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1、非烧结砖相对于烧结砖而言用于砌筑墙体砖 1 国非烧结砖发展历程 追溯其历史国古老非烧结砖当属土坯有些地方至今仍使用近代非烧结砖始于1906年20世纪20、30年代从国外引进了混凝土空心砌块和加气混凝土砌块用于上海、北京部分建筑五六十年代开始发展蒸养粉煤灰砖、蒸压灰砂砖先还发展过炉渣砖、蒸压粉煤灰砖、蒸压矿渣砖、蒸养灰砂砖、混凝土砖、水泥固化土壤砖、碳化砖等 1.1 非烧结砖国得发展原因 a.墙体材料革新工程拉动 了保护耕地国家组织实施了墙体材料革新工程即限制或禁止从耕地取土烧制实心粘土砖了因此而影响基本建设尤其房屋建筑建设大力提倡发展非烧结墙体材料来替代烧结实心粘土砖因而各类非烧结砖成人们关注和发展重点 b.大量处理、利用固体废弃物需要 工农业生产和城市建设经常产生大量固体废弃物发电所产生粉煤灰、锅炉产生炉渣、采煤产生煤矸石、金属冶炼产生高炉矿渣、炼钢渣、铝渣、铜矿渣等选矿产生各种尾矿粉各种工业附产石膏及城市建筑垃圾、农业秸秆等 我国已堆存80亿t各类工业固体废弃物堆存占用土地250万亩每年还2亿t~3亿t数量增加堆存仅占用宝贵土地还断污染大气、水源、土壤急需利用 固体废弃物大部分都硅铝酸盐质材料经过适当加工生产多种能满足墙体各种性能要求、用作墙体烧结和非烧结墙体材料产品:砖、砌块、板材各类固体废弃物发展非烧结墙体材料提供了来源丰富、分布广泛、数量充足原材料资源 c.地方资源制约 墙体材料地方性材料受地方资源条件制约大多地方(山区)没有充足粘土资源只有发展非粘土质非烧结墙体材料 d.生产能源消耗少相对节能 除上述原因外非烧结砖国内近期发展较快原因大程度上所采用设备简陋工艺大大被简单化投资少投资几万、十几万、几十万元建条生产线生产加上原材料易得生产工艺技术简单多人都投资得起又有利润赚加上墙改任务紧迫没有更好、更快解决方案故度成投资者投资方向形成当今投资热门 e.产品标准性能指标高、进入市场门槛低 1.2 国非烧结砖研究发展历程 我国现代非烧结砖发展始于蒸压灰砂砖生产和使用.随蒸汽养护粉煤灰型密实砌块基础上发展了蒸汽养护炉渣砖、蒸汽养护粉煤灰砖、蒸压矿渣砖蒸压粉煤灰砖蒸压铁尾矿砖等 1.2.1 蒸压灰砂砖 1906年北京动物园建成三幢二层蒸压灰砂砖建筑使用至今情况良好该建筑用砖当时由德国购进 我国第家蒸压灰砂砖厂--裕孟灰砂砖厂于1913年广州建成我国早生产蒸压灰砂砖企业开创了我国生产蒸压灰砖砂历史由于历史原因该厂生产段时间便停产歇业直20世纪50年代.原建筑工程部安排下经与北京市建材局协商由原东北建筑设计院学习借鉴原苏联生产技术基础上进行设计北京市大兴县大庄建设了我国第二蒸压灰砂砖厂--北京矽酸盐制品厂自此恢复了蒸压灰砂砖国生产其压砖机从原民主德国引进十六孔转盘式压砖机总压力120t产品用于北京市各类建筑此基础上对十六孔转盘式压机及相应技术装备进行了消化四川江津市建设了蒸压灰砂砖厂 了减少投资便于国内发展对十六孔转盘式压砖机进行了小型化改造设计制造了八孔转盘式压砖机该机来成我国蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖等发展主要机型 