烧结页岩保温空心砖

烧结页岩保温空心砖（精选7篇）

烧结页岩保温空心砖 第1篇

重庆是典型的山地城市,山地多、平地少,页岩资源极其丰富,是全国页岩资源最丰富的地区之一,有着开发推广页岩砖的天然条件。重庆市墙材企业于20世纪60年代初就研制成功以页岩为原料制烧结砖的技术,建成全国第1条烧结页岩砖生产线(实心砖)。近几年来,重庆市积极推进墙材革新与建筑节能工作,倡导烧结页岩制品向热工性能更好的多孔砖和空心砖系列发展,2004年颁布了强制性工程建设标准DBJ 50-037—2004《烧结页岩多孔砖和空心砖砌体结构技术规程》加强其在建筑围护结构中的推广应用。据统计,在2006年,重庆市烧结页岩空心砖产量为12.24亿标砖,占墙材总量的6.76%[1]。

普通烧结页岩空心砖导热系数约为0.58 W/(m·K),保温性能较差,如果用于自保温体系,不能满足节能标准设计要求,须加设外保温材料,如12孔200 mm厚的普通页岩空心砖墙体,必须在外侧加抹20 mm厚保温砂浆,复合墙体的传热系数K为1.47 W/(m2·K),才能达到节能50%设计标准规定性指标D≥3.0、K≤1.5的要求[2];同时普通页岩砖外壁薄,锚固可靠性差,用于外保温时也无法满足标准对锚固的要求,施工存在很大的质量隐患。

1 节能型烧结页岩空心砖

在烧结页岩制品向多孔化或系统化的政策导向下,重庆本地烧结页岩制品企业日益壮大,投入技术研发的资金也相应增加,对高性能烧结页岩空心砖展开了大量创新性开发研究,在较短时间内研制开发出孔洞多(可达40孔)、导热系数显著降低[只有0.25 W/(m·K)]的节能型烧结页岩空心砖(见图1),这是重庆市自行研制、拥有自主知识产权的高效节能型建材。其热工性能及体积稳定性有了显著提高,传热系数较同类产品至少降低20%,抗压强度较同类产品提高80%。因此,使用节能型烧结页岩空心砖不但能节省造价,降低保温材料成本,显著减小工程量,明显缩短工期,还提高了产品的强度等级,减少了墙体开裂和渗漏等问题,增强了外墙外保温系统锚固的安全性,也为建筑外装饰饰材的选用提供了多种选择[2]。

根据重庆市渝建发[2008]179号文件规定,高效节能型烧结页岩空心砖用于自保温体系时主要热物理性能指标应符合表1的要求,其它性能指标应满足GB 13545—2003《烧结空心砖和空心砌块》的要求。

2 在自保温体系上的应用

节能型烧结页岩空心砖的研制成功,给南方地区特别是重庆市建筑节能市场提供了一种新的技术体系——节能型烧结页岩空心砖自保温体系,是对重庆地区外墙保温技术体系的重大发展和补充。从技术资料和示范工程的使用情况分析,节能型烧结页岩空心砖不但稳定性及抗裂能力与普通型烧结砖相当,还具有以下性能特点:条面壁厚显著增加、强度等级显著提高,热工性能明显改善,这都为其在自保温体系中的应用提供了技术上的支持。

2.1 配套砂浆

节能型烧结页岩空心砖填充外墙时,其专用砌筑和抹灰砂浆宜选用聚合物砂浆,性能指标参照JC 890—2001《蒸压加气混凝土用砌筑砂浆与抹灰砂浆》有关要求执行,具体规定如表2所示。与加气混凝土砌块不同的是,页岩空心砖砌筑时砂浆没有灰缝影响系数,故在热工计算和节能设计时,砌体的修正系数为1.0。

根据GB 50411—2007《建筑节能工程施工质量验收规范》规定:保温砌体砌筑的墙体,应采用具有保温功能的砂浆砌筑。所以烧结页岩空心砖用于墙体自保温体系时,应使用具有保温功能的砂浆砌筑,这样既可以增加墙体粘结性、提高抗裂性,还可以改善整体保温隔热效果。

2.2 外墙热桥处理

对于钢筋混凝土框架结构梁、柱和剪力墙部分等“热桥”部位,必须复合外、内保温系统才能使外墙的平均传热系数Km满足节能设计标准的规定。热桥部位外保温可选用低密度等级的无机保温砂浆或加气混凝土砌块(其热工参数见表3),也可选用节能型页岩空心砖。重庆图集08J08《JN节能型烧结页岩空心砌块自保温墙体建筑构造图集》中对热桥处理的要求是“热桥部位保温材料厚度≤50 mm时,可选用无机保温砂浆或蒸压加气混凝土砌块,宜满挂网,采用锚栓固定;热桥保温厚度为100 mm时,可选用JN节能型烧结页岩空心辅助砌块砌筑,宜满挂网,采用锚栓固定墙体;热桥部位保温材料厚度>100 mm时,可选用JN节能型烧结页岩空心辅助砌块砌筑。”另外,在对热桥部位进行设计和施工时,要特别注意热桥部分和主体部分保温材料之间物理性能(收缩、粘结、强度等)的差别,必须对梁、柱和剪力墙部分与砌块连接部位的构造节点进行优化设计,采取必要的加强措施,从而保证连接部位的整体性和安全性。

与加气混凝土用于自保温时的构造不同的是,重庆图集08J08收列了节能型烧结页岩空心砖框架柱梁墙体3种保温方式:全包柱墙体构造、半包柱墙体构造和外露柱墙体构造,具体形式见图2。

2.3 施工要点

根据页岩空心砖和多孔砖的性能特点、图集要求以及用于填充墙时的工程应用情况[3]分析,总结归纳出节能型页岩空心砖外墙自保温体系施工中要注意的一些事项:

(1)合理的构造措施对防止填充墙产生裂缝有较好的效果,所以拉结筋、构造柱、圈梁、窗台及门窗安装构造应符合国家和地方颁布的技术规程和图集要求。

(2)应选择材质均匀且品质良好、强度一致的产品,且龄期大于28 d,砌筑前块材应提前浇水润湿。

(3)砌筑砂浆、抹灰砂浆应严格按设计要求强度试配配合比,待试配合格后严格按配合比配料,采用机械搅拌,确保砂浆拌合均匀。

(4)填充墙砌至接近梁、板底时应预留一定空隙,停留一段时间(至少7 d),待填充墙体沉缩基本完成且达到一定强度后,再用配砖斜压塞紧。注意要确保斜砌部分倾斜度在60°左右,且砌筑砂浆应饱满密实。

(5)砌体水平灰缝厚度和竖直灰缝宽度宜为10 mm,但不应小于8 mm,也不应大于12 mm。但当有拉结筋时,灰缝厚度宜为12~14 mm。

(6)墙体构造不同材料的交接处,均应挂热镀锌钢丝网,两边与基体搭接宽度均应不小于150 mm,以保证热桥部位的处理效果。

(7)抹灰应在砌筑完成后7 d再进行,因为此时砌体沉降收缩已完成,强度达到稳定状态,这可有效防止裂缝的产生。

3 结语

最新研制的节能型烧结页岩空心砖是一种热工性能优异的烧结砌体,作为一种具有保温隔热功能的新型墙体材料可在外墙自保温体系中推广应用。

摘要：烧结页岩空心砖是一种性能良好的墙体材料,应用较为广泛。在普通页岩空心砖的基础上,新开发孔洞多、导热系数低、强度等级更高的节能型烧结页岩空心砖。介绍了其性能及用于外墙自保温体系中的配套砂浆要求、热桥处理和施工要点等。

关键词：节能型烧结页岩空心砖,外墙自保温,节能,热桥,施工

参考文献

[1]徐凌,张钧.页岩多孔砖多层节能住宅体系应用[J].国外建材科技,2005,26(1):85-86.

