摘要: 本文認為國家標準《墻體材料術(shù)語》及有關(guān)墻材產(chǎn)品標準, 對硅酸鹽制品和水泥制品的界定不夠明晰, 這樣會使鈣質(zhì)材料為水泥的自養(yǎng)硅酸鹽制品與水泥制品魚目混珠, 如將自養(yǎng)硅酸鹽制品誤當(dāng)作自然養(yǎng)護的水泥制品用于建筑工程, 會給建筑工程質(zhì)量留下隱患。
關(guān)鍵詞: 水泥混凝土; 硅酸鹽混凝土; 粉煤灰; 蒸壓; 蒸養(yǎng); 自養(yǎng)
前言
為了促進科技交流和貿(mào)易發(fā)展, 使墻體材料的生產(chǎn)、應(yīng)用、科研、設(shè)計、教學(xué)、著作與翻譯等方面的工作, 能夠用統(tǒng)一的分類方法和科學(xué)、準確、統(tǒng)一的語言, 國家先后頒布了行業(yè)標準《磚和砌塊名詞術(shù)語》( JC/T 790—85) 、國家標準《硅酸鹽建筑制品術(shù)語》(GB/T 16753—1997) 和《墻體材料術(shù)語》(GB/T18968—2003) 等, 因此, 在墻體材料產(chǎn)品的國家或行業(yè)標準中, 大都隨著編制的時間不同, 分別采用上述相應(yīng)標準所規(guī)定的術(shù)語和定義作為所編標準的術(shù)語和義。
筆者由于工作需要, 在學(xué)習(xí)和應(yīng)用上述標準以及有關(guān)墻材產(chǎn)品標準過程中, 認為上述有的標準及某些墻材產(chǎn)品標準中, 對于混凝土墻材制品的術(shù)語及定義, 存在某些欠妥之處, 也許由于個人的偏見,主要表現(xiàn)在硅酸鹽混凝土與水泥混凝土的術(shù)語及定義相混淆, 極易造成“雙免”之類的墻材制品與水泥制品魚目混珠, 這不利于墻材產(chǎn)品質(zhì)量的管理和正確指導(dǎo)墻材生產(chǎn), 更不利于保證建筑工程質(zhì)量,因此, 本文擬就此進行討論以求共同探討。
1 關(guān)于混凝土墻材制品的術(shù)語和定義
混凝土是指由膠凝材料( 水泥或膠結(jié)料) 、水、集料, 必要時還有化學(xué)外加劑和礦物摻合料等組分按一定比例合理配料, 經(jīng)成型、硬化后制成的人造石。墻體材料常用的混凝土制品按膠凝材料分, 主要有水泥混凝土制品( 以下簡稱水泥制品) 和硅酸鹽混凝土制品( 以下簡稱硅酸鹽制品) 。
1.1 水泥混凝土和硅酸鹽混凝土
1.1.1 水泥混凝土
水泥混凝土指以各種硅酸鹽水泥為膠凝材料或為節(jié)約水泥按國家標準《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)
規(guī)范》(GBJ146—90) 及相關(guān)標準的規(guī)定摻入適量粉煤灰取代部分水泥作為輔助膠凝材料, 經(jīng)養(yǎng)護生成以水化硅酸鈣和Ca(OH)2 為主要水化產(chǎn)物的混凝土。
以硅酸鹽水泥為膠凝材料, 經(jīng)養(yǎng)護可生成4 種以上既有低堿又有高堿不同類型和不同C/S 的水化硅酸鈣凝膠C- S- H ( 約占水泥總量的70%左右) 及Ca(OH)2 ( 約占25%左右) 為主的水化產(chǎn)物, 其形成的堅硬石狀體稱為水泥結(jié)石。其中Ca(OH)2 是水泥結(jié)石穩(wěn)定和混凝土耐久的標志性礦物, 即使按國家標準GBJ146—90 及相關(guān)標準的規(guī)定, 摻入適量的粉煤灰, 取代部分水泥, 水泥結(jié)石中仍含有足夠的Ca(OH)2 礦物, 以保持結(jié)石的穩(wěn)定和混凝土的耐久。
以普通砂、石作集料的水泥混凝土, 稱為普通混凝土, 其制品如普通混凝土空心砌塊、混凝土多孔磚等; 采用天然或人造輕粗集料, 密度小于1950kg/m3 的水泥混凝土, 稱為輕集料混凝土, 其制品如輕集料混凝土空心砌塊。
1.1.2 硅酸鹽混凝土
