蒸压粉煤灰砖生产线（精选4篇）
（2011年9月27日）
叶 进 宝
尊敬的各位领导、各位专家，同志们：
大家上午好！
很高兴能够参加这次在我县金山建材实业有限公司粉煤灰蒸压砖厂举办的“蒸压粉煤灰砖生产线”现场观摩会，首先我代表县委、人大、政府、政协向出席本次会议的各位领导、各位专家表示衷心的感谢和热烈的欢迎！
发展新型墙体材料是保护土地、节能减排、保护环境，实施可持续发展战略的重大举措，是利国利民、造福子孙后代的千秋大业。推广应用新型墙材是一项方新未艾的事业，符合当前建设环境友好型、资源节约型和构建和谐社会的要求。我县将以本次观摩会为契机，严格按照国家、区、市的整体安排部署，整合资源，积极协调，切实抓好新型墙材推广、使用等各项工作。一是积极引导行业工作者进一步增强发展新型墙体材料的使命感和责任感，紧紧抓住第二轮西部大开发、沿黄城市带建设等重大历史机遇，大力推进墙体材料革新，为我县建材行业的持续健康发展贡献出积极的力量。二是进一步加大宣传力度，结合“3.25墙改节能宣传日”和“6.12节能宣传周”活动，通过播放专题片、悬挂横幅、发放宣传材料等各种形式，着力提高人民群众节
能环保意识，形成全社会共同关心、支持、推广节能建筑的良好社会氛围。三是规范工程建设管理程序，严把规划设计关，严格执行建筑节能强制性标准，对不符合标准、不按设计要求使用新型墙体材料的项目，不予办理建筑节能设计审查备案、不予发放建筑工程施工许可证，真正把墙改节能工作纳入工程建设的全过程。四是大力开展新型墙体材料应用与建筑节能示范工程建设。在巩固现有“禁实”成果的基础上，不断扩大“禁实”范围，进一步使“禁实”工作向乡镇推进。结合“塞上农民新居”建设，通过示范引导，鼓励农民群众自建房使用节能、环保、美观的新型墙体材料，逐步淘汰粘土实心砖。五是加大对节能建材行业的扶持力度。积极协调有关部门认真落实国家、自治区扶持新型墙体材料发展到各种优惠政策，引导具有节能、环保、利废的新型墙体材料的生产和使用，努力努力开创墙体材料革新工作的新局面。
最后，预祝本次观摩会取得圆满成功！
以上三种工艺生产的砖, 从其技术经济及使用性能来说, 只有蒸压粉煤灰砖较为理想。故本文主要以蒸压粉煤灰砖来阐述。
1 蒸养粉煤灰砖的优点
蒸养粉煤灰砖在发展中有一个认识和再认识的过程, 在20世纪70年代我国投资几十个亿建了百多个年产3 000万块的粉煤灰砖厂, 有低压蒸养的, 也有常压蒸养的, 其产量曾经达到了40多亿块, 年消耗粉煤灰及渣800多万t。但至20世纪80年代后期, 由于蒸养粉煤灰砖的生产工艺及设备十分落后, 只能勉强适应粉煤灰砖生产, 造成粉煤灰砖干燥收缩大, 抗冻性差及其售价偏高等原因, 蒸养粉煤灰砖在市场竞争中失利, 产量急剧下降。随着我国改革开放的深入, 国务院批转国家建材局等部门《关于加快墙体材料革新和推广节能建筑意见的通知》 (国发[1992]66号) 的下达, 并逐步限制、禁止粘土砖的生产及使用, 不准挖土制砖, 不准粘土砖进城上墙, 所有这些为蒸压粉煤灰砖生产和使用打开绿灯, 蒸压粉煤灰砖在建筑市场上是一片欣欣向荣的景象, 当然蒸压粉煤灰砖能得到国家有关领导部门的政策支持和用户的拥护, 与它自身的特点分不开:
a.生产蒸压粉煤灰砖可节约大量土地, 符合国家保护土地的政策。我们以年产5 000万块蒸压粉煤灰标准砖生产线为例来说明, 年产5 000万块粘土砖 (以每块中2.5 kg计) 需用土83 333 m3 (1.5 t/m3) , 假设挖土深2.5 m, 则每年要挖废耕地约50亩, 年产5 000万块蒸压粉煤灰砖生产线 (若砖中用干粉煤灰60%) 每年可消耗掉粉煤灰6.5万t, 即节省6.5万t (0.65 t/m3) 粉煤灰堆灰用地 (堆高10米计) 10 000 m2即15亩地, 两个加起来共可每年节约耕地65亩。
b.节能减排, 减少了大气污染, 符合国家节能减排的政策。我国是以煤炭为主要能源的国家, 而且大多数煤为高硫煤, 故使我国SO2排放量高居世界首位, 排放量年平均值已达66 mg/m3, 有89.8%的城市排放SO2的年平均值超过世界卫生组织 (WHO) 推荐标准值40 mg/m3~60 mg/m3。CO2的排放量仅次于美国, 占世界第二位。CO2的温室效应正使世界气候变暖, 居住环境日益恶化, 世界《京都协议书》要求我国迅速遏止大气污染, 减少CO2、SO2、NOX物的排放, 因生产蒸压粉煤灰砖比生产粘土砖可节约标煤 (以年产5 000万块标准砖为例) 5 000万块×1.0-5 000×0.482=5 000 t-2 407.5 t=2 592.5 t标煤 (即每生产1万块蒸压粉煤灰砖比粘土砖节约标煤0.52 t) 。故可减少CO2排放量:2 592.5×2 t/t标煤=5 185 t;可减少SO2排放量:2 592.5×23 kg/t标煤=59.63 t;可减少烟尘排放量:2 592.5×23 kg/t标煤=59.63 t;可减少粉煤灰及渣排放6.5万t (约10万m3) +1018.5 t。
