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&&&&&&&&&&长江淤泥烧结多孔砖（矩形孔）的研究作者：发布时间：12-08-21浏览次数：2585张欣 朱锡华 朱爱东 庄文学 & （南通市墙改办 江苏 南通 226006）摘要：通过对淤泥烧结多孔砖（矩形孔）的原材料、生产工艺和产品性能进行分析研究，研究结果表明：南通地区储有较丰厚江河淤泥资源，利用长江淤泥可成功生产出强度高、干密度小、保温性能好，符合新标准技术要求的烧结多孔砖。关键词：淤泥&& 多孔砖& 原材料 生产工艺& 产品性能&1 概述当前，建筑节能已成为国家能源战略的主要议题。对于建筑物来说，节能的主要途径是减少建筑物的外表面积和加强围护结构的保温，以减少传热耗热量。从传热量的构成来看，外墙占比例最大，其次是窗户。而烧结多孔砖在建筑物中被广泛用于外墙，作承重墙体材料。然而，传统的烧结砖已不能满足当前建筑节能标准的要求。特别是目前广泛生产和使用的园孔型多孔砖，由于隔热保温性能差，施工中漏浆严重，已不能适应当前建筑市场建筑节能的要求。为了大幅度地提高烧结多孔砖的隔热保温性能，国家质量监督检验检疫总局，于2007年对现行《烧结多孔砖》国家标准下达了修订任务，新标准已于日发布，日实施。《烧结多孔砖和多孔砌块》GB国家标准中规定：产品全部采用矩形孔或矩形条孔，孔洞率由≧25%提高到≧28%，增加了密度等级指标，提高了强度等级、尺寸偏差和抗风化性能的判定标准。这必然会增加产品生产的难度，对原材料，生产工艺和工艺装备提出更高的要求。淤泥成分复杂、质体松软、压缩比高、杂质多、含水量高，利用淤泥制砖难度会更大。但是，建筑材料的生产归根到底是为建筑业服务的，如何利用好本地江河淤泥资源，改进现有生产工艺和设备，生产出符合新标准技术要求的产品，实现产品的升级换代，是墙材革新必须面对的问题。因此，研究江河淤泥烧结多孔砖(矩形孔)的生产和应用技术具有重大的现实意义。本课题旨在通过一糸列的试验研究、理论分析，生产实践使得烧结淤泥多孔砖产品的技术研究成果能够在指导生产和推广应用方面形成一个完备的技术体糸，最终指导企业将成果付诸实施，实现产品的升级换代和走产业化道路。同时也为规范产品市场，提高产品质量提供科学指导。为建筑应用提供轻质高强、节能保温的绿色新型墙体材料。本课题研究内容的技术路线如图1.1所示：2 原材料分析2.1 河网分布状况及淤泥储藏量地处长江入海口北侧的南通地区滨江临海，河网发达，江河（海）淤泥储量十分丰富。长江在南通境内有163km的岸线，宽5-10km，水域面积达642km2，它不仅提供了保贵的水利资源和航运条件，而且，由上游滚滚江水携带而来的大量泥沙淤积在区内沿江浅滩（长江年流量约1万亿m3，江水含沙量平均0.5kg/m3），仅市区天生港水道年平均淤积量达100万m3。&&江中淤泥是在水流相对缓慢的环境中沉淀下来的一种软土，粒度组成中粘粒占15%-25%，属亚粘土。塑性指数在10-14之间，干燥敏感性糸数小于1，土质纯，杂质少，是一种极好的制砖原料；南通境内内河道分属长江流域和淮河流域。老通扬运河接如泰运河到沿海出口以南为长江流域，以北为淮河流域。境内内河面积710km2，四级以上河道2900条，总长度5.7万km，此外，还有大量的泯沟，在区内形成纵横交错的河网。由于区内土质酥松，水土流失较多，河道易于淤阻，降低了排泄能力，导致河道行洪排涝不畅，调蓄容量减少，供水、抗旱能力下降，航运萎缩，水环境污染日趋恶化，需要周期性的清淤，以保持水道畅通。近年来，南通各地积极采取措施，把制砖用土与水利建设结合起来，鼓励砖瓦企业向长江、内河要原料，不仅河道得以疏浚，恢复并提高了引、排水能力，减少了污染，保护了环境，而且从根本上解决了砖、粮争地的矛盾。据南通市水利发展“十一五”规化，及南通市国土资源局年规化等数据，南通市内河（含泯沟），淤泥储量达2.75亿m3，除去塑性极低的粉土、成分复杂的劣质土，可用于制砖淤泥约占70%左右。每年生产淤泥烧结砖需用淤泥量约800万m3，将其作为一种非传统的矿藏资源加以规化，开发利用，可基本上满足砖瓦企业原料土的需求。内河淤泥成分复杂，颗粒成分含量常与河流两岸土体成分有关。两岸地区土体以粘土，亚粘土为主，其淤泥成分粘粒含量相对较多，可塑性高。高沙土地区则以粉粒，极细沙为主，粘粒含量少，可塑性差。另外，由于潮汐作用，有大量的长江淤泥流入内河。内河淤泥塑性指数在7-17之间，杂质较多，成分相对复杂。