从此我国灰砂砖重新兴起并进入大发展时期经过20年至20世纪80年代达了顶峰1988年国有大、、小型蒸压灰砂砖生产线达345条自养护或常压蒸汽养护灰砂砖生产线33条形成57亿块砖生产能力当年生产总量35亿块标砖占设计能力62%主要分布西南、南几省四川集有160多家占全国企业总数半产量达21亿块占全国总产量60%云南、贵州省也有定数量蒸压灰砂砖企业广东、河南也有定发展华东、东北、西北少东北仅有家20世纪90年代来发展减缓整行业呈现出萎缩状态随着墙体材料革新工程实施禁止烧结实心粘土砖生产及使用又蒸压灰砂砖生产提供了新发展机遇广州、温州出现快速发展尤广州甚企业数量增多总产量加大、应用扩展呈度兴旺之势进入21世纪温州29条生产线陆续关闭度兴旺再次进入萎缩部分改产加气混凝土砌块度发展较多、较好四川省也因砂资源和产品性能问题急速萎缩之 · 总体而言受砂资源地域分布制约加上近十年来混凝土业高速发展对砂资源需求猛增烧结粘土砖价格低及应用出现些问题影响蒸压灰砂砖产量及生产企业逐渐减少我国各种墙体材料所占比重逐步缩小蒸压灰砂砖已能成替代烧结实心粘土砖重要品种 1.2.2 蒸压粉煤灰砖 蒸压粉煤灰砖蒸压灰砂砖生产技术启发下和粉煤灰型密实砌块研究应用基础上蒸压灰砂砖生产工艺技术移植粉煤灰砖生产上于20世纪60年代开始发展起来、具有国特色和自主知识产权种新型墙体材料和生产技术 1965年由原建筑工程部立项投资原东北建筑建设院设计武汉青山用青山发电厂湿排粉煤灰浆原材料建设了武汉硅酸盐砖厂生产蒸压粉煤灰砖1968年投产砖出釜容重1 400k砂cm3-1 600kg/m3抗压强度100kg/cm乙150kg/cma抗折强度2.3kg/cma~4 kg/em2 原电力部大力支持配合下蒸压粉煤灰砖进了第发展期至20世纪80年代初先建成1条蒸压粉煤灰砖生产线分布于全国各地发电厂周日由于烧结粘土砖价格冲击及蒸压粉煤灰砖使性能上缺陷进入90年代逐渐萎缩少生产线续停产转产企业数量迅速减少直21世纪初随限制烧结实心粘土砖生产和应用政策力度进加大加上武汉硅酸盐制品厂对原蒸压粉煤灰砖产线用引进300T双面加压液压机及用新生产业技术进行改造砖抗压强度由100 kg/cma.高200Lg/cm’上各项性能均相应提高使蒸压:煤灰砖武汉地区被允许用于七层结构建造企:因此而取得了较好经济效益产生了示范带动作片平顶山市武汉硅酸盐制品厂蒸压粉煤灰砖取得新I成功启发下总结学习武汉硅酸盐厂生产应用粉)灰砖成功经验从德国拉斯科引进拉斯科800T液:压压机建设蒸压粉煤灰砖生产线至此蒸压粉煤灰砖进入第二发展机遇期真正形成新轮建设、发展热潮福建海源建材机械制造有限公司HF-1100型液压压机于2003年开发成功才出现至2006年仅4年时间用福建海源自动液压压机已23省、自治区建成了100条上生产线发展速度之快建设规模之大生产数量之高前所未有 1.2.3 混凝土砖 混凝土空心砌块发展20年遇了施工、性能和经济等方面问题影响了进步发展种情况下符合国建筑工地施工管理习惯和水平混凝土标准砖及多孔砖应运而生并发展迅猛还进步扩展之 1.2.4 蒸压矿渣砖、炉渣砖化砖、水泥固化土壤砖 a.蒸压矿渣砖 由于高磨细矿渣粉水泥混凝土使用价值提;升经济效益大增再用矿渣制造性能低、价值低蒸压矿渣砖造成资源浪费故再发展 b.