砖瓦原料中的空气是影响坯体成型的有害物质

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   砖瓦原料中的空气是影响坯体成型的有害物质                                                                                                

     自然界能够用来生产烧结砖瓦的原料，都是由三种基本物理形态的物质混合组成：固态物质、液态物质和气态物质。这些物质常态下各自的通性：
     固态物质（即固体物质）：分子排列紧密，分子间有强大的结合作用力。固体有一定的形状和体积，没有流动性。在压力作用下体积可以适当被压缩，同时密实度增加。
     液态物质（即液体物质）：分子没有固定的位置，运动比较自由，粒子间的结合作用力比固体小。液体没有确定的形状，具有流动性。液体的体积基本不能被压缩。
     气态物质（即气体物质）：分子极度散乱，间距很大，没有确定的形状。空气粒子间的作用力极小，在密闭容器里体积极易被压缩。气体具有很强的流动性。



1、砖瓦原料中的固态物质
     生产砖瓦原料中的固态物质，是由多种矿物质（粘土矿物和非粘土矿物）、一些有机质和无定形物质组成，常态下密度一般大于1000kg/m3。这些物质是制作砖瓦的基本原料，是最终构成砖瓦实体的原料。以往我们对砖瓦生产原料的研究几乎都是针对这些固体物质。这些固体物质中有的对制作砖瓦有益，必不可少；有的无益但也无害，可有可无；有的既有益又有害，需严格控制处理；有的有害而无益，则要筛除或无害化处理。有关各种固体原料物质的化学成分、物理性能、矿物组成、利弊功能、热工性能等相关于砖瓦生产方面的检测、实验、分析、研究、应用等，行业内古今中外的专家学者和广大工程技术人员都已经做了大量的工作，已经形成了完整的、科学的、可靠可用的系统理论与实际经验，对此就不再转述。本文下面所提到的固体原料均是指适于生产砖瓦的原料，不含有害物质。
2、砖瓦原料中的液态物质
     生产砖瓦原料中的液态物质指的是水，常态下水的密度1000kg/m3左右。这水当然不是纯净水，一般都含有微量可溶盐、微小颗粒物等杂质，通常对做砖影响不大，可忽略不计，视而不见。自然状态的固体原料中都含有水，它与固体物质的质量比率称作自然含水率。每种固体原料因成分、地区、气候、状态、环境等不同，自然含水率或多或少。少的仅三五个百分点，多的有几十个百分点。生产中对固体原料在湿坯成型之前可能有各种不同加工处理工序，但必须都要加适量的水和原料混合均匀搅拌（除非自然含水率超过最佳成型含水率），最终才能将原料制作成型湿坯（或成型泥条，下同）。
具体混合的掺水量，根据不同的原料和不同的成型工艺、成型设备，以及不同的湿坯脱水干燥工艺而不等。加水的作用，简单讲就是把水和细小的固体原料颗粒均匀混合，让水排挤出固态颗粒间的空气而填充于这些空隙之中。固体颗粒之间的空隙少了，也小了，互相之间产生多种复杂的吸引力，形成粘滞性的原料；使得颗粒之间产生凝聚趋向，形成凝聚体，具有了可塑性，最终能被加工定型成各种形状的湿坯，并且大大提高了制品的密实度和强度。
     实际上生产砖瓦的固体原料加水以后，相互间有着非常复杂的反应变化。有关固体原料加水成型的水化机理、水和固体原料颗粒之间的相互关系及加水的重要作用等，可参阅殷念祖等编著的《烧结砖瓦工艺》、湛轩业翻译的《烧结砖瓦产品制造及产品性能》、湛轩业周汉平翻译的《建筑粘土制品》等著作。
     总之，液态水是砖瓦固体原料在湿坯成型前加工制备过程中必不可少的有益物质，在湿坯成型过程中有着重要作用。但成型含水量要适当，否则含水量过多或过少，湿坯都会成型困难，或干燥困难。为了叙述方便，本文后面提到的固体原料加水混合后的成型含水量均视为符合生产湿坯成型工艺技术要求的最佳含水量。
       3、砖瓦原料中的气态物质
     常态下，生产砖瓦原料中的气态物质就是空气，标准状态下密度仅1.29kg/m3，远远小于固态原料和水。空气是混合物，由氮气、氧气和微量稀有气体恒定组成，因环境、条件变化还携带有二氧化碳、水蒸气等可变成分。空气的分子极度散乱，可以高速向四面八方的空间运动，有空隙的地方空气都可以进入；空气粒子间的作用力极小，易在外力作用下被压缩；空气还具有很强的流动性，在很微弱的外力作用下，或没有外力影响它都可以流动“乱窜”。
     生产砖瓦的固体原料在自然状态下、在采掘运输过程中和加工制备过程中都会混进大量空气，空气充满在固体颗粒和水以外的空隙中。这种“三态混合体”原料在没有加工处理之前，空气的含量一般都很多，空气率（原料中含有空气量与固态物质的体积比率）最高可达50%以上。具体根据固体原料颗粒大小的不同、颗粒松散程度不同、含水量的不同而不同：相同质量的固体原料颗粒越小、含水量越多，剩余的空隙就越少，则空气含量就少；反之空气含量就多。
     空气在混合料中有多种存在形态：有的以自由态存在于混合料的孔隙中，有的以溶解态存在于混合料的水中，有的以小气泡形式存在于混合料里水的封闭中，有的以吸附态存在于固体微粒中。但是，这些存在于混合料中的空气在加水混合搅拌制备过程中，都会延缓水对原料的润滑作用和疏解作用；降低了水分扩散的速率并使原料松散，影响了原料的均匀、密实性。这些空气占据了颗粒之间的空隙，加大了颗粒之间的接触距离，减少颗粒之间的接触面积和接触点数，减弱了混合原料的粘着力；降低了原料的可塑性。
     另外，原料在成型过程中，也就是原料在相对密闭的模压成型模具中被加压时，或是在螺旋挤出机的泥缸中被挤压时，其中的固体颗粒间的距离会缩小，颗粒会被压实，使得体积缩小，密实度增加，强度提高，可提高制品质量，对生产制品有利。其中的液体水体积基本不可压缩，原料中的水体积基本没有变化，水在压力作用下只会和固体颗粒结合更加紧密，对湿坯成型无害而有利。但原料中的空气则不然：因为空气的体积极易被压缩，会在成型设备强大的压力作用下，如果没有被挤压出原料外，就会被挤压成扁平的压缩态存在于成型的湿坯中。压缩态的空气所占据的孔隙大大减少，会使湿坯体积缩小，密实度增加。
但是，当压力撤销湿坯脱模时，或挤出成型的湿坯被挤出机口时，湿坯中被压缩的空气不再受机械压力作用，回到压力相对较低的大气环境中，则会立即膨胀，并带动湿坯体积随同膨胀，产生强烈的回弹。空气所占据的孔隙率又有增大,使得已经密实的湿坯疏松，密实度降低，大大影响了制品的强度质量。严重的时候成型都困难，甚至都达不到符合湿坯外观要求的形状。同时，还会造成湿坯内肉眼看不见的细微分层、裂纹等破坏应力，使得湿坯在随后的干燥过程中产生裂纹；在焙烧后产品哑音，强度偏低；降低产品使用的耐久性，乃至于在使用较短的时间后严重分层、风化，甚至粉碎。
     显然，空气是制作砖瓦的原料中对湿坯成型有害而无益的物质。
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