2.2 淤泥的品质特征分析淤泥是指在静水或缓慢流水环境中沉积，经物理、化学和生物化学作用形成的未固结的软弱细粒或极细粒土。是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均匀质体的综合固体物质。淤泥按粒度组成可以是粉土质的或粘土质的、细砂质的或极细砂质的。淤泥依其所存在的环境不同可分为滩涂淤泥（海泥）、湖泊淤泥、江河淤泥、内河（河道）淤泥以及泯沟、渠塘淤泥等。南通市墙改办与南通大学专题对长江南通段及南通境内主要河道淤泥的分布状况、储藏量及淤泥品质特征进行了调查研究和试验分析，得出了境内不同地区，不同河段有关资料，为江河淤泥烧结多孔砖的生产和应用技术的研究，为墙材主管部决策提供了依据。2.2.1 淤泥塑性指数试验可塑性是粘土的基本性能，它综合反映了粘土的物质组成，广泛应用于粘土的分类和评估。生产烧结制品所用原料土的塑性指数范围为7-17（此术语习惯不带%号），是淤泥取代粘土制砖最重要的依据之一。南通市滨江临海、河网交错，淤泥资源丰富。对南通段长江与内河淤泥进行成分分析，测定其塑性指数，了解境内主要河道淤泥的塑性指数分布，对指导当地淤泥制品企业的原料选择及行业布局意义重大。试验结果：通过对塑性指数的试验，可得其淤泥塑性指数范围为7.40-17.60。长江淤泥的塑性指数分布最为理想，所采集淤泥试样的塑性指数在11.16-14.50，大多数集中在12左右，数据变化幅度不大，是最佳的烧结制品所需粘土替代品，且位于长江弯道处，江面宽阔水流缓慢，沉积量大，有利于开发。内河淤泥塑性指数分布在7.40-17.60，与长江淤泥相比，其数据较为分散。南通南部沿江地区和西北里下河地区内河淤泥的塑性指数相对较高，东部沿海和西南部分地区内河淤泥的塑性指数相对较低。同一条内河不同区段其淤泥的塑性指数会有所不同。另外，由于潮汐作用，有大量的长江淤泥流入内河沉积，因此，沿江河道内淤泥的塑性指数较高。总体来说，长江南通区段及主要河道淤泥的塑性基本能满足烧结砖原料所需要求，大部分适宜于取代粘土生产烧结制品。部分低塑性淤泥可掺和少量高塑性粘土搭配使用。表2.1为长江南通区段及主要河道淤泥试样塑性指数检测结果。&2.2.2 淤泥颗粒组成分析 干燥敏感性系数粘土由各种大小和形状不同的颗粒所组成，原料的颗粒组成直接影响到它的可塑性、干燥收缩、气孔率和烧成收缩率，对砖瓦的成型、表2.1 长江南通区段及主要河道淤泥试样塑性指数淤泥试样采集点塑性指数%长江北岸 沿江港口如皋港11.16九圩港11.23天生港12.15南通港13.63新开港口12.76江海港12.6海门港14.5启东港13.64内河东部沿海如东沿海滩涂7.4南陵河如东段14.8北陵河如东段17.6如泰运河如东段15.2南部沿江中心河11.41新江海河11.24通吕运河南通段10.42通启运河10.58五滧河13.64西南地区九圩港河11.23如泰运河9.88如海运河11.23西北地区东塘河14.48串埸河14.81通扬运河如皋段10.01中部地区通州开沙岛11.01通扬运河9.8通吕运河通州段12.86干燥、焙烧有很大关系。粘土一般以粘粒含量多寡来分类。粘粒（粒径小于0.005毫米）含量大于30%为粘土，10-30%为亚粘土，3-10%为亚砂土。此外,还有一种叫粉土(粒径0.05-0.005毫米)含量大于50%，粘粒含量小于3%，其余多为砂粒，粉土总体上也归属砖瓦粘土范围。在通过对淤泥的塑性指数进行系统分析后，又对部分样本进行颗粒组成分析试验。试验结果：得出淤泥颗粒粒径小于0.005毫米，含量大于30%的样本，塑性指数相对也高，反之则低。由此分析而得出的结果与淤泥的塑性指数试验结果对比趋势其本一致。此外，试验数据表明淤泥颗粒粒径在0.05-0.005毫之间含量相对较高，表现其孔隙比大，干密度小，粗粒径颗粒相对较多的品质特征。因此保水性相对较差。从工艺上考虑，淤泥成型含水率可控范围小于粘土，增加了成型水分的控制难度。干燥敏感性系数即标志着粘土制品在干燥过程中易于开裂的程度。粘土的颗粒越细则可塑性越高，收缩率也越大，干燥敏感性系数也越高。由于长江南通区段及内河淤泥塑性指数相对较低，淤泥颗粒粒径在0.05-0.005毫之间含量相对较高，其孔隙比大，在干燥过程中体积收缩小，因此，干燥敏感性系数大多小于1，有利于坯体的干燥，可简化自然干燥管理程序。2.2.3 淤泥化学分析评价某种粘土是否适宜制砖瓦，主要取决于它的物理性能，而化学成分对制品的性能具有间接的影响。因此，化学成分的分析可作为判断的参考依据，只需符合粘土原料化学成分的要求范围即可。