蒸压粉煤灰砖技术标准（精选4篇）
蒸压粉煤灰砖技术标准 篇1
在蒸压粉煤灰砖生产线现场观摩会上的致辞
（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！
祝各位领导、各位专家身体健康，工作顺利，万事如意！谢谢！
蒸压粉煤灰砖技术标准 篇2
为促进我国墙体材料革新, 满足节能、节地、环保、利废的需要, 使蒸压粉煤灰砖建筑做到技术先进、安全适用、经济合理和确保工程质量, 提高经济效益、社会效益和环境效益, 经中国工程建设标准化协会批准并颁布了由中国建筑东北设计研究院有限公司和长沙理工大学主编的中国工程建设协会标准CECS256∶2009《蒸压粉煤灰砖建筑技术规范》 (以下简称《规范》) , 自2009年8月1日起执行。
《规范》对蒸压粉煤灰砖的性能提出了技术要求, 现说明如下:
用于承重结构的蒸压粉煤灰砖, 除应满足现行行业标准《粉煤灰砖》JC239外, 尚应满足本规范的规定。蒸压粉煤灰砖的强度等级应为:MU25、MU20、MU15。承重砖的折压比不应低于0.25。蒸压粉煤灰砖的质量吸水率不应大于20%。蒸压粉煤灰砖出厂时的干燥收缩值不应大于0.5 mm/m。蒸压粉煤灰砖的抗冻性能应符合表1的要求。蒸压粉煤灰砖的碳化系数和软化系数均应不小于0.85。
另外, 国家标准《墙体材料应用统一技术规范》 (送审稿) 中, 就蒸压粉煤灰实心砖而言, 规定了最低强度等级为MU15、折压比 (块体材料抗折强度与其抗压强度等级之比) 见表2, 碳化系数和软化系数均不应小于0.85, 以及抗冻性能:非采暖地区为F25、采暖地区为F50。
2 蒸压粉煤灰砖的生产工艺条件
蒸压粉煤灰砖属硅酸盐制品, 目前其产品质量由行业标准《粉煤灰砖》 (JC239-2001) 评定, 但该标准并没有像水泥混凝土制品的墙材标准那样, 以引用标准的形式, 对其混凝土制备工艺作出明确规定, 如国家标准《轻集料混凝土小型空心砌块》 (GB/T 15229) , 引用了行业标准《轻骨料混凝土技术规程》 (JC51) , 使其条文成为GB/T 15229的条文, 那么生产轻集料混凝土小型空心砌块的混凝土制备包括原材料的品质、配合比、搅拌、养护等工艺过程, 就应符合行业标准JC51的规定, 从而可使小砌块的产品质量得到保证。然而, 行业标准《粉煤灰砖》中, 仅就原材料的质量提出要求, 对粉煤灰硅酸盐混凝土的制备, 包括配合比和拌制工艺等并没有作出规定, 加之行业标准《粉煤灰砖》为适应蒸养粉煤灰砖的需要, 所规定的技术指标偏低, 尤其以耐久性能最为突出。因此, 有些生产企业只追求产品质量满足标准的技术要求, 原料配合比、混凝土拌制工艺和养护制度等的随意性较大, 成型设备落后, 使所生产的产品性能低劣, 质量参差不齐, 更有甚者一些企业为片面追求利润, 违背科学地任意加大粉煤灰掺量 (有的高达90%) , 唯利废而利废, 导致其产品质量不能满足建筑应用要求, 在工程应用中出现不同程度的质量问题, 引起一定的反响, 其中最突出的问题是: (1) 墙体裂缝问题; (2) 局部墙体耐久性问题。究其工程质量问题的原因, 应该说是多方面的, 但其蒸压砖自身产品质量问题是其主要影响因素, 该问题若不解决, 势必将制约蒸压粉煤灰砖在工程中的推广和应用, 也将制约蒸压粉煤灰砖的可持续发展。通过一些大专院校、科研院所和企业的不懈努力, 在引进先进的生产设备———双面多次排气加压液压压砖机, 进行消化吸收使之国产化, 并对工艺技术进行改造, 通过改进技术和配方, 正确选择原材料, 调整原料颗粒级配, 加强各个生产工艺环节的质量控制, 严格执行高压蒸汽养护制度, 使产品质量有了较大幅度的提高。为使蒸压粉煤灰砖的产品质量满足《规范》的要求, 下面就蒸压粉煤灰砖的原材料、配合比的合理选择及对生产工艺的基本要求进行讨论。
2.1 原料及其性能
蒸压粉煤灰砖所用原材料, 主要有硅质材料———粉煤灰、钙质材料、石膏和细集料等, 为保证产品质量, 各种原材料均应满足相应的技术要求。
