1、新型墙材的发展思路及 块状新墙材生产技术,哈尔滨工业大学 土木工程学院 王政,一、新型墙材的产业政策,过去常以是否是粘土砖作为划分 传统与新型材料的基本出发点， 而新经济时代其内涵有了新的发展,首先能体现环境能源发展战略的新技术， 不应是简单的替代粘土砖,以可靠的工程质量、优良的抗震性和 使用多功能性为基本特征,摆脱传统人海式施工方式，而采用工厂 化、现代化和集约化施工新工艺,建筑结构 体系发展,新工艺,新经济时代的定义,环境能源发展,1.1 新型墙材的定义,1.2 新型墙体材料的分类,砖,砌块,块状新墙材,密实硅酸盐砌块 多孔硅酸盐砌块,普通混凝混凝土轻集料混凝土,灰砂砖 粉煤灰砖 煤矸石砖
2、,以水泥作 为主要胶 结料,以粘土作 为主要胶 结料,混凝土小型 空心砌块,蒸压、 蒸养砖,水泥基砖,免烧砖,硅酸盐 混凝土砌块,1.2 新型墙体材料的分类,填充型,承重型,块状新墙材,水泥混凝土砖 蒸压灰砂砖,普通混凝土小型砌块,轻集料混凝土砌块加气类水泥基砌块石膏基砌块,空心砖 多孔砖,混凝土小型 砌块,保温砌块,非承重砖,承重砖,1.3.1 传统墙材的发展瓶颈和不利因素 传统墙体材料的生产和土地损失 传统的墙材的生产原料主要来自于耕地，大量取土烧砖，占用或挖掘耕地。目前，我国以实心粘上砖为主的砖瓦企业12万个，占地500多万亩，每年烧砖近7000亿块，取土14亿m3，相当于毁田120万亩
3、，据统计，建国以来因烧制粘土砖瓦毁坏的耕地已达14万公顷。 传统墙体材料的生产和能源消耗 我国粘土砖生产能耗平均为发达国家的2倍以上，以其作为围护结构的外墙保温隔热性能相差4-5倍。据统计，目前国内墙体材料生产能耗和建筑采暖能耗近一亿五千万吨标煤，约占我国全年能耗总量15%左右。建材工业是一个耗能大户，每年消耗的能源折合标准煤2.3亿吨。 传统墙体材料的生产和环境污染 建材工业使用最多的资源是粘土、石灰石和砂石，目前的年均开采量超过50亿吨，破坏耕地近6700公顷。这将造成大量的植被破坏和水土流失。另外，粘土砖生产中还要排放大量的烟气和粉尘，每年仅C02排放量就达1.7亿吨。污染环境。,- 工
4、业废弃物和生活垃圾已经严重的危害到人类的生存环境,1.3.2 墙体材料的革新思路,1. 利用工业废弃物 2.降低能耗 3.节约土地 4.保护环境 5.具有隔音、隔热、轻质高强的优异性能,1.4.1 循环经济的定义,循环经济是对物质闭环流动型经济、资源循环经济的简称。 他要求遵循生态学规律，合理利用自然资源和环境容量， 将清洁生产和废弃物利用融为一体，实现废弃物减量化、 资源化和无害化，是经济系统和谐地纳入到自然生态系统 的物质循环过程中。根本目标：在经济增长过程中系统地避免减少废弃物， 实现低排放或零排放，从而根本解决长期以来环境和发展 的冲突。,环 境,发 展,双赢,利 废,（1）墙材用量大
5、，对资源、能源、环境破坏严重，应成为各级政府高度重视的问题。 制定适合地方的墙材体系发展思路 政府加大力度研究新型材料 加快墙材工业的循环经济发展，如大量使用工业废料制造墙体材料（2）重视墙材质量 目前的新型墙材大多质量不高，寿命低，很多满足不了基本功能要求，更无法谈极其高寿命服役。,（3）墙材的发展与建筑节能综合考虑建筑能耗在世界各国总能耗中所占的比重不同，一般在20%40%之间，越是富裕的国家，所占比重越大。我国目前建筑用能源消耗占全社会终端能源消费量的比重为27%左右，相当于年消耗掉3.7亿吨标准煤。由于对建筑节能影响最大的因素是墙体围护结构，世界各国都非常重视外墙的保温隔热措施，普遍采