c.减轻建筑物自重又使建筑物节能。因同体积粉煤灰砖比粘土砖轻20%, 故使用到建筑物上后, 粉煤灰砖建筑自重比粘土砖建筑轻20%, 这样不但有利于抗震, 也降低了建筑物的基础费用。由于粉煤灰砖密度比粘土砖小, 故其导热系数也小。经测定粉煤灰砖的导热系数为0.395 W/ (m·K) ;传热系数<2.2 W/ (m2·K) ;而粘土砖的导热系数为0.848 W/ (m·K) , 因粉煤灰砖导热系数小, 热阻大, 所建的建筑物节能效果较粘土砖建筑物好。
d.变废为宝, 充分利用资源, 符合国家资源综合利用政策。生产蒸压粉煤灰砖是利用火力发电厂的废渣为主要原料, 其用量在80%以上, 年产1亿块蒸压粉煤灰砖, 每年可消化掉灰渣在16万t以上, 做到了化害为利, 变废为宝, 全国生产50亿粉煤灰砖可消化掉灰渣800万t以上。
2 蒸压粉煤灰砖的生产工艺特性与装备
2.1 工艺流程图
工艺流程图见图1。
2.2 对原材料的技术性能要求
2.2.1 干粉煤灰 (硅铝质材料)
除应符合JC409-2001《硅酸盐建筑制品用粉煤灰》规定外, 粉煤灰还应满足: (1) 烧失量<8%, 越少越好; (2) Si O2>45%, Al2O325%~35%, Si O2+Al2O3>70%; (3) SO3<2%, Ca O<10%, Mg O<5%; (4) 放射性应符合GB6566规定。
2.2.2 生石灰 (钙质材料)
除应符合JC/T621-1996《硅酸盐建筑制品用生石灰》规定外, 还应满足: (1) 活性Ca O>65%, Mg O<5%; (2) 消解速度<10分钟, 消解温度>55℃; (3) 磨细度 (0.08mm方孔筛之筛余) <15%; (4) 正火石灰达80%~90%, 过火石灰<5%。
2.2.3 集料
集料作用可改善制品性能, 减少收缩及补充Si O2。集料应满足以下要求: (1) Si O2>50%, 越高越好; (2) 颗粒度 (细度模数) 2.2以上; (3) 含泥量<5%, 含碳量<5%, SO3<2%; (4) 含水率<10%; (5) 体积稳定性能要合格, 放射性能指标符合GB6566标准。
2.2.4 石膏
要求含Ca SO4·2H2O>75%。石膏用量大反而有害: (1) 降低制品抗冻性; (2) 降低制品碳化性能; (3) 干燥收缩值增大。故其用量严格控制, 一般为生石灰用量的10%左右。
2.3 配料
配料的四个原则: (1) 应满足砖的各项物理力学性能的要求, 其中特别是强度和耐久性, 应符合产品标准中的各项指标; (2) 在满足 (1) 的前提下, 应尽量选用石灰、石膏用量的下限, 以降低产品成本和确保产品质量; (3) 原材料的选择应符合因地制宜, 就地取材的原则, 并应优先利用各种工业废渣或天然资源; (4) 原材料种类宜少不宜多, 以减少工艺处理环节和工艺设备。
当所用原料确定之后, 首先要取样化验分析。各原料均达到制砖的技术性能后即可配料生产。因在生产中, 原料产地一般不会变动, 故其化学成分基本不变, 但生石灰因煅烧因素变化较大, 要经常进行试验分析。将分析结果代入公式求得合理配合比。
(2) 粉煤灰∶集料=2~2.5∶1;
(3) 石膏一般为生石灰用量的10%左右。
例:生石灰有效Ca O为70%, 混合料中有效Ca O应为7%。生石灰用量 (%) =7/70×100%=10%;因石膏用量为生石灰用量10%, 即1%。粉煤灰+集料用量为100%~11%=89%。按其比例关系:粉煤灰59.3%;集料29.7%。故粉煤灰∶集料∶生石灰∶石膏=59.3∶29.7∶10∶1。
在蒸压粉煤灰砖生产中, 正确配料十分关键, 一定要按照上述的配料四原则进行配料。根据生产蒸压粉煤灰砖的经验, 配制的混合料中应含有效Ca O不少于7%, 但也不大于9%, 因有效Ca O太少, 不足以产生满足产品质量要求的水化硅酸钙和水化硅酸铝等水化产物, 从而使产品质量下降;有效Ca O太多了, 不但生产成本增加, 而且也使产品质量下降。
2.4 一次加水搅拌
为了使各种原料在混合过程中互相分散, 达到均匀混合并含有足够使生石灰消化所需水分, 以利生石灰充分消解, 为此必须把配制好的各种原料送入特制的搅拌机内, 在一定时间内充分搅拌加水混合。