硅酸鹽混凝土的定義, 在不同的資料中, 對其表述方法亦有所不同。在《硅酸鹽辭典》( 1984 年, 建筑工業(yè)出版社) 一書中給出的硅酸鹽混凝土的定義是: “磨細的硅質(zhì)材料和石灰為膠凝材料, 必要時加少量石膏, 經(jīng)常壓和高壓蒸汽養(yǎng)護生成以水化硅酸鈣為主要產(chǎn)物的混凝土”, 國家標準《硅酸鹽建筑制品術(shù)語》(GB/T16753—1997) 給出的是硅酸鹽建筑制品的定義: “用硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料, 以一定的工藝方法, 在自然或人工水熱合成條件下反應(yīng)生成以水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣為主要膠結(jié)料的建筑制品”, 在國家標準《墻體材料術(shù)語》(GB/T 18968—2003) 中, 關(guān)于硅酸鹽磚的定義是: “以硅質(zhì)和鈣質(zhì)材料為主要材料, 摻加適量集料和石膏, 經(jīng)坯料制備、壓制成型、養(yǎng)護等工藝制成的實心、多孔或空心磚”。綜合上述3 個表述形式不同的定義, 筆者認為將硅酸鹽混凝土的定義表述如下較為合適: “磨細的硅質(zhì)和鈣質(zhì)材料為膠凝材料, 摻加適量集料和石膏, 經(jīng)自然養(yǎng)護、常壓或高壓蒸汽養(yǎng)護生成以水化硅酸鈣為主要水化產(chǎn)物的混凝土”。這里的養(yǎng)護過程就是將鈣質(zhì)材料完成硅酸鹽化的過程, 使鈣質(zhì)材料包括水泥、石灰、電石渣和鋼渣等, 水化或消化過程生成的Ca(OH)2, 與硅質(zhì)材料進行二次反應(yīng), 生成以水化硅酸鈣為主的水化產(chǎn)物, 當(dāng)采用水泥時, 由其水化生成的Ca(OH)2 礦物將消失( 這一點可以從后面, 由中國建筑材料科學(xué)研究院水泥所針對粉煤灰小型空心砌塊所作的試驗得到證實) , 這應(yīng)該是“硅酸鹽混凝土”一詞的由來, 故其膠凝材料結(jié)石應(yīng)稱作“硅酸鹽結(jié)石”為宜, 而不應(yīng)再稱作“水泥結(jié)石”, 因為它們是兩種礦物組成和性能有明顯差異的膠凝材料結(jié)石。
硅酸鹽制品常以硅質(zhì)材料命名, 如以粉煤灰為硅質(zhì)材料的, 有粉煤灰硅酸鹽砌塊和粉煤灰硅酸鹽磚等。
1.1.3 水泥混凝土和硅酸鹽混凝土的區(qū)別
綜上所述, 筆者認為水泥混凝土和硅酸鹽混凝土的主要區(qū)別在于膠凝材料結(jié)石中是否有Ca(OH)2 礦物存在, 其次是水化硅酸鈣C/S 的高低, 這也是判定水泥混凝土還是硅酸鹽混凝土的主要依據(jù)。至于生產(chǎn)硅酸鹽制品, 所用的鈣質(zhì)材料是水泥還是石灰并不重要, 因為它們主要是用來提供與硅質(zhì)材料進行火山灰反應(yīng)所需要的Ca(OH)2 ；所不同的僅在于采用前者可實現(xiàn)硅酸鹽制品的自然養(yǎng)護, 如可生產(chǎn)“自養(yǎng)粉煤灰小型空心砌塊”和“自養(yǎng)粉煤灰磚”等,即可生產(chǎn)“雙免”硅酸鹽制品, 而采用后者生產(chǎn)硅酸鹽制品時, 則需要常壓或高壓蒸汽養(yǎng)護, 且以采用高壓蒸汽養(yǎng)護為宜。
1.2 不同養(yǎng)護制度下粉煤灰混凝土和粉煤灰硅酸
鹽混凝土膠凝材料的水化產(chǎn)物及性能。
1.2.1 不同養(yǎng)護制度下粉煤灰混凝土的水化產(chǎn)物及性能
硅酸鹽水泥隨著養(yǎng)護溫度的升高, 硅酸鹽的溶解度增大, 水化反應(yīng)加速。對Ca(OH)2 析出量及結(jié)合水量的測定表明, 80℃蒸養(yǎng)與20℃時的水化過程相比, 水化反應(yīng)速度加速了5 倍。100℃加速了9 倍。這時水化過程進行的總規(guī)律未發(fā)生根本變化, 只是各水化期的延續(xù)時間隨溫度的升高而縮短。
蒸氣養(yǎng)護時硅酸鹽水泥生成的主要水化產(chǎn)物,與標準養(yǎng)護基本相同。其主要組成為, 以CSH( Ⅰ) 、CSH( Ⅱ) 為主的C- S- H 微晶或非晶型水化硅酸鈣、Ca(OH)2 及有碳化生成的CaCO3；還有少量的C2SH2和C2SH(B) 以及其它以亞穩(wěn)相生成的水化硅酸鈣;鋁酸鹽及鐵鋁酸鹽生成的則是鈣礬石、C3AH6 和C4AH11~19。
不難看出, 水泥制品在不同的養(yǎng)護制度下, 水化反應(yīng)速度存在較大差異, 但所生成的水化產(chǎn)物基本相同, 都可以獲得較好的耐久性能。因此, 在國家標準《普通混凝土小型空心砌塊》和《輕集料混凝土小型空心砌塊》中, 均沒有對應(yīng)采用的養(yǎng)護制度提出要求。