2.1.1 粉煤灰———硅质材料
粉煤灰是生产蒸压砖的主要硅质材料之一, 粉煤灰的化学组成对粉煤灰的水化反应有着重要影响, 从而影响蒸压粉煤灰砖的强度和耐久性。粉煤灰的细度和含碳量, 不仅影响粉煤灰的水化反应, 而且对蒸压粉煤灰砖的密实度有着重要影响, 细度适宜、含碳量愈低, 砖愈密实, 砖的强度愈高、耐久性愈好。
行业标准JC409-2001《硅酸盐建筑制品用粉煤灰》, 规定硅酸盐建筑制品用粉煤灰按细度、烧失量、二氧化硅和三氧化硫含量分为Ⅰ、Ⅱ二个级别 (见表3) 。
科学实验和生产实践表明, 用于生产高质量蒸压粉煤灰砖的粉煤灰的化学组成, 以符合表4的要求为宜。
通常情况下, 各种粉煤灰中的SiO2均能达到要求, SiO2+Al2O3含量多在70%以上, 完全可以满足生产蒸压粉煤灰砖的需要。而烧失量和细度成为粉煤灰能否用于制备蒸压粉煤灰砖的关键。为了保证坯体的密实度, 粉煤灰的细度以0.08 mm方孔筛筛余量为20%～40%为宜, 含碳量即烧失量不应大于8%, 另外, 堆积密度不应小于600 kg/m3。这里需要说明的是: (1) 关于粉煤灰的细度, 武汉理工大学的实验研究表明, 粉煤灰过细和层数越多, 摩擦力就越大, 传递中压力损失就越大, 坯体也就越不密实。 (2) 关于含碳量, 有的人认为粉煤灰中的碳能挥发, 而引起砖的收缩, 有的则认为易风化, 实际并非如此, 粉煤灰中的碳是以焦炭形式存在, 具有较好的体积安定性, 科学研究表明“碳在常温时很稳定, 在高温时能与许多元素作用”。因此, 粉煤灰中的碳在砖使用过程中, 既不会“挥发”也不会“风化”, 其对砖的危害作用, 在于其为多孔体, 含碳量高时, 一方面, 可使砖具有较大的饱水能力, 湿热交换中破坏力大, 压制成型过程中, 也不易使坯体密实;其次, 可使砖具有较高的吸水率, 而使砖的抗冻性能劣化;另外, 减少了粉煤灰中的活性组分, 而且会吸收过多的水化产物, 对水化反应不利, 将使砖的强度受到不良影响。 (3) 关于密度, 粉煤灰的干堆积密度越低, 内部空气含量越高。成型施压时, 大量空气难以排出形成反弹, 坯体不易密实。
当使用湿排粉煤灰时, 除上述技术要求外, 还应控制其含水率在一定范围内, 要求含水率为30%～33%。这是因为:含水率偏大, 消化时易发生结仓、碾压和成型困难, 压制的砖坯有粘膜、表面出浆、弯曲等弊病, 甚至无法成型;含水率过低, 会造成混合料消化不完全和碾压时碾轮压不着料, 碾压效果不佳。另外, 从生产控制角度考虑, 应防止粉煤灰含水率波动过大, 因为这不仅影响到混合料中的水分, 而且由于粉煤灰含水率的波动造成整个配合比不准确, 尤其采用体积计量时, 应仔细控制。
2.1.2 钙质材料
钙质材料有石灰、电石渣和水泥等, 其与粉煤灰在高温水化反应中与粉煤灰中的SiO2和Al2O3发生反应生成水化硅酸盐和水化铝酸盐, 从而使制品具有强度。
生产蒸压粉煤灰砖宜采用生石灰。应尽可能采用活性氧化钙———ACaO (在通常条件下石灰消解, 能与水化合生成氢氧化钙的游离氧化钙称为活性氧化钙, 以ACaO表示) 含量高、消化速度快、消化温度高的正烧新鲜生石灰。
粉煤灰砖中的生石灰用量是以ACaO含量计算的。采用活性高的生石灰, 可减少石灰在制品中的用量, 从而降低成本, 而且含ACaO高的生石灰还可以提高砖的强度和其他性能。
石灰消化速度快, 可缩短混合料消化工序的周期, 提高生产效率。消化温度高则有助于砖坯在养护前初始强度的增长。不同的消化方式, 对生石灰的要求略有不同。对地面消化者, 石灰质量可适当降低。生石灰质量技术要求见表5。
当采用熟石灰或工业废渣 (如电石渣) 时, 应通过专门的工业性试验确定。采用电石渣的质量应符合表6的规定。
2.1.3 石膏
石膏可采用天然石膏或工业副产品石膏即化学石膏 (脱硫石膏、磷石膏、氟石膏) , 它们可以是二水石膏、半水石膏或无水石膏, 通常用二水石膏。
