摘要：本⽂⾸先通过采⽤ XRD 衍射⽅法和 SEM 扫描电镜⽅法对蒸压加⽓混凝⼟⽔化产物的种类、结构和形貌进⾏研究；然后实验以碱激发磷渣活性的⽅式制备免蒸压加⽓混凝⼟，研究测试了加⽓混凝⼟的孔隙率并对孔隙进⾏了微观形貌分析，运⽤XRD，SEM，DSC-TG 和FTIR等测试⽅法分析了碱激发免蒸压磷渣加⽓混凝⼟的⽔化产物。结果发现：经蒸压后⽔化产物以托勃莫来⽯、硅酸钙和⽔化⽯榴⼦⽯为主，内部由连通状和封闭状的“蜂窝状”椭圆形⼩孔构成，孔壁中有许多的“褶皱状”的产物；碱磷渣免蒸压加⽓混凝⼟的⽔化产物主要有⽔化硅酸钙凝胶、⽩钙沸⽯和⽔化硅铝酸钙，部分⽔化产物碳化⽣成了CaCO3。 关键字：加⽓混凝⼟；微观分析；孔结构；⽔化产物
前⾔：
磷渣是电炉法制取黄磷过程中产⽣的⼯业废渣，据统计我国每年排放磷渣约500×104~600×104ｔ，由于其含有磷和氟，长期堆放在露天，经过⾬淋后有毒物质会渗透到⼟壤中造成环境污染．磷渣中含有氧化硅、氧化铝，是具有潜在活性的材料，资源化利⽤磷渣不仅是减少环境污染、改善⽣态环境的有效途径，⽽且也是防⽌资源浪费，提⾼效益，发展⽣态清洁⼯艺，使社会、经济、环境相互协调和持续发展的重要措施．加⽓混凝⼟是通过发⽓剂使⽔泥料浆拌合物发⽓产⽣⼤量均匀封闭的⽓泡，并经过养护硬
化⽽形成的⼀种多孔混凝⼟，通常孔隙率可达 70%～80%，加⽓混凝⼟中孔隙的分布、孔径的⼤⼩和孔的形状直接决定砌块的性能，具有轻质、保温、隔热、利废、防
⽕和易加⼯等优点．加⽓混凝⼟根据养护⽅式可以分为免蒸压养护和蒸压养护混凝⼟，⽬前加⽓混凝⼟产品主要以蒸压养护为主，对免蒸压养护加⽓混凝⼟的研究相对较少，本⽂分别对蒸压加⽓混凝⼟⽔化产物的形貌和种类、孔结构的分布等微观结构和免蒸压碱磷渣加⽓混凝⼟的孔隙进⾏了测试和研究，利⽤XRD，SEM，DSC-TG和FTIR等分析⼿段对⽔化产物进⾏了分析和探讨。
⼀、对蒸压加⽓混凝⼟⽔化产物的研究
1 蒸压条件对⽔化产物的影响
蒸压加⽓混凝⼟是⼀种轻质多孔材料，由钙质材料、硅质材料、发⽓剂（铝粉）、⽔和少量外加剂制成，加⽓混凝⼟坯体在蒸压养护过程中的⽔化热反应状况如下：
⑴升温阶段：随着温度升⾼，Ca(OH)2与粉煤灰中的活性 SiO2反应⽣成碱度较⾼的⽔化硅酸钙，随着 SiO2的不断溶解，⽔泥⽔化的C-S-H 凝胶与⽯灰和粉煤灰合成的 C-S-H 等⽔化硅酸钙的碱度不断降低，开始变成半结晶的 CSH(I)。与此同时，三硫型的⽔化硫铝酸钙分解成单硫型的⽔化铝酸钙。
⑵恒温阶段：在 180～200℃恒温初期，⼤量⽣成CSH（I）。在此温度下，单硫型⽔化铝酸钙也⽆法
