蒸壓粉煤灰磚及蒸壓灰砂磚的生產(chǎn)與應(yīng)用

蒸壓粉煤灰磚及蒸壓灰砂磚的生產(chǎn)與應(yīng)用

灰砂磚是以生石灰和沙子為原料，通過測(cè)量、混合、精制、壓縮、精制而成的墻體。1854年德國(guó)就用灰砂磚建造了二層建筑。蒸壓粉煤灰磚是在蒸壓灰砂磚生產(chǎn)技術(shù)啟發(fā)下和中型硅酸鹽型密實(shí)砌塊研究應(yīng)用基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種墻體材料,于20世紀(jì)60年代由中國(guó)人研究而發(fā)展起來(lái)的一種新產(chǎn)品。蒸壓粉煤灰磚由生石灰、粉煤灰、鍋爐爐渣(或者鋼渣、石屑、沙子)和少量石膏經(jīng)計(jì)量、攪拌混合、消化、壓制成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)而成的墻體用磚。1灰砂層的蒸壓1.1蒸壓灰砂磚的生產(chǎn)1906年在現(xiàn)北京動(dòng)物園建成三幢蒸壓灰砂磚建筑使用至今情況良好(見圖1)。我國(guó)第一家蒸壓灰砂磚廠——裕孟灰砂磚廠于1913年在廣州建成,成為我國(guó)最早的蒸壓灰砂磚生產(chǎn)企業(yè)。開創(chuàng)了我國(guó)生產(chǎn)蒸壓灰砂磚的歷史。由于歷史原因,生產(chǎn)一段時(shí)間后便停產(chǎn)歇業(yè)。直到20世紀(jì)50年代末在原建筑工程部安排下,經(jīng)與北京市建材局協(xié)商由原東北建筑設(shè)計(jì)院在學(xué)習(xí)借鑒原蘇聯(lián)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。在北京市大興縣大莊建設(shè)了我國(guó)第二個(gè)蒸壓灰砂磚廠——北京矽酸鹽制品廠,自此恢復(fù)了蒸壓灰砂磚在中國(guó)的發(fā)展。其壓磚機(jī)是從原民主德國(guó)引進(jìn)的三臺(tái)十六孔轉(zhuǎn)盤式壓磚機(jī)。壓力為120t,產(chǎn)品用于北京市各類建筑。在此基礎(chǔ)上對(duì)十六孔轉(zhuǎn)盤式壓機(jī)進(jìn)行了消化并在四川江津建設(shè)了蒸壓灰砂磚廠。為了減少投資,國(guó)內(nèi)又對(duì)十六孔轉(zhuǎn)盤式壓機(jī)進(jìn)行了小型化改造。設(shè)計(jì)制造了八孔轉(zhuǎn)盤式壓機(jī)。該機(jī)后來(lái)成為蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚發(fā)展的主要機(jī)型。從此,我國(guó)灰砂磚重新興起并進(jìn)入大發(fā)展的時(shí)期。經(jīng)過20年的發(fā)展至20世紀(jì)80年代達(dá)到了頂峰。1988年全國(guó)有大、小、中型蒸壓灰砂磚生產(chǎn)線345條,還有自然養(yǎng)護(hù)或普通養(yǎng)護(hù)灰砂磚生產(chǎn)線33條,形成57億塊普通磚生產(chǎn)能力。當(dāng)年生產(chǎn)總量為35億塊標(biāo)磚。占設(shè)計(jì)能力的62%,主要分布在西南、中南幾省。以四川最集中,有160多家,占全國(guó)企業(yè)總數(shù)的一半,產(chǎn)量達(dá)21億塊,占全國(guó)總產(chǎn)量的60%。云南、貴州省也有一定數(shù)量蒸壓灰砂磚企業(yè)。廣東、河南也有一定發(fā)展。華東、東北、西北很少,東北僅有一家。20世紀(jì)90年代以來(lái)發(fā)展減緩,整個(gè)行業(yè)呈現(xiàn)出萎縮狀態(tài)。