炉渣砖 : 主要发展于20世纪70-80年代上海由于炉:渣砖性能指标佳上海工业结构调整使炉渣大大;减少炉渣砖上海也消失了 c.常压养护灰砂砖 由于抗压强度低各项性能均佳也能得发展 d.碳化砖 生石灰与石灰石石屑或黄砂搅拌混合加压成型放二氧化碳气体环境进行碳化而成因碳化环境建造及管理麻烦砖强度高虽有人进行过少尝试和探索并少量生产终未得发展今也会有所发展 e.水泥固化土壤砖 多年来少人直探索发展品种因其生产工艺、装备极其简陋技术简单原料随处得至今仍成部分人追求发展品种因性能和没有相应建筑规范其发展受定限制会有太大发展前景 综上所述目前止还发展并仍有发展能和前景主要品种有蒸压粉煤灰砖、蒸压灰砂砖、混凝土砖三大类其各种产品发展前景并乐观或者说能性大 1.2.5 蒸养粉煤灰砖 用粉煤灰、炉渣或砂子与石灰起搅拌混合、经压制生产而成种墙体用砖我国还没有能力制造蒸压釜20世纪60~70年代被迫无奈采用常压蒸汽养护我国能大量制造蒸压釜今天少企业因受投资能力限制或了节省投资取得更多盈利对蒸养粉煤灰砖仍情有独钟或受负责任宣传误导仍采用或推广常压蒸汽养护今天仍有人热心于发展常温养护粉煤灰砖原因常温蒸汽养护粉煤灰砖干燥收缩大般1 mm/m-1.2mm/m严重制约着发展当今发展常温蒸汽养护粉煤灰砖人已多也应该发展品种 2 非烧结砖及其生产方法分类 2.1 产品及生产方法分类 按产品材质分:有硅酸盐砖和混凝土砖二类 ①硅酸盐砖石灰主要胶结料砂、石屑、粉煤灰、炉渣骨料蒸压粉煤灰砖、蒸压灰砂砖 ②混凝土砖水泥胶凝材料砂、石骨料混凝土实心砖、多孔砖 按成型方法分:有压制法和振动法两种 ①硅酸盐砖多用压制法成型 ②混凝土砖般用振动成型也有用压制成型 按产品性能形成条件分:高压蒸汽养护、常压蒸汽养护和大气自养护3种方法 硅酸盐类砖般都需使用高压蒸汽养护了减少投资也有少数企业和单位仍采用常压蒸汽养护甚至有人提出用大气自养护混凝土砖般选用自养护了加快生产周期则采用低温干湿养护或低温蒸汽养护 按产品品种分:实心砖、通孔多孔砖及盲{L多孔砖三种我国实际生产仍实心砖主 2.2 各类非烧结砖生产 a.蒸压灰砂砖、蒸压矿渣砖 蒸压灰砂砖生石灰、砂子原料蒸压矿渣砖水泥和矿渣原料经计量、搅拌混合、消化、压制成型、蒸压养护而成墙体用砖蒸压灰砂砖、蒸压矿渣砖生产工艺流程见图1 b蒸压粉煤灰砖、蒸养粉煤灰砖 蒸压粉煤灰砖、蒸养粉煤灰砖用生石灰、粉煤灰、锅炉炉渣(或者钢渣、石屑、砂子)和少量石膏经计量、搅拌混合、消化、压制成型、高压蒸汽养护或常压蒸汽养护而成墙体用砖 c.碳化砖 3 发展问题 3.1 建筑墙体开裂 建筑墙体开裂建筑物经常出现通病对于砌体建筑更此非烧结制品建筑墙体开裂更普遍相比之下更严重论品种非烧结材料砌筑墙体都存着同程度、同形式裂缝裂缝主要发生:内外墙连接处内墙上部呈八字形斜裂缝;山墙部;门窗洞口上、下方呈45度斜裂及窗洞口墙沿竖向灰缝和砖部垂直或阶梯裂缝;屋顶女儿墙水平裂缝裂缝成严重制约非烧结制品发展和推广应用瓶颈 3.2 严寒气候环境冻害 寒冷北方特别冬季多雨雪严寒地区林、黑龙江省等雪水侵入砖墙体反复冻融造成墙体冻坏砖材层层剥落使该地区人们敢使用类产品 3.3 