6、用高效的绝热材料复合在外墙上面，并且规定了严格的节能标准要求。如德国外墙传热系数规定为0.20.3W/(m2 K)，法国的规定值是小于0.5 W/(m2 K)。欧洲国家目前住宅的年采暖能耗已降低到约8.5kg/m2标准煤，远小于我国的采暖能耗。同气候相近的国家相比，传热系数比其高2.53.5倍。（4）树立工业废渣资源化的概念,评价标准：墙体材料的评价标准，应符合可持续发展的总体方向。,新型墙体材料从用途上可分为砌块、砖和板材三大类。迄今有139个城市基本完成了限用、禁用黏土实心砖要求。目前,我国墙材生产总量8000亿块,其中,利用废渣、多种炉渣、粉煤灰等或掺废渣30%以上的黏土内燃烧结普通砖年
7、产量1300亿块,占墙体总量的16.25%。另外建筑砌块逐渐取代黏土实心砖,占全国墙体总量4.06%;页岩烧结砖年产量400多亿块占墙材总量的5%,轻质板材占墙材总量2%左右,蒸压灰砂砖年产量70多亿块,占全国墙材总量的0.88%,加气混凝土占墙体总量的0.53%。全国新墙材年产量已占墙材年产总量39.26%,其中砖类墙材产品占32.13%。可见砖类新型墙材产品己成为新墙材主导产品。目前国内常用的有:陶粒混凝土砌块、普通混凝土砌块、加气混凝土砌块、灰砂砖、烧结页岩砖、烧结空心砖、粉煤灰砖GRC空心轻质隔墙条板等。,墙板类新型墙材,砌块类新型墙材,砖类新型墙材,传统墙材,新型墙材的类别,轻质板材
8、 1600多亿,页岩烧结砖 400亿块,每年墙材生产 总量 8000亿块,占总量32%,占我国墙材 生产总量 61%,建筑砌块 300多亿,内燃烧结砖 1300亿块,占墙材生产总量的百分比,占总量7%,新型墙体材料生产开始向规模化方向发展。目前, 我国新型墙体材料中的纸面石膏板生产线最大生产规模已达到3000万m2/年:新建混凝土砌块和加气混凝土生产线的规模一般在10万立方米/年以上;新建烧结空心砖生产线的规模一般在3000万块/年以上,最大的单线规模达到了8000万块/年。,墙体材料以实心粘土砖为主的状况还未根本改变,目前,我国实心黏土砖的年产量还有5,400多亿块,绝大部分是由生产规模小、
9、工艺技术落后、大量浪费能源和污染环境的乡镇企业生产的。每年因此而毁坏和占用的耕地达到95万亩,替代性的新型建材主导产品的发展与建筑市场的需求还有很大差距。,推广应用的力度不够,产品生产与应用脱节的问题未能得到很好的解决，对市场和应用技术的研究滞后,一些产品没有列入工程建设标准,不能顺利地进入建筑应用领域,使新型墙材的使用范围,应用数量受到了限制。,企业技术创新能力弱,企业竞争能力差,生存较为困难,1,2,3,4,新型墙体材料开发与技术创新体系尚未形成。企业技术开发投入不足,主要设备仍依赖进口,企业自主开发能力较弱,重复引进较为严重,地区间的分工、协作缺乏有效的组织协调。对市场需求及变化研究不够