粉煤灰混凝土是指“摻入一定量粉煤灰的水泥混凝土”。當(dāng)在水泥混凝土中摻入的粉煤灰的性能和摻量, 符合國家建設(shè)工程標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596) 、《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GBJ146) 和建工行業(yè)標準《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》( JGJ28) 的相關(guān)規(guī)定, 并采用GBJ146 或JGJ28 中規(guī)定的粉煤灰混凝土配合比設(shè)計方法, 進行生產(chǎn)墻材制品的粉煤灰水泥混凝土( 以下簡稱: 粉煤灰混凝土) 的配合比設(shè)計, 可以更好地發(fā)揮粉煤灰的基本效應(yīng), 適當(dāng)減少膠凝材料結(jié)石中Ca(OH)2 的數(shù)量, 而使強度高的水化硅酸鈣有所增加, 并維持Ca(OH)2 在液相中始終處于飽和狀態(tài), 改善粉煤灰混凝土及其制品的性能或避免混凝土質(zhì)量下降, 保證和提高粉煤灰混凝土及其制品的強度, 并使其具有好的耐久性。從而改善和提高粉煤灰混凝土及其墻材制品的性能。
1.2.2 不同養(yǎng)護制度下粉煤灰硅酸鹽混凝土膠凝
材料的水化產(chǎn)物及其性能粉煤灰硅酸鹽制品的強度和耐久性能取決于制品的密實度和硅酸鹽石的礦物組成。凡是影響這兩方面的工藝因素, 都會影響制品的性能。在制品具有合理的配料和相同的密實度條件下, 磨細的硅質(zhì)和鈣質(zhì)膠凝材料, 隨著養(yǎng)護制度的不同, 水化生成物及其結(jié)晶度有明顯差異。從而使不同養(yǎng)護制度生產(chǎn)的硅酸鹽制品的耐久性能有所差別。
1. 2. 2. 1 不同養(yǎng)護制度下粉煤灰硅酸鹽混凝土膠凝材料的水化產(chǎn)物
( 1) 高壓蒸氣養(yǎng)護
蒸壓粉煤灰制品的水化產(chǎn)物處于多相平衡狀態(tài), 即水化硅酸鈣凝膠CSH( Ⅰ) 、托勃莫來石結(jié)晶、水石榴石結(jié)晶及單硫型水化硫鋁酸鈣等同時并具有合適的比例平衡存在。托勃莫來石晶體可達35%以上, 使膠凝材料結(jié)石具有較高的結(jié)晶度。
( 2) 常壓蒸氣養(yǎng)護
由于水化硅酸鈣系列產(chǎn)物中的托勃莫來石晶體需要在較高的溫度下生成, 如石灰和硅膠或石灰和磨細石英砂需在130～175℃濕熱條件順利合成,在蒸養(yǎng)條件下難以生成結(jié)晶良好的托勃莫來石, 制品的主要生成物是水化硅酸鈣凝膠。因此, 蒸養(yǎng)粉煤灰制品, 隨著水熱養(yǎng)護過程的延長, 平衡產(chǎn)物有水化硅酸鈣凝膠CSH( Ⅰ) 、水石榴石、鈣礬石及單硫型水化硫鋁酸鈣以及少量的無水石膏等。
( 3) 自然養(yǎng)護
自然養(yǎng)護的粉煤灰硅酸鹽制品, 由于在常溫下粉煤灰在Ca(OH)2環(huán)境中, 水化反應(yīng)在早期進行的比較緩慢, 使制品坯體的早期強度很低, 難以滿足自然養(yǎng)護的需要, 當(dāng)以水泥取代石灰作為鈣質(zhì)材料進行水化反應(yīng), 加水后首先水泥進行水化反應(yīng)生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等凝膠, 并能形成Ca(OH)2晶體。凝膠能夠膠結(jié)分散的粉煤灰顆粒材料, 形成不可逆膠化和硬化, 從而使制品具有早期強度。因此, 以水泥水化生成的Ca(OH)2, 取代石灰消化生成的Ca(OH)2 可實現(xiàn)粉煤灰硅酸鹽制品的自然養(yǎng)護, 即免蒸免燒。