稳定，继续分解成CaSO4，⽔化铝酸钙和 SiO2作⽤⽣成⽔化⽯榴⼦⽯。随着恒温时间的延长，⽔化硅酸钙的结晶程度不断提⾼，出现托勃莫来⽯，进⼀步延长时间还可能⽣成其他结晶的⽔化硅酸钙。
因此，加⽓混凝⼟的⽔化产物有 CSH(I)，托勃莫来⽯、⽔化⽯
榴⼦⽯等，随着恒温压⼒和养护时间的不同，它们的数量和结晶程度均在变化。
2 采⽤ XRD 衍射⽅法研究加⽓混凝⼟⽔化产物
采⽤ XRD 衍射⽅法对不同蒸压制度下加⽓混凝⼟⽔化产物的种类及数量进⾏分析，试验中固定⽯灰为130kg/m3，⽯膏为
15kg/m3，粉煤灰为 420kg/m3，铝粉为0.6kg/m3，稳泡剂 PC-2 为 0.1kg/m3，⽔泥为 26kg/m3，试验结果如图 1 所⽰。
由图 1 可以发现：
⑴未蒸压的加⽓混凝⼟浆体，其主要物相为 Ca(OH)2、⽯英和Aft等；
⑵在蒸压条件下，⽔化产物主要为结晶较好的托勃莫来⽯、结晶程度较弱的C-S-H以及少量的⽔化⽯榴⼦⽯。这可能是由于在常温
下，加⽓混凝⼟的⽔化产物主要是由⽔泥⽔化的产物 C-S-H 和由⽯灰⽔化的 Ca（OH）2构成，⽽在⾼温⾼压拉线护套
下，Ca（OH）2与SiO2反应⽣成 C-S-H 凝胶，同时，随着温度和压⼒的提⾼，C-S-H 凝胶逐渐向结晶不好的托勃莫来⽯然后向结晶良好的托勃莫来⽯转化，因此在蒸压制度下的加⽓混凝⼟⽔化产物中未发现 C-S-H 凝胶；
⑶随着蒸压压⼒的变⼤（由 0.5MPa 增⼤⾄蒸压1.0MPa）和蒸压时间的延长（由 4h 延长⾄ 8h），托勃莫来⽯特征峰明显增强，峰⾼宽逐渐变窄，说明结晶差的托贝莫来⽯相逐渐转变为结晶良好的托贝莫来⽯。这是因为随着蒸压压⼒的变⼤和时间的延长，离⼦扩散速度快，反应程度⾼，⽔化产物中的 C2SH(C)、C2SH(A)等会进⼀步与SiO2形成托勃莫来⽯。
3 低倍数观察加⽓混凝⼟的整体形貌和孔壁
为探讨加⽓混凝⼟⽔化产物的形貌和种类，采⽤SEM 扫描电镜在低倍数下观察其表⾯的整体形貌和孔壁的厚度，在⾼倍数下观察加⽓混凝⼟⽔化产物的形貌和特征，蒸压条件为在压⼒ 1MPa 下蒸压8h。
分别观察 30 倍、200 倍和 1000 倍下加⽓混凝⼟内部孔隙的形状，结果如图 2 所⽰。可以发现：
⑴在 30 倍下观察可以发现加⽓混凝⼟的表⾯有许多由铝粉发⽓⽽形成“蜂窝状”⼩孔，由连通孔和封闭孔构成，尺⼨在 200um 到600um 之间；
⑵当放⼤倍数提⾼⾄ 200 倍时，可以观察到加⽓混凝⼟的表⾯由许多“⽹状”的⽔化产物搭接⽽成，孔壁围成的⼩孔形状⼤多为椭圆形；
⑶当放⼤倍数增⼤到 1000 倍时，可以发现孔壁中有许多的“褶皱状”的产物，孔壁的厚道在 20um 左右。
4 ⾼倍数下加⽓混凝⼟的⽔化产物形貌及种类研究