石膏是一种附加材料, 它可以提高制品的强度及稳定性。石膏主要用作缓凝剂、激发剂。作为缓凝剂, 它可以延缓生石灰的消化速度和水化凝结过程, 使石灰的终凝控制在20 min～60 min之内, 限制石灰消化时体积的膨胀。作为激发剂, 它可加速水化物的生成速度, 增加水化物的结晶度, 从而提高早期强度, 特别是抗折强度, 还可减少砖坯的收缩开裂。当石膏掺量适宜并具有合理的养护制度时, 可提高砖的碳化和抗冻性能。对石膏的质量要求主要是CaSO4含量应不小于65%。
在使用工业副产品石膏时, 除要求CaSO4含量符合要求外, 对其中其他杂质应加以限制。如, 采用磷石膏时, 要求含P2O5数量不超过3%, 采用氟石膏时, 应先用石灰中和至呈微碱性, 以保证其中HF含量极少。
使用石膏干粉末时, 细度要求为0.080 mm孔筛筛余量≤15%。
2.1.4 集料
蒸压粉煤灰砖应采用细集料, 其粒径>5 mm～10 mm的颗粒应不大于15%。可以采用天然细集料———砂、人工细集料———碎石屑, 也可以采用尾矿、煤渣、液态渣、水渣等工业废渣。
集料在蒸压粉煤灰砖中, 是作为调整颗粒级配的粗颗粒, 要求颗粒级配合理、粉料少, 颗粒强度应高于设计制品强度;应使用干堆积密度大于750 kg/m3多种粒级组成的集料, 按照颗粒紧密堆积原则进行粒级选择, 避免使用层理大、颗粒比表面积小、物理化学性质不稳定的集料。
集料的作用是增加透气性, 使得砖坯在压制时, 减少或避免产生分层裂缝, 同时可改善砖坯成型时的其他性能, 提高砖的强度, 特别是它的抗折强度。集料应具有合理的颗粒级配, 以利于减少胶结料用量、需水量, 提高硬化体的强度与均匀性等。集料的种类和掺量直接影响砖的强度特别是抗折强度及收缩值。
选用砂和碎石屑等细集料时, 其质量要求与普通混凝土相同。对于工业废渣则还有一定的化学成分的要求, 其技术要求见表7。
2.2 配合比
蒸压粉煤灰砖的各项性能, 均取决于原材料中各种成分相互反应产生的水化产物及组成的结构, 因而, 在一定的工艺条件下, 配合比在保证产品质量方面, 起着关键的作用。
在确定配合比时, 应考虑如下几个问题:首先, 要保证产品质量符合《规范》的规定, 特别是强度和耐久性要达到要求;其次, 与已确定的各项工序条件相适应;第三, 在满足上述条件下, 应尽量选择石灰、石膏用量的下限, 以降低产品成本;第四, 原材料的选择应符合因地制宜、就地取材的原则, 优先利用各种工业废渣。
应特别强调的是, 配合比中集料的掺量应该足够, 其在砖内增加粗颗粒后, 可增加透气性减少砖坯的分层裂缝, 提高砖的抗折强度。
当所用原料确定之后, 首先要取样进行化验分析。各种原料的性能达到制砖的技术要求后即可配料生产。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, 但生石灰煅烧因素变化较大, 要经常对生石灰进行分析。将分析结果带入公式求得合理配比。
2.2.1 粉煤灰掺量
原料中粉煤灰提供硅、铝组分。在原材料质量和其他工艺参数基本稳定, 生石灰掺量相对不变的情况下, 制品的性能与粉煤灰 (或砂子) 的掺量有明显关系。制品强度随粉煤灰掺量增加而降低, 随着砂子掺量增加而提高, 且制品密实度提高, 干缩率随之降低。中国建筑东北设计院和沈阳建筑大学的科研人员, 在收集国内几十家生产企业试验资料并进行的试验研究表明:当粉煤灰掺量大于42%时, 砖的抗折强度随粉煤灰掺量的增加有下降的趋势, 而粉煤灰掺量小于42%时, 砖的抗折强度随粉煤掺量的减少亦有下降的趋势, 这说明了粉煤灰与骨料间存在合理匹配问题这有待进一步深入研究。曾对某企业掺灰量高达90%的砖 (其抗压强度试验结果达到MU10级, 而折压比仅为0.16) 进行了两砖的对撞试验, 结果两块砖同时呈粒状脆坏。在对不同折压比的蒸压粉煤灰砖墙体所进行的伪静力 (恢复力特性) 试验可明显看出折压比低 (即抗折强度低) 的砖墙开裂过早, 且脆裂突然。因此, 为使蒸压粉煤灰砖具有较高的抗折强度, 以满足建筑工程的质量和安全的需要, 粉煤灰掺量不宜超过55%。
2.2.2 石灰掺量