在蒸压粉煤灰砖中, 一次加水搅拌的设备有:
a.高速双轴搅拌机 (搅拌轴转速在90 r/min~110 r/min) 。该机优点: (1) 可连续均匀进料、搅拌、出料, 很容易保证混合料的搅拌均匀性; (2) 动力小; (3) 搅拌能力可大可小, 生产易调整; (4) 搅拌强度大, 基本形成翻腾抛料混合, 物料混合均匀性好。
b.间歇式强制双卧轴搅拌机。因这种搅拌机主要用于水泥混凝土搅拌, 因其搅拌轴转速低, 用于粉煤灰等物料搅拌均匀性差;且周期性间歇搅拌, 故在单位时间内产量低;且动力大, 耗电多。
c.行星式立轴强制搅拌机。特点:料箱底盘可转动, 并与立式搅拌轴成反向转动, 但底盘转速低, 立式搅拌轴转动快, 像天上的行星一样形成公转自转, 把混合料搅拌的很均匀, 还有粉碎料块和打击物料的作用。但动力大, 耗电多;搅拌叶片磨损快, 维修费用高。
从以上三种搅拌机的功能来说, 高速双轴搅拌机是生产蒸压粉煤灰砖较理想的设备。
从理论上讲生石灰消化时的用水量为生石灰中有效Ca O含量的32.13%。但在生产中不光生石灰消化成熟石灰需要水;其他原料也要吸收一部分水至混合料的含水率;同时生石灰消解发热要蒸发掉一部分水;设备多少也要吸收一部分水, 所以根据经验一次搅拌加水量应为生石灰用量比较适宜。当然这是在物料基本不含水和生石灰含有有效Ca O>65%的条件下才成立。
例:若每次配料2 000 kg, 原料配合比∶干粉煤灰:集料∶生石灰∶石膏=62∶27∶10∶1, 生石灰有效氧化钙为75%, 一次搅拌应加水为2 000×10%=200 (kg) 。
在其他情况下, 可根据生石灰用量及生石灰有效Ca O含量来计算:生石灰用量×生石灰有效Ca O含量×32.12%× (4~8) , 式中4~8究竟取其中哪个数由工厂根据所用原料情况经试验后确定。
2.5 消化
消化的作用主要是使混合料中各物料均匀吸水至所需含水率, 更重要的是使生石灰中的有效Ca O吸水变成消石灰, 完成放热膨胀过程即Ca O+H2O→Ca (OH) 2+15.5 kcal, 以免在蒸压过程中, 因生石灰消化引起体积膨胀而使砖开裂。消化的方法有三:
2.5.1 单独消化法
就是把生石灰放出消化鼓内单独吸水消化成熟石灰粉后, 再与粉煤灰等其他原料搅拌混合, 带来的问题有: (1) 因消化水分无法控制, 消化后的消石灰易成球成团, 无法与其他原料均匀混合; (2) 消化热无法利用。
优点:生产过程简单, 不需消化仓及破碎粉磨石灰系统, 投资省;
缺点:产品质量差, 生产无法控制。
2.5.2 地面混合消化法
把搅拌好的混合料堆置于地面上消化。
优点:不需消化仓, 节省投资;
缺点: (1) 因混合料堆表面水分易散失, 温度易散失, 造成消化料质量内外不匀, 影响产品质量, 易出废品; (2) 消化时间长; (3) 工人劳动强度大, 劳动条件差, 不适宜大规模生产线上用。
2.5.3 消化仓混合消化法
消化仓分间歇消化仓和连续消化仓。
用消化仓的优点:消化热可以充分利用, 加快了生石灰的消化速度, 提高了消化仓的周期率。因生石灰吸水消解与温度有关, 温度高, 吸水消化就快, 在温度0℃~100℃范围内进行试验:温度每升高10℃, 吸水消化速度增加1倍, 如果温度由20℃增加到100℃, 消化速度增快256倍 (见表1) 。
消化仓内温度高, 还可促进Ca O、Mg O提早在消化仓内吸水消化, 消除出废砖的隐患。连续消化仓目前在国内有两种: (1) 中心卸料连续式消化仓; (2) 边缘卸料连续式消化仓。
边缘卸料式优于中心卸料式消化仓:因中心卸料式是锥斗式卸料, 混合料越下越紧, 易结仓粘仓, 并易形成漏斗式下料先进后出, 后进先出, 打乱了下料顺序。边缘卸料式的料筒成喇叭形上小下大, 混合料越下越松, 只要混合料加水合适, 并及时使用消化仓内的混合料, 一般不会粘仓、结仓, 而且混合料呈螺旋状连续均匀下料, 不会形成漏斗式下料, 确保混合料消化质量和下料通畅, 故生产蒸压粉煤灰砖应选用连续式消化仓。
2.6 碾练混合
碾练混合的作用是使混合料压实、增塑、混合、活化, 使混合料中大部分空气排除, 混合料密度增加, 提高混合料成型性能。未碾练的混合料的砖坯成型极限压力为4MPa, 碾练后可提高到10 MPa, 砖坯分层现象基本消失, 容重增加。