10、,攻关的技术目标还不够清晰,技术开发缺乏资金和有了资金攻关方向不清的问题同时存在。,新型墙体材料在成本和售价方面无法和 实心黏土砖竞争,大部分新型墙体材料生产企业生存困难,直接影响了新型墙体材料的发展。,随着国内建筑业的发展以及国家对建材料标准的提高,我国建筑业不仅对墙材的需求有大幅度提高,而且对新型墙材的需求也越来越大。目前,根据新型墙体材料的内涵和发展趋势,我们应在进一步改善企业资源状况以及合理组织这些资源在整个产业中的配置的使用的基础上,采取加大政策法规的调控力度、创造新型墙体材料发展的良好外部环境推进新型墙体材料企业标准化建设、推进新型墙体材料企业的技术进步、增强新型墙体材料企业的营销
11、能力、拓展新型墙体材料企业规模、提高新型墙体材料企业从业人员的素质等措施,真正加快新型墙体材料在我国的推广应用。,企业享受税收优惠,.,1,财政部、国家税务总局（2001）98号文规定：自2002年1月1日起，对利用煤炭开采过程中伴生的舍弃物油母页岩生产加工的页岩油及其他产品；生产原料中掺有不少于30%的废旧沥青混凝土生产的再生沥青混凝土；利用城市生活垃圾生产的电力；在生产原料中掺有不少于 30%的煤矸石、石煤、粉煤灰、烧煤锅炉的炉底渣及其它废渣生产的水泥等货物实行增值税即征即退的政策。,自2002年1月1日起，对利用煤矸石、煤泥、油母页岩和风力生产的电力；部分新型墙体材料产品，包括非粘土砖类
12、中的空洞率大于25%非粘土烧结多孔砖、空心砖、混凝土空心砖、烧结页岩砖；建筑砌块中的混凝土小块空心砌块、蒸压加气混凝土砌块、石膏砌块；建造墙体中的GRC板、纤维水泥板、蒸压加气混凝土块、轻集料混凝土板、钢丝网架夹芯板、石膏墙板（纸面石膏块、石膏纤维板、石膏空心条板）、金属面夹芯板、复合墙等14类共23种产品实行增值税应纳税额减半征的政策。,对使用实心粘土砖的建设单位征收新型墙体材料专项基金，使用新型墙材后专项基金的返退政策 对生产实心粘土砖的一般纳税人，一律按照适用税率征收增值税，不得采取简易办法征收增值税,部分新型墙材23种产品实行增值税应纳税额减半征的政策。,非粘土砖,空心率大于25%非粘
13、土烧结多孔砖、空心砖混凝土空心砖烧结页岩砖,混凝土小型砌块蒸压加气混凝土砌块石膏砌块,板（玻璃纤维增强水泥轻质墙板）纤维水泥板蒸压加气混凝土板轻集料混凝土条板,砌块,墙板,1.建材工业发展循环经济是历史的必然 产量大、资源能源消耗大、污染严重 不发展循环经济原料将无以为继 严重的污染将为社会所不容 产品的低档不适合目前发展2.创新型建材是发展的唯一出路总之,大力发展节土、节能、利废、保护环境和改善建筑功能的新型墙体材料,取代能耗高、占地毁田和建筑节能差的黏土实心砖具有深远的历史意义,是我国建筑业蓬勃发展,最终实现我国经济可持续发展的重大举措之一。,2,3,4,5,混凝土小型砌块,轻骨料混凝土砌
14、块,加气混凝土砌块,石膏砌块,砖类,1,混凝土小型空心砌块,混凝土砌块属于非烧结性的块材。它是由胶凝材料、骨料按一定比例经机械成型、养护而成的块材。在材料组成上有以砂石作骨料的混凝土承重空心砌块；以浮石、火山渣、天然煤矸石为骨料的轻骨料混土砌块、保温砌块、装饰砌块、铺路混凝土砌块,近年来又研制出大掺量粉煤灰砼承重砌块等。如以砌块的尺寸划分则有小型混凝土空心砌块，小型空心砌块又按厚度划分为190mm和290mm两大系列。,5.增加使用面积,1,2,3,4,1、生产不用土，能耗低,2.自重轻、有利于地基处理和抗震,3.施工速度快,4.节省砂浆,搅拌工艺涉及拌和料的投料顺序、拌和次数和拌合时间等。,