隨著墻體革新實(shí)施,禁止燒結(jié)實(shí)心粘土磚生產(chǎn),蒸壓灰砂磚應(yīng)用力度加大,再度出現(xiàn)了新的發(fā)展機(jī)遇。其中,廣州、溫州發(fā)展較快,尤以廣州發(fā)展較好。企業(yè)數(shù)量多,總產(chǎn)量大、應(yīng)用廣。溫州曾一度興旺。進(jìn)入21世紀(jì),原29條生產(chǎn)線中有16條線關(guān)閉,或改產(chǎn)加氣混凝土砌塊。四川省因砂資源問題在繼續(xù)萎縮之中?？傮w而言,受砂資源地域分布的限制,燒結(jié)粘土磚價(jià)格的沖擊以及在應(yīng)用中出現(xiàn)的一些問題,蒸壓灰砂磚在我國(guó)的各種墻體材料中所占比重很小,發(fā)展不旺,建筑不多。1.2行業(yè)各企業(yè)間行業(yè)水平參差不齊的測(cè)定我國(guó)蒸壓灰砂磚相關(guān)指標(biāo),見表1。由上表看出,①各企業(yè)之間各項(xiàng)指標(biāo)差別很大,反映整個(gè)行業(yè)水平參差不齊;②中國(guó)蒸壓灰砂磚行業(yè)整體水平與外國(guó)相比差距很大。2蒸壓粉煤灰磚生產(chǎn)線的建設(shè)2.1概況為了開發(fā)更多更有效的利用粉煤灰的途徑和方法,根據(jù)中國(guó)國(guó)情將蒸壓砂磚的生產(chǎn)技術(shù)移植到粉煤灰的利用上來(lái),在20世紀(jì)60年代初開始蒸壓粉煤灰磚研究。開發(fā)了蒸壓粉煤灰磚生產(chǎn)工藝技術(shù)。1965年由原建筑工程部立項(xiàng)投資,原東北建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)在武漢青山建廠,用青山發(fā)電廠濕排粉煤灰漿做原材料建設(shè)蒸壓粉煤灰磚生產(chǎn)線,于1968年投產(chǎn),磚的出釜容重1400～1600kg/m3,抗壓強(qiáng)度100～150kg/cm2,抗折強(qiáng)度2.3～4kg/cm2。在原電力部大力支持、配合下,蒸壓粉煤灰磚進(jìn)入了第一個(gè)發(fā)展期,至20世紀(jì)80年代初先后建成159條蒸壓粉煤灰磚生產(chǎn)線,分布于全國(guó)各地發(fā)電廠周圍。由于燒結(jié)粘土磚價(jià)格的沖擊及蒸壓粉煤灰磚在使用性能上的缺陷,進(jìn)入90年代逐漸萎縮,不少生產(chǎn)線陸續(xù)停產(chǎn)、轉(zhuǎn)產(chǎn),企業(yè)數(shù)量迅速減少。直到21世紀(jì)初隨著限制燒結(jié)實(shí)心粘土磚的生產(chǎn)和應(yīng)用政策力度進(jìn)一步加大,蒸壓粉煤灰磚進(jìn)入第二個(gè)發(fā)展機(jī)遇期,成為投資新熱點(diǎn)。3生產(chǎn)工藝4生產(chǎn)設(shè)備4.1攪拌設(shè)備的選擇用于蒸壓灰砂磚的攪拌機(jī)主要有雙軸攪拌機(jī)和行星強(qiáng)制式攪拌機(jī)。以后者性能更好、效果更佳。用于蒸壓粉煤灰磚的攪拌設(shè)備有雙軸攪拌機(jī)、石輪碾機(jī)及輪碾攪拌機(jī)三種。石輪碾機(jī)為石質(zhì)碾輪、碾盤,連續(xù)出料,而輪碾攪拌機(jī)為間歇出料。對(duì)粉煤灰混合料而言以輪碾攪拌機(jī)效果更佳,一邊碾壓,一邊剪切,可使混合攪拌更均勻。4.2壓磚機(jī)的生產(chǎn)消化倉(cāng)主要用于生石灰的水化消化,有兩種方式:a.將磨細(xì)生石灰加水通過七筒消化機(jī)先消化成熟石灰,再與砂經(jīng)計(jì)量,攪拌混合,進(jìn)入間歇消化倉(cāng)或連續(xù)消化倉(cāng)消化。b.