烧结类新型墙材质量通病及解决办法

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烧结制品仍然是当前工业和民用建设工程中使用的重要的地方性建筑材料。烧结制品质量的好坏关系到建设工程质量和人身生命和财产安全。结合多年墙改工作的实践，笔者浅谈有关烧结砖(砌块)生产过程中常见质量问题及解决办法。1 什么是烧结砖？我国砖瓦历史悠久，素有“秦砖汉瓦”之美称。在陕西周王庙考古发现就有生产黏土实心砖和空心砖，据今已有三千多年历史。实际上中国的烧结砖历史可以追溯到7000年前。用黏土烧砖主要是用于建房，同时也用于军事工程，主要是建造军事防御工程如长城。我国历史上制砖技术先进，工艺精湛。大窑专制官邸、寺院等建筑用砖。小土窑则为民间建房烧制普通砖瓦。烧结空心制品在西周早期就已经开始生产，但在工业和民用建筑中全面推广应用应在上世纪50~60年代。以黏土（页岩、煤矸石、粉煤灰、淤泥、建筑废弃土及工业固体废弃物等）为主要原料，经坯料制备、挤出成型、焙烧而成，具有一定孔洞率的制品，用于工业或民用建筑承重部位的砌体材料叫烧结多孔砖；用于工业或民用建筑非承重部位的砌体材料叫烧结空心砖或空心砌块。一般说来，竖孔多用于承重的砖叫多孔砖；水平孔多用于保温、隔热的非承重制品称之为烧结空心砖或空心砌块。2 烧结多孔砖及空心砖(砌块)生产过程中容易产生的质量问题砖以前称之谓“烧结砖”，主要取决于烧结工艺(土窑、立窑、轮窑)。随着技术的进步，以及建筑体系的变化，现代的烧结砖主票采用隧道窑生产工艺，产品以多孔砖、空心砖及砌块为主。但是，不管采用什么样的技术及生产工艺，要烧好一块砖，“原料是关键，技术是条件，管理是保障”。古代人制砖十分重视原料的选择及处置，在这个古老行业中，一直以来有二句“行话”，叫做“三分工艺七分原料，三分烧七分码”。明张问之《造砖图说》中记载：对制砖的原料处置是“凡七转而后得土，六转而成泥，阅八月而成坯，凡百三十日而后窨水出窑。必面背四旁无燥纹，无坠角，叩之声震清者，乃为入格”。从国家及我省多次对烧结制品质量抽检或多或少地存在着质量问题，根据烧结制品质量情况分析，大多数的产品质量问题是原料处置不当所致。2.1 尺寸偏差原因：主要问题是原料的颗粒级配及陈化时间不够。解决办法：1）对原料进行筛分，解决原料的颗粒级配；2）增加原料的陈化时间，提高原料的可塑性指数。一般要求，根据企业的产能规模，存化库的面积最小应能够满足七天的生产量；3）对挤出机的挤出机口尺寸进行改进。对现有的原料进行全分析，特别是原料的可塑性指数，使挤出机挤出的泥条尺寸接近原材料收缩值的偏差值范围。2.2 棱角裂缝原因：原材料（混合料）中大颗粒比例偏高，成型水分偏低，增加挤出机挤出泥条的阻力。解决办法：1）提高原材料破碎细度或减小筛子的孔径，适当调整原料级配，减少泥条的阻力；2）检查高速细碎对辊的间隙，调整高速细碎对辊的间隙(3mm)；3）适当调整原材料的含水率。2.3 肋、壁水平长度裂缝在烧结多孔砖及烧结空心砖、砌块中常见。原因：主要问题是原材料中大颗粒比例偏高，造成原料中的粗细颗粒收缩不统一而产生收缩裂缝；干燥室温度过高或干燥速度过快。