[2]董孟能,张泽民,杨修明,等.节能型烧结页岩空心砖的研制和应用[J].墙材革新与建筑节能,2008(2):32-34.

无机复合烧结页岩空心砖的研制 第2篇

烧结页岩空心砖是以天然无机硅酸盐材料页岩和石英尾矿砂为主要原料,经高真空挤压成型和天然气高温(930℃以上)焙烧而成的一种非黏土类、高孔洞率的新型墙体材料。该类产品具有较好的抗压、保温、隔热、隔声、抗裂等性能,可用于工业及民用建筑内外非承重墙的新建、扩建及改建[1]。然而,随着建筑节能标准的不断提升,提高传统烧结页岩空心砖的热工性能,已迫在眉睫。

通常,改善空心砖热工性能的途径主要有:(1)优化原材料配比及工艺流程;(2)优化孔洞率、孔形及孔洞分布;(3)于孔内填充绝热材料等。前2个途径已有较成熟的结论[2,3]及实践。孔洞内填充绝热材料,意在抑制对流换热。据研究,当多孔砖的封闭空气层厚度超过10 mm[4]时,空气层内的对流换热便趋明显;封闭空气层厚度超过40 mm[5]时,其内部热阻趋于常量。加强孔洞内的绝热处理(即制备复合保温砖),抑制其内的对流换热,是空心砖节能的重要方向。对此,已有多项研究。例如,文献[1]所述烧结页岩空心砌块孔洞内填满EPS时,砌块墙体的传热系数K值可由1.230 W/(m2·K)降至0.770 W/(m2·K);文献[6]所示混凝土空心砌块内灌注泡沫混凝土时,砌块墙体的传热系数K值可由1.558 W/(m2·K)降至1.203W/(m2·K);文献[7]所述粉煤灰砌块孔洞内填满农作物秸秆时,砌块墙体的传热系数K值可由2.234 W/(m2·K)降至0.988 W/(m2·K)。此外,还有EPS板与砌块主体通过燕尾槽连接[8]制复合保温砖等。

综上所述,复合保温砖是改善围护结构热工性能的重要措施。本研究即以此为导向,于孔型优化后的烧结页岩空心砖孔洞内灌注泡沫混凝土,综合砌体抗压强度等力学性能以及隔声、环保性能,研制了一种无机复合烧结页岩空心砖。研究过程中涉及到两大关键技术问题:(1)空心砖孔型优化和保温填料的基本性能及其填充效果;(2)利于工业化生产的灌装工艺。

1 无机复合烧结页岩空心砖基本性能的试验分析

1.1 空心砖孔型优化

研究所用烧结页岩空心砖由重庆智诚建材有限公司提供。其原材料页岩取样分析见表1。优化前空心砖系5排12孔洞砖(重庆建筑市场上的主流产品),孔洞率不小于50%,其当量导热系数约0.54 W/(m·K),孔型如图1(a)所示。试验原产品的表观密度分800 kg/m3和900 kg/m32种,对应的强度等级分别不低于3.5 MPa和5.0 MPa。历经多次试验,最终确定增加原空心砖的孔排数,优化为6排13孔洞。所增1排为单填充孔,截面孔洞的水平宽度约40 mm。其它5排按序右移,调小孔洞。基本原理:(1)单填充孔内填充绝热材料可大幅降低空心砖内壁热桥影响;(2)5排12孔洞的尺寸缩减又可削弱孔内的对流换热。优化后空心砖孔型如图1(b)所示(已申报国家实用新型专利)。

1.2 灌装泡沫混凝土(保温填料)的基本性能

填充保温填料对空心砖热工性能的改善效果受填料本身的密度、填充厚度、闭孔率、吸水率等因素影响。通常要求密度低、填充厚度大、闭孔率大、吸水率小。结合1.1中孔型优化,本试验保温填料的厚度为40 mm,主要成分(以质量百分比计):30%~38%的粉煤灰;52%~58%的早强双快水泥;1.8%~2.1%的发泡剂;1.7%~2.2%的稳泡剂和6.2%~8%的憎水剂。其中,发泡剂为十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠或二氯四氟乙烷中的一种或多种;稳泡剂为聚氨酯硬泡、聚丙烯酰胺或十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种;憎水剂为硬脂酸钙、石蜡或硬脂酸镁中的一种或多种。

制备的主要步骤:(1)干混:将水泥、掺合料粉煤灰(含量超过30%)、外加剂等原辅料按配比计量制备,且搅拌均匀;(2)发泡剂水溶液计量:将泡沫剂和水分别计量,润湿后混合均匀;(3)搅拌:将发泡剂水溶液、干混料(水泥基凝胶材料、掺合料、外加剂)等加入搅拌机内搅拌均匀,制备保温浆料。遵照国家相关检测标准,试验所得保温填料的相关性能参数见表2。

注:技术指标参照Q/CKK 3—2010《无机复合自保温烧结页岩空心砌块(砖)》中规定的无机保温填料B02的技术要求。

1.3 成品基本性能试验及其分析

1.3.1 热工性能

热工性能试验采用热流计法,试验结果以平均传热阻、传热系数及当量导热系数表示。试验依据GB 10295—2008《绝热材料稳定热阻及有关特性的测定热流计法》和GB 13545—2003《烧结空心砖和空心砌块》,计算的理论依据是GB50176—93《民用建筑热工设计规范》,最基本的计算思路是加权平均。

现以一典型尺寸无机复合空心砖(见图2)为试验样品,研究其热工性能。样品规格为190 mm×200 mm×115 mm(L×b×d),实测表观密度为867 kg/m3。试件架内用于测试的墙体尺寸为:1000 mm(宽)×1000 mm(高)×200 mm(厚),墙体两边各抹20 mm厚水泥砂浆(即墙体总厚度为240 mm)。砌筑用水泥砂浆干密度为1800 kg/m3,导热系数取0.93 W/(m·K)[9]。试验设备包括M-080液压式试验机、M-196电热鼓风恒温干燥箱、M-110墙体保温性能测定仪等。试验结果见表3。

1—顶面;2—大面;3—条面;4—填充孔(灌注泡沫混凝土,40 mm厚);5—孔洞(空气介质);6—肋;7—壁;L—长度;b—宽度;d—高度

从表3可知,样品的当量导热系数小于KP1烧结多孔砖[λ=0.58 W/(m·K)[10]]、煤渣混凝土空心砌块[ρ=720 kg/m3时,λ=0.426 W/(m·K)[10]]、煤矸石烧结模数多孔砖[孔洞率为33.4%时,λ=0.41 W/(m·K)[11]]等典型或新型节能型外墙砌体材料的当量导热系数。同时,该空心砖砌体的传热系数小于1.0 W/(m2·K),用于外墙及分户墙砌筑时均符合JGJ 134—2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》中规定的平均传热系数要求[居住建筑外墙的平均传热系数最大不得超过1.0W/(m2·K),居住建筑分户墙的平均传热系数最大不得超过2.0 W/(m2·K)[9]]。

1.3.2 力学性能

非承重无机复合保温烧结页岩空心砖强度等级,用于外墙不应低于MU3.5,其它墙体不宜低于MU3.5。经试验,无机复合烧结页岩空心砖的表观密度均不大于900 kg/m3,强度等级分MU3.5和MU5.0两种,符合GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的规定。抗压强度也符合GB 13545—2003《烧结空心砖和空心砌块》等相关标准要求,见表4。