与普通粘土相比，烧失量、SiO2含量俏高些，而其余化学成分含量大体相同。淤泥烧失量较大的主要原因在于淤泥中的腐殖含量较多、有机质含量较高。淤泥烧失量的存在一方面造成焙烧热损失和制品孔隙率增加，使制品强度有所降低；另一方面在烧结过程中自燃形成较为细密的微孔，最大限度的发挥微孔阻碍热传导的作用，从而提高淤泥砖保温隔热效果。2.2.4 淤泥矿物组成通过对淤泥试样进行XRD（X射线衍射分析）、SEM（扫描式电子显微镜）、EDS（能量色散仪谱）试验分析，表明其主要矿物成分组成与粘土并无本质区别。证实在粘土和淤泥中广泛存在石英、伊利石、长石、蒙脱石、石灰石的晶体形态。推断其内部无机矿物组成、化学组成大相似。四种试样的X衍射特征峰位置几乎完全相同，这表明其主要矿物成分组成并没有本质区别，考虑其实际烧成工艺的相似性，可以推断无论是粘土砖还是淤泥砖，其反应机理、强度形成机理，包括产品的保温结构形成机理应该是完全相同的。3 生产技术研究3.1 原料及加工处理为了制取质量合格的烧结制品，首先需对原料进行充分的加工处理。两种以上原料或有内燃料时，计量配料必须准确，混合必须均匀，搅拌后还要具有合适的可塑性和良好的成型能力。3.1.1 原料土原料土是生产多孔砖的基础条件。生产淤泥烧结多孔砖原料土主要为江河淤泥，除要求塑性指数不应低于10外，土中有害杂质应当清除干净，含水量应能满足成型水分要求。淤泥的脱水和除杂是制砖工艺中的难点。采掘过程中应注意以下两点：首先淤泥中有害杂质应当清除干净。从江(河)中挖掘后的淤泥可直接从运输船中用泥浆泵压送至岸，再沿管道流入岸边贮泥池；同时，在管道出口以不大于18长江淤泥采掘现场淤泥脱水池&&&&&&&&&&&&&目的铁筛网过滤，清除淤泥中石子、贝壳、杂草、生活垃圾等各种有机、无机杂质。其次淤泥需经过脱水处理。淤泥从江河中挖掘时含有大量的水份，一般在42%左右，湿容重约1.62t/m3，呈流塑状态，需要经过脱水处理才能达到制砖成型水分的要求。一般常见做法是利用洼地、废弃鱼塘作为淤泥贮泥池囤结淤泥，通过自然干燥脱去水分。但此工艺干燥周期较长，贮泥池占地面积较多，有条件的企业可使用挖沟排水、机械翻晒，使其快速风干，加快脱水速度，提高淤泥池的循环使用效率。待池中淤泥脱水至接近成型水分时，即可将泥土采掘输送至泥埸风化半年以上使用。工厂除需要足够的露天料埸外，为了使储存的原料不致受到气候条件的影响，应建存料棚。根据本地气象情况，存储量不应少于7-10天生产用土。3.1.2 内燃料内燃烧砖工艺已在国内广泛采用，目前各地使用的是各种劣质燃料和可燃工业废料，特别是炉渣和粉煤灰和劣质煤作内燃料，其来源丰富，费用低廉。在了解其品种、燃点和发热量多少以后，内燃料的制备首先要考虑粒度。掺在普通砖内的内燃料粒度以不超过3mm为宜，而掺在薄壁空心制品坯体内的内燃料粒度应不超过2mm。如内燃料中含有石灰石、硫铁矿等有害杂质时，颗粒要求还应该小些。内燃料进埸后，根据块状和粒度大小，采用锤式粉碎机一次加工。为了保证内燃料的颗粒度符规定要求，应采取先碎后筛工艺，不宜采用将内燃料边破碎边使用的错误做法。其次要考虑含水量。内燃料的含水量不宜过高，最好控制在5%-10%。过高会给粉碎带来困难，掺入粘土后使坯体成型水分不符合工艺要求。因此 ，为了保证内燃料的粉碎粒度符合工艺要求，保证含水率与坯体含水率相适应，必须建造内燃粉碎车间和室内存储库。内燃料与淤泥配比的确定，是内燃砖生产过程中的首要环节，随着轮窑或隧道窑的余热利用，人工干燥的普遍推广，内燃烧砖巳发展到全内燃、超内燃烧砖。因此，内燃料掺入量是否准确，掺配是否均匀，是内燃烧砖顺利进行的先决条件。为了保证原料土和内燃料掺配比例的准确性应采用电子计量或机械计量配料，不得采用人工配料。同时，为了有效控制配热的准确、均匀，在生产过程中可使用“砖瓦厂用多用热量仪”对混合料或砖坯进行监控；干坯进窑前，向操作工提供本批进窑坯的内掺热值数据，必要时可及时调整码窑形式，指导焙烧操作。3.1.3 . 原料的机械处理生产矩形孔多孔砖对原料处理工艺更加要求严格。首先混合料需要经过最少两道对辊和两道搅拌（或挤出），然后才能进入砖机成型。对辊最小间隙应小于3mm，搅拌有效长度应大于3m，同时不得有“架空”现象。否则，其成型，干燥，焙烧工序质量是难以保证的。有条件的企业应建陈化库，通过陈化工序既可使混合料得到进一步的疏解和塑化，又能有效的提供稳定的混合料，达到均衡生产提高产品质量的目的。