⾼倍数下（6400 倍和 12000 倍）加⽓混凝⼟的⽔化产物形貌如图 3 所⽰，可以发现：
⑴⽔化产物以结晶较完整的叶⽚状、绉箔状托勃莫来⽯为主，没
有发现结晶较好的六⽅⽚状和板状 Ca（OH）2晶体及针棒状钙矾⽯晶体。这可能是由于 Ca（OH）2晶体在蒸压条件下与粉煤灰中的活性 SiO2和活性 Al2O3反应⽣成了托勃莫来⽯和⽔化⽯榴⼦⽯；
⑵在⽓孔内壁，产物多为⼀簇簇的柳叶状托勃莫来⽯及少量的⽔化⽯榴⼦⽯，托勃莫来⽯长约 2～3µm，宽约 1µm；
⑶在试件断⾯上⽔化产物以叶⽚状和针状为主，尺⼨较⼩，在1～2µm 之间，叶⽚状和针状⽔化产物胶结在⼀起，⽔化产物密集丛⽣，晶形发育良好，⽔化产物晶体相互交插连接，形成致密的⽹络状微观结构。
结合 XRD 衍射分析和 SEM 形貌观察可以发现：
⑴未蒸压的⽔化产物以⽚状氢氧化钙、针棒状钙矾⽯和纤维状、⽹状 C-S-H 凝胶为主，⽔化产物主要来⾃图2低倍数观察加⽓混凝⼟⽔化产物整体表⾯形貌和孔壁⽔泥和CaO⽔化；
（2）⾼温蒸压后⽔化产物以叶⽚状、皱箔状托勃莫来⽯为主，同时⽣成部分⽔化⽯榴⼦⽯和卷曲状低钙⽔化硅酸钙，粉煤灰颗粒表⾯已经充分⽔化形成整体结构，⽣成了结晶较好的⽔化产物，相互穿插紧密结合在⼀起，结构相对较致密，这使得加⽓混凝⼟具有较好的强度等物理性能。
5 结论
（1）未蒸压的加⽓混凝⼟硬化体⽔化产物以氢氧化钙、钙矾⽯和C-S-H胶凝为主；经蒸压后⽔化产物以托勃莫来⽯、硅酸钙和⽔化⽯榴⼦⽯为主，因此加⽓混凝⼟经蒸压后具有较好的强度。
（2）在低倍数下可以观察到加⽓混凝⼟内部由连通状和封闭状的“蜂窝状”椭圆形⼩孔构成，孔壁中有许多的“褶皱状”的产物，尺⼨在200~600um之间，孔壁的厚道在20um左右。
（3）在⾼倍数下可以观察到⽔化产物以结晶较完整的叶⽚状、绉箔状托贝莫来⽯为主，在⽓孔内壁，产物多为⼀簇簇状的柳叶状托勃莫来⽯及少量的⽔化⽯榴⼦⽯，托勃莫来⽯长约2~3um，宽约1um，⽔化产物密集丛⽣，相互交插连接，形成致密的⽹络状微观结构。
⼆、对免蒸压碱磷渣加⽓混凝⼟孔隙的测试和研究
1 实验新型增塑剂
1.1 原材料实验所⽤磷渣（Ｐ）的主要化学成分中SiO2质量分数为40％~43％，CaO质量分数为47％~52％，氧化铝质量分数为2％~5％，经磨细后的磷渣粉⽐表⾯积为380~420㎡/㎏，磨细磷渣粉的密度为
2.6~2.8ɡ/cm3；⽔泥42.5；粉煤灰（Ｆ）是Ⅲ级湿排粉煤灰；市售⽔玻璃，模数Ｍ＝
3.2~3.4，固含量≥40％；NaOH含量≥96％；发⽓剂为铝粉。
1.2实验⽅法