注:技术指标参照Q/CKK 3—2010规定的无机复合烧结页岩砖的相关要求。

1.3.3 隔声性能

隔声性能即无机复合烧结页岩空心砖的空气声计权隔声量(按1/3倍频程计算)。试验依据为GBJ 75—84《建筑隔声测量规范》、GBJ 76—84《厅堂混响时间测量规范》、GB/T 50121—2005《建筑隔声评价标准》。

试验砌块同图2。孔横向排列砌筑,自保温砖填充层朝向声源室,墙体表面双面抹灰处理。测试墙面积为7.8 m2,受声室容积为48.8 m3。

试验所得复合空心砖砌体隔声性能频率特性曲线如图3所示,其空气声计权隔声量Rw约46 d B,表明该砌块具有良好的隔声性能,可满足DBJ/T 50-066—2009《重庆市绿色建筑评价标准》中分户墙空气声计权隔声量的要求(不低于45 d B)。

2 保温填料的灌装工艺问题

目前,常用的液体灌装技术即计时常压定量灌装。用此方法灌装发泡浆料时,发泡浆料在搅拌机内混合之后,即行发泡,较难准确计量灌装量,影响产品性能的稳定性。单容器灌装,则效率很低,无法形成规模化生产。鉴于此,本文采用一种较为巧妙的灌装设备(已申请国家新型实用专利)。其基本原理可概述为:于同批同规格待灌注空心砖单填充孔(形状、容积均相同)上部设置若干“柱状容器”,上下口即为进出料口,容器上方设一定高度的边壁。同时,出料口处安装密封装置,可自动控制开合。具体操作时,先将出料口处密封,待容器内的保温浆料容积稳定后(主要靠容器上部边壁浆料自然流动均衡),打开出料口即能实现快速均分灌装。该设备能显著提高发泡浆料的灌装产量,降低生产成本,且结构简单,易于操作。复合灌浆工艺流程如图4所示。

3 结语

无机复合烧结页岩空心砖具有良好的热工性能、力学性能及隔声性能,可实现墙体的自保温或辅助保温,能满足夏热冬冷地区相关建筑节能标准的要求,同时灌注保温浆料中含有约1/3(质量比)的粉煤灰,充分利用工业废料。产品制备简捷,已实行工业化、规模化生产模式,具有较大的发展前景。

摘要：以热工性能为导向,研制了一种无机复合烧结页岩空心砖。将5排12孔洞砖改为6排13孔,增加1个单填充孔,且于单填充孔内灌注自制保温填料,所得无机复合烧结页岩空心砖具有良好的热工性能、力学性能及隔声性能。保温填料配比中约掺1/3的粉煤灰,增加了其环境效益。此外,灌装工艺的突破极大提升了该产品的规模化、工业化生产能力和推广价值。

关键词：无机复合烧结页岩空心砖,热工性能,力学性能,隔声性能

参考文献

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[10]卢玫珺,欧阳金龙.轻集料混凝土空心砌块热工性能的分析与改善[J].新型建筑材料,2006(4):39-41.

烧结页岩保温空心砖 第3篇

当前, 绿色建材在市场上不断涌现, 以空心砖 (砌块) 为代表的节能墙材近几年在国内获得飞速发展。建筑节能标准要求的提升, 使得绿色建材市场也面临着较大挑战。

烧结页岩空心砖以其较好的抗压、保温、隔热、隔声、抗裂、省材等优势迅速占领市场, 用于工业及民用建筑内外非承重墙的新建、扩建及改建。各大厂家和相关机构也展开一系列研究, 分析了孔型、孔的长宽比、孔排列数、孔排列方式、孔洞率及孔内填充材料等对空心砖热工性能的影响[1,2,3,4], 力求进一步提高页岩制品的性能和市场竞争力。通过对影响砌块性能的各因素分析, 研制出的无机复合烧结页岩空心砌块性能优于当前重庆市场上的节能砖, 当量导热系数为0.2 W/ (m·K) [5]。

普通页岩砖保温性能差, 如用于自保温体系不能满足标准要求, 需增设保温层, 且因砖体外壁薄、锚固可靠性差, 无法满足锚固要求, 施工存在很大的质量隐患。因此, 本文在原有专利基础上研制了一种厚壁型复合烧结页岩空心砌块。

1 厚壁型复合烧结页岩空心砌块的研制

1.1 砌块研制与概况

因空心砖内部传热复杂, 涉及导热、对流和辐射3种热交换, 研究多采用数值模拟结合实验室研究。本研究采用有限容积法与有限元法结合试验研制的文献[3]中复合空心砌块, 进一步得到本文研究的厚壁型复合烧结页岩空心砌块。2种砌块平面见图1和图2。专利砌块和厚壁型砌块孔洞率 (填充后) 分别为48.36%和39.63%。

图2所示砌块孔洞为7排25孔, 其中1排为单填充孔 (该孔靠近室外, 孔内填充保温浆料) , 填充孔孔洞截面的水平宽度约35 mm。保温浆料使用泡沫混凝土[导热系数为0.067 W/ (m·K) ]或聚氨酯硬泡沫塑料[导热系数为0.025 W/ (m·K) ], 也可灌注发泡水泥浆料等传统或新型保温浆料。专利砌块灌注泡沫混凝土。

1.2 砌块轴压强度分析方法

本研究使用ANSYS软件进行结构分析, 采用有限元中高精度六面体solid185单元, 使用映射划分网格的形式, 并对试件和约束做3个假定: (1) 规定Z向为竖向受压方向, 其它2个方向为X、Y方向; (2) 在砌体受压时, 假定X方向的边受Y向约束, Y方向的边受X向约束, 地面受Z向约束, 位移为0; (3) 假定试件是各向同性材料, 多孔砌块的脆性较大, 分析比较主要在其弹性段进行。

按照以上假定建立模型, 根据文献[6], 页岩弹性模量取极限荷载40%时的弹性模量, 取页岩弹性模量E=7460 MPa;泡沫混凝土、聚氨酯硬泡沫塑料的弹性模量分别取300 MPa和3 MPa, 泊松比μ=0.22, 施加5.0 MPa的面荷载。在实验室选取5组页岩实心砖测试其抗压强度, 分别为20.85、17.99、22.32、21.05、19.97 MPa。假定砌块在破坏前是弹性的, 则根据软件计算得到的最大应力值可以推算出砌块的抗压强度值, 并根据文献[7]中的方法计算得到抗压强度平均值、抗压强度标准差和变异系数, 从而计算得出抗压强度标准值, 得到强度等级。

1.3 砌块当量导热系数分析方法

数值计算中作如下假设[8]:页岩、空气和填充材料的热物性为常数;砌块孔内的空气流动为稳态、不可压缩、层流流动;Boussinesq假设适用。砌块材质热物性参数根据相关标准和试验数据[9,10]进行设置 (见表1和表2) , 其中页岩黑度取0.85。

计算用三维稳态分离隐式求解器求解控制方程。压力与速度的耦合采用SIMPLE算法, 压力的离散采用PRESTO方法, 动量、能量及辐射引入项的离散均选用二阶迎风格式。计算网格采用非结构化六面体网格。

复合砖当量导热系数用模拟计算得到的复合砖流入流出的热量代入式 (1) 计算得到。

式中:λeq———复合砖当量导热系数, W/ (m·K) ;

d———复合砖厚度, m;

Rb———复合砖热阻值, (m2·K) /W;

A———传热面积, m2;