隨著養(yǎng)護齡期的延長, 水泥水化生成的Ca(OH)2不斷同粉煤灰中的活性SiO2 和Al2O3 反應(yīng), 隨之Ca(OH)2在液相中的濃度不斷降低, 直至降到飽和狀態(tài)以下, 致使水泥水化生成的高堿水化硅酸鈣水化析出Ca(OH)2, 轉(zhuǎn)化為低堿水化硅酸鈣, 最終使Ca(OH)2 完成了硅酸鹽化的過程, 使Ca(OH)2礦物消耗殆盡, 形成了硅酸鹽石。一些實驗研究和有關(guān)資料表明, 粉煤灰—水泥體系自養(yǎng)粉煤灰硅酸鹽制品, 膠凝材料的主要水化產(chǎn)物即硅酸鹽石主要的礦物組成有: 水化硅酸鈣凝膠CSH( Ⅰ) 、水化鋁酸鹽C3AH6、鈣礬石、單硫型水化硫鋁酸鈣和結(jié)晶度很差的水石榴石等。
如果按國家標準《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GBJ146) 和建工行業(yè)標準《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》( JGJ28) 的規(guī)定, 以適量粉煤灰取代部分水泥生產(chǎn)的墻材制品, 應(yīng)屬粉煤灰混凝土制品, 其膠凝材料結(jié)石為水泥石，而不是粉煤灰硅酸鹽制品, 不在上述討論范圍之內(nèi)。
1. 2. 2. 2 不同養(yǎng)護制度下粉煤灰硅酸鹽制品的耐久性能及抗干縮的能力
由于粉煤灰硅酸鹽制品生產(chǎn)工藝和裝備的技術(shù)進步, 制品可以得到較高的密實度, 而水化產(chǎn)物中以低堿水化硅酸鈣凝膠的強度為最高, 顯然無論采用何種養(yǎng)護制度, 粉煤灰硅酸鹽制品的強度基本可以得到保證, 因此, 這里僅就不同養(yǎng)護制度下的粉煤灰硅酸鹽制品的耐久性能及抗干縮能力進行討論。
如前所述, 粉煤灰硅酸鹽制品在不同的養(yǎng)護制度下, 膠凝材料可生成的主要水化產(chǎn)物有所不同,而粉煤灰硅酸鹽制品的耐久性能及抗干縮的能力,與其水化產(chǎn)物的耐久性能及抗干縮的能力的好壞密切相關(guān)。
( 1) 粉煤灰硅酸鹽制品各種水化產(chǎn)物的耐久性能粉煤灰硅酸鹽制品的耐久性最重要的有, 抗凍和抗碳化性能。
①抗凍性能
科學(xué)研究表明, 混凝土中膠凝材料結(jié)石中各種水化物的抗凍性能不盡相同, 就礦物成分而言, 其抗凍性的大小按以下順序排列:水化硅酸二鈣(B) > 水化硅酸二鈣(C) > 托勃莫來石>Ⅰ型水化硅酸鈣> 水化鋁酸鈣。
②抗碳化性能
實驗研究表明, 托勃莫來石碳化6 個月后強度提高40%, CSH (Ⅰ) 碳化6 個月強度下降20%, 顯
然, 托勃莫來石的抗碳化性能明顯好于水化硅酸鈣凝膠。
水石榴石的組成是可變的, 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, 其中一個SiO2可取代兩個H2O。水石榴石的組成與水熱處理溫度有關(guān), 溫度愈高, 其組成中含有SiO2 的程度愈高, 抗碳化性能隨之增高。
三硫型水化硫鋁酸鈣的抗碳化性能較差, 碳化速度較快, 碳化后密實度減小, 強度急劇降低。單硫型水化硫鋁酸鈣則相反, 碳化后密實度增加, 強度大幅度提高。
( 2) 干燥收縮性能
研究與探討
粉煤灰硅酸鹽材料, 在常溫下水化極其緩慢一般都是通過蒸養(yǎng)和蒸壓措施促進水化反應(yīng)。其水化產(chǎn)物有晶體、半晶體和膠體之分, 其中晶體不受干燥條件的影響, 水化產(chǎn)物的結(jié)晶度越高, 抗干縮能力就越好。
有關(guān)研究表明, 在充分水化的蒸壓粉煤灰制品的硅酸鹽石中, 水化硅酸鈣系列產(chǎn)物中, 托勃莫來石可達35%以上, 其余為各種C/S 的水化硅酸鈣凝膠, 另外, 還有一定數(shù)量的結(jié)晶良好的水石榴石晶體, 而使蒸壓粉煤灰磚具有較高的結(jié)晶度。而水化充分的自養(yǎng)制品的硅酸鹽石中, 水化硅酸鈣系列產(chǎn)物由于反應(yīng)溫度低, 幾乎全部為低堿水化硅酸鈣凝膠, 沒有托勃莫來石晶體。蒸養(yǎng)制品水化產(chǎn)物的結(jié)晶度要好于自養(yǎng)制品。
因此, 自養(yǎng)制品抵抗干燥收縮變形的能力遠不如蒸壓制品, 蒸養(yǎng)制品則介于它們兩者之間。
綜上所述, 根據(jù)蒸壓、蒸養(yǎng)和自養(yǎng)粉煤灰硅酸鹽制品的水化產(chǎn)物組成可知, 自然養(yǎng)護制品的耐久性能及抵抗干燥收縮變形的能力不如蒸養(yǎng)制品, 更不如蒸壓制品。