解决办法:1）合理调整原材料的颗粒级配；2）合理调节干燥室温度，一般干燥室温度控制温度范围：坯体进入干燥室温度控制在40℃左右，干燥室进风温度控制在110℃左右；3）根据干燥室内的温度和湿度，合理调节坯体的干燥时间，调节干燥室风机的速度。2.4 欠火砖在隧道窑生产的烧结砖的过程中，经常发现窑车底部两侧有较严重的欠火砖，其颜色发白；强度很低，造成成品砖破碎率高。原因：1）窑车密封不严，车底冷风进入窑内，致使坯垛底部两侧温度下降，是造成欠火砖的主要原因；2）隧道窑的压力、温度和气氛不平衡，窑内的压力小于窑车下面的压力；3）原材料中的内掺热量不够；4）求产量，烧结时间和保温时间不够。解决办法:1）检查窑车之间的密封以及窑墙两侧的砂封，及时修复砂封槽漏风，砂封槽内有足够的砂子，防止车底冷风进人窑内；2）调整窑内正压、零压与负压之间的平衡，保持窑内各带的温度，减少窑车上的坯垛上下之间的温差，确保坯体正常焙烧和保温；3）分析原材料内掺热值，适当提高焙烧温度；4）严格控制焙烧和保温时间，严格做到“定带、定温、定时”进行焙烧和保温，不以单求产而影响质量。2.5  爆砖在隧道窑生产的烧结砖的过程中，砖垛中间及上部的砖出现弯曲变形或气泡，俗称爆砖或过火砖。原因：1）原材料中热量配制过高；2）坯体码垛不合理；3）焙烧带前移，焙烧和保温时间过长。解决办法:1）分析原材料中热量的掺入比，合理配置内燃热值；2）改进码垛方式，适当增加坯体以及坯垛之间的空隙；3）严格控制焙烧和保温时间。2.6 抗风化性能在烧结砖检测中，有不少烧结砖企业存在抗风化性能差的问题，应该说，我省不列入严重抗风区范围，但问题还是存在。原因：制砖的原材料发生变化，不少企业对原材料的陈化时间不够，有的企业对原料破碎后没有采取均化和陈化的措施，直接送入制挤出机制坯。坯体在窑内同一烧结温度的情况下，坯体中的颗粒的固相与液相达不到烧结的要求，我们简称“夹生饭”或“烧结不均衡”。解决办法:1）必须对原材料进行均化和陈化处理；2）提高窑内烧成温度；3）对劣质原材料要提高破碎的颗粒细度。2.7 “石灰爆裂”石灰“爆裂”和“泛霜”是影响烧结砖质量的两大危害，严重影响到产品的质量。由于地质成因和矿物组成的复杂性，这两个问题往往在以页岩和煤矸石为原材料的砖厂中反映比较突出，也成为许多砖瓦企业生产过程中亟待解决的质量问题。（1）爆裂产生的原因“石灰石爆裂”是砖内部生石灰(Ca0)受潮水化，引起体积膨胀而对产品造成的一种破坏现象。当制砖原材料含有较多的石灰质(CaC03)，且破碎后原料颗粒较大时，焙烧过程中在砖体内形成尺寸较大的生石灰(Ca0 )颗粒。生石灰颗粒不断吸收空气中的水分，逐步水化成消石灰Ca(OH)2。Ca0水化形成Ca(OH)2的过程是一个体积膨胀的过程。随着Ca0不断水化成Ca(OH)2，砖体内Ca(OH)2聚集物体积不断增大，砖体承受Ca(OH)2聚集物膨胀所产生的应力也越来越大，当该应力大于砖体的抗拉强度时，即会对砖体形成破坏。少量的Ca(OH)2聚集物可形成砖体表面破坏，大量的Ca(OH)2聚集物则造成砖体酥裂。（2）“16字解决方针”  解决石灰爆裂的“16字方针”就是“拣选剔除、控制细度、加强焙烧、淋水消解”。(a) 拣选剔除如我市“长广时代”新型建材有限公司开始利用煤矸石时也遇到类似的情况。后来采取的措施是将煤矸石过一道钢蓖子，先将大块的石灰石剔除，然后用皮带输送机将破碎后的煤矸石运进车间，利用石灰石与煤矸石硬度不同的性质，再经过回转式圆筛过一遍，使大部分石灰石被剔除。