Tfi———复合砖内表面设置温度, ℃;

Tfe———复合砖外表面设置温度, ℃;

Q———流入流出总热量, W;

αi———内表面换热系数, W/ (m2·K) ;

αe———外表面换热系数, W/ (m2·K) 。

2 砌块热工性能和力学性能分析

使用上节所述方法对文献[3]中的复合砖进行分析, 计算得出其当量导热系数为0.251 W/ (m·K) , 经试验, 强度等级为MU3.5, 该结果与文献中试验结果非常吻合, 进而证明了方法的正确性。

2.1 工况设置

为了计算本文提出的厚壁型复合烧结页岩空心砌块力学和热工性能, 并研究该砌块填充材料、砌筑方式的不同引起的热工及力学性能的变化, 本研究设置了5种工况, 对应的砌块编号为Q1~Q5, 其中本研究提出的厚壁型复合烧结页岩空心砌块为Q1。

其中Q1平面见图2所示, Q2、Q4、Q5平面与Q1一致, 砌筑时填充孔靠室外侧。Q3为Q2翻转90°, 即砌筑方式不一样, 填充孔在室外侧。Q1、Q4、Q5填充泡沫混凝土, Q4、Q5分别为Q1的2倍和3倍高, 用于考察砌块砌筑时出现通长孔时对热工性能的影响情况;Q2、Q3填充聚氨酯硬泡沫塑料, 用于考察不同填充材料和不同砌筑方式对砌块热工和力学性能的影响。

2.2 计算结果分析

砌块力学性能计算时施加的荷载为5.0 MPa, 以填充泡沫混凝土的砌块为例, 计算得到的最大压应力为16.37 MPa, 则可推算出砌块抗压强度平均值为6.24 MPa, 抗压强度标准差为0.49 MPa, 变异系数为0.08<0.21, 抗压强度标准值为5.36MPa, 强度等级为MU5。同理得到其它工况的抗压强度等级 (见表3) , 其中Z表示专利砌块, 其受力与Q3一致。

砌块热工性能计算时使用结构化六面体网格划分, 其中Q1网格数为804 711, 经计算, 图2所示砌块孔内填充材料为泡沫混凝土时, 流入流出总热量Q=1.120 W, 计算得到砌块当量导热系数λeq=0.225 W/ (m·K) 。同理得到其它砌块当量导热系数λeq和传热系数K (见表4) 。

从表3和表4可以看出, 本研究中的厚壁型复合烧结页岩空心砖当量导热系数比文献[3]中专利砌块大0.026 W/ (m·K) , 但抗压强度有显著提升, 且砂浆粘接面积增大, 可作为承重墙用途。其当量导热系数较小, 优于市场上的节能砌块, 能用于墙体自保温体系。改变填充孔的保温材料对砌块的力学性能影响很小, 而对热工性能影响较大;但砌筑方式则对其抗压强度影响很大, 而对热工性能影响很小。厚壁型空心砌块用于承重墙时需要孔朝上砌筑。在进行砌筑时, 难免有通长孔的情况出现, 理论上这种现象会加剧孔内对流换热, 但模拟结果显示这种影响很小, 应重点关注砂浆的保温性能给砌筑墙体热工性能带来的影响, 避免形成热桥。

3 结论

(1) 本研究研制的厚壁型复合烧结页岩空心砌块填充泡沫混凝土时, 其当量导热系数能达到0.225 W/ (m·K) , 填充聚氨酯硬泡沫塑料时, 其当量导热系数能达到0.195 W/ (m·K) , 孔朝上砌筑时抗压强度等级均达到MU5, 具有良好的热工性能和力学性能, 可用于墙体自保温承重体系;

(2) 改变填充孔的保温材料对砌块的力学性能影响很小, 而对热工性能影响较大;

(3) 砌筑方式则对其抗压强度影响很大, 贯通孔横向砌筑和竖向砌筑时, 其抗压强度标准值变化1.44 MPa, 而对热工性能影响很小, 当量导热系数差值为0.004 W/ (m·K) ;

(4) 在砌筑时, 叠砌砌块造成的通长孔对墙体热工性能影响很小, 应防止砂浆形成热桥。

参考文献

[1]郑云, 彭家惠, 谢厚礼, 等.Fluent软件在页岩空心砖孔型优化中的运用[J].砖瓦, 2010 (11) :34-36.

[2]BOUCHAIR A.Steady state theoretical model of fired clay hollow bricks for enhanced external wall thermal insulation[J].Building and Environment, 2008, 43 (10) :1603-1618.

[3]谢厚礼, 许建明, 毛伟, 等.无机复合烧结页岩空心砖的研制[J].新型建筑材料, 2012 (5) :52-55.

[4]郑云.节能型烧结页岩空心砖的研制[D].重庆:重庆大学, 2011.

[5]机械工业第三设计研究院.复合型烧结页岩空心砌块:中国, 201220603119.4[P].2012-11-15.

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[7]GB 13545—2003, 烧结空心砖和空心砌块[S].

[8]陶文铨.数值传热学[M].西安:西安交通大学出版社, 2002.

[9]GB 50736—2012, 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].

烧结页岩保温空心砖 第4篇

随着国民经济持续稳定地增长,建筑业作为国民经济支柱产业得到迅速发展,对建筑材料的功能提出了更高的要求,因此研究新型墙体材料就显得十分必要和迫切。本文主要是研究了新疆某建材厂的粉煤灰和页岩的基本性能,从而提出适合烧结空心砌块的工艺配方。

2 原料

页岩和粉煤灰均取自新疆某建材厂。粉煤灰的烧失量为8.02%,原料的化学组分如表1所示。粉煤灰采用工业分析方法测定,其水分为3.79%,灰分为89.46%,挥发分为4.61%,弹筒发热量为1 389.09 kJ/kg。

由表1可知,原料的主要化学成分均为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO,占总量的85%左右,且均在制砖的合适范围,符合新型粉煤灰烧结空心砌块的要求。

粉煤灰的粒度组成采用筛分法分析,1 mm~0.2 mm以上组成占总量的24.4%。小于0.2 mm粒度组成采用LS230型激光粒度分析仪测定,仪器粒度测定范围为0.375μm~2 000μm,小于0.2 mm原料粒度分析

结果如图1和表2所示。

从表2和图1中可以看出粉煤灰在小于10μm范围内的颗粒含量少,颗粒级配不明显,颗粒平均粒径较大,页岩的粒径分布范围较广,其颗粒粒径分布情况与粉煤灰相比较差别较大,细颗粒较多,塑性颗粒、骨架颗粒和填充颗粒级配良好,对坯料的可塑性会产生较大的改变。

3 试验方案

根据原料的颗粒组成、化学分析结果对页岩的物理性能进行研究。在页岩物理性能测定的基础上将粉煤灰和页岩按照一定的比例进行配料,加入适量的水,混匀后将泥料密封、陈化,对混合料进行基本性能研究,从而找出合适的配比。然后,选择合适配比的粉煤灰以及页岩,加入造孔剂,进行分析研究。

物理性能研究包括有普氏含水率、可塑性指数、临界含水率、干燥线收缩率以及干燥敏感性系数。

4 原料性能研究及分析

4.1 页岩性能及分析

对页岩称量,加入适量的水,混匀后将泥料密封、陈化,对混合料进行物理性能研究。其研究结果如表3所示。

从试验结果可以看出页岩的可塑性较好,但是干燥收缩略大,制品在干燥过程中易出现裂纹。由干燥敏感性系数可以看出其为低敏感性原料。在下面的试验中加入粉煤灰进行进一步的研究。