將磨細(xì)生石灰與砂、水先攪拌混合再運(yùn)輸至間歇消化倉(cāng)或連續(xù)消化倉(cāng)消化,兩種方式中以后者效果較好,其中又以連續(xù)消化更好。c.壓磚機(jī)用于蒸壓砂磚及蒸壓粉煤灰磚的壓磚機(jī)主要有:轉(zhuǎn)盤式壓磚機(jī):有16孔及8孔兩種,前者每次平壓兩塊,后者每次平壓一塊人工磚坯。壓機(jī)壓力分別為120t和60t,經(jīng)改進(jìn)總壓力有所提高,分別達(dá)到240t及120t。目前國(guó)內(nèi)有十多個(gè)工廠制造八孔轉(zhuǎn)盤壓磚機(jī),多為互相仿抄。其中僅有原江陰礦山機(jī)械廠還在制造16孔轉(zhuǎn)盤式磚機(jī)。143杠桿式壓磚機(jī):由太原重型機(jī)械廠制造,一次立壓4塊,由人工磚坯。P550抗杠式壓磚機(jī):由德國(guó)阿特拉斯公司制造,1985年開始引進(jìn),分別用于表2所列企業(yè)。300t液壓磚機(jī):德國(guó)道斯特奈爾公司(Dorstener)制造,液壓雙面加壓,由武漢硅酸鹽制品廠引進(jìn)使用。800t液壓磚機(jī):德國(guó)拉斯科公司制造,液壓雙面加壓,用于表3所列企業(yè)。壓制成型是蒸壓粉煤灰磚的關(guān)鍵工序之一,壓磚機(jī)是生產(chǎn)蒸壓粉煤灰磚的關(guān)鍵設(shè)備。我國(guó)的壓磚機(jī)比較落后,與國(guó)外差距很大。成為發(fā)展高品質(zhì)蒸壓粉煤灰磚和蒸壓灰砂磚的瓶頸,引進(jìn)又很貴,制約了蒸壓粉煤灰磚、蒸壓灰砂磚工業(yè)的發(fā)展。為了解決壓磚機(jī)的國(guó)產(chǎn)化,政府有關(guān)部門及相關(guān)企業(yè)根據(jù)我國(guó)國(guó)情進(jìn)行了研制、開發(fā)和消化。原國(guó)家建材局于1994年組織朝陽(yáng)重型機(jī)械廠從德國(guó)道斯特奈爾公司(Dorstener)引進(jìn)400t液壓壓磚機(jī)(雙面加壓)的設(shè)計(jì)制造圖紙和技術(shù),后因市場(chǎng)和工廠原因一直未投入制造。河南德億重工機(jī)械制造有限公司對(duì)平頂山引進(jìn)的拉斯科HTY-KSE800型壓磚機(jī)進(jìn)行了消化。天津龍騰機(jī)械制造有限公司學(xué)習(xí)、借鑒參考德國(guó)道斯特奈爾公司(Dorstener)蒸壓灰砂壓液壓磚機(jī),組織國(guó)內(nèi)部分人員設(shè)計(jì)制造了HDP-300型雙向加壓的液壓磚機(jī)。福建海源建材機(jī)械有限公司于2003年研制開發(fā)成功我國(guó)市場(chǎng)上壓力噸位最大的HF1100t液壓壓磚機(jī)。并在武漢新世紀(jì)墻材有限公司建成一條年產(chǎn)5000萬(wàn)蒸壓粉煤灰普通磚生產(chǎn)線,經(jīng)近兩年的三班實(shí)際運(yùn)行率超過95%,磚的品質(zhì)優(yōu)良,并通過省級(jí)鑒定。5國(guó)內(nèi)液壓磚機(jī)技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)福州海源建材機(jī)械有限公司是我國(guó)三大陶瓷墻地磚壓磚機(jī)制造企業(yè)之一。我國(guó)每年制造銷售各種噸位陶瓷墻地磚液壓壓機(jī)400臺(tái)以上,最大噸位達(dá)7800t,壓制產(chǎn)品最大尺寸達(dá)1800×1200×18-20mm。陶瓷壓機(jī)性能已超過意大利薩克米公司,達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。福建海源建材機(jī)械有限公司將非常成熟的陶瓷壓磚機(jī)及其技術(shù)移植引用到蒸壓粉煤灰磚工業(yè)。