碾轮的质量对混合压实活化作用关系十分密切, 经生产试验:600 kg碾轮碾10 min, 砖的强度等级为6.15 MPa;碾轮质量为3 990 kg碾5 min, 砖的强度等级为20.2 MPa;碾轮3 000 kg碾10 min, 砖的强度等级为18.45 MPa, 所以生产蒸压粉煤灰砖的轮辗机的碾轮的质量最好在1 000 kg/个以上, 轮宽度大于400 mm, 碾轮间距应大于700 mm。加水目的是使混合料达到压砖机能顺利成型, 大吨位自动液压压砖机的成型水分为8%~12%。在碾练过程中, 一定要使水喷成雾状加入到坯料中, 尽量使水与坯料搅拌均匀, 为此只有选用碾轮质量大于1 000 kg/个的1 600升~2 000升的行星式轮辗混合机。
2.7 压制成型
生产蒸压粉煤灰砖必须选用配自动取坯码坯机的两面多次加压的大吨位自动液压压砖机成型。
成型极限压力:30 MPa;成型常用压力:27 MPa;成型水分:8%~12%;砖坯单质量约:2.4 kg~2.7 kg。
常用压砖机: (1) HF1100型自动液压压砖机, 福建海源自动化机械设备公司; (2) ZY1200型自动液压压砖机, 洛阳中冶矿山设备公司; (3) HDP600型自动液压压砖机, 天津龙腾机械制造公司。
2.8 蒸压养护
蒸压养护的作用是使粉煤灰和集料中的活性Si O2和Al2O3与生石灰中的有效Ca O在湿热条件下发生水热合成反应生成具有强度等优良性能的水化产物, 增加制品结晶度, 得到有一定物理力学性能和机械强度的产品, 所以蒸压养护是蒸压粉煤灰砖生产中极其重要的工段。
蒸压养护的饱和蒸汽压力 (表压) 为1.2 MPa~1.5 MPa, 一般采用1.5 MPa, 在此条件下, 生成的主要水化产物是水化硅酸钙m Ca O·Si O2·n H2O和由3Ca O·Al2O3·n H2O (水化铝酸钙) 经与Si O2反应生成的水石榴子石3Ca O·Al2O3·n Si O2· (6-2n) H2O。而水化铝酸钙3Ca O·Al2O3·6H2O、三硫型硫铝酸钙3Ca O·Al2O3·3Ca SO4·32H2O和单硫型水化硫铝酸钙3Ca O·Al2O3·Ca SO4·12H2O为蒸压过程中的中间产物。石膏能使更多的Al2O3参加反应生成硫铝酸钙, 它与Si O2反应生成水石榴子石, 而且还对水化硅酸钙的生成量有一定的激发作用, 故在蒸压粉煤灰砖生产中加入少量石膏对提高砖的强度和使用性能有一定作用, 但过量了害处很大, 首先会大大降低砖的抗冻性和抗碳化性能, 也会增加砖成本。
在蒸压养护中, 粉煤灰和集料中的Si O2随着温度升高而溶解度逐渐增加, 故蒸压温度越高溶解在水中的Si O2就会越多, Si O2与Ca (OH) 2起水热反应生成的水化硅酸钙会向高碱 (C2SHn) →低碱 (C5S4Hn) →托波莫来石 (CSHn) →硬硅酸钙石 (C5S6Hn) 方向进行。再则粉煤灰中的活性Al2O3在一定温度下也与Ca (OH) 2起水热反应生成水化铝酸钙3Ca O·Al2O·6H2O, 水化铝酸钙遇到活性Si O2就结合成水石榴子石3Ca O·Al2O·Si O2·4H2O→3Ca O·Al2O3·3Si O2[C3ASn H6-2n]。有石膏 (Ca SO4·2H2O) 存在时, 则3Ca O·Al2O·6H2O+3Ca SO4+25H2O→3Ca O·Al2O3·3Ca SO4·31H2O→3Ca O·Al2O3·Ca SO4·12H2O+2Si O2→3Ca O·Al2O3·2Si O2·2H2O。因在高温高压的蒸压釜中, 极易生成结晶度好的低碱水化硅酸钙及水石榴子石晶体。水石榴子石不易与CO2反应, 所以碳化系数高, 耐久性好, 结晶度好的低碱水化硅酸钙强度高, 收缩性小, 故生产蒸压粉煤灰砖时应选用蒸压压力≥1.5 MPa的蒸压釜。
养护周期包括进出釜、抽真空、升温、恒温、降温5个阶段。根据经验进出釜0.5 h、抽真空0.5 h、升温1.5 h、恒温6.5 h、降温1 h、一个养护周期10 h, 每天每个釜可周转蒸养2.4次。各个阶段的作用:
(1) 进出釜。每操作一次蒸压釜总是会有把釜盖打开, 把釜内已蒸好的一列车拉出釜, 然后又把载有生砖坯的一列车拉进釜内, 关闭釜盖。
(2) 抽真空。打开真空泵, 把已装满生砖坯的蒸压釜内空气抽尽, 以保证釜内纯蒸汽养护和加快生砖坯的热交换缩短升温时间。
(3) 升温。向已抽真空的蒸压釜内缓慢送入饱和蒸汽。尤其刚开始送蒸汽时一定要缓慢使砖坯由表及里加热缩小温差应力。等釜的压力达到0.1 MPa后, 即可快速升温至1.5 MPa。
(4) 恒温。保持表压1.5 MPa。这个阶段是砖坯变成砖的关键阶段, 发生一系列水热合成化学反应, 生成强度和使用性能所需的低碱水化硅酸钙、水化铝酸钙及水石榴子石。