4.2 混合料性能研究

添加粉煤灰后,页岩和粉煤灰的配比及其编号如表4所示。

按照表4的配方配料,加入适量的水,混匀后将泥料密封、陈化,对混合料进行性能研究,从而找到合适的配比。试验结果如图2和表5所示。

由试验结果可以看出:随着粉煤灰添加量的增加,混合泥料的可塑性指数下降,降幅约10%左右;同时与纯页岩相比临界含水率有大幅度的提高,说明掺入粉煤灰后可以尽早实施快速干燥;由成型含水率可以看出三种试验配方的成型水分都比较大,因此对混合泥料的干燥线收缩有很大的影响;粉煤灰掺入量从30%增加到40%时,干燥线收缩率由3.82%降低到3.48%,但是从40%增加到50%时,仅是从3.48%降低到3.45%,降幅很小,说明粉煤灰掺入量低时干燥线收缩下降得快,而随着掺粉煤灰量的增加,虽然干燥线收缩也还在减少,但减少的程度比较小。干燥敏感性系数也有所下降,尤其是添加粉煤灰量为40%和50%时,明显有大幅度的降低。

这是因为粉煤灰为瘠性料,随着粉煤灰掺量的增加,可塑性指数和干燥敏感性系数随之下降,只要在保证成型所需塑性的前提下,就应尽可能多地掺入粉煤灰降低干燥敏感性系数,这样有利于提高送风温度和风量风速,实现快速干燥。

综合上述试验结果,选择页岩掺入量为60%,粉煤灰掺入量为40%,添加造孔剂,试验配比及其编号如表6所示。

试验过程与上述试验相同,试验结果如图3和表7所示。

造孔剂即气孔形成剂,是轻质隔热保温砖及砌块生产中常用的外加剂。加入造孔剂不仅降低产品的密度,同时烧结制品的导热系数大幅度下降。从图3和表7可以看出,随着造孔剂掺入量的增加,混合泥料可塑性指数随之减小,但是混合泥料的各种干燥性能在添加造孔剂后干燥线收缩率和干燥敏感性系数均有增加,不利于制品的干燥。考虑到实际生产的需要,最终选择EC2配方,即选择页岩60%、粉煤灰40%、造孔剂3%的工艺配方。

5 结论

综合上述可知,随着粉煤灰掺入量的增加,混合泥料可塑性指数以及干燥敏感性系数都有所下降,添加造孔剂后,随着纸渣掺入量的增加,混合泥料可塑性指数以及干燥敏感性系数也有所下降.考虑实际生产最终选择页岩掺入量60%,粉煤灰掺入量40%,造孔剂3%的工艺配方。

摘要：通过对粉煤灰页岩原料基本性能的研究,确定了烧结保温空心砌块合适的原料配方,为粉煤灰页岩烧结保温空心砌块的生产提供了理论依据。

烧结页岩保温空心砖 第5篇

由西安墙体材料研究设计院设计, 陕西省汉阴县功力节能建材制品有限公司建设的节能环保页岩烧结保温砖生产线, 是目前陕西省规模最大, 自动化程度最高的节能环保建材制品项目, 每年可生产1.2亿块页岩烧结保温砖, 以页岩为主要原料, 利用页岩24万t, 石煤3万t, 粉煤灰1.2万t, 节约土地56亩。该项目与建筑、房地产开发、室内外装修和市政道路建设联系非常紧密, 为汉阴县建筑墙体材料的革新奠定了坚实的基础。

1 原料及设备

“节能环保页岩制品项目”, 主要原料为页岩和少量石煤, 由西安墙体材料研究设计院专家经过考察、论证, 按89∶11的比例进行产品配制。主要采用淄博功力的设备:锤式破碎机3台, 电磁振动筛4台, 双轴搅拌机1台, 液压多斗挖掘机2台, 箱式给料机2台, 强力搅拌挤出机1台, 真空挤砖机1台, 自动切条切坯机1台, 自动码坯机械手2台, 液压顶车4台, 送热风机2台, 排烟风机2台, 控制室1间, 摆渡车3辆, 窑车140辆。

2 主要产品

主要产品为烧结多孔砖和烧结空心砖, 见表1。

3 生产工艺过程

西安墙体材料研究设计院专家针对该项目节能特点的研究, 将原料制备采用两级破碎加筛分、陈化工艺, 真空挤出成型, 自动码坯机码窑车, 隧道窑烧成, 实现微机监测。

3.1 原料开采、破碎及搅拌

页岩用挖掘机开采备用。由装载机供给板式给料机, 经过粗碎破碎机破碎 (图1, 图2) 后过筛。筛上料进细碎破碎机再次进行破碎, 筛下料进入双轴搅拌机 (图3) 。石煤粉经全自动内燃配料机计量后与页岩粉料混合进入双轴搅拌机加水搅拌, 加水后的混合料进入陈化库陈化。

3.2 陈化处理

原料陈化处理加水搅拌后的混合料由可逆移动配料皮带按一定规律, 将混合料均匀地分布在陈化库中, 经2 d～3 d充分陈化后, 由液压多斗挖掘机挖出 (图4) , 送至箱式给料机。陈化后的混合料中水分均匀化程度提高, 从而使原料颗粒表面和内部性能更加均匀, 提高了混合料的成型性能。

3.3 成型及切码运

陈化后的混合料经箱式给料机均匀给入搅拌挤出机中, 再经搅拌挤出机加水搅拌, 使混合料达到成型所需水分, 再进入真空挤出机挤出成型。经自动切条机、自动切坯机切割成砖坯, 经翻坯编组系统整理后, 由机械手自动将砖坯码放到窑车上, 进入干燥室干燥。码坯采用了国际领先的ABB技术制造的功力自动码坯机器人。自动码坯机械手共两台, 一台一次可码6块砖 (图5) 。

3.4 一次码烧隧道窑工艺

砖坯的干燥与焙烧一次完成。干燥室热源来自隧道窑余热, 通过调节系统调整送风温度及风量大小满足砖坯干燥。干燥好的砖坯进入隧道窑烧成。隧道窑采用内宽为6.9 m的大断面窑型, 窑体结构设计成平顶结构 (图6, 图7) 。内燃烧砖, 不需外投煤。

4 结束语

烧结页岩保温空心砖 第6篇

烧结保温空心砌块作为一种全新的节能环保建筑材料,以页岩为主要原料,以粉煤灰、锯末、钢矿渣等工业废弃物为辅助材料,革命性的实现了“变废为宝”、“循环使用”。据统计得出全国各种节能保温空心砌块项目每年可以循环利用各类工业废渣10～15万吨,在获得经济效益的同时又有良好的社会效益,符合国家节约能源的政策和实现可持续发展的战略目标。目前国内对节能墙体材料的研究主要集中在烧结多孔砖与空心砖的性能优化,节能工艺与技术装备的优化,废弃物掺入的种类与数量,以及外墙外保温系统的研究等,均属于产品性能与工艺技术方面的研究,缺少了对这些制品应用技术的研究。为了提高烧结保温空心砌块建筑的工程质量,在深入学习国家相关规范、规程的同时并参阅了相关文献,结合实践,提出烧结保温空心砌块的施工技术要点,有针对性的采取相应措施保证其在施工中的质量。

