增大至385m~2/kg时,其流动度由270mm减小至235mm。电石渣细度对其反应活性有明显提升作用,当比表面积由282m~2/kg增大至368m~2/kg时,其反应活性增加,放热量增大,料浆前期发气速率明显提升,流动度由240mm增大至262mm。花岗岩石粉和电石渣细度优选值分别为372m~2/kg和356m~2/kg。水料比为0.54~0.60时,料浆流动度由238mm增大至258mm,料浆稳定性较佳;当水料比处于0.60~0.64之间时,料浆稠度过小,40min内已经完成发气,发气速度远大于稠化速度,且减缓料浆的稠化速度。因此,水料比选为0.60。料浆浇注温度的高低,决定材料水化反应速率,浇注温度由30℃增高至80℃,料浆流动度由258mm减小至223mm;浇注温度在30~40℃时,料浆前期膨胀速度过慢;当浇注温度高于60℃时,料浆发气速率加快,35min后体积膨胀趋于平缓。因此,浇注温度选为50~60℃。铝粉膏掺量的高低影响料浆的发气速率及发气生成量,掺量为0.12%~0.17%时,前期发气速率随之增大,但对料浆流动性影响较小。掺量由0.15%增长0.17%时,料浆前期反应速率过快,35min时完成发气,并出现冒泡及塌陷等现象。为保证坯体形成过程的稳定性,选用铝粉膏掺量为0.15%。在选用以上优配比参数的基础上,蒸压温度为195℃时,恒温时间8h时,强度达到最大值3.36MPa,绝干密度为529kg/m~3。三、电石渣-花岗岩石粉基AAC轻质高强化研究孔隙率及孔结构是决定AAC容重与强度的关键因素。选用聚羧酸减水剂和HPMC为外加剂,进行制品孔隙率与孔结构优化。在满足浇注需求流动性的前提下,通过改变减水剂与HPMC掺量,进一步提升料浆的可加工性,优化料浆发气速率与稠化速率的匹配性,使气孔分布更加均匀,并降低制品中大孔占比。AAC中孔隙以外的固体部分对制品强度有主要贡献。采用纳米二氧化硅对孔壁进行增强改性研究,当纳米二氧化硅掺量由0.2%增大至0.8%时,制品强度得到明显提升。微观分析表明,纳米二氧化硅的掺入,显著影响C-S-H凝胶与托贝莫来石晶体的形成。