3.2 配料方案通过对长江南通区段及主要河道淤泥的品质分析结果表明，虽然淤泥的物理、化学性能与粘土其本相同，属硅酸盐类粘土。但由于淤泥是在流水环境中沉积的，未经固结的软弱细粒或极细粒土。与粘土相比，其颗粒组成中粘粒含量相对较少，因此，保水性能相对较差；颗粒粒径分布范围比较窄，孔隙比大，干密度小，成型时不利于压实，坯体结构常有分层现象。由于粘粒含量少，淤泥成型含水率可控范围较粘土小，生产中增加了坯体成型的控制难度。当使用中、低塑性淤泥制砖，成型水分偏高时坯体易变形，成型水分偏低时挤出泥条易开裂。然而，也由于上述淤泥的品质特征，淤泥土料比较松软、硬度低，有利于破碎和拌和均匀。淤泥的干燥敏感性系数较低（K值常小于1），坯体在干燥过程中收缩率小不易开裂，可简化干燥工艺，提高成品率。同时由于淤泥的孔隙比大，干密度小，制品容重轻、热工性能好。因此，为了充分利用好长江南通区段及主要河道淤泥这种非传统矿产资源，用其替代粘土生产烧结制品，可通过掺入外掺料来改变淤泥的品质特征，调节淤泥颗粒粒径的分布范围，提高或降低原料的塑性指数，改善坯体成型效果。一般控制其塑性指数在12-15之间，干燥敏感性系小于1，在掺配内燃料以后砖坯的干燥线收缩率为4%-5%。这样即能保证淤泥多孔砖的成型和生产效率，易于保证干燥质量，又可保证淤泥多孔砖的强度要求和保温性能。配料方案的优劣不仅受初选原料品种及比例的影响，而且还与生产设备、生产工艺、模具设计、生产环境，和人员素质等因素有关。因此，在实际生产中还需要通过试配进行调整。3.3 成型孔砖质量的优劣,很大程度上取决于成型质量的好坏。许多从干燥，焙烧过程中反映出来的问题都可以追溯到成型工艺的各个环节。3.3.1 砖机的选用砖机是多孔砖生产的主要设备，它的性能对砖的产量和质量有很大的影响。生产高孔洞率的多孔砖应当选择50型以上品质优良，挤压力大、真空度高的设备，以提高泥条挤出压力和砖坯密实度。在选择砖机时，还应考虑砖机性能对原料土的适应性。本地区江河淤泥与煤矸石、页岩等原料相比，在品质特征上存在较大的差异。使用同一机型，成型效果也会有所不同。用户需向供应商提供本厂原料性能、产品品种、工艺条件等参数，以便供应商针对砖机影响成型效果的各部件进行调节或改进，达到保证产品质量、降低功率消耗、提高生产效率的目的。在研制中发现本地区大多数使用45/40型真空砖机设备的生产线，已很难挤出符合低成型水分要求的高孔洞率矩形条孔砖。但机型的选择并非越大越好，砖机的直径和挤压力与多孔砖的尺寸和强度要求应相适应。一般情况下，单泥条挤出，产品长度尺寸在240㎜及以下，选择55型、50型砖机即可。3.3.2 孔型设计与模具的制作当前，世界各国都把烧结空心墙材制品的热物理性能列为主要的甚至是决定性的指标。对于墙体材料，尤其是外墙，越来越着重于热工性能的保证。而由于砖的孔型不同，导热系数可低50%左右，可见选择合理的孔型非常重要。大量的研究资料和验证结论显示，矩形条孔、矩形孔具有良好的隔热保温性能，且漏浆少，是最佳孔型。是本课题研究的重点之一。砖的孔型确定以后，在相同条件下，错排孔洞的制品其隔热保温效果要好得多。主要是错排孔增长了热流路线，热流量随孔壁长度的增长而减少。因此，仅由于科学适当的孔洞排列布局，砖的隔热保温效果就可得到显著地提高。同时，限制孔宽度的大小对孔洞内的空气对流以及辐射导热效果也有一定的影响。在建筑施工中为防止砌筑时漏浆也是限制孔宽度过大的一个因素。考虑到生产工艺要求，孔洞排列要求上下左右对称。此外，为了满足我国现代建筑节能要求，孔洞采取小孔多孔的原则，孔洞率要求达28%以上。模具是成型多孔砖的关键装置，它起到穿孔成洞，调节泥条走速平衡的作用，很大程度上决定了成型的成败。模具的设计根据现代化建筑的要求，在设计多孔砖时应着重考虑以下几点：1）满足建筑功能要求；2）有利于施工；3）适应原料性能，生产设备条件等。根据以上要求并参照新标准图例，本课题选用KP1型多孔砖作为研制样本。其规格尺寸为240×115×90mm；将该砖设计成有两种规格的矩形孔共23个，蕊头尺寸21×13mm（15个），36×13mm（8个）。孔洞交错排列，左右对称，孔宽相等；最小外壁厚13.5mm，肋厚12mm；孔洞率为28.4%，根据本地区淤泥性能，模具的机口长度在120㎜—160mm之间调节，机口压缩比控制在1.2—1.5较为合适(沙性大的泥土应适当大些)。设计的蕊架应尽量减少与泥料接触的表面积，以加宽泥料流动通道。具体孔型孔结构及规格尺寸如图3所示。对模具的总体要求是设计合理，制作精准，易于调整，挤出阻力小。