砖砌体抗剪强度低 蒸压灰砂砖或蒸压粉煤灰砖与水泥砂浆粘结力较低致使蒸压灰砂砖或蒸压粉煤灰砖砌体抗剪强度仅烧结实心粘土砖墙砌体70%影响其抗震建筑使用效 3.4 概念问题 产品生产者建筑设计者及产品使用者使用砖时候认只要砖抗压强度满足标准或设计要求即种概念非常片面 3.5 市场准入条件--标准问题 我们国家制订标准大多情况下材料论材料即材料现有样性能列产品标准性能指标即便使用或借鉴国际标准也常常能严格认真贯彻、执行标准更缺乏标准实施贯彻、执行监督力度致使许多标准形同虚设得执行 3.6 技术装备落 我国非烧结制品生产技术装备总体水平较低也落与国外差距大其压砖机尤突出.几十年来我国直使用转盘式压砖机简易混凝土砌块振动成型机前者有八孔和十六孔两种机型八孔主压力低、生产效率低、制品密实度及强度高者制造粗糙、激振够产量低产品密度及抗压强度高产品质量较差 3.7 投资能力低、企业规模小、生产工艺落、生产线简陋 少投资者缺少资金筹资能力又弱又想投资生产墙体材料只能选择价格低、性能差简易设备及简单工艺导致企业规模小小企业多 3.8 研究缺失 我国非烧结砖基本上没有深入、仔细、全面研究和开发情况下发展我国自发展非烧结砖来对生产配比、生产工艺及装备、产品性能形成机理及影响、产品使用性能等基本上没有进行过系统、全面基础研究对该类制品缺乏正确、深入认识即使有些研究也零星分散只头痛医头脚痛医脚局部进行过些现所见些研究报道多半重复着过去已做工作存着少炒冷饭现象 4 原因分析 4.I 建筑墙体裂缝 几十年来多研究者、建筑设计师对建筑墙体裂缝现象进行过大量观察、调查和研究分析曾发表了大量文章分析建筑墙体裂缝成因并提出各种解决办法些研究建筑墙体产生裂缝原因归纳三类:①地基基础均匀沉降②大气温度变化导致墙体胀缩变形③材料干燥收缩三者都未能明确指出主导因素?即产生墙体裂缝主要矛盾及矛盾主要方面?已有研究及解决办法建议没有明确肯定结论只笼统、模糊、似而非提出些解释和推断 作者对非烧结砖建筑墙体进行过30多年连续跟踪观察和调查对同材料建造建筑物实体进行观察、调查比较发现同地基基础上同气候环境建造非烧结材料建筑墙体和烧结实心粘土砖墙体产生裂缝状况和程度同其非烧结砖建筑墙体开裂比较普遍比烧结实心粘土砖建筑墙体严重 蒸压灰砂砖例:北京小区20世纪70年代用北京硅酸盐制品厂(全国第蒸压灰砂砖厂1960年建设)蒸压灰砂砖建设了批22幢3-4层居住建筑经30年使用少建筑层窗下墙开裂有建筑高达70%-80%;少数2、3、4层窗间墙开裂已影响建筑物抗震安全而同小区内五六十年代用烧结实心粘土砖建设80幢4、5层建筑墙体至今基本裂仅有别窗下墙出现裂缝 另外20世纪70年代分别用烧结实心粘土砖及蒸压粉煤灰砖企业内同地基上先建设了两幢4-5层办公楼两幢建筑建造前相差3-4年经过30年使用观察蒸压粉煤灰砖建筑层窗下有裂缝而烧结实心粘土砖墙没有出现裂缝其城市武汉也有相同情况发生只程度同而已裂缝般房屋建成半年至年出现随着时间推移逐步向下发展少则3-5层砖多则7-8层砖直基础有沿砂浆缝裂呈阶梯状有从砖部裂断上面两案例建筑都建同地基基础上又同气候环境下使用其地基基础沉陷及气候影响完全样由此明确地判定墙体裂缝产生完全材料自身干燥收缩所致近年来迅猛发展混凝土多孔砖、混凝土空心砌块建筑断出现裂缝也此 