蒸压粉煤灰砖的性能是由于粉煤灰中的硅、铝质成分与石灰中ACaO相互作用的结果, 而石灰中的ACaO的含量是变动的, 因此, 确定石灰掺量应以ACaO进行计算。
石灰提供与硅、铝组分发生作用的ACaO, 并在水化时发热, 可以促进石灰消化和有利于砖坯在养护前的强度增长。
混合料的活性石灰用量, 对硅酸盐制品的强度影响很大。当其他条件相同时, 特别是当硅质材料的细度一定时, 其强度起初是随ACaO数量的增加而增长。但当ACaO超过一定值时, 其强度反而下降。因此, 存在一个最佳的ACaO含量。
a.当ACaO含量不足时, 水化产物数量少, 产品强度低, 碳化后强度降低比例大 (碳化系数小) , 其他性能也难保证;
b.如果ACaO过量, 强度却并不显著增长, 而且蒸汽养护中易于产生体积膨胀, 产品尺寸偏差大, 发生微裂纹等缺陷, 此种情况下, 强度反而降低。
c.对于不同品质的粉煤灰, 最佳石灰掺量 (或最佳ACaO含量) 及对强度影响的具体数值不同, 但其与强度之间的关系曲线是相似的, 呈抛物线关系。
石灰的掺量除了影响水化产物的数量以外, 还直接影响到产物的相组成。不论是蒸压或蒸养, 对提高强度起主要作用的都是水化硅酸钙, 随着石灰掺量的增加, 存在着一个强度的最佳值, 也就是石灰掺量的最佳值, 大于或小于此最佳值, 强度都偏低, 我们称此最佳掺量为临界最佳掺量。当处于临界掺量时, 水化产物是处于多相平衡的状态的, 如在蒸压条件下, 托勃莫来石、CSH (Ⅰ) 、C-S-H凝胶、单硫型水化硫铝酸钙及水化石榴子石等同时并具有合适的比例而平衡存在的, 使制品具有良好的综合性能。如果石灰掺量太低, 低于临界掺量, 即使有蒸压条件, 也不能生成结晶良好的托勃莫来石和水化石榴子石。制品中有托勃莫来石晶相很重要, 它不仅仅对强度有好处, 而且对抵抗收缩和耐久性能都是非常有用的。因此, 粉煤灰制品中控制合适的石灰掺量是非常重要的措施。
有关资料统计数据表明, ACaO掺量最佳范围应为8%～14% (粉煤灰颗粒粗时取上限, 颗粒细时取下限) , 有的则要求为7%。笔者认为上述所要求的比例, 是通过石灰掺量对砖的强度影响的统计数据取得的, 即为满足粉煤灰砖强度要求的最佳掺量, 如图1所示的关系曲线。
另据有关科学实验研究表明, 当有效CaO (ACaO) 低于10%时, 则只有CSH (Ⅰ) 产生。并强调“这是经很多次试验测试并能重复得到证实的事实”。由于CSH (Ⅰ) 在水化产物中对砖的强度贡献最大, 当ACaO含量低于10%时, 只有CSH (Ⅰ) 产生, 并不会使砖的强度受到不良影响, 但因没有托勃莫来石和水化石榴石等具有较好的抵抗干燥收缩和耐久性能的晶体生成, 这样将会严重影响粉煤灰砖的耐久和干燥收缩性能。
因此, 既要使砖具有高强度, 又要具有较好的耐久和干燥收缩性能, 最佳ACaO掺量不应低于10%, 其最佳掺量范围应为10%～14%。对于不同品质的粉煤灰, 这个最佳掺量是不相同的, 与SiO2和Al2O3含量有关。具体掺量应通过试验确定。
蒸压粉煤灰砖的配合比中, 石灰掺量的计算方法, 是根据上述的最佳ACaO含量范围选定混合料中所需ACaO含量, 以下式计算石灰掺量:
石灰掺量= (混合料中所需ACaO含量/所用石灰中ACaO含量) ×100%
粉煤灰掺量 (%) =100%-石灰掺量
2.2.3 石膏掺量
配料中是否掺石膏, 应根据实验决定。在所确定的工艺条件下, 如果可以达到预期的强度要求 (包括抗压强度和抗折强度) , 则可以不掺石膏。石膏的掺入会形成钙矾石。它具有良好的物理力学性能, 但能够使制品产生微膨胀, 若数量过多, 则能使制品崩裂而破坏, 因此, 在粉煤灰砖中, 其抗冻性一般会降低, 所以, 在生产有抗冻性要求的粉煤灰砖时, 应该严格控制石膏的掺量。
蒸压粉煤灰砖的石膏 (天然石膏或脱硫石膏) 掺量以1%～2% (外掺) 为宜。掺量过多, 并不能有效提高强度, 反而对碳化稳定性和抗冻性有不利影响。使用磷石膏时, 采用2%～3%为宜;氟石膏以1%为宜。
