硅藻土添加促进蒸压加气混凝土中11 ?托贝莫来石定向合成及其力学性能提升机制研究

本研究针对蒸压加气混凝土（AAC）力学性能不足的问题，通过调控CaO/SiO2 比例（0.5/0.8）和硅藻土添加量（0-0.25%），成功实现托贝莫来石11 ?相定向合成。实验发现0.8氧化物比结合0.2%硅藻土可使11 ?相占比达38%，抗压强度提升至4.73 MPa，突破结构材料应用阈值，为AAC性能优化提供新策略。

　　

蒸压加气混凝土（AAC）作为轻质节能建材，其核心性能取决于水热合成过程中形成的托贝莫来石（tobermorite）晶体。然而传统AAC中托贝莫来石存在9 ?、11 ?和14 ?三种晶相，其中11 ?相因层间静电作用与离子键的平衡表现出最优力学稳定性。当前AAC抗压强度普遍低于4 MPa的结构应用门槛，且定向合成11 ?相的调控机制尚不明确。墨西哥Aircrete公司与学术团队合作，通过引入天然硅藻土（diatomite）调控CaO/SiO₂
比例，系统研究了11 ?相形成规律及其对力学性能的影响。

研究采用X射线衍射（XRD）定量相分析、扫描电镜（SEM）形貌观察结合力学测试等技术。通过设计0.5和0.8两种CaO/SiO₂
比例，分别添加0-0.25%硅藻土制备AAC样品，在180-200°C、12 Bar条件下水热合成。

3.1 原材料表征
硅藻土含70% SiO₂
及11.63% Al₂
O₃
，其多孔结构（SEM显示100 μm粒径）为反应提供活性硅源。XRD证实原料相纯度满足要求，其中生石灰含93.68% CaO但存在碳酸化现象。

3.2 托贝莫来石11 ?相定量
XRD分析揭示：0.5氧化物比时仅生成9 ?相（最高33%），而0.8比例下11 ?相占比随硅藻土添加量递增，0.2%添加时达38%。SEM显示0.8比例样品中托贝莫来石呈3-5 μm均匀片层结构，孔隙率显著降低。

3.2.3 抗压强度关联性
0.8比例与0.2%硅藻土组合使抗压强度达4.73 MPa，较基准提升18.25%。该值超过结构应用标准（4 MPa），且优于文献报道的超级细砂改性AAC（4.8 MPa）。

讨论与结论
研究首次阐明硅藻土通过溶解-再结晶机制促进11 ?相定向生长：其高比表面积加速SiO₂
溶出，在0.8 CaO/SiO₂
比时优化钙硅交互作用，使(004)晶面稳定性提高（表面能0.41-0.91 J/m²
）。该发现不仅为AAC性能提升提供经济有效的硅藻土改性方案，更深化了对水热合成中晶体演变规律的认识。论文成果发表于《Results in Materials》，为绿色建材开发提供重要理论支撑。