成型时坯体外观整齐，尺寸准确，没有裂纹、烂角、断肋等现象。没有潜在的坯体缺陷。3.3.3 成型水分实践证明，降低成型水分有利于提高坯体的密实度和加快脱水干燥速度。为了防止成型水分偏高，应改善淤泥脱水翻晒工艺，务必使贮泥池中泥土含水量符合制砖用土要求时，才能挖掘备用。同时需要建造能满足大于7-10天生产用土量的储泥库，以满足正常生产供土。多孔砖挤出成型时，对成型水分可通过控制电流负荷的办法保持相对稳定。50型砖机电流负荷控制在220A左右，电流波动不能过大。然而，降低成型水分虽然有利于提高坏体密实度和缩短干燥周期，但决不能认为泥料越干越硬越好，如成型水分过低，则成型阻力大，产量低，易烧坏电机。适宜的成型水分应能保持砖坯孔洞在挤出运输和码坯过程中不变形为好。一般生产淤泥烧结多孔砖成型含水率多在18%-20%之间（湿基）。3.4 干燥技术干燥工序决定多孔砖半成品废品率高低的一个重要因素。刚成型的砖坯都含有一定的水分，强度一般不高，必须除去大部分的水分具有一定强度后才能入窑焙烧。在干燥过程中较常用的干燥方法有自然干燥和人工干燥。3.4.1 自然干燥由于矩形多孔砖孔洞多，表面积大，且筋壁较薄，干燥时受气温，风速及泥料干燥敏感性等条件的影响比实心砖更为突出。因此根据这些特点加强坯埸管理，防止砖坯表面水分蒸发过快，而内部水分移动跟不上出现干裂的现象。淤泥多孔砖的自然干燥应掌握先慢后快，先严后宽的的原则，对本厂原料的干燥性能要做到心中有数，掌握好坯体干燥的临界含水点，在临界含水点以前要控制坯体的脱水速度，要晾、护兼顾，使坯体既脱了水，又不致因脱水过急而产生裂纹。在临界含水点以后，尽量放风加速坯体干燥。就可以在保证质量前提下缩短干燥周期。由于本地区淤泥干燥敏感性低，制成的砖坯在干燥脱水过程中不易产生裂纹，因此可采用一次稀码上架的方法，这样可省略了二次码架繁重、复杂的操作工序，从而节约了劳动力，并加快了坯体的干燥速度，降低了码架时人为损失，提高了干燥质量。但在研制过程中发现一些企业过于简化干燥程序或者为了节省护晾费用，不注意湿坯初期的护理，影响坯体干燥质量。3.4.2 . 人工干燥本地区砖瓦企业均采用正压排潮的人工干燥工艺。根据干燥基本原理，影响干燥过程的主要因素是干燥介质在隧道干燥室内的温度、湿度、压力及其分布状况和坯体干燥敏感性系数等干燥特性。应采用低温、大风量、微正压的操作制度。一般情况下，干燥介质的热工参数可在下列范围内选择：进入干燥室内干燥介质的温度（总送风道内），105-120度；排除废气温度40-50度；排除废气相对湿度90%-95%；干燥介质出风口流速1m/s左右。根据坯体的脱水性能，尤其是根据坯体临界含水量，在实际运行中加以适当调整，以确定干燥室预热段、送风段和冷却段的长度。3.5 焙烧技术焙烧是生产多孔砖的最后一道工序，其工作质量对产品质量、产量和综合技术指标都有重要的影响。多孔砖坯热传递快、易烧透，当码窑密度相同，码窑形式合理时，窑内火行阻力要比实心砖小，燃料与空气需要量也少，焙烧火行速度快，产量高。3.5.1 码窑选择合适的码窑形式是焙烧好多孔砖的重要条件。对于内燃多孔砖，码窑和普通砖一样应遵循顶密下稀、边密中稀、适当增加中间阻力的原则。码窑操作要做到：火眼对正、平稳正直、火路畅通。多孔砖尺寸比普通砖大，有码放平稳的优点，码窑时不用码斜条，也可少码或不码横带，以利于气流畅通，减少孔洞形成的涡流，码放密度可比实心砖坯增加10%-20%，如若调整中部或边部的密度时，可以从调整坑腿间隔来实现。坯垛的装码形式，可采取双顺坯炕腿，四层二顺一横加五层一顺一横垛身，顺坯密码到顶。火眼为大洞脱空码法。码窑过程，实际上也是燃料在窑内的分布过程。其分布的稀密程度，不仅关系到窑内气体运动的阻力大小，而且也决定了窑内热源多少和热源分布的均匀程度。为了保证焙烧质量，进窑干坯的残余水分以6-8%为宜。3.5..2 焙烧由于多孔砖坯体结构薄弱处易开裂，焙烧中应适当延长预热、保温、冷却的时间，掌握好升温速度和终烧温度。温度控制在烧结范围的中间偏下，不要大幅度的波动。保温、冷却阶段注意缓慢降温，防止风裂和哑音砖。在焙烧操作上，采取高吊风闸，加强边火，保持后火，培养前火，三带平衡的方法。重点控制焙烧带的长度，以此来控制火行速度和各带的平衡。从而使砖坯烧熟烧透而不过烧，这也是主要的技术要点。如通风量不够，烧成温度不到位，焙烧和保温时间不足，就会出现产品严重黑心、强度降低、吸水率增大、耐久性不好，尤其对产品的抗冻性影响更大；断面温差大，也会造成强度和外观质量差异大。出现所谓“中焦边生顶黄”现象。