(5) 降温。把釜内温度由约200℃降至70℃左右。降温速度要适当, 尤其是刚开始降温时, 降温速度不能太快, 否则会有温差应力出现而产生裂纹砖。当蒸压釜内温度降至70℃以后, 可慢慢开启釜盖, 以防止釜外冷空气过快进入釜内, 造成砖急剧收缩而开裂。
3 蒸压粉煤灰砖的使用情况及其优良的使用性能
自20世纪60年代初我国就研制成功蒸养粉煤灰砖, 在原电力部、建材部支持配合下, 粉煤灰砖得到很大发展, 至20世纪80年代初这20年里, 先后共建成159条蒸养粉煤灰砖生成线, 其年产量高达40多亿块, 在全国各地修建了一大批建筑物, 有的至今还完好无损的使用着。为了验证蒸养粉煤灰砖建筑物的使用性能, 有些科研单还位进行了调查研究工作。如:北京市建材研究总院于1981年曾对全国多达176幢, 共计12 04万m2用粉煤灰砖砌筑的5~6层建筑物进行了调查研究, 按其分类标准, 好的和比较好的建筑物占55.5%, 较差的占25.6%, 差的占18.2%。江西省建材科学研究设计院在1990年对其省内的20多幢蒸养粉煤灰砖建筑进行了考察:粉煤灰砖清水墙已经8~17年考验其墙体仍旧保持了原有平整度, 基本无风化现象;勒脚部分的风化程度明显好于粘土砖。并对一些典型的建筑 (或部位) 进行实物取样测试:砖虽然已完全碳化, 但其抗压强度仍在10 MPa以上, 在阴沟处的砖抗压强度甚至高达28.05 MPa;特别是在背面勒脚部位未加粉刷的砖且常年处于潮湿状态, 使用17年后, 其砖的抗压强度仍达11 MPa左右。这些足以证明粉煤灰砖的长期强度和耐久性是良好的。当然上个世纪生产的蒸养粉煤灰砖由于生产设备落后, 工艺不先进, 砖的强度和其他性能存在一定问题;加之施工技术落后不配套等原因, 使有些建筑物出现了使用问题, 影响到蒸压粉煤灰砖的进一步发展。随着我国改革开放的深入, 市场经济的发展, 创新能力的增强, 蒸压粉煤灰砖的生产技术大大提高, 并自主开发了专用的大吨位的自动液压压砖机;高蒸汽压力的蒸压釜;连续消化仓;高速双轴搅拌机;行星轮辗混合机等用于生产蒸压粉煤灰砖的专用设备, 完全可以生产出优良使用性能的蒸压粉煤灰砖, 其优良使用性能如下。
3.1 强度高
蒸压粉煤灰砖是替代粘土砖用于建筑物墙体和基础的产品, 故其各项性能指标均应满足建筑物的要求, 首当其冲的是其抗压强度和抗折强度, 标准要求用于建筑物基础或用于易受冻融和干湿交替作用的建筑部位必须使用MU15及以上强度等级的砖。蒸压粉煤灰砖的强度等级一般均在MU15及以上, 故可以替代粘土砖用于建筑物的墙体与基础。
3.2 收缩值小
收缩几乎是所有墙体材料的共性, 墙体材料会有干燥收缩、碳化收缩。蒸压粉煤灰砖也不例外, 蒸压粉煤灰砖刚从蒸压釜出来的含水率一般比较高, 放在大气中会慢慢失去砖内水分而逐渐收缩。经测试知道蒸压粉煤灰砖在出蒸压釜的头3 d内收缩最大, 平均每天的收缩值约达0.022 mm/m, 从第四天开始至30 d其收缩量要小一些, 平均每天收缩0.006 mm/m, 从第31 d开始至第60 d, 其收缩量又小一些, 平均每天收缩约为0.003 mm/m, 从第61 d起至第100 d其平均每天收缩量只有0.001 mm/m, 直至稳定, 也就是说蒸压粉煤灰砖从出釜开始失水干燥收缩直至100 d才达到平衡水分基本不收缩, 这时砖的总收缩值为 (0.022×3) + (0.006×27) + (0.003×30) + (0.001×40) =0.066+0.162+0.09+0.04=0.358 mm/m, 由此可知蒸压粉煤灰砖出釜后立刻砌上墙体是不对的, 应让它干燥收缩到一定程度再上墙体, 这样建筑就不会产生收缩裂纹, 这个放置时间经试验测定应出釜后的30 d, 因为这时蒸压粉煤灰砖干燥收缩量已占总收缩量的0.228/0.358×100%=63.6%。收缩应力已经很小了, 这就是国家、省制订的技术规程里要求蒸压粉煤灰砖出釜后放置30 d后, 方可出厂用于砌体的砌筑来由。
砖虽然出釜后放置30 d后才能砌上墙, 但在砌筑时砖内含水率必须达平衡含水率 (技术规程里有规定) , 过干或过湿的砖禁止上墙砌筑, 因为过干的砖会很快吸收掉砂浆中的水分使砂浆失水而失去强度, 过湿的砖不但会使砂浆强度降低, 硬化变慢, 跑浆跑线影响建筑质量和工效, 更重要的是墙体因大量失水收缩而造成开裂, 这也是技术规程里规定严禁使用干砖或含水饱和的砖砌墙。如果砖必须浇水, 至少应提前一天浇水, 不得随浇随砌。也不宜雨天砌筑, 雨天应对砖堆进行遮盖以防止雨水浸湿。
3.3 抗冻性合格
