1. 研究目的与意义（文献综述）

我国目前正处于社会、经济高速发展的时期，寻求工业化与城镇化的协同发展是全面建设和谐社会的重要途径。随着社会发展，国家实行墙体改革政策，以实现保护土地、节约能源的目的，近几年在社会上出现的新型墙体材料种类越来越多，其中应用较多的加气混凝土是一种由硅质材料和钙质材料混合后加入发气剂形成多孔结构的材料，在蒸压养护条件下制备得到的新型轻质墙体建筑材料，具有优良的物理性能和节能环保的特性。加气混凝土在国内已有50年应用历史， 在“十二五”期间国内建筑行业快速发展的前提下，加气混凝土的生产规模急速增长，而生产厂家的生产设备以及产品质量较之以往有明显的改善。据不完全统计，至“十二五”末期全国已有加气混凝土生产厂家近2000家，设计年产量达5000万m³，已占据国内多数地区节能保温建筑用墙体材料的主导地位。

加气混凝土具有保温隔热、耐火阻燃、吸音隔声、轻便可加工等特点，自1889年霍夫曼取得了利用碳酸盐和碳酸钠发生化学反应生成气体并制备加气混凝土，加气混凝土砌块得到迅猛的发展，其作为新型墙体材料中的一颗“启明星”，其具有黏土砖的 1/3 的干密度、良好的抗震能力、较好的保温隔热等性能。我国于 1965 年引进了瑞典西波列克斯技术，并广泛应用于墙体材料。针对加气混凝土板在应用过程中出现的问题，欧、美、日等国的科研人员和工程实践者针对其力学性能(特别是抗震性能) 以及耐久性能作了大量的研究，取得了丰硕的成果。例如，在比利时，加气混凝土用于内衬板、隔墙板或防火墙取得了很大的成功。在英国，20世纪70～80年代英国建筑保温标准修订后，加气混凝土成为主要建筑保温材料，加气混凝土使用量占总建筑工程材料使用量的 40%以上。在东欧和南欧地区，每年加气混凝土使用量在几百万立方米左右。俄罗斯与波兰(UNIPOL)市场加气混凝土的使用量也增长强劲。

蒸压加气混凝土是新型墙体材料，资源、性能和成本在它的身上得到了最佳 的重组，他的优点有节能、资源利用和循环利用等，其中节能是它最突出的特点。其属于高效节能墙体的主要材料体系之一。蒸压加气混凝土属于钙-硅体系的蒸压多孔材料，通过物理-化学发气法在钙-硅体系混合浆料中引入气体，使其在化学发气反应与料浆稠化成为高孔隙率的材料，通过恒温恒湿养护，等待其多孔结构稳定后，在高温高压的条件下进行水热合成反应，使孔隙材料反应生成水化硅酸钙，托贝莫来石与水石榴子石等混合相，使其具有一定的强度。

对于普通混凝土和加气混凝土，利用扫描电子显微镜进行扫描可以获得其SEM图片，利用图像分析软件Image J对SEM图片进行黑白二元处理，分析获得普通混凝土和加气混凝土的截面孔隙孔径分布和面积孔隙率，其可以近似代替材料体积孔隙（即孔隙率）和孔径分布。

（a）普通混凝土A（放大倍数5000） （b）普通混凝土B（放大倍数5000）

（c）加气混凝土A（放大倍数200） （d）加气混凝土B（放大倍数200）

分析后可得到各材料孔隙大小及分布：

1. 普通混凝土

   

2. 加气混凝土

   由图表可知普通混凝土内部孔径相对较小，由累计孔体积曲线亦可发现相同的规律，在微观尺度及宏观尺度内累计孔体积曲线较为平缓，而介观尺度内随孔径减小累计孔体积迅速增大，因此普通混凝土的大部分孔隙为介观孔，加气混凝土内部孔隙尺寸较大，其孔隙绝大部分为宏观孔。显然，孔隙率越大，其同体积下密度必然会越低，以便于达到轻质的要求。

   水热合成法：压力在 1MPa~1GPa 之间，温度在 100~1000℃之间的前提条 件下，通过水溶液里面的物质，进行化学反应得到新物质的一种合成方法。水热 合成法一般都分为亚临界和超临界两种方法，但是在平时的实验和应用中，一般 在实验室里或者在工业中应用时，都是把实验温度控制在 100~240℃之间，而其 中的压力在水热釜内也保持相对较低，这是典型的亚临界水热合成。所以平时都 是用的是亚临界法。

   本项目拟采用水热法制备高性能加气混凝土，用粉煤灰、硅酸盐水泥作为原 材料，铝粉为发气剂，混合于反应釜中，在一定的温度和压力下，使水泥、粉煤 灰发生水化反应，最后形成混凝土块体。通过 XRD 对加气混凝土水化产物成分的分析、SEM 对其表观形貌，产物的结构与联系进行表征，探讨了原材料的细度、外加调节剂等因素对强度的影响。再添加纤维、石墨烯，探究其加入对混凝 土强度的影响。阐明反应水热机理，为提高高性能加气混凝土强度和扩大高性能加气混凝土的应用提供一定的研究基础。研究思路如下图：

   
   

   
   

   
   

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

1. 探究用水量以及聚羧酸减水剂对轻质高强加气混凝土孔结构的影响规律。主要探讨混凝土拌合物在浇注之后到开始凝结这段时间，为防止出现严重的泌水现象，控制其用水量和减水剂的用量、反应时间、反应温度，使新拌混凝土的工作性达到实验要求。

2. 探究水泥掺量对高钙脱硫粉煤灰轻质高强加气混凝土制备过程与性能的影响规律。主要探讨在原材料的使用上，控制水泥的颗粒级配和掺量，不改变其他条件的前提下，对此种加气混凝土砌块的抗压强度和密度影响。

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   3. 研究计划与安排

   第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

   第4－9周：按照毕业设计（论文）主要内容设计实验方案，进行实验。

   第9－11周：对所得实验样品进行测试，得到测试数据。

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   4. 参考文献（12篇以上）

   [1] 袁润章. 胶凝材料学[m]. 武汉:武汉工业大学出版社, 1996

   [2] 张继能. 加气混凝土生产工艺[m]. 武汉:武汉工业大学出版社, 1992

   [3] yuanming song, chuanchuan guo, jueshi qian, tianding.effect of the ca-to-si ratio on the properties of autoclaved aeratedconcrete containing coal fly ash from circulating fluidized bed combustionboiler[j].construction and building materials 83 (2015) 136-142

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