15、一次投料搅拌工艺：提升斗投料的顺序为粗集料-水泥-细集料；翻斗投料的顺序为细集料-水泥-粗集料。加入全部拌和水搅拌。外加剂应预先加入水中，配料应按重量计量，水泥、水、粉料等误差应2%，粗集料误差3%，干搅拌2min，湿拌2min。二次投料搅拌工艺：细集料-水泥+部分水，拌成水泥浆，再加入粗集料和剩余的拌和水搅拌。全部物料拌和时间不少于2min。搅拌好的混凝土为干硬性混凝土，手握成团，湿而不散。两种搅拌工艺比较：二次投料搅拌工艺拌和的混凝土具有较好的和易性，3d强度可提高20%，7d强度可提高28%，28d强度可提高15%20%。若配制相同强度等级的混凝土，可节省15%20%的水泥用量。,（1）
16、混凝土小型空心砌块成型工艺包括布料、振动、脱模三个环节。布料：是在设备振动的状态下，使混凝土拌和料充填模具至预定布料高度，并形成水平面的过程。在此过程中拌和料要克服与模具的粘附作用力，尽可能地把狭窄的模具空间填实。 振压：是通过成型设备的强力振动和加压，使模具内的拌和料紧密成型至具有预定高度的坯体。 脱模：是使坯体从模具中脱出，然后设备复位准备下一个成型周期的操作。,布料,振压,脱模,1,2,3,（2）成型注意事项布料要根据混凝土小型空心砌块的强度等级选择布料时间和振动频率；振压成型也是视混凝土小型空心砌块的强度等级大小，选择成型时间、振动频率、压力大小。脱模要平稳，防止突然撞击和剧烈振动造成
17、砌块坯体内部裂纹，影响砌块强度。（3）成型周期成型周期是由布料时间、振动时间和脱模时间这三个成型工艺参数构成。成型周期时间和各成型工艺参数，需要根据砌块成型质量和生产效率权衡而定。即生产强度等级较高的混凝土小型空心砌块，需要较长的成型周期。,混凝土小型空心砌块养护工艺包括坯体运输和养护，目的是砌块达到码垛强度进行托板回收及达到工程应用所需要的强度。刚成型好的砌块坯体基本上没有强度，这就要求坯体的运输装置能平稳运作，避免振动，防止砌块坯体内部产生裂纹。,（1）高温高压蒸汽养护此种养护适用于以石灰、石膏为胶结料的静压机成型工艺产品，养护在密封的金属蒸压釜内进行，其温度达150180，压力达1218
18、kg，投资大，运行成本高，不适宜以水泥为胶结料的混凝土小型空心砌块养护。 （2）低温常压蒸汽养护坯体在密闭的养护窑内进行养护，养护窑的围墙、门和屋顶都要做保温和防水处理，窑内两侧安装有蒸汽管道，并在养护窑的中部安装一个温度探头。蒸汽养护分为静停升温恒温降温四个工艺阶段。静停时间与水泥的初凝时间相当，夏季约为2h，冬季则适当延长，静停时间的计算是以关上窑门算起。升温速率不宜过快，通常为30/h左右，恒温时间为810h，恒温温度约为6570，降温速率不超过10/h。,（3）自然养护砌块坯体放在室外和室内养护的方式。放在室外养护时，当环境温度低于20，就必须用塑料布覆盖在砌块坯体上，以便保温保湿；在
19、炎热的夏季则需要用草帘覆盖并洒水养护。自然养护的砌块码垛后，还要连续养护1014d。 （4）低温蓄热养护将砌块坯体放在一个密闭的养护室内，不通入蒸汽和暖气，仅仅依靠水化热来提高环境温度。其最高温度一般为3540，湿度必须保证在90%以上，养护窑必须做保温处理。 （5）太阳能光热互补式养护养护窑以阳光板建成，利用太阳能提高养护窑内的温度，阳光板与塑料布一样，可以保温和保湿。在阳光、水化热不足的情况下，可以利用热源管道给养护窑内加热，提高养护窑内的温度，并注意将湿度控制在90%以上，可采用喷雾或洒水的方式增加湿度。优点是可以连续生产，节约能源，无环境污染。,注意事项：,养护好的混凝土小型空心砌块达