石膏常采用外掺计量, 即以石灰、粉煤灰之和为100%, 外加石膏。
2.2.4 集料掺量
砂、炉渣等集料, 主要起调整级配的作用, 其掺量应以组成最佳颗粒级配为目标加以确定。一般来说:粉煤灰:集料=1.0～2.0:1.0。科学研究和生产实践表明, 生产高强度蒸压粉煤灰砖, 宜采用砂子 (或细石屑) 作集料, 砂子既属硅质材料, 又是制品的骨料。石英砂制品较长石砂制品的物理力学性能优越。砂的颗粒级配好, 孔隙率小, 填充于空隙中的胶结料就少。为了降低砖的表观密度, 可适量掺入一些煤渣, 但应保证砖的产品质量。
2.2.5 水用量
水用量是影响蒸压粉煤灰砖产品质量和成型工艺的重要因素。水量应保证在工艺过程中消化和形成水化产物的需要, 还需保证成型时和易性良好。成型水分过多或过少都会使成型时产生“过压”现象, 而易损坏压砖机, 另外, 水分过少还会产生砖坯过厚;水分过多易产生砖坯层裂, 这些都是影响砖的外观和质量, 造成废品。
水用量与原材料性质、配合比、原料颗粒级配、消化方式、压砖机型号等有关。例如:用煤渣作细集料时, 就需要较大用水量;采用砂时, 用水量就小;采用生石灰, 用水量大;采用电石渣 (相当于消石灰) 加水量可以减少。
蒸压粉煤灰砖, 当钙质材料采用生石灰、集料采用煤渣时, 配合比中的成型含水量应控制在19%～23% (绝对含水率) 。它是原材料中所含水量与在搅拌、轮碾等工艺过程中加入的水量总和。当采用消石灰 (电石渣) 和砂做集料时成型含水量最低可降至8%。对于每一种具体的成型方法和一定配比的硅酸盐制品, 都存在一个最佳的含水量, 它可用实验方法确定, 并应尽量降低成型含水量。降低成型含水量, 是改善制品结构的有效途径, 同时采用相应的成型方法使之充分密实, 可使制品的密实度和强度增加, 从而可减少孔隙和毛细管, 提高其耐久性。
2.2.6 配合比的确定
由于原材料的品质不同, 各厂采用的工艺流程和选用的设备不同, 因此, 对于某一具体工厂的配合比, 根据上述一些原则, 在初定配合比的基础上, 需通过半工业性试验加以调整、最后予以确定。
参考文献
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蒸压粉煤灰砖砌体及其施工 篇3
蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适量石膏和集料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成的实心砖，规格与传统的标准砖相同，为240毫米×115毫米×53毫米。强度等级为MU25、MU20、MUl5和MU10。
由于蒸压粉煤灰砖是硅酸盐类非烧结砖材，其特性与传统标准砖相比有很大的不同。有关试验研究数据显示，蒸压粉煤灰砖砌体的抗压强度相当或略高于同等烧结普通砖砌体的抗压强度；抗剪强度较同等烧结普通砖砌体的抗剪强度有较大降低，约为0.7倍；线膨胀系数约为烧结黏土砖砌体的1.6倍；收缩率约为烧结黏土砖砌体的2倍。由此可见，如何采取有效的抗震措施以及防止或减轻墙体开裂措施，是能否大面积推广蒸压粉煤灰砖的关键问题。
当施工质量控制等级为8级时，龄期为28天的以毛截面计算的蒸压粉煤灰砖砌体抗压强度设计值见表l；轴心抗拉强度设计值、弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值见表2；弹性模量、线膨胀系数、收缩率见表3；剪变模量按弹性模量的0.4倍采用。蒸压粉煤灰砖不得用于长期受热200℃以上、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位。
二、蒸压粉煤灰砖砌体结构的抗震措施
1. 层数和高度
多层砖房的抗震能力，除依赖于横墙间距、砖和砂浆强度等级、结构的整体性和施工质量等因素外，还与房屋的层数和总高度有直接的联系。历次地震的宏观调查资料表明，2、3层砖建筑在不同烈度区的震害比4、5层的震害轻得多，6层及6层以上砖房在地震时震害明显加重，倒塌的百分率亦高得多。因此，基于砌体材料的脆性性质和震害经验，限制其层数和高度是主要的抗震措施。