2 烧结保温空心砌块

2.1 烧结保温空心砌块的块型

烧结保温空心砌块的长度、宽度、高度尺寸一般要求为:390290、240、190、180(175)、140、115、90 mm。如烧结空心砌块Y的规格为290 mm×190 mm×90 mm,烧结空心砌块N的规格为290 mm×290 mm×90 mm[1]。由于不同地区冷暖程度不同导致各地的墙厚有一定的差异,江苏省开发了规格为190 mm×240 mm×90 mm的烧结保温空心砌块,西安砖瓦研究所(现西安墙体材料研究设计院)曾研制一种规格340 mm×240 mm×90 mm、带180 mm×180 mm大孔洞的柱孔砖[2]。

2.2 烧结保温空心砌块的特点

烧结保温空心砌块是以页岩为主要原料,以粉煤灰、锯末、钢矿渣等工业废弃物为辅助材料,经焙烧而成。作为承重和非承重的结构材料和保温材料。

a.烧结保温空心砌块建筑的自重小于普通烧结砌块的自重,可以减少地震作用力对建筑的震害作用。

b.烧结保温空心砌块生产过程中,节约了原材料和煤燃料,也大大提高了生产效率。

c.烧结保温空心砌块保温隔热性能良好,对建筑起到节能环保的作用,其还具有良好的防火及隔音性能。

d.烧结保温空心的外形尺寸比普通砖的体积大,施工方面可提高施工效率约30%,节约砂浆20%[3]。

3 烧结保温空心砌块施工技术

3.1 施工准备

3.1.1 材料要求

用于砌筑建筑墙体的烧结保温空心砌块,其外观质量、强度等级、孔洞率、干燥收缩、含水率、导热系数应符合现行国家标准《砌体结构工程施工质量验收规范》(GB 50203-2011)的要求。

水泥进场时应该对其品种、等级、包装、出场日期等进行检查,并对其强度、安定性进行复验,其质量必须符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB 175)的有关规定[4]。

砂浆用砂宜采用中砂,并经过过筛,不得含有草根等杂物。对于水泥砂浆和强度等级不小于M5的水泥混合砂浆,砂中含泥量不应超过5%。

烧结保温空心砌块砌筑前应提前1 d～2 d适度湿润,严禁采用干砖或处于吸水饱和的砌块砌筑,控制含水率在60%～70%的范围内。

3.1.2 作业条件

砌筑前应将砌筑的工作面清理干净,严禁将杂物砌筑在墙体内,并将高出的部分清除去,根据设计图纸确定墙体的边线、门窗洞口位置线,尽可能准确控制偏差在允许范围内。

对预先留有穿线管道的地方应预先核实其位置、尺寸,以预留孔洞为主,尽量避免事后开凿,损坏墙体。

按照施工设计要求预先在结构墙柱上每500 mm左右焊好预留拉结钢筋。

3.2 烧结保温空心砌块施工技术要点

3.2.1 工作面处理

将砌筑烧结保温空心砌块的工作面清理干净,并采用M7.5的普通水泥砂浆找平,并用水平尺检查是否平整。

3.2.2 砂浆拌制

砌筑砂浆应进行配合比设计,当砌筑砂浆的组成材料有变更时,应重新确定其配合比,严禁随意改动配合比。水泥及各种外加剂配料的偏差应控制在±2%范围内;砂、粉煤灰、石灰膏等配料的偏差控制在±5%范围内。

砂浆的拌制应采用机械搅拌,普通水泥砂浆及混合砂浆的搅拌时间不得少于2 min。如果砂浆使用中出现泌水现象,应在砌筑前再次搅拌。

砌筑普通水泥砂浆和混合砂浆应分别在搅拌后3 h和4 h内使用完毕;当施工温度超过30℃时,必须分别在搅拌2 h和3 h内使用完毕。超过上述时间的砂浆不得使用,并不应再次搅拌后使用。

3.2.3 墙体砌筑

墙体的砌筑前按照砌块平、立面的尺寸进行排块设计,不足整块的采用配砖砌筑,也可以将整砖锯截成需要的尺寸。

墙体砌筑时应上下错缝内外搭砌,严禁灰缝上下齐缝。

砌体灰缝应横平竖直,水平灰缝厚度和竖向灰缝宽度宜为10 mm,但不小于8 mm,也不宜大于12 mm,砌块每皮高度划双线制作皮数杆,并将皮数杆尽可能立在墙的两端或转角处,并拉通线,以控制施工缝的厚度。

砌体灰缝砂浆应密实饱满,水平灰缝的砂浆饱满度不得低于80%,砖柱水平灰缝和竖向灰缝的饱满度不得低于90%,每砌完一皮砌块后应对所有灰缝原浆勾压密实,严禁用水冲浆灌缝。

采用铺浆法砌筑砌体时,一次铺浆的长度不得超过750 mm,当施工期间气温超过30℃时铺浆长度不得超过500 mm。

砌体的转角处和纵横墙交接处应同时砌筑,因特殊原因不能同时砌筑及需要留置的临时断开处,施工缝应留成斜槎。当不能留斜槎有时,除转角处外,可留直槎,但必须沿墙高每500 mm设置2Φ6的拉结钢筋。

4 烧结保温空心砌块质量控制

4.1 墙体砌筑中出现的质量问题

由于烧结保温空心砌块的抗剪、抗拉强度较低,因此容易引起开裂。

4.1.1 地基沉降不均引起的开裂

常见的这类开裂往往出现在底层窗台下,裂缝呈垂直或“八字”形。由于窗间墙和窗台下的荷载差异较大,地基压缩变形不同,在砌体内产生向上的弯矩作用,因而容易引起这种开裂。

4.1.2 温度应力引起的开裂

温度的变化会引起材料的热胀、冷缩。由于平屋顶和顶层墙体的温度差异较大,往往引起顶层墙体的开裂。温度裂缝的主要形式有顶层外端墙及第一开间内纵墙的阶梯形裂缝;以及由于钢筋混凝土与砌体的温度膨胀系数不同,当温度变化时产生的引力不同,而引起的圈梁与砌体交接处开裂。

4.1.3 材料干缩引起的开裂

由于砌块砌筑时含有一定的水分,砌筑后随着水分的挥发将产生一定的收缩,当这种收缩收到约束时,则随着应力的产生使砌体开裂。

4.1.4 建筑物构造不合理引起的开裂

建筑物某些部位如果刚性设计不足,则引起自身变形产生内应力,这些内应力最终作用在墙体上导致墙体开裂。

4.2 质量问题的预防措施

4.2.1 严把材料质量关

选择信誉好、整体技术力量比较强、生产能力大的厂家。材料进场前按照国家相关规程严格验收,对抗压强度、干密度、导热系数、干燥收缩等技术指标进行复查,同时检查水泥的生产日期,过期的水泥绝对不能进入施工现场。

严格控制好砌块的含水率,烧结保温空心砌块砌筑前应提前1 d～2 d适度湿润,严禁采用干砖或处于吸水饱和的砌块砌筑,控制含水率在60%～70%的范围内。雨季施工时注意砌块的防雨。

当砌筑砂浆选用专用砂浆时,专用砂浆的强度等级应不小于M5[5],砂浆应具有良好的保水性,可在砂浆中掺入相应的外加剂材料。

砌筑砂浆尽量选用与砌块的弹性模量、线膨胀系数相近的材料,这样可以减小温度变化时产生不同的内应力而产生裂缝。

由于不同强度等级的砌块的性能指标不同,所有不同强度等级的砌块不得混合砌筑,更不能和其他类型的砖、砌块同时砌筑。

砌筑前对砌筑工程要用的拉结钢筋、构造柱和圈梁中的钢筋进行检查,严格控制其质量,不符合要求的及时更换。

4.2.2 控制各环节的施工质量

砌筑时灰缝做到横平竖直,上下层十字错峰,砂浆饱满(饱满度不低于80%),灰缝控制在8 mm～12 mm之间,砌筑完后立即用原砂浆进行内外勾缝,以保证灰缝的饱满度。