对墙体裂缝严重性至今没有引起研究、设计人员、产品制造商及政府相关部门足够重视更没有组织开展深入调查研究并提出切实有效解决措施些问题没有获得彻底解决情况下社会上还盲目大量地发展扩大应用有上墙久窗下及墙体开始出现裂缝有经过10~20年还开裂能及时加解决随着使用量扩大其堪设想仅会影响墙体材料革新工程推进还给社会和国家造成巨大经济损失和好社会影响患无穷 用非烧结砖建造墙体般都出现开裂而烧结实心粘土砖建筑墙体基本裂究其原因:粘土经过烧结成粗陶其内部固熔体结构没有胶凝材料该结构会因其孔隙自由水迁移引起大体积变形其干燥收缩值小于0.1 mm/m非烧结制品抗压强度来源于制品水化硬化过程所形成水化硅酸钙产品所有性能取决于制品水化产物数量、种类、结晶度、骨胶比、材料密度等仅孔隙存有游离水而且水化产物含有同数量结合水外界环境变化制品水分迁移导致制收缩和膨胀当水分从制品排出因失水而引起收缩 非烧结制品收缩值随原料性能、配方、工艺过程、技术装备、产品品种及管理水平同而同段0.2mm/m·1.2mm/m之间我国非烧结制品干燥收缩值般0.6mm/m-1.2mm/m之间非烧结制品先天固有性质亦先天足之处也我国非烧结制品墙体开裂深层次原因 得样结论: 非烧结砖墙体开裂制约、阻碍我国非烧结砖发展、推广应用主要矛盾非烧结砖材料收缩值大产生墙体裂缝矛盾主要方面已争之事实要发展非烧结砖必须解决其材料收缩值大问题 4.2 冻害问题 粉煤灰颗粒细、颗粒级配欠佳制造工艺当致使制品密实度高、孔隙率较大吸水率高所产生 4.3 砌体抗剪强度低 非烧结砖尤其用压制法生产非烧结砖表面比较光滑与普通水泥砂浆粘结力较低所致 4.4 概念问题 产品生产者建筑设计者及产品使用者认只要砖抗压强度足够行观点用于烧结实心粘土砖、正确因烧结实心粘土砖干燥收缩值小仅有0.1mm/m几千年使用实践证也证实了体积稳定性建筑墙体会因其干燥收缩值而产生裂缝 对于非烧结制品抗压强度指标满足要求必需缺少因干燥收缩值大比烧结实心粘土砖高出5-12倍因此只考虑抗压强度远远够也说抗压强度必需充分必须同时考虑和控制材料干燥收缩值 4.5 标准问题 我国非烧结砖产品标准指标普遍偏低抗压强度指标般定100kg/em2干燥收缩值定0.5mm/m由此见我国对非烧结制品产品性能指标定得偏低导致建筑墙体开裂政策性原因 4.6 生产装备问题 成型非烧结砖生产关键工序成型机械非烧结制品生产关键设备由于我国经济发展相对落装备制造业能力强制造水平高加上我国经济落社会生产力低下社会投资及消费能力弱砖价格低对质量好、价值高设备用起因而我国非烧结制品生产装备水平低制造粗糙性能相对较差工艺配备完整 了发展非烧结砖产业我国曾分别于1958年、1985年、1992年、2000年-2005年分别从德国引进了十六孔转盘式压砖机、P-550曲柄杠杆压砖机、300T双面液压压砖机、KSF-800单向液压压砖机、800T双面加压液压压砖机;德国、美国、日本、法国、韩国等国制造各类混凝土空心砌块成型机些引进虽使我国非烧结砖装备落状况有所改善和提高至今仍未从根本上改变八孔转盘式压砖机及简易混凝土砌块成型统天下落局面 4.7 投资足、急功近利、设备简陋、管理落 