抗冻性是指砖抵抗反复冻融作用的能力, 是耐久性重要指标之一。砖的抗冻性除与砖强度有密切关系外, 还与粉煤灰中的含炭量、砖体层裂程度有关。只要砖的抗压强度在MU15及以上且砖体无层裂等缺陷, 抗冻性肯定合格。
3.4 抗碳化性能好
碳化是指砖在空气中的CO2作用下, 其水化产物发生分解, 形成Ca CO3晶体、硅胶及铝胶引起砖内结构强度变化的过程。抗碳化性能是指砖在CO2作用下抵抗结构强度变化的能力, 一般用碳化系数表示即:
抗碳性能与水化产物的种类、数量、碱度、结晶度及制品密实度等因素有关。因砖中生成较多的低碱度托波莫来石和水石榴子石晶体及保留适量的游离氧化钙和掺配少量石膏, 故砖的碳化系数大于0.9。
3.5 干湿交替性能
由于蒸压粉煤灰砖具有湿胀干缩的特性, 在剧烈的干湿交替作用下, 会引起反复的体积变形, 产生破坏砖内部结构的应力, 从而造成微细裂纹, 使砖的强度逐渐下降, 影响建筑物的使用寿命, 因此蒸压粉煤灰砖处于剧烈的干湿交替作用的部位 (如落水管处、女儿墙、屋檐等) 时, 应采用水泥砂浆抹面等保护措施。
3.6 软化系数高
软化系数是砖饱水后的强度与自然状态下强度的比值。
因粉煤灰是一种近似火山灰的水硬性材料, 由其制成的砖在水中长期浸泡, 其强度不但不会降低, 反而还会继续少量增长, 所以这种砖适宜用于水中及潮湿环境中, 这是其他墙体材料不可比的。
3.7 吸水率大而吸水速率慢
摘 要：我国电厂废料粉煤灰和农业废料油菜秸秆产量巨大，亟待合理利用。利用粉煤灰制成的蒸压粉煤灰砖具有节土、节能、环保利废等多方面的优势，但与砌筑砂浆的粘结强度比黏土砖要低，导致砌体抗剪强度较低。本研究通过将农业废料油菜秸秆纤维化，按设计比例掺入砌筑砂浆，研究其对砌筑砂浆的性能的影响，以期为农业废料的处理及新型环保建筑材料的研究提供参考。
关键词：油菜秸秆纤维；砌筑砂浆；抗剪强度
中图分类号：TU522.1+9 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）33-0205-02
1 前 言
蒸压粉煤灰砖通常具有较高的抗压强度，一般可达15～
20 MPa，且具备良好的耐久性和耐水性能，但由于其表面光滑、摩擦力小，降低了砂浆与砖的粘结作用，使得蒸压粉煤灰砖砌体的抗剪强度较低，这对蒸压粉煤灰砖的推广和应用于震区起到了阻碍作用。目前主要有两种改善蒸压粉煤灰砖砌体抗剪性能的方法：
一是采用专用砌筑砂浆。专用砌筑砂浆具有优越的性能，显著改善蒸压粉煤灰砖与砂浆之间的粘结面作用，明显提高砌体抗剪强度，据试验结果表明，使用专用砂浆砌筑的蒸压粉煤灰砖砌体的抗剪强度能达到并超过普通烧结砖砌体的抗剪强度。
二是改变砖表面形态增加砖表面摩擦力。本实验旨在通过设计蒸压粉煤灰砖砌筑砂浆，将纤维化的农业废料油菜秸秆按设计比例掺入砌筑砂浆，增大表摩擦力，并研究其对砌筑砂浆的性能的影响，以期为农业废料的处理及新型环保建筑材料的研究提供参考。
2 蒸压粉煤灰砖砌筑砂浆配合比设计
2.1 试验原材料
水泥：江西印山台水泥有限公司生产的32.5级普通硅酸盐水泥，比表面积360 m2/kg，实测强度34.2 MPa。
砂：天然河砂，粒径小于4.75 mm，细度模数为2.6。
油菜秸秆纤维：选用已脱粒油菜秸秆，日晒28 d。
采用粉碎机纤维化为丝状短杆，长度3～5 mm，直径不固定。
拌合水：饮用自来水。
2.2 砂浆配比设计
试验水灰比为0.5，砂浆配和比水泥：水：砂为534 kg/m3：
268 kg/m3：800 kg/m3。
稠度和分层度的测定是按照JGJ/70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》[1]的规定进行，试验过程中实测值为52～
74 mm，试验根据油菜秸秆纤维掺量（质量百分数）分为5组，详见表1。
3 试验结果分析
3.1 养护及抗压强度试验
纤维掺量，见表1。
砂浆成型、养护及性能测试按照JGJ/70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》的规定进行。抗压强度试验使用数控万能压力机，连续均匀地加荷（控制加载速度为0.5～1.5 kN/s），直至试件破坏，并记录过程和最终形态以及破坏荷载。试件最终形态，如图1所示。
3.2 油菜秸秆纤维掺量对砂浆抗压性能的影响
在同等条件下，制作5组试样，按掺入量为0%，0.3%，0.6%，0.9%，1.2%（质量百分数）分别分成A，B，C，D，E组。按设计强度