墙体拉结钢筋的设置在满足设计和规范要求的前提下,应根据砌块的规格尺寸控制拉结钢筋的设置位置,延墙高每隔500 mm[6]设置2Φ6的拉结钢筋。避免拉结钢筋的位置与灰缝位置不吻合,影响墙体和构造柱之间的拉结力,同时控制好拉结钢筋的预埋在构造柱中的长度。

施工过程中对预留穿线管道、线盒、开关的位置提前确定其位置,严禁施工完后进行开凿,开凿时应使用专用工具,不得使用斧头或瓦刀随意砍凿,管道表面应低于墙面4 mm～5 mm[5],并将管道与墙体卡紧,然后浇水湿润后填补强度等级与砌筑同等的砂浆。

墙体的施工缝处必须砌成斜槎,砌筑留有斜槎处,斜槎水平投影长度不应小于高度的1/2,斜槎高度不得超过一步脚手架的高度。

墙体砌筑完成后,做好防雨遮盖,避免雨水直接淋到墙体上,外墙向阳的墙体也要做好防晒处理,避免高温引起砂浆中的水分挥发过快,必要时对墙体进行洒水养护。

基层处理清理彻底,必须通过检查验收后才能进行墙体砌块的砌筑,对基层有凸起的部位进行剔凿后再进行砌筑,对凹陷的部位进行填补,然后将基层的杂物清理干净。

严禁砌筑时,砌块中夹杂黏土等杂质,须对砌块清理干净后砌筑。

4.2.3 加强构造措施。

在跨度或高度较大的墙体中设置钢筋混凝土构造柱,一般是墙体长度超过5 m时设置构造柱,以减少墙体的变形挠度,对墙长大于7 m以上的墙,除设置3根构造柱外还应在两构造柱间设置一道水平120 mm高的腰梁,以减少墙体的垂直裂缝。

为增加房屋的整体刚度,根据不同类型的房屋在其相应的墙体位置设置现浇钢筋混凝土圈梁。圈梁宜连续地设置在同一水平面上,并形成封闭状,当圈梁被门窗洞口截断时,应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁。当砌体房屋层数超过5层时,除在檐口标高处设置一道圈梁外,可隔层设置圈梁,并与楼面板一起现浇[7]。

应尽量避免在墙体中某一部位出现应力集中,针对建筑的结构形式,应在引力集中的部位加设钢筋混凝土现浇带以抵抗变形。

由于砌体结构的建筑物对地基不均匀沉降较为敏感,应加强基础的整体刚度。

在墙体不适于设置构造柱的部位设置钢筋混凝土芯柱。芯柱部位的砌块孔心必须上下贯通对齐,将孔内的浇筑振捣密实。

5 结语

烧结保温空心砌块实现了“变废为宝”、“循环使用”,符合国家的发展战略,推广这一新型墙体材料对民生建设有很大的前景。只要建设各方严格按照国家相关规程制度及施工技术要点,严把施工质量关,就能解决烧结保温空心砌块使用中的质量问题。

参考文献

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[3]柳俊哲.土木工程材料[M].北京:科学出版社,2005.

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[5]徐爱荣,蒸压加气混凝土砌块施工质量控制及发展探讨[J].水泥与混凝土,2009(6).

[6]GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

烧结页岩保温空心砖 第7篇

贵州省某矿业公司, 年产重晶石约50万t, 在重晶石开采洗选过程中, 每年产生重晶石尾矿泥达到30多万t, 对环境造成不利影响。对此, 贵州省建材科研设计院与矿业公司通力合作, 通过对国家产业政策、市场需求和技术方案的分析, 确定采用尾矿泥为主要原料, 单层干燥、二次码坯、自动化上下架和吊平顶隧道窑烧成的工艺设计, 建设一条年产5 000万块 (折普通砖) 重晶石尾矿泥烧结空心砖和保温砌块生产线。

生产线全部采用国产制砖设备, 其中, 选择齿辊式粗碎机处理重晶石尾矿泥、颚式破碎机+锤式破碎机+筛分处理页岩及煤渣、双轴搅拌机+强力挤出搅拌机处理混合料的原料处理方式, 配备自动化可逆布料机的大型陈化库, 以1台JKB55/50-4.0双级真空挤出机硬塑挤出为主力机型, 装备自动化编组的切码运坯机组, 选用配套自动化上下架系统的大型室式干燥室, 焙烧设备选择1条3.6 m×130.5 m×1.85 m中断面吊平顶隧道窑, 使这条生产线的生产能力、技术水平和经济指标均达到国内一流水平。

利用重晶石具有吸收X射线的性能, 用重晶石尾矿泥烧制烧结空心砖、自保温砌块, 用以建造科研、医院防X射线的建筑物是本项目除实现工业废弃物综合利用外的又一亮点。

2 原料

重晶石尾矿泥是沉积型重晶石矿采矿过程中浮选工艺浮选出的尾矿料。目前国内浮选法重晶石尾矿一般采取堆存的方式进行处理。本项目针对浮选法重晶石尾矿原料高塑性、高干燥敏感性系数、高干燥和烧成收缩的特点和烧结墙体材料工业生产销售半径的特点, 选择原产地硬质页岩、煤渣作为改性原料。通过添加改性原料改善压滤后的高含水率浮选法重晶石尾矿的物理理化性能, 使得浮选法重晶石尾矿配合料的各项工艺指数可满足烧结墙体材料领域应用的要求。浮选法重晶石尾矿掺入量在30%~70%之间时, 塑性指数达到塑性挤出成型7~17的要求, 干燥收缩3%~8%和烧成收缩2%~5%, 均能满足工业化生产的需要, 力学强度满足烧结墙体材料10 MPa的要求。而且工艺简单, 成本较低。制备的烧结墙体材料, 烧结后制品强度高。本设计具有生产工艺简单、浮选法重晶石尾矿掺入量高、浮选法重晶石尾矿无需干燥等优点。

除了化学成分应当符合制砖原料的要求以外, 还应当注意不要采用高硫煤渣, SO2含量小于1%为宜, 避免今后产生严重的泛霜危害。此外, 煤渣的发热量、塑性指数都应当符合生产工艺的要求, 达不到要求时, 通常采取搭配使用的方法来调整解决。

表1是重晶石尾矿泥化学成分。

3 生产工艺

3.1 产品纲领及生产规模

产品名称:重晶石尾矿泥烧结空心砖、自保温砌块。

产品规格:240 mm×115 mm×53 mm多孔砖;240 mm×190 mm×90 mm空心砖;240 mm×190 mm×115 mm空心砖;190 mm×190 mm×90 mm空心砖等规格。

生产规模:年产量5000万块 (折合普通砖) 。

3.2 物料平衡

考虑到大多数重晶石尾矿泥含水率偏高的实际情况, 原料配合比采取50%重晶石尾矿泥+35%页岩+15%煤渣, 产品以普通砖为计算基准计算, 每万块砖物料消耗指标为22 m3/万块。由此计算物料平衡结果见表2。

说明:以上数据均按普通砖计算, 年工作日按330 d计算。

3.3 原料处理

原料处理采用齿辊式粗碎机处理重晶石尾矿泥、颚式破碎机+锤式破碎机+筛分处理煤渣及页岩、双轴搅拌机+强力挤出搅拌机处理混合料的原料处理方式, 配备自动化可逆布料机的大型陈化库、强力搅拌机组成的强化加工方法。电磁振动筛孔径为2 mm, 可确保煤渣和页岩被破碎以后的粒度小于2 mm。处理过后的粉料与齿辊后的重晶石尾矿泥搅拌后送进机械化陈化库内困存72 h, 使原料的物理性能改善、混合均匀, 从而满足生产烧结空心砖的质量要求。