20、到码垛强度后，应及时码垛，垛高不宜超过1.6m，码垛后必须洒水养护，即使是蒸汽养护的混凝土小型空心砌块，也必须进行洒水养护，因为蒸汽养护的砌块强度仅仅达到设计强度的70%左右，至少需洒水12次。其他养护方式的混凝土小型空心砌块，需要洒水1014d。根据要求，所有的养护方式(包括髙温高压蒸汽养护工艺）生产出的混凝土小型空心砌块，均须在成品场地堆放28d方可出厂、上墙。,专题一 混凝土小型空心砌块的原材料替代（粉煤灰）,生产粉煤灰混凝土小型空心砌块，是将粉煤灰、水泥、砂石等主要原材料按比掺配，均匀混合，用加有适量减水剂的水适度湿化，经坯料制备，挤出成型，养护而成。采用空心砌块成型机生产，工艺简单，
21、易操作，成本低，产品性能良好。粉煤灰颗粒微细，一般粒径为0.3mm左右，相当于水泥的细度。粉煤灰量大面广，是一种利用价值很高的“再生资源”，是生产节能型绿色建材的好材料。用粉煤灰、水泥、砂石、适量的增塑剂和水，生产混凝土小型空心砌块，具有诸多工艺功能。含活性SiO2，具有火山灰作用和潜在水硬性。能水化生成水化硅酸钙凝胶，可减少水泥用量；能提高以水泥为胶凝材料的制品后期强度，控制碱骨料反应；降低水化热，减少受热体积和干燥干缩；减少泌水和离析现象，改善和易性，增强产品抗压、抗折、抗拉强度。提高砌体工程质量；砌块强度达到MU10以上，能增强砌体的结构力；粉煤灰容重小，可减轻砌块的重量。,利用粉煤灰生
22、产混凝土小型空心砌块，具有一举多得的优越性。可节约资源，降低能耗，减少运输量，减轻建筑业的物化劳动，节约砌体粘结料；生产工艺简单，不需大量机械设备，不需窑炉，不烧煤，不用粘土，可节能源、耕地；粉煤灰来源广，使用方便，省工节能，可降低产品成本，提高经济效益；可变废为宝，消除污染，保护环境；用小型空心砌块砌筑的墙体，具有隔热、保温、防噪功能。粉煤灰混凝土小型空心砌块是一种环保型绿色建材，发展前景广阔。,1 原材料的选择 粉煤灰的技术指标，应符合生产工艺的要求。实践证明，原材料是产品质量的根本保证，优质材料是产品优质的基础。生产优质粉煤灰混凝土小型空心砌块，必须选用颗粒微细的粉煤灰、清水细砂、清水小
23、卵石(粒径小于10mm)、优质水泥、高效减水剂和纤维素。 1.1 粉煤灰的选择 粉煤灰是火电厂锅炉排出的废渣，其排出方式有干排、湿排、混排和分排。不论哪种方式排出的粉煤灰，均可用于生产混凝土小型空心砌块。粉煤灰颗粒越细越利提高产品的性能。 1.1.1 粉煤灰的物理性能 粉煤灰为多孔结构，对水的吸附能力大，含水分30%的粉煤灰仍呈松散状态。其物理性能因原煤产地(种类)和电厂锅炉效率的高低而异，差别较大。粉煤灰的物理性能见表1。 1.1.2 粉煤灰的化学性能 粉煤灰的化学性能因原煤种类(产地)而异，差别较大。其金属氧化物中的氧化铝、氧化铁、氧化锰含量略高。粉煤灰的化学分，见表2。 1.1.3 粉煤