5 MPa，7.5 MPa，10 MPa分别编号为A1，A2，A3～E1，E2，E3。每组3块共计15组45个试件。取三个试件平均值作为结果。试验结果，见表2。砂浆立方体试件抗压强度应精确至0.1 MPa。当三个测值的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则把最大值及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值；如有两个测值与中间值的差值均超过中间值的1 5%时，则该组试件的试验结果无效。
根据表2的数据，随着油菜秸秆纤维掺入量的增加，实测强度呈下降趋势，如图2所示
3.3 砂浆配合比结果分析
①砂浆制备应根据稠度80 mm（+10 mm）来确定用水量，记录稠度。本试验将配合比及用水量确定，根据实测结果可以说明达到同样的稠度时，随着油菜秸秆纤维掺入量的增加，用水量增加。说明油菜秸秆纤维具有增水减稠的作用。这是因为油菜秸秆纤维本身具有引起作用，可以增加砂浆与块体接触面的摩擦，改变砂浆的流动性，使砂浆和易性减弱。
②在同一设计强度等级下，随着油菜秸秆纤维掺入量的增加，砌筑砂浆抗压强度有所下降。砌筑砂浆强度随油菜秸秆纤维掺入量增加而下降的趋势随着设计抗压强度等级的提高更加明显。
4 结 语
①根据作者以往研究[2]，蒸压粉煤灰砖砌块专业砂浆分为两大类，一类砂浆为上海泖宇专用砂浆和上海雷恩专业砂浆，此类砂浆拌合时无需掺入砂粒，砌筑时的流动性较大，因此，流入孔洞中的砂浆增多，使得砂浆的销键作用显著。虽明显提高蒸压粉煤灰砖砌体抗剪强度，但材料消耗也增多了，急需改进。砂浆掺入油菜秸秆纤维后，砂浆的稠度降低，流动性能明显降低，作者的下一步研究将结合此结论，在专业砂浆中掺入油菜秸秆纤维，研究此类砂浆的力学性能。
第二类专业砂浆原料为水泥、细骨料（砂）、粉煤灰、脱硫石膏、外加剂（纤维素醚+可再分散乳胶粉）以及拌合水；纤维素醚具有增稠保水的作用，防止新拌砂浆分层离析，使其具有良好的工作性能，可再分散乳胶粉用于改善砂浆柔韧性和粘结强度，并能提高砂浆施工性能，改善流动性[3]。作者的下一步研究将在此类专业砂浆中掺入油菜秸秆纤，以期减少外加剂的用量。
②在同一设计强度等级下，随着油菜秸秆纤维掺入量的增加，砌筑砂浆抗压强度有所下降。砌筑砂浆强度随油菜秸秆纤维掺入量增加而下降的趋势随着设计抗压强度等级的提高更加明显。作者的下一步研究将改变油菜秸秆纤维的掺入形式，以期降低水泥或细骨料用量，且保持砂浆强度不改变。
参考文献：
[1] JGJ/70-2009，建筑砂浆基本性能试验方法标准[S].
[2] 汤峰.蒸压粉煤灰砖砌体基本力学性能试验研究[D].长沙：湖南农业大 学工学院，2007.
事实上, 粉煤灰蒸压高强砖通常是由生石灰、石膏、粉煤灰和骨料———细砂为原料, 按一定的比例配料, 经干式球磨机细磨、双轴搅拌机搅拌混合均匀、消化充分、轮碾机压实增塑、压制成形、码坯静养、高温高压蒸汽养护、成品检验合格并堆放存储等工序而成为粉煤灰蒸压高强砖。其生产工艺流程大致如下:
具体说来就是, 块状生石灰、石膏经破碎机分别粗碎后, 通过斗式提升机分别进入生石灰仓和石膏仓, 生石灰和石膏按一定的配比通过螺旋输送机进入干式球磨机细磨成要求粒度的胶结料, 再由斗式提升机送入胶结料仓。同时, 骨料———河砂通过皮带输送机送至干式球磨机细磨成要求粒度的细砂后通过斗式提升机进入细砂仓。然后按一定的配比通过螺旋输送机将胶结料仓的胶结料、细砂仓的细砂和粉煤灰仓的粉煤灰送入双轴搅拌机, 适量加水搅拌混合均匀后进入消化仓, 充分消化后的混合料再经轮碾机搅拌混合均匀、压实及增塑后送入全自动液压墙体砖压机压制成形, 经机械手 (自动码坯机) 将成形后的砖坯码放在蒸养车上, 蒸养车编组后进入高温高压蒸压釜养护, 砖的强度得到提高, 最后经出釜检验合格, 并按强度等级整齐堆放存储1～2周后, 即可出厂。显然, 在粉煤灰蒸压高强砖生产过程中, 需使用一定数量的料仓。
生石灰、石膏、粉煤灰蒸压高强砖生产用料仓按材质可大致区分为钢筋混凝土料仓和钢板料仓, 由于钢筋混凝土料仓具有建造费用高及建造周期长等缺陷。所以说, 目前粉煤灰蒸压高强砖生产用料仓通常采用钢板料仓。
由于材料 (钢板) 消耗相同时, 一方面圆柱-圆锥形料仓比四棱柱-四棱锥形料仓容积大很多, 也就是说圆柱-圆锥形料仓的装载量大;另一方面, 圆柱-圆锥形料仓的风阻系数比四棱柱-四棱锥形料仓的风阻系数小, 所承受的风力较小, 不易被台风等大风推倒, 也就是说工作更安全, 同时圆柱-圆锥形料仓造型更美观等, 因此, 目前煤灰蒸压高强砖生产用钢板料仓几乎都是采用圆柱-圆锥形料仓。随着粉煤灰蒸压高强砖产量的不断增大, 所需料仓尤其是消化仓体积非常庞大 (通常料仓直径达5 m左右, 圆柱段高度达10 m左右) , 导致料仓制造出厂时须分片制作仓体或在安装现场制作仓体, 然后再现场拼焊、吊装、喷涂内外表面防腐蚀及装饰等处理, 敷设斗式提升机、除尘器、排料装置、清理门、操作检修通道及安全护栏等一系列复杂的过程。工作中稍有疏忽, 就会增大料仓的生产成本等, 严重时甚至造成人员的伤亡等安全事故。因此为了在较短的时间内安全有效地完成粉煤灰蒸压高强砖生产用钢板料仓的安装, 我们必须采取以下措施。