3.4 成型及码坯

按照“二次码烧”的要求, 为保证砖坯强度, 选择国内开发成功的JKB55/50-4.0高压力双级真空硬塑挤出机成型。实践证明性能可靠、质量稳定。国产的高压力挤出机其性能完全能够满足本项目的要求。

国产的切码运系统和自动码坯机组, 虽然能够生产的制造厂家不多, 但从实际使用情况看, 均能够满足我们的设计要求。

3.5 干燥与焙烧

砖坯的干燥码放在托板上完成, 焙烧在窑车上完成, 隧道窑余热为干燥室提供干燥热源, 热量不足时由备用热风炉补足热风, 干燥室装备涡流搅拌技术, 可保证干燥室内各断面上的温度保持均匀, 确保砖坯的干燥质量。隧道窑采用我院设计的3.6 m×130.5 m×1.85 m中断面吊平顶隧道窑, 隧道窑设有温度调节系统、压力平衡系统、空气搅拌、余热利用设施、烟气净化等先进手段, 是目前国内最先进的烧砖隧道窑之一。

3.6 工艺流程

工艺流程见图1。

3.7 工艺特点

3.7.1 原料处理精细

重晶石尾矿泥用压滤机分离过滤, 煤渣和页岩采用颚式破碎机+锤式破碎机处理, 并且由电磁振动筛控制粒度, 原料的细度得到充分保证, 从而在源头上确保了产品的质量, 随后的两次搅拌和陈化库处理, 进一步提高了混合料的性能, 为提高产品的质量奠定了坚实的基础。

3.7.2 陈化库功能多用

陈化库采用移动可逆皮带上端布料、液压多斗取土机下部出料的方式, 简单实用, 投资比较节省。陈化处理后的物料, 其物理性能和均匀性能得到较大提高, 适应不同空心砖的生产需要, 还可以根据生产要求灵活配料, 调整生产节拍, 为稳定生产创造了条件。

3.7.3 砖坯成型质量好

双级真空挤出机采用国产化的新型JKB55/50-4.0双级真空挤出机, 挤出压力达到4.0 MPa, 该设备挤出压力大、挤出速度快、产量高, 在国内废渣综合利用砖厂中被广泛采用, 是生产烧结废渣空心砖的关键设备。

3.7.4 自动化程度高

本生产线的切码运系统、干燥室与隧道窑的运转系统以及热工控制系统, 均可以实现电子计算机自动化控制。其中, 湿坯编组、指状叉车、自动上下架、单层干燥的自动化较为关键。湿坯通过编组皮带机, 自动码放上钢制托板后依次进入升扳机, 由指状叉车转送到大型室式干燥室。经一段时间干燥后, 再由指状叉车从干燥室内取出托板, 送入降扳机经输送机托板上干坯由机械夹具送入编组皮带机。坯板分离, 托板输送返回备用, 干坯机械手码窑车。室式干燥室工作系统由隧道窑引风机、轴流风机、干燥室引风机、管道及闸阀、干燥室密闭门、干燥室窑体、测温仪表构成。外部系统由托板、指状叉车、摆渡车、上下架系统、托板转运、托板输送构成。室式干燥室结构采用一端进湿坯, 一端出干坯的工作方式, 进出端采用密闭门密封。生产过程的自动化大大降低了劳动强度、提高了生产效率。

3.7.5 干燥技术先进可靠

均匀布风、控制流速、减少温度上下分层, 是提高干燥效率和成品率的最有效的手段。“涡流发生器”空气搅拌技术, 保证了干燥室内的气流达到最佳的状态, 有效地提高了干燥效率。

4 主要生产设备

4.1 干燥室

干燥是本项目最关键的技术之一, 针对重晶石尾矿泥烧结自保温砌块及多孔砖半成品的特点, 为了保证干燥过程的平稳、均衡, 实现干燥效率高、干燥质量好的目标, 干燥采用了大型室式干燥室系统, 湿砖坯码放在托板上, 实现砖坯的单层干燥。干燥室采用顶进风方式, 使砖坯与干燥介质湿热交换良好, 砖坯收缩均匀, 可在保证质量的前提下实现快速干燥。

室式干燥室由我院与贵州省建新南海机械科技有限公司合作研制开发, 国内独创先进技术。干燥室采用装配式烧成隧道窑的余热, 由风机抽取焙烧隧道窑内低温度段的热空气作为干燥热源, 从干燥室顶部送入, 既有纵向气体流动, 又有周向气体循环, 因此使干燥室通道内空气温度、湿度得以保持均匀。

干燥室技术参数见表3。

隧道窑余热烟气用引风机送到干燥室加以利用, 经过与坯体湿热交换的烟气经排潮风机, 脱硫净化处理达标后, 由烟囱排入大气。

4.2 隧道窑

焙烧设备采用一条3.6 m×130.5 m×1.85 m中断面吊平顶隧道窑, 每条可满足5 000万块以上的年产量。全窑划分为干燥预热带、焙烧保温带和冷却带。该窑炉具有排潮系统、烟热系统、窑温急冷调节系统、余热利用系统、送风系统, 车底风冷却平衡系统及窑顶投煤系统, 可灵活调节隧道窑的焙烧制度, 确保成品砖质量。焙烧所需燃料全部由煤渣所含热值带入, 不需要另外添加燃料。隧道窑主要技术参数详见表4。

5 技术经济分析

5.1 总投资估算

投资估算结果汇总于表5。

注: (1) 设备购置费中已经包括了干燥室和隧道窑的造价。 (2) 其他工程费中包含:建设期贷款利息、建设期管理费、勘察设计费、铺底流动资金、员工培训费和联合试车费等多项费用。

5.2 经济分析

5.2.1 基本参数

砖价平均按2 800元/万块 (折普通砖) 计算, 原燃材料的进厂价格根据贵州省的数据参考计算。增值税投产之后五年全免;所得税投产后的前五年免税, 第6年以后按利润的25%计算。固定资产投资方向调节税根据国家有关优惠政策按零税率计算。固定资产折旧综合按15年计算, 残值率为5%。财务基准收益率取值12%。

5.2.2 计算结果

经济评价计算结果汇总于表6。

5.2.3 经济评价的说明

从表6的数据看出, 本生产线的税前和税后财务内部收益率均高于行业基准收益率, 投资回收期低于行业基准投资回收期, 表明该项目具有良好的资金回收能力和清偿债务能力。

6 结束语

当前, 随着资源综合利用与墙体材料革新工作的深入开展, 重晶石尾矿泥及煤矸石的综合利用越来越受到人们的关注, 利用重晶石尾矿泥及煤矸石生产烧结砖是国家大力推广的节能环保项目, 本文介绍的生产工艺和生产技术是以重晶石尾矿泥为原料采用单层干燥、二次码坯、自动化上下架等工艺生产烧结空心砖和保温砌块的技术方案, 是国内先进的砖瓦技术在重晶石尾矿泥综合利用上的首次成功实践, 代表了国内先进的生产技术。

摘要：贵州省重晶石含量丰富, 开采洗选过程中, 产生大量的重晶石尾矿泥, 其化学成分满足烧结砖生产工艺要求。采用重晶石尾矿泥生产烧结空心砖和保温砌块, 工艺设计中, 采用单层干燥、二次码坯、自动化上下架的工艺。