24、灰的技术指标 粉煤灰粒径可分为粗灰、中粗灰、细灰三类，经0.45mm孔径筛筛分的筛余量分别为：粗灰30%左右，中粗灰20%25%，细灰10%15%。用于生产混凝土小型空心砌块的粉煤灰粒径应小于0.5mm，烧失量应小于10%，活性SiO2应大于50%，SO3应小于3%，含泥量应小于1%。如果SO3大于3%，则会影响砌块的强度和耐久性。如果烧失量大于10%，则会致使未与胶凝材料发生结合的残余碳浮于坯体表层，影响坯体的强度。,1.2 集料的选择 生产混凝土小型空心砌块，须掺配相应比例的胶凝材料和骨料。 1.2.1 胶凝材料的选择 视资源条件选用42.5级以上的普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水
25、泥或硅镁水泥。 1.2.2 骨料的选择 骨料在砌块中起着骨架作用，既增强了砌块的强度，又减少了砌块的收缩裂缝。选择骨料应控制粒径，一般采用10mm以下细度的清水卵石、清水细砂，有条件时可采用10mm细度的砖瓦碎屑或矿渣代替卵石，也可用煤矸石粉或硅灰代替细砂，便能与水泥一道发挥更好的活化作用。1.2.3 增塑剂的选择 加入水中的增塑剂，可采用减水剂中的木质素磺酸盐类、多元醇类、羟基酸盐类、聚氧乙烯烷基醚类或腐殖酸类。 1.2.4 骨料粒径的控制 骨料颗粒应均匀一致，其最大粒径不得大于砌块最小壁(肋)厚度的1/3，细砂须经0.60mm孔径筛筛分除渣；卵石须经0.9mm孔径筛筛分除粗；粉煤灰须经0.
26、45mm孔径筛筛分除渣。为使混凝土畅通进入机体模具，均匀充满模壁，提高砌块的密实度，且防止损坏机件，须在成型机入料口处装上10mm以下孔径的网筛。,2 混合料配比 合理掺配混合料，是确保粉煤灰混凝土小型空心砌块成型优质的重要环节。粉煤灰在混凝土小型空心砌块中的掺量，一般占胶凝材料的比率为：粗灰12%15%，中粗灰15%18%、细灰18%20%。混合料中的粉煤灰掺量，既可取代相同重量的胶凝材料，又可取代相同体积的骨料。取代的粉煤灰所获得的强度增加效应，可补偿活性砂、石等骨料的强度损失。科学的确定混合料配比是提高坯体强度的关键3 挤压成型工艺 粉煤灰混凝土小型空心砌块的坯体成型，主要由空心砌块成型
27、机完成。该工艺具有优点为：生产工艺简单，便于操作，可实现连续生产；被挤出料为塑性，含水率低，收缩率小，坯体密实度高；粗骨料与粗骨料相互搭接的孔隙可通过水泥和细集料填充，增强水化产物间的相互结合，提高成型坯体强度；制品质地均匀，表面平整，不需焙烧，砌块强度MU10；可提高砌筑效率，省工省料，节约成本。,3.1 砌块的规格尺寸 粉煤灰混凝土小型空心砌块外形多为直角六面体，其规格尺寸为390mm190mm190mm；空心率为49.8%；孔壁厚度为3035mm；边肋厚度为2530mm；中肋厚度为4050mm；壁、肋的锥度均为5mm；芯柱尺寸不小于120mm120mm。此规格尺寸既利于成型时均匀布料，确
28、保砌块壁、肋的密实度均匀一致，也便于坯体脱模。3.2 主要的机械设备 生产粉煤灰混凝土小型空心砌块的主要设备有： 振动筛：用于控制粉煤灰和骨料粒径(孔径各异)； 配料秤：用于集料计量，按比精确配料； 混凝土搅拌机：用于混合料搅拌、捏合，制备成坯料； 空心砌块成型机：用于拌和料挤压成型； 皮带运输机：用于原材料和坯料输送或只输送坯料； 自动同步切割机：用于坯体切割定型； 粉碎机：用于矿渣、砖瓦渣、煤矸石、筛余料等骨料的粉碎； 洒水器：用于给混合料均匀洒水； 坯体养护场(库)用于湿坯体养护； 其他设备：板车和成品堆放场地等设备。,4 坯体的养护 坯体的养护方法，可采用自然养护法辅以人工养护法。4.