由于蒸压粉煤灰砖砌体抗剪强度较烧结黏土砖低，《建筑抗震设计规范》(GB5001l-2001)第7.1.1条附注2规定：6、7度时采用蒸压粉煤灰砖砌体的房屋，当砌体的抗剪强度不低于黏土砖砌体的70%时，房屋的层数应比黏土砖房屋减少1层，高度应减少3米。且钢筋混凝土构造柱应按增加l层的层数所对应的黏土砖房屋设置，其他要求可按黏土砖房屋的相应规定执行。
一般情况下，多层砖砌体房屋的层数和总高度限值为：6度区限7层21米，7度区限6层18米；底部框架一抗震墙房屋：6度区限7层22米，7度区限6层19米。医院、教学楼等及横墙较少的房屋，其总高度限值还应再降低3米，层数相应减少1层。
砌体承重房屋的层高不宜超过3米、不应超过3.6米；底部框架一抗震墙房屋底部的层高不应超过4.5米。
多层砌体房屋总高度与总宽度的比值，6、7度区不宜大于2.5，计算单面走廊房屋总宽度时不包括走廊宽度。
表1 抗压强度设计值
表2 轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度、抗剪强度设计值
表3 弹性模量、线膨胀系数、收缩率
表4 构造柱设置部位要求
2. 结构体系
由于纵墙承重的结构布置方案在横向支承较少，纵墙较易受弯曲破坏而导致倒塌，因此应优先采用横墙承重或纵、横墙共同承重的结构体系。
纵、横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续。同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀，使各墙垛受力基本相同，避免薄弱部位的破坏。
楼梯间墙体由于缺少各层楼板的侧向支承，尤其是楼梯间顶层，墙体有一层半楼层的高度，震害加重。因此楼梯间不宜布置在房屋的尽端和转角处。
3. 抗震验算
由于砌体房屋层数不多，刚度沿高度分布一般比较均匀，并且以剪切变形为主，因此可采用底部剪力法进行计算。对于底部框架一抗震墙房屋，属于上刚下柔结构，层数不多，仍可采用底部剪力法简化计算，但需进行地震作用效应调整。抗震设计时一般只需对纵、横向的不利墙段进行截面验算。不利墙段包括承担地震作用较大的墙段、竖向压应力较小的墙段和局部截面较小的墙段。
4. 抗震构造措施
（1）构造柱
钢筋混凝土构造柱在多层砖砌体结构中的作用，主要是与圈梁共同对墙体产生约束，提高墙体的抗变形能力和抗倒塌能力，是提高砌体结构房屋抗震能力的有效措施。
一般情况下，构造柱设置部位应符合表4要求。教学楼、医院等横墙较少的房屋以及外廊式和单面走廊式的多层房屋，应按房屋增加I层后的层数要求设置构造柱，且单面走廊两侧的纵墙均按外墙处理。当教学楼、医院等横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时，对6度区不超过4层、7度区不超过3层的，按增加2层后的层数对待，其余按增加1层后的层数对待。
构造柱最小截面可采用240毫米×l80毫米，一般宜采用240毫米×240毫米，纵向钢筋宜采用4Φ12，箍筋宜采用Φ6，间距不宜大于250毫米，且在每层柱上、下端适当加密。
构造柱与墙体连接处应砌成马牙槎，并沿墙高每隔500毫米设2Φ6拉结钢筋。每边伸人墙内不宜小于l米。
构造柱与圈梁连接处，构造柱纵筋应从圈梁纵筋内侧穿过，保证构造柱纵筋上下贯通并受圈梁纵筋的约束。
（2）圈梁
设置圈梁能增强砌体房屋的整体性，提高房屋的抗震能力，是抗震的有效措施。6、7度时圈梁的设置部位一般为每层楼盖处及屋盖处所有外墙和内纵墙，以及构造柱对应部位，且应层层设置。内横墙在楼盖处的，圈梁间距不应大于15米，在屋盖处的，圈梁间距不应大于7米，圈梁应闭合，遇有洞口，圈梁应上下搭接，圈梁截面尺寸不应小于240毫米×l80毫米，配筋一般为纵筋4Φ12、箍筋Φ6×200。
（3）楼盖、屋盖
为加强多层砖房的整体性，宜采用现浇钢筋混凝土楼、屋面板。