“拣选剔除”结果是使石灰石含量下降到5%以下；(b) 控制细度石灰石颗粒粒径越大，成品砖内熟石灰水化产生的集中应力越大。控制细度就是最大限度地减轻石灰石颗粒对砖坯的危害。实践证明，当石灰石颗粒小于1mm时，“石灰爆裂”的危害程度降低80%以上，颗粒小于0.5mm时，“石灰爆裂”的影响基本消失。因此，降低原料的细度是解决“石灰爆裂”最关键的措施；(c)加强焙烧“石灰爆裂”对成品砖的破坏，也与成品砖本身的强度有关系，成品砖强度越高，石灰爆裂产生的危害越小。适当提高焙烧温度(950℃)和延长焙烧时间，提高成品砖的烧结程度和成品砖的强度，降低石灰石爆裂产生的危害。“加强焙烧”，就是要提高砖的内在质量，提高抵御石灰爆裂的能力；（3）“淋水消解” “淋水消解”是最后一关。CaCO3在600℃左右的时候开始分解，913℃分解完毕，分解成CaO(生石灰)和CO2，就是存在砖坯中的CaO吸收空气中的水分以后，生成粉状的Ca(OH)2并且伴随很大的体积膨胀，产生巨大的内应力对砖构成严重的危害。但是，CaO在大量水化的情况下，生成膏状的(也称液态)Ca(OH)2，情况就大不一样了，液态的Ca(OH)2可以向周围的空隙渗透和移动，大大减轻了内应力的强度，从而使产品度过了“石灰爆裂”这道难关。做法很简单，砖在出窑以后，立即通过淋水工序过一道，使砖坯完全浸湿、浸透为原则。但是，需要特别指出的是，无论是“16字方针”或者是其他方法，控制原料的破碎细度都是首要的前提，没有细度的保证，任何方法的效果都会大打折扣，甚至不起作用。2.8 泛霜烧结砖泛霜俗称“泛碱”，是由于砖内的水溶性盐类遇水溶解，随水分的蒸发迁移至砖表面结晶成为白色粉末，故也叫“盐析”。表现为砖面上生出一层白色粉末。这是砖体残留有硫酸钙、硫酸镁等可溶无机盐，吸水后渗出表层蒸发后的残留物。由于泛霜盐类含有一定数量的结晶水，结晶后膨胀，因此，在泛霜时还会有崩裂砖的表层。为此，应控制泥料中氧化镁的含量低于3%。原料处理过程中应强化粉碎，提高原料细度；焙烧过程中适当延长焙烧及保温时间，使生成不溶于水的硅酸盐，减轻或杜绝危害。（1）硫是生成泛霜物质的促进剂，也是罪魁祸首，而硫的主要来源是从燃煤里带来的，所以选择低硫煤作燃料，能够最有效地减轻泛霜现象的产生；（2）提高原材料的破碎细度，能够有效地促进原料中的碱性氧化物参与高温下的物理化学反应，减少可溶盐的产生，从而减低泛霜的程度。建议原料的破碎粒度控制在1.5 mm以下；（3）延长焙烧时间。适当延长焙烧时间，不仅能够促使硅酸盐矿物与碱性氧化物的反应，而且有利于二氧化硫气体的分解逸出，从而降低硫酸盐的生成，达到减少泛霜的目的；（4）杜绝欠火砖出厂。欠火砖既是废品，又是泛霜最重要的祸首，不能贪图小利而流入市场，否则因小失大。建议加强管理，坚决杜绝欠火砖出厂。3 结束语烧结砖产品质量问题是多方面的，既有工艺设备上的先天性缺陷，也有企业管理上的问题。新发布的《烧结多孔砖和烧结多孔砌块》GB 13544-2011标准、《烧空心砖和烧结空心砌块》GB/T13544-2014标准，对烧结砖企业的质量提出了更高的要求。
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