3.6 试生产实例本项研究通过实验的方式，选择不同类型的砖瓦企业，对比研究不同的淤泥原料、不同的生产工艺流程和设备对淤泥烧结多孔砖性能的影响。现选择启东泰安建材厂作为试生产实例，因其采用自然干燥--轮窑生产模式，原料、生产工艺流程及设备基本符合本课题研究中的技术要求，在本地区具有一定的代表性。现作为试生产实例介绍如下：1 品种规格1）产品名称：烧结淤泥多孔砖2）产品规格：240×115×90mm3）孔型、孔结构及孔洞率：采用矩形条孔、孔洞率&28% 如图3所示2 生产规模：年产量5000万块（折标砖）3 生产工艺流程淤泥、内燃—对辊—拌和—对辊—拌和—成型—自然干燥— 轮窑焙烧4 工艺设备XGD箱式给料机& 内燃配料机(自制)& SPC800×600双转子破碎机& SJ400×46双轴搅拌机JKY55-4.0型双级真空挤出机 36门轮窑& 80亩自然干燥场地5 原料1）原料土原料土取自长江口头兴港内河淤泥。泥质纯、杂质少，塑性指数14左右，干燥敏感性系小于1。淤泥经采掘、脱水后运至堆泥场经自然风化三个月以上备用。2）内燃料 内燃料为钢厂炭素渣，颗粒细度小于2.0mm，发热量kcal/kg，内燃量为562kcal/块。淤泥烧结多孔砖（矩形孔）研制产品&&&&&&&&&&6 工艺参数湿坯尺寸&&&&& 250×120×93mm湿坯重量&&&&& 3.90kg/块成型水分&&&&& 18%(湿基)真空度&&&& &&&900mmhg干坯尺寸&&&&& 250×120×93mm干坯重量&&&&& 3.90kg/块干坯水分&&&&& 18%(湿基)干燥周期&&&&& 18天烧成温度&&&&& 950-1000度烧成周期&&&&& 36小时成品重量&&&&& 2.82kg/块7出厂产品质量经抽样检测,各项性能指标均符合GB《烧结多孔砖和多孔砌块》技术要求,见表3.2表3.2&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 矩形孔多孔砖检测结果编号检测项目计量单位技术要求检测结果单项&&&&& 评定1尺寸允许偏差长度样本平均偏差mm±2.5-1合格样本极差mm≤8.04宽度样本平均偏差mm±2.5-1样本极差mm≤8.02厚度样本平均偏差mm±2.5-1样本极差mm≤8.03.52外观质量完整面/不得少于一条面和一顶面4合格缺棱掉角的三个破坏尺寸mm不得同时大于300～25裂纹长度大面（有孔面）上深入孔壁15mm以上宽度方向及其延伸到条面的长度≤800～50大面（有孔面）上深入孔壁16mm以上宽度方向及其延伸到条面的长度≤1000～40条顶面上的水平裂纹≤1000～40杂质在砖或砌块面上造成的凸出高度≤50～23密度等级㎏/m 31145合格4强度等级抗压强度平均值Mpa≥10.014.3合格强度标准值≥6.510.55孔型孔结构及孔洞率孔洞尺寸孔宽度尺寸mm≤13≤12合格孔长度尺寸≤40≤35孔洞率%≥2829孔洞排列/所有孔宽应相等，孔采用单向或双向交错排列矩形孔，孔宽相同，孔单向交错排列孔洞排列对称，分布均匀，无手抓孔孔洞排列上下、左右应对称，分布均匀，手抓孔的长度方向尺寸必须平行于砖的条面6泛霜/每块砖不允许出现严重泛霜中度泛霜合格&&7石灰爆裂/破坏尺寸大于2mm且小于或等于15mm的爆裂区域，每组砖不得多于15处，其中大于10mm的不得多于7处破坏尺寸大于2mm且小于或等于15mm的爆裂区域为9处合格不允许出现破坏尺寸大于15mm的爆裂区域8抗风化性能5h沸煮吸水率%平均值：≤2322合格单块最大值：≤2522.8饱和系数/平均值：≤0.880.88单块最大值：≤0.900.88715次冻融循环试验/每块砖不允许出现裂纹、分层、掉皮、缺棱掉角等冻坏现象每块砖均未出现裂纹、分层、掉皮、缺棱掉角等冻坏现象合格9放射性内照射指数/≤1.00.17合格外照射指数≤1.00.5410热阻用普通砂浆砌筑于试件框中（m 2 . k）/w/0.623/用膨胀玻化微珠轻质砂浆砌筑于试件框中/0.735/11蓄热系数用普通砂浆砌筑于试件框中W/（m 2 . k）/5.81/用膨胀玻化微珠轻质砂浆砌筑于试件框中/5.35/12热惰性指标用普通砂浆砌筑于试件框中//3.62/用膨胀玻化微珠轻质砂浆砌筑于试件框中/3.93/13当量导热用普通砂浆砌筑于试件框中W/（m.k）/0.385/用膨胀玻化微珠轻质砂浆砌筑于试件框中/0.327/备注报告编号：A20&&表3.3 &&&&&&&&&&&&&& 圆 形孔多孔 砖检测结 