（4）楼梯间
顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500毫米设置2Φ6通长钢筋。突出屋顶的楼、电梯间，构造柱应伸到顶部，并与顶部圈梁连接，内外墙交接处应沿墙高每隔500毫米设2Φ6拉结钢筋，且每边伸入墙内不应小于l米。
三、防止或减轻墙体开裂措施
引起砌体结构墙体开裂的因素很多，但最为常见的主要是温度裂缝、干缩裂缝以及温度-干缩裂缝。
鉴于裂缝成因的复杂性，按目前条件和规范所提供的措施，尚难完全避免墙体开裂，根据防裂概念“防”、“放”、“抗”的原则，防止或减轻墙体开裂的主要措施可从以下几方面人手。
(1)应在墙体中设置伸缩缝。伸缩缝应设在因温度和收缩变形可能引起应力集中、砌体产生裂缝可能性最大的地方。对于现浇钢筋混凝土楼屋盖的粉煤灰砖砌体房屋，当屋面有保温隔热层时，伸缩缝最大间距为40米，当屋面无保温隔热层时，伸缩缝最大间距为32米。
(2)引入控制缝的概念。实际工程中按上述要求设置的墙体伸缩缝一般不能同时防止由于钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝。为此，引入控制缝的概念。它不同于上述的双墙伸缩缝，而是针对高干缩性砌体材料，把较长的砌体房屋墙体划分为若干个较小的区段，一般不宜超过9米，使干缩、温度变形引起的应力或裂缝减小，达到可以控制的目的，而且对房屋的整体受力性能影响很小，可以满足抗震设防的要求。
粉煤灰砖墙体的控制缝可如下设置：宜在房屋墙体高度或厚度突变处、门窗洞口的一侧或两侧、房屋阴角处设置；2层以下房屋应沿墙体全高设置，3层以上的房屋可仅在第1、2层和顶层墙体的上述部位设置；控制缝在楼屋盖的圈梁处可不贯通，但在该部位圈梁外侧宜留宽度和深度均为12毫米的槽做成假缝，以控制可能出现的裂缝；控制缝的间距不宜大于9米。控制缝间长度大于6米的墙体宜沿墙高每隔500毫米配置2Φ4通长钢筋网片。落地门窗洞口上缘与同层顶部圈梁下皮之间距离小于600毫米者可视为控制缝。建筑物尽端开问内不宜设置控制缝；控制缝可做成隐式，与墙体的灰缝相一致。控制缝的宽度宜计算确定，且不宜大于12毫米。控制缝应采用弹性密封材料填缝。
(3)其他措施
屋面应设置保温、隔热层；屋面保温隔热层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝，分隔缝间距不宜大于6米，并与女儿墙隔开。其缝宽不小于30毫米；在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层，滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等。对于长纵墙，可只在其两端的2~3个开问内设置，对于横墙可只在其两端各1/4范围内设置(1为横墙长度)；顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平钢筋。顶层挑梁末端下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片(纵筋不宜少于2Φ4，横筋间距不宜大于200毫米)或2Φ6钢筋。钢筋网片或钢筋应自挑梁末端伸入两边墙体不小于l米；房屋顶层所有墙体内加通长钢筋2Φ4，沿墙高间距500毫米，顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于M7.5：女儿墙应设置构造柱，构造柱间距不宜大于4米，构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起；房屋顶层端部墙体内适当增设构造柱；增大基础圈梁的刚度；当墙体转角处和纵、横墙交接处无构造柱时，宜沿竖向每隔400~500毫米设拉结钢筋，其数量为每20毫米墙厚不少于1Φ6或焊接钢筋网片，埋入长度从墙的转角或交接处算起，每边不小于600毫米；各层门、窗过梁上方的水平灰缝内及窗台下第一和第二道水平灰缝内宜设置焊接钢筋网片或2Φ6钢筋，焊接钢筋网片或钢筋应伸入门、窗两边墙内不少于600毫米；当实体墙长度大于5米时，宜在每层墙高度中部设置2~3道焊接钢筋网片或3Φ6通长水平钢筋，竖向间距宜为500毫米。