29、1 自然养护工艺 自然养护是将坯体连同托板一起平稳放入坯场，盖上塑料薄膜保温保湿养护，以提高坯体的早期强度。静养24h后，便可进行坯场码垛覆盖，洒水养护；也可放入塑料大棚内，利用太阳能养护。每天洒水的次数应视气候、季节而定，洒水量以保持坯体的潮湿状态为度，以维持水泥水化反应的正常进行。养护两周后揭掉坯体上的覆盖物，自然养护至满28d便可出厂。4.2 人工养护工艺 坯体人工养护工艺是采用蒸气养护，不受气候、季节的限制，可实现常年生产，且砌块质地均匀强度高。但是，人工养护需要库房和设备，投入较大，成本较高。有条件的大中型建材企业，可采用人工养护法辅以自然养护法。,4.3 自然养护应注意的工艺要点坯
30、体的自然养护，工艺上必须把住五关： 坯场应高度平坦，以免坯体在养护过程中变形或断裂； 坯体码垛不能过高，一般码45层，最高不超过6层，如果再高，会压坏底层坯体； 冬季生产的坯体应采取保温养护措施，或采用掺早强剂等技术手段促进坯体硬化； 养护初期要防止暴雨袭击或烈日暴晒，避免坯体表面损伤或产生裂纹； 切实加强坯场管理，落实养护职责和措施，以避免养护过程中人为的坯体质量缺陷损失。,专题二 混凝土小型空心砌块的原材料替代（煤渣）,1.煤渣混凝土小型空心砌块的原料,原料：325水泥，某制药厂锅炉煤渣，天然细骨料,2.煤渣混凝土小型空心砌块的组分优化,（1）水泥掺量对混凝土强度影响最明显，为降低成本，水
31、泥用量以不超过37.2%。 （2）采用煤渣与天然细骨料掺配使用，可较大提高混凝土的抗压强度，但其容重会相应的增加。为了减轻砌块的容重，煤渣与天然细骨料的掺配比例以35%为宜。 （3）在煤渣粒度这一因素中，以自然级配的煤渣配制的混凝土抗压强度最高，用细煤渣（粒径小于5mm）配制的抗压强度最低。结合砌块生产情况，使用破碎后自然级配的煤渣在技术上最为合理。,3.煤渣混凝土小型空心砌块的生产工艺优化,4.煤渣混凝土小型空心砌块的生产工艺优化,5.煤渣混凝土小型空心砌块性能,混凝土配制：由于生产砌块的混凝土是振动挤压成型，拌和物用水量少，拌和物是干硬性的，集料难以自由拌和，宜用强制式搅拌，具有搅拌作用强
32、烈、耗时短、搅拌质量好、生产效率高等优点。为了提高混凝土的强度，采用二次投料搅拌工艺，也称先拌水泥砂浆法，即待拌好水泥砂浆后，再投入石子的搅拌方法。通过改变投料程序，使水泥颗粒充分地分散包裹在砂子颗粒表面，避免产生小水泥团，是充分发挥水泥物性、提高强度的一种办法。 砌块的成型：是砌块生产的关键工序，砌块质量的优劣、生产率的高低在很大程度上取决于成型机的性能。由于生产的砌块主要用于承重墙体，所以应选用适于生产高强砌块的模振成型机，要求振动加速度大、加压值较高。本项目基于成本因素，选择了吸收美国和德国成型机特点的国产砌块成型设备，生产的砌块各项技术指标、产品性能达到GB8239-1997普通混凝土
33、小型空心砌块要求。,轻骨料混凝土砌块,用堆积密度不大于1100kg/ m3 的轻粗集料与轻砂、普通砂或无砂配制成干表观密度不大于1950kg/ m3 轻集料混凝土制作的小砌块称为轻集料混凝土小砌块。轻集料小砌块的分类按轻集料种类分为:人造轻集料(页岩陶粒、粘土陶粒、粉煤灰陶粒、大颗粒膨胀、珍珠岩) 、天然轻集料(浮石、火山渣) 、工业废料轻集料( 自然煤矸石、煤渣等) 配制的混凝土小砌块。按用途分为:保温型、承重保温型、承重型轻集料小砌块。按砌块孔的排列分为:实心、单排孔、多排孔小砌块。,新型轻集料空心砌块采用水泥为胶凝材料，膨胀珍珠岩等，砂子做集料，加人一定的外加剂、原料资源方便、成本较低.