果编号检测项目计量单位技术要求检测结果单项&&&&& 评定1尺寸允许偏差长度样本平均偏差mm±2.5-1合格样本极差mm≤8.03宽度样本平均偏差mm±2.5-1样本极差mm≤8.01.5厚度样本平均偏差mm±2.5-1样本极差mm≤8.042外观质量完整面/不得少于一条面和一顶面4合格缺棱掉角的三个破坏尺寸mm不得同时大于300～20裂纹长度大面（有孔面）上深入孔壁15mm以上宽度方向及其延伸到条面的长度≤800～30大面（有孔面）上深入孔壁16mm以上宽度方向及其延伸到条面的长度≤1000～30条顶面上的水平裂纹≤1000～12杂质在砖或砌块面上造成的凸出高度≤50～303密度等级㎏/m 31103合格4强度等级抗压强度平均值Mpa≥10.017合格强度标准值≥6.511.85孔型孔结构及孔洞率孔洞率%≥2833孔洞排列/所有孔宽应相等，孔采用单向或双向交错排列孔洞排列对称，分布均匀，孔采用单向交错排列，无手抓孔孔洞排列上下、左右应对称，分布均匀，手抓孔的长度方向尺寸必须平行于砖的条面6泛霜/每块砖不允许出现严重泛霜中度泛霜合格&&7石灰爆裂/破坏尺寸大于2mm且小于或等于15mm的爆裂区域，每组砖不得多于15处，其中大于10mm的不得多于7处破坏尺寸大于2mm且小于或等于15mm的爆裂区域为10处合格不允许出现破坏尺寸大于15mm的爆裂区域8抗风化性能5h沸煮吸水率%平均值：≤2319合格单块最大值：≤2523.0饱和系数/平均值：≤0.880.80单块最大值：≤0.900.82815次冻融循环试验/每块砖不允许出现裂纹、分层、掉皮、缺棱掉角等冻坏现象每块砖均未出现裂纹、分层、掉皮、缺棱掉角等冻坏现象合格9放射性内照射指数/≤1.00.25合格外照射指数≤1.00.5110热阻用普通砂浆砌筑于试件框中（m 2 . k）/w/0.587/用膨胀玻化微珠轻质砂浆砌筑于试件框中/0.706/11蓄热系数用普通砂浆砌筑于试件框中W/（m 2 . k）/5.88/用膨胀玻化微珠轻质砂浆砌筑于试件框中/5.36/12热惰性指标用普通砂浆砌筑于试件框中//3.45/用膨胀玻化微珠轻质砂浆砌筑于试件框中/3.78/13当量导热用普通砂浆砌筑于试件框中W/（m . k）/0.409/用膨胀玻化微珠轻质砂浆砌筑于试件框中/0.340/备注报告编号：A19&表3.4 主导材料与计算参数名称规格（墙厚）容重导热系数蓄热系数地区墙体材料　　　　　粘土多孔砖KP1，KM1240/19014000.587.92全省灰砂砖240190014.112.72　炉渣砖24017000.8110.43　煤矸石烧结砖　17000.639.05徐州粉煤灰烧结砖　16000.57.82徐州粉煤灰蒸养砖　16000.628.71徐州煤矸石多孔砖　14000.547.6徐州烧结普通砖(粘土)24018000.806.23　淤泥烧结多孔砖(矩形砖)24011500.3855.81南通注：1-7项摘自 江苏省工程建设标准DGJ32/J71-2008 附录D 表D.14 产品性能分析4.1 通过对在原材料、生产工艺和设备相同条件下生产的矩形孔多孔砖与园形孔多孔砖产品性能对比分析，了解孔型孔结构变化对产品性能的影响。检验结果见表3.3、表3.4。试验结果分析：1）孔型对力学性能的影响&矩形孔多孔砖强度等级为MU10，园形孔多孔砖为MU15。园形孔砖比矩形孔砖强度高一个等级。国内相关资料试验结果表明：砌体材料作为一种非匀质复合材料，在承重受力时表现出较为复杂的受力状态。与多孔砖的成型质量、孔洞率、孔洞形状尺寸、孔壁厚度、孔的布置方式等因素有关。园形孔洞砖较矩形孔洞砖的应力分布更加均匀，而在矩形孔洞四周，存在着明显的应力集中现象。因此，园形孔洞砖受力性能比矩形孔洞砖好。矩形孔如果带有园角，可以减少应力集中。根据以上分析，在生产矩形孔多孔砖时，一方面要提高坯体的密实度，另一方面在模具设计时将蕊头四个角做成过渡园角，不得做成直尖角。另外，矩形孔多孔砖内壁厚度一致，有利于快速干燥和焙烧；矩形孔短边小于13㎜，施工漏浆少（本样本园孔直径为25㎜，施工时漏浆会较严重）。2）孔型对砌体保温性能的影响&热工性能检测结果，用普通砂浆砌筑，矩形孔多孔砖砌体热阻值为0.623（㎡.K）/W（传热系数为1.605w/m2.k），园形孔多孔砖热阻值为0.587（㎡.K）/W（传热系数为1.700w/m2.k）；用轻质砂浆砌筑，矩形孔多孔砖砌体热阻值为0.735（㎡.K）/W（传热系数为1.361w/m2.k），园形孔多孔砖砌体热阻值为0.706（㎡.K）/W（传热系数为1.416w/m2.k）。