实验时将磷渣、粉煤灰和⽔泥等粉料与碱激发剂（由⽔玻璃和NaOH混合⽽成）、⽔等混合后充分搅拌均匀（约2min左右），掺⼊Al 粉后再搅拌30s，将料浆注⼊100㎜×100㎜×100㎜的三联模中静置，待料浆发⽓结束后⽤细铁丝割去坯体上部多余部分．将试件带模放⼊混凝⼟养护室（温度：20℃±2℃，湿度：95％±5％）中养护，1d后拆模，试件继续放⼊养护室养护．28d龄期后取出试件进⾏微观
形貌分析．实验按照⼟⽊⼯程材料基本物理性能试验中的孔隙率测定⽅法，对加⽓混凝⼟材料的孔隙率进⾏测试；将需要进⾏微观形貌分析的试件浸泡在⽆⽔⼄醇中终⽌⽔化，分析时将试样从⽆⽔⼄醇中取出烘⼲，制作分析样品进⾏测试和分析。连通域
2 结果与讨论
蒸汽消音器确定碱磷渣加⽓混凝⼟的基准配合⽐（见表１），通过调整铝粉掺量制备出不同表观密度的加⽓混凝⼟．实验对不同表观密度的加⽓混凝⼟试件进⾏了性能测试和分析表１
2.1 加⽓混凝⼟强度及孔隙
实验对表观密度为500~800㎏/m3的加⽓混凝⼟的抗压强度和孔隙率进⾏了测试，结果见表２
试件抗压强度及孔隙率测定结果碱磷渣免蒸压加⽓混凝⼟抗压强度达到 3.3~7.8MPa，满⾜《蒸压加⽓混凝⼟砌块》的要求．加⽓混凝⼟孔隙率在66.79％~77.06％之间，孔隙率随着试件表观密度的增加不断减⼩．实验中⽤SEM对试样截⾯的孔径进⾏了扫描分析，结
果如图1所⽰。
图1 加⽓混凝⼟孔隙图⽚
从图1（ａ）中可以看出，碱磷渣加⽓混凝⼟样品的孔径分布较均匀，⼤都在0.5~1.5mm之间；相互联通的孔隙较少．图
1（ｂ）是单独对⼀个孔径进⾏扫描放⼤的结果，从中可以看出孔隙呈椭圆形，且呈闭合状。
2.2 XRD分析
实验对磷渣原材料和碱磷渣加⽓混凝⼟⽔化样进⾏了XRD分析，结果见图２：磷渣的XRD谱线呈弥散的馒头状，表明磷渣主要由玻璃态物质构成．通过分析XRD图谱可知，磷渣中含有假硅灰⽯、晶⽯、硅钙⽯和少量的磷酸钙等矿物．从⽔化样的XRD图分析，谱线仍然以呈弥散峰为主，但是弥散峰的强度明显减弱，说明磷渣的⽔化过程主要是由玻璃相向凝胶转变的过程，即由玻璃态物质向⽔化硅酸钙凝胶转变．XRD图谱分析表明，⽔化产物中还有⽩钙沸⽯、类沸⽯产物⽔化硅铝酸钙和⽅解⽯等物质存在。
茶子粉
2.3 SEM分析
图3是磨细磷渣粉的微观形貌，从图中可以看到磨细磷渣颗粒⼤⼩不均匀，粒径在数微⽶到数⼗微⽶之间，⼤多分布在
10~30um之间；磷渣颗粒表⾯光滑，呈不规则的棱⾓状、块状和碎屑状。
图3 磨细磷渣粉SEM照⽚
图4是碱磷渣加⽓混凝⼟⽔化样的微观形貌．从图中可看出，碱磷渣加⽓混凝⼟材料的⽔化产物密实度较⾼，整个凝胶体紧密相连，
空隙较少．从图4（b）中可以看到褶皱的板状和花朵状的凝胶体，其中以花朵状的凝胶居多，结合前⾯的XRD分析可知⽔化
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