不難看出, 硅酸鹽制品中有托勃莫來石晶相存在很重要, 它不僅對強度有好處, 而且對抵抗干燥收縮和提高抗碳化、抗凍性能都是非常有用的, 因此, 蒸壓制品所具有的優(yōu)異性能, 是蒸養(yǎng)制品尤其是自養(yǎng)制品所不可比擬的。
2 與硅酸鹽混凝土制品的術(shù)語及定義有關(guān)問題的探討
2.1 關(guān)于“粉煤灰小型空心砌塊”
國家標準《墻體材料術(shù)語》, 依據(jù)行業(yè)標準《粉煤灰小型空心砌塊》( JC826—2000) 的規(guī)定, 給出了與JC826—2000 相同的粉煤灰小型空心砌塊的定義: “以粉煤灰、水泥、各種輕、重集料、水為主要組分( 也可加入外加劑等) 拌合制成的小型空心砌塊,其中粉煤灰用量不應(yīng)低于原材料質(zhì)量的20%, 水泥用量不應(yīng)低于原材料質(zhì)量的10%?！?。在國家標準《墻體材料術(shù)語》中, 將其排除在硅酸鹽制品———硅酸鹽砌塊以外, 欠妥, 下面就此進行討論。
2.1.1 粉煤灰小型空心砌塊的屬性
筆者曾在有關(guān)文章中就粉煤灰小型空心砌塊應(yīng)屬硅酸鹽制品進行過討論, 這里擬就其屬性作進一步的探討。
2. 1. 1. 1 生產(chǎn)粉煤灰混凝土小型空心砌塊粉煤
灰的最高摻量與粉煤灰小型空心砌塊。
根據(jù)有關(guān)資料, 在生產(chǎn)非承重砌塊時, 水泥用量一般占原料質(zhì)量的10%, 而承重砌塊占12%, 假設(shè)采用上述的水泥用量可以滿足生產(chǎn)粉煤灰水泥混凝土砌塊的需要, 如采用Ⅲ級粉煤灰, 粉煤灰摻量按國家標準《粉煤灰混凝土技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定, 采用超量取代法, 取超量系數(shù)為2, 當(dāng)分別采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和礦渣水泥, 根據(jù)規(guī)范的規(guī)定取代水泥的最大限量分別為50%、40%和30%,那么粉煤灰允許的最高摻量, 計算結(jié)果見表1。
由表1 可知, 當(dāng)采用硅酸鹽水泥, 生產(chǎn)粉煤灰混凝土小砌塊時, 當(dāng)水泥用量為原料質(zhì)量的10%以上, 粉煤灰用量可達20%以上, 符合“粉煤灰小型空心砌塊”定義的規(guī)定, 按此可將其稱作“粉煤灰小型空心砌塊”, 則表明此時的粉煤灰小型空心砌塊屬于粉煤灰混凝土制品, 即水泥制品。當(dāng)采用普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥, 粉煤灰摻量達20%以上時, 生產(chǎn)的砌塊, 已不再是粉煤灰混凝土小型空心砌塊, 應(yīng)屬粉煤灰硅酸鹽制品。
因此, 可以說在特定的條件下, 如采用硅酸鹽水泥和Ⅲ級粉煤灰, 并采用超量取代法且取超量系數(shù)δC= 2 時, 國家標準《墻體材料術(shù)語》所定義的“粉煤灰小型空心砌塊”屬于現(xiàn)行國家標準《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GBJ146) 和建工行業(yè)標準《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》( JGJ28) 所定義的“摻入一定量粉煤灰的水泥混凝土”制品, 即應(yīng)屬水泥制品, 而在實際生產(chǎn)中幾乎沒有這種情況。
2. 1. 1. 2 粉煤灰小型空心砌塊膠凝材料的水化產(chǎn)物及其屬性
據(jù)了解, 企業(yè)按JC862—2000 之規(guī)定, 生產(chǎn)粉煤灰小型空心砌塊時, 為了降低成本, 提高經(jīng)濟效益, 粉煤灰摻量很少有低于30%的情況, 大都在40%以上, 據(jù)一些研究者稱摻量可高達80%。因此,據(jù)有關(guān)資料介紹, 中國建筑材料科學(xué)研究院水泥所為某企業(yè), 以“低標號的硅酸鹽水泥”為“固體激發(fā)劑”, 并采用“液體激發(fā)劑”, 按JC862—2000 的要求生產(chǎn)粉煤灰小型空心砌塊, 進行“粉煤灰活性激發(fā)微觀機理的研究”, 實驗結(jié)果表明, 最終生成的水化產(chǎn)物有: C- S- H、Aft、水榴子石、水化鋁酸鹽(C2AHn)等礦物, 而Ca(OH)2 礦物“隨水化不斷進行, 其本身時而存在, 時而消失。