把國(guó)際上最新的陶瓷墻地磚成型技術(shù)用于蒸壓粉煤灰壓磚生產(chǎn),解決了我國(guó)30年來(lái)希望解決而一直沒有解決的液壓壓機(jī)及配套機(jī)械拿碼坯問題。為我國(guó)蒸壓粉煤灰磚、蒸壓灰砂磚工業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。對(duì)于蒸壓粉磚壓磚發(fā)展及我國(guó)制磚工業(yè)是一個(gè)非常有益的啟示。HF1100t液壓磚機(jī)技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn):a.采用四梁四柱梁柱式結(jié)構(gòu),保證機(jī)器成穩(wěn)定剛體。b.用浮動(dòng)壓頭技術(shù)即?？蚋?dòng)式壓制。通過主油缸與框油缸在加壓過程中的速度差,實(shí)現(xiàn)雙向加壓的目的,不用雙油缸,簡(jiǎn)化了加工。c.采用鍛壓技術(shù)從根本上徹底地解決了粉煤灰磚因粉煤灰顆粒太細(xì),且粒徑相差較小,級(jí)配不好而導(dǎo)致混合料中含氣量較高,在壓制過程中因排氣困難而產(chǎn)生的一直沒有很好解決的水平層裂的難題。通過控制鍛壓次數(shù)及鍛壓間隔排氣時(shí)間,消除壓制過程中產(chǎn)生的層裂。d.采用了強(qiáng)制下料,使布料更均勻,料車由液壓缸驅(qū)動(dòng)比例閥控制,可在任意時(shí)段調(diào)速,實(shí)現(xiàn)布料速度分段可調(diào)。e.布料器固定在浮動(dòng)?？蛏?由左右兩個(gè)液壓缸推動(dòng)做上下運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)脫模和雙向加壓。f.夾坯機(jī)械手與布料器相連并同時(shí)運(yùn)動(dòng),在布料的同時(shí)壓制好的磚坯由機(jī)械手氣動(dòng)薄膜夾具夾運(yùn)送到碼坯皮帶上,使機(jī)械簡(jiǎn)化,節(jié)省運(yùn)行時(shí)間,保證磚坯質(zhì)量,解決了一般機(jī)械手夾頭粘坯或需采取通電加熱解決夾頭粘坯的問題。g.PLC觸摸操作顯示自動(dòng)控制,可自動(dòng)檢測(cè)磚厚,并且有各種故障診斷和報(bào)警功能。h.配有性能可靠的高效的自動(dòng)夾坯裝置,每次夾碼64塊普通磚,按程序碼在蒸養(yǎng)車上。i.可方便靈活地更換模具,夾具、生產(chǎn)不同規(guī)格尺寸的實(shí)心磚、空心磚、空心砌塊、鋪地磚、耐火磚等。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明,該機(jī)性能已超過德國(guó)道斯特奈爾公司(Dorstener)的液壓磚機(jī),成為世界上首屈一指的性能、功能最好、自動(dòng)化水平最高、技術(shù)最先進(jìn)的蒸壓粉煤灰磚及蒸壓灰砂磚液壓壓機(jī),具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力,應(yīng)大力推廣、廣泛采用。國(guó)內(nèi)正在使用的液壓壓磚機(jī)技術(shù)參數(shù)見表4。國(guó)內(nèi)正在使用的液壓壓碼機(jī)及碼坯機(jī)價(jià)格,見表5。6爐渣、混凝土的配合使用要獲得能夠滿足多層承重墻體性能要求的蒸壓粉煤灰磚,必須要把握好以下幾個(gè)關(guān)鍵:a.選擇優(yōu)質(zhì)的原材料,特別是生石灰及骨料。生石灰的活性氧化鈣含量越高越好,活性氧化物越高,用量越少,磚的性能越好,生產(chǎn)成本越低。骨料:不僅要考慮品種,同時(shí)要注意顆粒級(jí)配。