四、施工要求及措施
由于蒸压粉煤灰砖的材料特性，砌筑砂浆和砌筑工艺不能完全沿用传统的黏土砖的要求，必须针对蒸压粉煤灰砖提出专门的要求和措施。
砌筑砂浆应采用大灰膏比或掺有磨细粉煤灰的黏结性较好的混合砂浆。水泥进场使用前应分批对其强度、安定性进行复检。不同品种的水泥不得混合使用。砂浆用砂宜采用中砂，砂中不得含有害杂物，含泥量不应超过5%。拌制混合砂浆用的石灰膏、粉煤灰和磨细生石灰粉应符合以下要求：块状生石灰熟化为石灰膏的熟化时间不得少于7天，当采用磨细生石灰粉时，其熟化时间不得少于2天；不得采用脱水硬化的石灰膏；消石灰粉不得直接用于砂浆中。砌筑砂浆稠度、分层度、试配抗压强度必须同时符合要求。砌筑砂浆的分层度不得大于30毫米。砌筑砂浆应采用机械搅拌。自投料完成算起，搅拌时间应符合下列规定：水泥砂浆和水泥混合砂浆不得少于2分钟；水泥粉煤灰砂浆和掺用外加剂的砂浆不得少于3分钟；掺用有机塑化剂的砂浆应为3~5分钟。砂浆现场拌制时，各组分材料应采用重量计量。砂浆应随拌随用，水泥砂浆和水泥混合砂浆应分别在3小时和4小时内用完；当施工期最高气温30℃时，应分别在拌成后2小时和3小时内用完。对掺用缓凝剂的砂浆，其使用时间可根据具体情况延长。砌筑砂浆的各组分材料均应符合现行有关国家标准和行业标准。凡在砂浆中掺人有机塑化剂、早强剂、缓凝剂、防冻剂等，应经检验和试配符合要求后方可使用。有机塑化剂应有砌体强度的型式检验报告。同一验收批砂浆试块抗压强度平均值必须大于或等于设计强度等级所对应的立方体抗压强度；同一验收批砂浆试块抗压强度的最小一组平均值必须大于或等于设计强度等级所对应的立方体抗压强度的0.75倍。
蒸压粉煤灰砖用于砌筑施工时产品龄期不应小于28天。砌筑前，应清除砖表面污物，剔除外观质量不合格的砖。砌筑时，砖的含水率宜为8%～12%，严禁使用干砖或表面有浮水的砖。干砖应提前2天浇水湿润，不得随浇随砌。雨天施工，应采取有效的防雨防水措施。严禁粉煤灰砖与其他品种砖在同一楼层内混砌。砖砌体组砌方法应正确，上下错缝，内外搭砌，宜采用一顺一丁(满丁满条)或梅花丁砌筑形式。每日砌筑高度宜控制在1.5米或一步脚手架高度内，240毫米厚承重墙的每层墙最上一皮砖、砖砌体的阶台水平面上及挑出层应整砖丁砌。砖砌体的转角处和交接处应同时砌筑，严禁无可靠措施的内外墙分砌施工。对不能同时砌筑而又必须留置的临时间断处应砌成斜槎。斜槎水平投影长度不应小于高度的2/3。当不能留斜槎时，除转角处外，可留直槎，但直槎必须做成凸槎。留直槎处应加设拉结钢筋，拉结钢筋的数量为每120毫米墙厚放置1Φ6拉结钢筋(115毫米厚墙放置2Φ6托结钢筋)，沿墙高间距500毫米。埋入长度从留槎处算起，非抗震区每边均不应小于500毫米，6、7度区每边均不应小于1 000毫米，拉结钢筋末端应有90°弯钩。设置构造柱的墙段应先砌墙后浇混凝土，构造柱与墙体的连接处应砌成马牙槎，马牙槎应先退后进，预留的拉结钢筋应位置正确，施工中不得任意弯折。墙体施工临时间断处补砌时，必须将接槎处表面清理干净，并填实砂浆，保持灰缝平直。砌体灰缝砂浆应饱满，水平灰缝的砂浆饱满度不得低于80%。灰缝应横平竖直，厚薄均匀。水平灰缝厚度宜为10毫米，不应小于8毫米，也不应大于12毫米。设置在砌体水平灰缝内的钢筋应居中置于灰缝中。水平缝厚度应大于钢筋直径4毫米以上。砌体外露面砂浆保护层厚度不应小于15毫米。
3. 饰面施工
墙面抹灰前应堵塞墙体孔洞及缝隙，清除基层表面的粉末、污物，并根据季节及砌体干燥程度提前淋水，使砌体表面湿润。
抹灰砂浆宜用专用抹灰砂浆，也可采用和易性较好的混合砂浆，应分层施工、多遍成活。
蒸压粉煤灰砖技术标准 篇4
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