4 個月以后不再出現(xiàn)”。這也是生產(chǎn)“免燒”或“雙免”粉煤灰磚的水化反應(yīng)過程。顯然其水化產(chǎn)物與粉煤灰硅酸鹽制品一致, 因此, 實際生產(chǎn)的粉煤灰小型空心砌塊均屬硅酸鹽制品。這里所用的激發(fā)劑僅僅是加速了Ca(OH)2的硅酸鹽化過程, 加快了Ca(OH)2消失的速度, 提高了制品的早期強度, 與硅酸鹽制品性能密切相關(guān)的水化產(chǎn)物組成并沒有因此而改變。
2.1.2 小結(jié)
國家標準《墻體材料術(shù)語》和行業(yè)標準《粉煤灰小型空心砌塊》所定義的“粉煤灰小型空心砌塊”,既包括“摻入一定量粉煤灰的水泥混凝土”制品即水泥制品, 又包括粉煤灰硅酸鹽混凝土制品, 欠妥。因為產(chǎn)品標準不僅僅是對產(chǎn)品性能指標提出要求,而且對所采用的原材料和生產(chǎn)工藝作出規(guī)定, 而粉煤灰水泥混凝土制品和粉煤灰硅酸鹽混凝土制品,所要求的原材料、原材料配合比、膠凝材料的水化產(chǎn)物、生產(chǎn)工藝及養(yǎng)護方法對制品性能的影響各不相同, 如原料的攪拌, 粉煤灰水泥混凝土拌合物采用強制攪拌機即可, 而粉煤灰硅酸鹽混凝土即生產(chǎn)粉煤灰小型空心砌塊的拌合物的攪拌, 則需采用具有壓實、活化和混合作用的輪碾機, 再者養(yǎng)護制度的不同對水泥制品性能的影響較小, 而對硅酸鹽制品有顯著影響, 顯然用同一個標準對它們提出技術(shù)要求和進行生產(chǎn)管理不盡合理。
由于在實際生產(chǎn)中, 粉煤灰摻量基本都在30%以上, 也就是說實際生產(chǎn)的粉煤灰小型空心砌塊均屬粉煤灰硅酸鹽制品, 然而在國家標準《墻體材料術(shù)語》中, 將其排除在硅酸鹽制品———硅酸鹽砌塊以外, 而與“普通混凝土小型空心砌塊”和“輕集料混凝土小型空心砌塊”并列, 顯然是視其為水泥制品, 不盡合理。因為兩者對于原料及其配比和生產(chǎn)工藝有不同的要求, 尤其是硅酸鹽制品的性能與養(yǎng)護制度密切相關(guān), 隨著養(yǎng)護制度的不同產(chǎn)品性能有顯著差異。再者, 由于國家標準《墻體材料術(shù)語》將粉煤灰小砌塊與水泥混凝土小砌塊并列, 加之粉煤灰小砌塊中有不低于原料質(zhì)量10%的水泥, 而會令人誤認為“粉煤灰小型空心砌塊”就是粉煤灰混凝土小型空心砌塊, 屬于水泥制品, 如果建筑設(shè)計或施工人員, 將自然養(yǎng)護的粉煤灰小型空心砌塊———“雙免”制品, 當(dāng)作粉煤灰混凝土小型空心砌塊來選擇, 將會影響建筑工程的質(zhì)量和安全。
企業(yè)在生產(chǎn)粉煤灰小型空心砌塊時, 為了降低成本, 提高經(jīng)濟效益, 都盡量提高粉煤灰的摻量, 為了保證產(chǎn)品質(zhì)量, 更重要的是保證工程質(zhì)量, 建議標準中應(yīng)對養(yǎng)護制度提出明確的要求。
2.2 關(guān)于“自養(yǎng)粉煤灰磚”
國家標準《墻體材料術(shù)語》給出的自養(yǎng)粉煤灰磚的定義是: “以水泥為主要膠凝材料, 經(jīng)自然養(yǎng)護制成的粉煤灰磚?！? 對此不甚理解。
“粉煤灰磚”一詞表明, 粉煤灰應(yīng)該是制磚的主要原料, 給人的第一印象就是以硅質(zhì)和鈣質(zhì)材料為膠凝材料的粉煤灰硅酸鹽磚即為硅酸鹽制品, 否則不應(yīng)稱作“粉煤灰磚”。而定義中的“以水泥為主要膠凝材料”, 則表明磚是以水泥為主要膠凝材料, 而以粉煤灰為輔助膠凝材料經(jīng)自然養(yǎng)護制成的磚, 這里應(yīng)該是用粉煤灰取代部分水泥, 超量粉煤灰則取代部分細集料, 而與國家標準《粉煤灰混凝土技術(shù)規(guī)范》所定義的“粉煤灰混凝土”相吻合, 因為粉煤灰混凝土磚屬于水泥制品, 可稱作混凝土磚或水泥磚, 而不應(yīng)稱作“自養(yǎng)粉煤灰磚”。顯然術(shù)語“自養(yǎng)粉煤灰磚”與其定義自相矛盾。