骨料以中砂為最好,高爐水淬礦渣次之,鋼渣、鍋爐爐渣、石屑均可用。對(duì)于鋼渣要做預(yù)處理:①要除去鋼渣中的鐵;②進(jìn)行蒸壓處理使其中過燒的氧化物預(yù)先消解,否則在磚中會(huì)因消解體積膨脹而使成品磚破壞,對(duì)于鍋爐爐渣要控制其中殘留碳的含量,并要進(jìn)行破碎篩分,保證級(jí)配合理。b.確定合理的配方配方的選擇要保證兩點(diǎn):①有適宜的能產(chǎn)生更多水化硅酸鈣,特別是能形成更多托貝莫來(lái)石成硬硅鈣石結(jié)晶產(chǎn)物的硅鈣比;②能得到最大體積密度,即密實(shí)的磚坯和磚。c.充分的攪拌混合粉煤灰顆粒很細(xì),容易結(jié)團(tuán),致使磨細(xì)生石灰不能和粉煤灰混合均勻,一般的雙軸攪拌機(jī)不容易達(dá)到均勻的要求,必須重新選擇其他攪拌形式和相應(yīng)的設(shè)備。如行星強(qiáng)制式攪拌機(jī)、石輪碾機(jī)或輪碾攪拌機(jī)。從多年實(shí)踐來(lái)看,輪碾攪拌機(jī)較為理想,因?yàn)樵谀雺哼^程中不斷把經(jīng)過碾壓的泥餅通過攪拌葉攪拌分散,一邊攪拌混合,一邊碾壓剪切使混合料混合得盡可能充分和均勻。d.較高的成型壓力,最好能雙向加壓,盡可能有效排氣。采用高壓力及雙向加壓成型,其目的是使磚坯及磚產(chǎn)品有較大密實(shí)度,密實(shí)度越高產(chǎn)品抗壓強(qiáng)度越高,抵御干燥收縮的能力越強(qiáng),從而克服蒸壓粉煤灰磚性能上最薄弱的干燥收縮大的不足。e.較高的蒸壓養(yǎng)護(hù)溫度,加強(qiáng)、加快水化合成反應(yīng)速度,以獲得更多的水化硅酸鈣及相應(yīng)數(shù)量的托貝莫來(lái)石結(jié)晶和硬硅鈣石結(jié)晶體,產(chǎn)生較高的抗壓強(qiáng)度和較低的干燥收縮值。在蒸壓灰砂磚生產(chǎn)中一般采用8個(gè)大氣壓的飽和蒸汽(174℃)養(yǎng)護(hù)7h(升降溫1.5h,恒溫壓4h)在蒸壓粉煤灰磚生產(chǎn)中擬采用10～12大氣壓的飽和蒸汽8～10h的養(yǎng)護(hù)。通過采取上述五方面措施,對(duì)已停產(chǎn)多年的武漢硅酸鹽制品廠蒸壓粉煤磚生產(chǎn)線進(jìn)行改造取得了非常明顯的效果。磚的抗壓強(qiáng)度由原來(lái)100～150kg/cm2提高到200kg/cm2以上,干燥收縮值也大為降低,磚的性能大大提高。7蒸壓粉煤灰磚的干燥收縮a.磚的干燥收縮值普遍較大,一般在0.6%～1.0%,用這樣的磚砌筑的墻很容易產(chǎn)生裂縫。裂縫主要發(fā)生在內(nèi)外墻連接處的內(nèi)墻上部,呈八字型斜裂縫;山墻中部;門窗洞口上、下方呈45度斜裂以及窗洞口墻沿豎向灰縫和磚中部垂直或階梯裂縫;還有屋頂女兒墻的水平裂縫。這些裂縫的存在嚴(yán)重影響蒸壓粉煤灰磚的應(yīng)用與推廣。這些裂縫的產(chǎn)生除與溫度變化引起的應(yīng)力有關(guān)外,主要是磚的干燥收縮大所致。為了證明這一結(jié)論,我們?cè)诒本┈F(xiàn)代建材有限公司用該廠生產(chǎn)的蒸壓粉煤灰磚和燒結(jié)實(shí)心粘土磚,在廠內(nèi)同一地點(diǎn)、用同一圖紙分別建設(shè)兩幢3000多m2的五層磚混結(jié)構(gòu)辦公樓,建成半年以后在用蒸壓粉煤灰磚建的一幢一層窗洞口普遍出現(xiàn)沿磚灰縫開裂,少則3～5皮,多則七八皮。地基一樣,氣候條件一樣,而用燒結(jié)實(shí)心粘土磚的一幢同樣部位沒有裂縫。這非常有力地證明了裂縫是由于蒸壓粉煤灰磚的干燥收縮而產(chǎn)生的。20世紀(jì)80年代末曾設(shè)專題對(duì)用武漢硅酸鹽制品廠生產(chǎn)的蒸壓粉煤灰磚所建的大批武鋼職工宿舍