投资足导致选用简陋工艺、价格低、性能差、制造粗糙设备及尽能采用高压蒸汽养护而选用常压蒸汽养护或自养护即使采用蒸压养护也千方百计降低养护压力和缩短养护周期导致非烧结制品决定抗压强度和干燥收缩值结晶体数量足、结晶度够而使产品抗压强度高干燥收缩值大现高压蒸汽养护、常压蒸汽养护及养护制度对砖力学性能及干燥收缩影响试验结列于表2、表3 高压蒸汽养护及养护制度对非烧结硅酸盐制品物理力学性能影响较大采用高压蒸汽养护随着养护压力提高制品抗压强度随着提高干燥收缩值随之降低用常压蒸汽养护粉煤灰砖经8小时恒温养护抗压强度只有91.6田cm22月干燥收缩值高达1.26mm/m而用15kd/cm2高压蒸汽养护4h干燥收缩值降了0.2mndm抗压强度达219.4ks/cm2图6对产品水化产物衍射分析也说明了定要发展蒸压养护原因也提倡、主张发展或者反对发展蒸养粉煤灰砖、蒸养灰砂砖或免烧、免蒸双免硅酸盐砖根本原因也业界长期争论根本原因 另外设备差成型压力足或激振力够成型方式妥使成型坯体密实度够孔隙率偏高致使成品吸水率偏大抗冻性差收缩值大 4.8 研究开发 墙体材料我国国民经济历来微足道小行业直受国家重视国家经费和项目安排上排上队几十年来少得国家研究开发经费上足够支持企业规模小产品价格低盈利能力弱企业既没有开发创新意识也没有样能力即使经过力争争取点经费也杯水车薪无力深入研究造成研究缺失导致该行业今天种状况原因之 5 解决办法及对今发展思考与建议 鉴于材料干燥收缩大产生墙体开裂主要原因因此首先要加强研究和改进生产使砖干燥收缩值达德国DINl053-1要求0.2mm/m标准值水平毕竟从根本上解决非烧结砖干燥收缩值大问题并非易事由于先天原因只用单办法解决非烧结砖墙体开裂并容易因此必须同时加强砖应用技术研究从建筑设计、施工技术及管理人手采取相应结构构造措施加弥补双管齐下解决墙体开裂问题 ①优选原材料优化配置优化骨料颗粒级配; ②选用大吨位高压力自动液压压砖机实行双面多次冲压液压加压成型优先选用福建海源建材机械制造有限公司开发浮动压头加压液压压机消除砖坯分层提高砖坯密实度对于振动成型要选用激振力大大型自动砌块成型机淘汰转盘式压砖机、简易砌块成型机及其工艺; ③大力推广高压蒸汽养护发展蒸压砖.淘汰常压蒸汽养护工艺及其免烧免蒸所谓免烧砖产品及生产工艺技术; ④选择合理蒸压养护制度优化水化硅酸钙水热合成条件形成数量足够结晶度良好强度高收缩值小托勃莫来石结晶和硬硅酸钙石晶体使砖抗压强度>200kg/~m2干燥收缩值≤0.2mm/m 研究改进模具结构改善制品表面状况或使用专用砌筑砂浆和抹灰砂浆提高、改善砂浆与砖粘结强度提高砌体抗剪强度 大力发展大规模自动化生产线加强管理淘汰小企业 制定新标准修订老标准提高产品各项性能指标提高人市门槛特别要于燥收缩值、抗冻性作产品否合格及否能进入市场用于墙体关键性指标达标者能生产准使用 要加大标准贯彻、执行监控力度整顿广告市场规范宣传正确引导国家及企业应加大科研开发投入并列入国家科技计划加强材料基础研究设备开发要特别加大对应用技术研究投入对材料基础性能进行根本改进加强建筑结构措施科学、合理用好本产品使其墙体材料革新真正发挥出骨干作用。
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