實際上并不存在以水泥為主要膠凝材料的“自養(yǎng)粉煤灰磚”, 而是以粉煤灰為主, 以水泥為固化劑的“自養(yǎng)粉煤灰磚”, 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鈣和水化鋁酸鈣凝膠將粉煤灰顆粒初步粘結(jié), 使坯體具有有早期強度, 以實現(xiàn)自然養(yǎng)護, 進而再利用水泥水化生成的Ca(OH)2 與粉煤灰發(fā)生火山灰反應(yīng), 最終形成以水化硅酸鈣為主要產(chǎn)物的硅酸鹽結(jié)石, 而使磚固結(jié)并產(chǎn)生強度和具有一定的理化性能, 其水化反應(yīng)過程與粉煤灰小型空心砌塊完全一致。因此, 自養(yǎng)粉煤灰磚應(yīng)屬粉煤灰硅酸鹽制品———硅酸鹽磚, 在國家標準《墻體材料術(shù)語》中未將其明確納入硅酸鹽磚的范疇欠妥。
當(dāng)自養(yǎng)粉煤灰磚的水泥用量不低于10%, 粉煤灰不低于20%, 則與粉煤灰小型空心砌塊所要求的原料及其配比基本一致, 顯然它們應(yīng)屬同一類制品———粉煤灰硅酸鹽制品, 所不同的僅僅是形狀和尺寸的不同。因此, 可以說用生產(chǎn)粉煤灰小型空心砌塊的原料, 完全可以生產(chǎn)出自養(yǎng)粉煤灰磚, 即通常所說的“免燒”或“雙免”粉煤灰磚。
2.3 關(guān)于“非燒結(jié)普通粘土磚”
國家標準《墻體材料術(shù)語》定義的“非燒結(jié)普通粘土磚”, 與行業(yè)標準《非燒結(jié)普通粘土磚》( JC
422—91) 的定義基本一致, 即“以粘土為主要原料,摻入少量膠凝材料, 經(jīng)粉碎、攪拌、壓制成型、自然養(yǎng)護而成的( 一種非燒結(jié)) 普通粘土磚。”在JC422—91 中亦將其稱作“免燒磚”。
行業(yè)標準《非燒結(jié)普通粘土磚》主要起草人之一唐仁美教授等, 為推廣應(yīng)用“非燒結(jié)普通粘土磚”, 于1993 年編寫并由浙江科學(xué)技術(shù)出版社出版了《免燒磚制造方法與建筑施工》一書。據(jù)書中介紹, 隨著“免燒磚”( 即非燒結(jié)普通粘土磚) 研究的深入和廣泛應(yīng)用, 制造免燒磚的原材料, 由單一的土發(fā)展為多種原材料, 主要有砂、粉煤灰、尾礦等, 還可用城市垃圾和其他工業(yè)廢渣制磚; 膠凝材料即固化劑, 有: 水泥( 可以自養(yǎng)) 、石灰( 需要蒸養(yǎng)或蒸壓) 、石膏和外加劑等。采用普通硅酸鹽水泥時, 其用量在6%~12%, 在水泥用量少時應(yīng)適量加入石灰, 以提高膠凝材料的堿度。
在上述一書中, 還詳細的講解了水泥在免燒磚中的作用、水化反應(yīng)過程和主要水化產(chǎn)物, 明確指出“免燒磚屬硅酸鹽材料”, 顯然應(yīng)屬自然養(yǎng)護的“硅酸鹽磚”, 然而國家標準《墻體材料術(shù)語》并未明確將其納入“硅酸鹽磚”的范疇, 欠妥。不難看出所謂粉煤灰和工業(yè)廢渣“免燒”或“雙免”磚, 以及前面的“自養(yǎng)粉煤灰磚”, 就是在“非燒結(jié)普通粘土磚”的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的硅酸鹽磚。
2.4 關(guān)于行業(yè)標準《非燒結(jié)垃圾尾礦磚( 報批稿) 》
行業(yè)標準《非燒結(jié)垃圾尾礦磚( 報批稿) 》( 以下簡稱標準報批稿) 明確規(guī)定“本標準適用于以淤泥、建筑垃圾、焚燒垃圾等為主要原料, 摻入少量水泥、石膏、石灰、外加劑、膠結(jié)劑等膠凝材料, 經(jīng)粉碎、攪拌、壓制成型、蒸壓、蒸養(yǎng)或自然養(yǎng)護而成的一種實心非燒結(jié)垃圾尾礦磚”。以此定義結(jié)合行業(yè)標準《非燒結(jié)普通粘土磚》( JC 422—91) 和《免燒磚制造方法與建筑施工》一書的介紹, 筆者認為該標準報批稿應(yīng)為行業(yè)標準《非燒結(jié)普通粘土磚》( JC 422—91) 的翻版, 或者說是在行業(yè)標準《非燒結(jié)普通粘土磚》( JC 422—91) 的基礎(chǔ)上修改而成, 是將硅質(zhì)材料由粘土改為淤泥和垃圾, 明確了鈣質(zhì)材料的種類, 增加了蒸壓和蒸養(yǎng)的規(guī)定。
僅從標準報批稿的名稱及其對“非燒結(jié)垃圾尾礦磚”的定義看, 筆者認為有如下不妥之處:
首先, 從行業(yè)標準報批稿的名稱《非燒結(jié)垃圾尾礦磚》看, 應(yīng)該是給主要用垃圾和尾礦生產(chǎn)的非
燒結(jié)磚制定的產(chǎn)品標準。可用于制磚的垃圾有建筑垃圾和焚燒垃圾等; 尾礦根據(jù)國家標準《墻體材料術(shù)語》的規(guī)定為: “鐵礦、銅礦、鋅礦等礦山選礦后排出的以二氧化硅為主要成分的廢渣”。然而在標準中將制磚性能優(yōu)于垃圾的尾礦排除在主要原料之外, 沒有明確尾礦可以制磚, 卻將含有諸多雜質(zhì)的淤泥名列其首, 而使文題不符, 欠妥。
其次, 該標準報批稿所規(guī)定的產(chǎn)品, 就是硅酸鹽制品, 當(dāng)磚坯具有合理的配料和相同的密實度,但在不同的養(yǎng)護制度下, 水化產(chǎn)物及結(jié)晶度會有明顯的不同, 而使產(chǎn)品性能有顯著差異, 因此, 用統(tǒng)一的技術(shù)指標對其性能進行評價不盡合理, 而會出現(xiàn)如下兩種情況: 一是為照顧生產(chǎn)工藝落后的產(chǎn)品,標準規(guī)定的性能指標過低, 致使產(chǎn)品粗制濫造, 不能滿足建筑工程對產(chǎn)品質(zhì)量的要求; 二是生產(chǎn)工藝先進, 技術(shù)含量高的高性能產(chǎn)品, 可滿足標準所規(guī)定的高性能指標的要求, 而生產(chǎn)工藝落后技術(shù)含量低的產(chǎn)品, 卻難以達到, 則易造成產(chǎn)品的以次充好、魚目混珠。因此, 筆者認為, 標準報批稿中關(guān)于既可采用蒸壓, 又可采用蒸養(yǎng), 甚至還可以采用自然養(yǎng)護工藝生產(chǎn)非燒結(jié)磚的規(guī)定, 欠妥。應(yīng)大力發(fā)展高壓蒸氣養(yǎng)護的“非燒結(jié)垃圾尾礦磚”, 不僅可利用淤泥、垃圾, 還可以利用尾礦、其它工業(yè)廢渣和不能用于種植的砂化粘土等。
3 結(jié)語
筆者認為, 是水泥混凝土制品, 還是硅酸鹽混凝土制品, 不應(yīng)以其所用的鈣質(zhì)材料, 是水泥還是石灰來界定, 而應(yīng)以膠凝材料最終的水化產(chǎn)物來確定。如在國家標準《硅酸鹽建筑制品術(shù)語》中, 以水泥和粉煤灰為膠凝材料生產(chǎn)的瓦和地面磚, 盡管它們所用的鈣質(zhì)材料均為水泥, 前者被稱作“水泥粉煤灰硅酸鹽瓦”, 而后者稱作“自養(yǎng)粉煤灰地面磚”列在了“硅酸鹽地面磚”條目之下。
水泥混凝土與硅酸鹽混凝土是兩種性質(zhì)不同的混凝土, 前者在不同的養(yǎng)護制度下, 具有基本相同的水化產(chǎn)物, 而后者的水化產(chǎn)物卻有很大的不同, 膠凝材料結(jié)石的結(jié)晶度亦相差懸殊, 致使制品的性能具有顯著差異。由于硅酸鹽墻材制品, 主要用于建筑工程, 建筑設(shè)計人員選擇墻材制品的重要依據(jù)之一就是產(chǎn)品標準, 為使設(shè)計人員從技術(shù)、經(jīng)濟、質(zhì)量、建筑物的使用功能和耐久性等多方面考慮, 正確合理的選擇硅酸鹽墻材制品, 避免其與水泥混凝土制品混淆, 應(yīng)在硅酸鹽墻材制品的標準中注明“硅酸鹽”字樣, 并應(yīng)明確養(yǎng)護制度, 以及規(guī)定與養(yǎng)護制度相適應(yīng)的技術(shù)性能指標, 不應(yīng)將不同的養(yǎng)護制度生產(chǎn)的同一種硅酸鹽制品, 采用統(tǒng)一的技術(shù)指標來評價其質(zhì)量的優(yōu)劣, 以避免硅酸鹽墻材制品的粗制濫造或魚目混珠, 以及避免將“雙免”硅酸鹽混凝土制品誤當(dāng)作自然養(yǎng)護的水泥混凝土制品用于建筑工程, 給建筑工程質(zhì)量留下隱患。
以上是筆者根據(jù)諸多科技工作者以往的科研成果和建筑工程現(xiàn)行的國家和行業(yè)標準, 針對一些墻材產(chǎn)品標準中, 存在的不利于建材產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)管理, 以及不利于建筑工程質(zhì)量和安全的不妥之處, 冒昧提出一些看法, 以求共同探討, 如有不當(dāng)請指教!