1室内型料仓
料仓体制作件包装后的最大尺寸应不超过交通运输工具所允许的最大尺寸。
料仓体制作件运抵安装现场前应检查各楼面预留孔的位置、形状大小及各楼面环形钢板预埋件的尺寸规格等是否符合设计要求。
因料仓体 (锥底及圆柱段) 通常是由多块预制件拼焊而成的, 其焊缝应位于型钢焊接框架上面, 以便料仓体安装施焊后锤平打磨抛光焊缝, 又能与型钢框架焊接牢固可靠, 确保料仓的结构强度等。
检查待安装的楼面是否符合设计要求。因为室内型料仓通常须穿过多层楼面, 每层楼面都应设计有承重圈梁, 尽量使料仓的质量均匀分布在每层楼面的承重圈梁上, 并在最上层楼面料仓的中心处预制起吊设备用的电动葫芦等, 并且电动葫芦的载重量应大于最大起吊件的质量;然后根据料仓的总质量进行楼面结构设计等, 并确保工程安全可靠。
料仓的吊装拼焊方法通常有两种, 一种方法是叠接法, 即先将料仓底 (锥体) 部分在地面上拼接焊好后, 通过起重设备吊装校正就位在第一层楼面后, 再向上逐段吊装拼焊圆柱段仓体, 直至仓顶。另一种方法就是吊接法, 即先将仓顶在地面拼接焊好, 通过起重设备吊装校正就位后, 自上而下一段一段的拼接焊好圆柱段仓体, 拼好一段后再起吊上升, 直至料仓底 (锥体) 拼焊吊装完毕。其优点是操作工人可以在同一层楼面进行拼焊作业, 生产效率较高, 但须多台起重设备同时工作, 作业成本较高。因此目前国内外生产企业通常采用叠接法吊装拼焊粉煤灰蒸压高强砖生产用钢板料仓, 其吊装顺序大致如下:
a.先将料仓底 (锥体) 在地面拼接焊好, 并用角向砂轮磨光机磨平抛光锥体内壁各焊缝。
b.通过最上层楼面料仓中心处的电动葫芦起吊锥体, 将锥体从楼面预留孔中向上吊起 (锥体大端面朝上) , 在预留孔中校正就位后, 再将锥体裙边法兰与预留孔周围的环形钢板预埋件焊成一整体。
c.校正圆柱段仓体壁面与水平面 (楼面) 的垂直度, 确保垂直度不超过1∶1 000, 然后利用最上层楼面料仓中心处的电动葫芦沿锥体大端面向上吊装拼焊圆柱段仓体, 并用角向砂轮磨光机磨平抛光圆柱段仓体段内壁各焊缝。
d.最后通过最上层楼面料仓中心处的电动葫芦, 吊装拼焊好仓顶, 使其连成一个封闭的壳体———料仓。
做好料仓内外表面防腐蚀及装饰等处理, 总之, 料仓外表面应平整光洁及美观大方等。
料仓附件 (如清理门、窥视镜、照明灯、操作检修通道、检测控制仪器仪表接头、仓顶护栏等) , 斗式提升机、排料装置、除尘器等须最后安装。
2室外型料仓
料仓体制作件包装后的最大尺寸应不超过交通运输工具所允许的最大尺寸。
料仓体制作件运抵安装现场前应检查预埋件的位置、形状大小及规格等是否符合设计要求。
因仓体 (锥体及圆柱段) 通常是由多块预制件拼焊而成, 其焊缝应位于型钢焊接框架上面, 以便仓体安装施焊后锤平抛光焊缝, 又能与型钢框架焊接牢固, 从而确保仓体的结构强度等。
室外型料仓通常由四根或六根立柱支承整个料仓的质量, 四根或六根立柱通过起重设备吊装、校正就位后 (保证其与水平面的直度不超过1∶1 000) 与相应的预埋件焊接成一体, 然后, 四根或六根立柱又通过型钢连接成一个受力好、结构稳固的整体“刚性”框架。
仓体的吊装拼焊仍采用叠接法, 其吊装拼焊顺序如下:
a.先在地面上将料仓底 (锥体) 拼接焊好, 并用角向砂轮磨光机磨平抛光锥体内壁各焊缝。
b.通过起重设备 (如汽车吊) 起吊料仓底 (锥体) , 将锥体从地面吊起 (锥体大端面朝上) 。吊装校正就位后, 通过锥体的安装支座与四根或六根立柱的顶端牢固地焊接在一起。
c.在地面上将圆柱段仓体拼接焊好后 (确保圆柱段仓体壁面与水平面的垂直度不超过1∶1 000) , 通过起重设备 (如汽车吊) 吊起圆柱段仓体校正就位后与锥体大端面牢固地连成一体, 然后再用角向砂轮磨平抛光仓体内壁各焊缝。
d.在地面上将仓顶拼接焊好后, 通过起重设备 (如汽车吊) 将其吊装校正就位后, 将其牢固地焊接在圆柱段仓体的顶部。
做好料仓内外表面的防腐蚀及喷涂装饰等处理, 总之, 料仓外表面应平整光洁及美观大方等。
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