ALC的起源与发展(二) 托勃莫来石矿物在20世纪初时就到了英国科学家J.D波尔纳(JD Bernal)的手中,J.D波尔纳被称为“天才”的晶体学家。 波尔纳是当时利用X射线衍射数据来研究晶体结构的领军人,他发现了当时已经存在的水泥水化物(C-S-H)的原子排列方式与托勃莫来石非常相似,而托勃莫来石在当时还是一种天然矿物。 1946年,他发起了涵盖托勃莫来石研究的项目,并在五年的研究中,延续到了他的门生H.F.W. 泰勒手上。
ALC的起源与发展(二)
托勃莫来石矿物在20世纪初时就到了英国科学家J.D波尔纳(JD Bernal)的手中,J.D波尔纳被称为“天才”的晶体学家。
波尔纳是当时利用X射线衍射数据来研究晶体结构的领军人,他发现了当时已经存在的水泥水化物(C-S-H)的原子排列方式与托勃莫来石非常相似,而托勃莫来石在当时还是一种天然矿物。
1946年,他发起了涵盖托勃莫来石研究的项目,并在五年的研究中,延续到了他的门生H.F.W. 泰勒手上。
在1951年,H.F.W. 泰勒终于发现:“C-S-H在110°C-200天的水热处理中,结晶结构与天然托勃莫来石相一致”。
△H.F.W.泰勒阐释了水泥水化物的晶体结构,其团队还阐释了托勃莫来石晶体结构
自此托勃莫来石的晶体结构以及C-S-H的晶体结构由波尔纳团队阐明,托勃莫来石的物理性能也变得清晰起来,这为人工合成的工业革命奠定了理论基础。
20世纪60年代有着天才眼光的JD波尔纳启发了一众诺贝尔获奖者。1964年,M.F.佩根(球形蛋白质的结构研究)和1962年的W.C.霍奇金(通过X射线衍射法确定生物材料的分子结构)分别获得诺贝尔化学奖,其中J.沃森、F.克里克和M.威尔金森的DNA双螺旋发现(1962年诺贝尔生理学和医学奖)被认为是上世纪最大的科学发现之一。
△发现DNA双螺旋结构的JD波尔纳
△卡文迪什研究所,波尔纳和他的门生也在这里从事研究
△伦敦自然历史博物馆藏有托勃莫来石
工艺的发展
蒸压加气混凝土的工艺起步要早很多,这很好理解,就像石灰在古埃及就有应用,但我们知道并定义熟石灰的化学式—氢氧化钙才是在近几十年一样。
AAC(ALC的别称)工艺的早期发展是基于一系列的工艺相关专利。1880年,德国研究员米凯利斯(Michaelis)获得了蒸汽养护工艺的专利。1889年,捷克的霍夫曼(Hoffman)成功的测试了用二氧化碳“加气”混凝土的方法,并申请了专利。瑞典人阿克塞尔·埃里克森(Axel Eriksson)朝着现代AAC迈出了坚实的一步,1920年,他为加气混合物的石灰配置方法申请了专利,即所谓的“石灰配方”。
水泥、石灰、石膏、细磨砂和铝粉的结合,从头到尾的简化化学反应如下图所示,最终的产物为水化硅酸钙C5S6H5。
△蒸压加气混凝土的化学反应式
据说,工艺真正突破是在1923年,当时建筑师阿克塞尔·埃里克森(Axel Eriksson)发现这种类似泡沫的材料可以进行蒸压养护处理,即蒸压工艺。在申请专利时,阐述了两个关键的结论:1、在蒸压养护过程,材料可以快速硬化结晶;2、与常温养护相比,蒸压养护后的制品几乎不再收缩。
△1929年的生产工艺图片
△早期蒸养釜
产业化的发展
1929年,在瑞典一家名为“Yxhults Stenhuggeri Aktibolag”的工厂成立,名为Yxhult,1940年,Yxhult的名字被改为Ytong,因为这个名字更容易发音。1932年,卡尔斯罗工厂开始了AAC块的生产,产品获得了Durox品牌。1934年出现了几个重要的竞争对手,如Siporex、Hebel。Siporex和Hebel几乎是同时在1935年开始生产AAC配筋板—ALC板。
上世纪60年代,蒸压加气混凝土技术被引入国内,当时最早的三家加气厂:北京加气混凝土厂、杭州加气混凝土厂和齐齐哈尔加气混凝土厂。