矩形孔多孔砖砌体热阻值比园形孔多孔砖砌体的热阻值有了明显的的提高。从理论上分析，由于矩形孔采取交错排列的孔型结构，热流绕过矩形孔的路线要比园型孔路线长，因而矩形孔热阻值高。用轻质砂浆砌筑，增加了对砌体保温性能的影响，矩形孔多孔砖砌体的热工性能提高更明显。3）其它性能&孔型孔结构的变化对其它性能指标基本无影响，本试样中度泛霜是由于该工厂采土区地处长江入海口，由于潮汐作用，水中含有微量可溶性盐类。因此本地沿海地区的工厂在生产过程中一定要严格按照要求组织生产，一方面尽量延长淤泥原料的自然风化期，利用雨水淡化淤泥原料中可溶性盐类的含量，另一方面尽可能地剔除原材料、内掺料、燃料中的硫化物，来减轻淤泥烧结多孔砖的泛霜程度。有条件的厂家也可采取提高焙烧温度和添加外加剂来减轻泛霜程度。中度和轻微泛霜对强度和耐久性能并无大碍，在施工中可以正常使用。4.2 &通过对采用不同原材料、不同工艺生产的各类砖产品性能对比分析，比较产品的干密度（容重）和热工性能。产品检验结果见表8(表中部分数据参照DGJ32/J71-2008江苏省建筑节能标准 附录D 表D.1）。试验结果分析：1)各类砖干密度（容重)对比检测结果,矩形孔淤泥烧结多孔砖的干密度为1145㎏/m3，比粘土普通砖轻655㎏/m3，比粘土多孔砖轻255㎏/m3；比干密度较大的灰砂砖轻755㎏/m3，比干密度较小的粉煤灰蒸养砖轻455㎏/m3。淤泥烧结多孔砖的干密度比各类砖明显偏低的原因是：a.颗粒分析试验数据表明，淤泥颗粒粒径在0.05-0.005毫之间含量相对较高，粗粒径颗粒相对较多，表现其孔隙比大，干密度小的品质特征。b.化学分析试验数据表明，淤泥烧失量较大，其主要原因在于淤泥中的腐殖含量较多、有机质含量较高，烧结过程中自燃形成较为细密的微孔，造成制品孔隙率增加。2）各类砖热工性能对比&热工性能检测结果，用普通砂浆砌筑，矩形孔多孔砖砌体热阻值为0.623（㎡.K）/W，计算其导热系数为0.385W/m.k，比粘土普通砖降低48%、比粘土多孔砖降低34%；比导热系数较大的灰砂砖降低65%、比导热系数较低的粉煤灰烧结砖降低23%。。淤泥烧结多孔砖的导热系数比各类砖明显偏小的原因是：根据理论分析，砖的导热系数与其干密度成正比，其间为线性关系，即砖的干密度越小，导热系数越小；砖的干密度越大，导热系数越大。这是因为材料的导热系数是材料中主要物质和空气的导热系数的平均值。材料中的空隙越小，其干密度越大，而任何物质材料的导热系数要比空气的导热系数大得多，所以导热系数大。相反，材料中的空隙越大，其干密度越小，导热系数也越小。由于空气的导热系数很小（干燥空气的导热系数为0.023W/m.k），材料空隙中的空气的导热性起着很大的作用。热惰性指标，表示温度波在围护结构内部衰减快慢程度的指标，即用以表示结构反抗温度变化的能力。通常，建筑材料的干密度值愈大，导热系数愈大，蓄热系数愈大，热惰性就愈大。反之，热惰性愈小。例如，传统粘土砖干密度为1800kg/m3，导热系数为0.80，蓄热系数为8.3,是一种保温隔热性能差,而热惰性大的建筑材料。轻质聚苯乙烯泡沫塑料干密度为20kg/m3，导热系数为0.029，蓄热系数为0.29，是一种保温隔热性能极好、而热惰性极差的高效保温材料。由此可见，热阻值大，热惰性也大，在同一材料上几乎是矛盾的，不可同时兼得的，然而，粘土空心制品则例外（包括淤泥空心制品），是热阻值大，热惰性也大，两者兼而有之的材料。经检测，淤泥烧结多孔砖的干密度为1145kg/m3,热惰性指标为3.62，蓄热系数为5.81。用于相同厚度的墙体时，热阻为传统粘土砖的2倍，蓄热系数比实心砖只下降了1/3。用于热阻相同的墙体，热惰性为轻质聚苯乙烯泡沫塑料的20倍。显而易见，淤泥烧结多孔砖热阻值大，热惰性也大的物理特性对提高墙体的表面热稳定性，改善室内热环境质量特别有利。&5 结论1）滨江临海，河网发达的南通地区拥有大量的江河淤泥资源，以淤泥替代粘土生产烧结多孔砖具有区域优势。淤泥储量能保证正常生产所需。2) 原材料性能分析表明,长江南通段及内河淤泥是最佳的烧结制品所需粘土原料替代品。3）通过生产工艺控制和技术改造，利用江河淤泥可生产出产品性能完全符合《烧结多孔砖和多孔砌块》GB技术要求的，具有干密度小、隔热保温性能好的绿色新型墙体材料。&&&&&&|&&&&&&
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