34、不论是采用国产小型成型机械，还是引进国外大型生产线，均可组织相应现模的生产.由于采用免烧工序，使得加工工艺简化，从而可节约大量煤炭、免除环境污染、节省劳动力、缩短制造周期及减少作业场地.,经济效益分析,陶粒砌块中掺入大量的民用锅炉煤渣, 造成小砌块吸水率大都超过15 % ,有的高达35 % ,由于吸水率大,冻胀破坏力大,造成砌块抗冻性差严重影响产品与工程质量,陶粒砌块掺煤渣,养护不到期即出厂,厂方为了增加产量获取利润,小砌块自然养护710 天即出厂,出厂前砌块无一切防雨和排水措施,因此,相对含水率超标,上墙后干缩率大,这是造成墙体开裂的重要原因。,缺棱掉角较多,外观质量不良,有的砌块生产线不适
35、应生产发展的需要,出现整个墙体结霜和装饰贴面材料脱落的不良后果,砌块块型不合理,有的工厂陶粒粒径太大,超过20mm 级配不合理; 水泥用量较少,保温砌块水泥用量仅80100kg/ m3 , 抗压强度不达标,直接影响外观质量,产品质量低,随着墙改的发展,粘土实心砖的禁止使用,展望我国建筑砌块的发展前景,形势喜人。据有关专家预测到2005 年,全国各类砌块总产量将达到9200 万m3 左右,其中轻集料小砌块若按40 %计接近4000 万m3 ,将可取代260 亿块实心粘土砖,每年还将以60 万m3 速度递增。据了解目前全国各地都在新建和扩建陶粒及其混凝土小砌块厂,其中有大庆、江苏金坛、天津、广州、
36、宜昌、襄樊、长春、吉林、鞍山、温州、宁波、石家庄等地;大庆2003 年已建成20 万m3 粉煤灰陶粒生产线, 将用在砌块生产上,广州地区2003 年已达年产10 万m3 砌块厂,近期还将向周边地区发展,黑龙江的鹤岗、庆安、哈尔滨、湖北的宜昌、襄樊以及江苏等地陶粒产量都不低,还有扩大发展的趋势。天然轻集料也随着粘土实心砖的禁止使用,吉林、黑龙江、辽宁、山西等地也即将大批量开发应用在小砌块生产上。随着房产开发的快速发展,将为轻集料小砌块的发展提供有利条件,形势大好。,a. 单一超轻陶粒混凝土小砌块采用单一材料节能达标对严寒地区用在外围护结构,其施工最方便、效率高、比较理想,但首先必须生产当地需要的
37、密度等级的超轻陶粒,配制相应的超轻陶粒混凝土小砌块,用它制造单一材料墙体达到外墙节能标准要求,是一条行之有效的途径。b. 轻集料小砌块外保温复合墙体对采用轻集料小砌块外保温墙体可利用小砌本身的保温性能,减少保温层厚度,同时满足住户任意钉排的装修需要以及墙面采暖等优点,在有些寒冷地区比较受欢迎。由于外保温性能好,可减小热桥的影响,是目前应用比较广泛的方法,以前应用这种方法,由于没有国标和行标,仅有企业标准,设计、应用不统一比较混乱,对保证工程质量人们比较关注,也很担心,2003 年建设部发布了膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统JC149 - 2003 行标,对外墙外保温墙体有了统一的标准,对推动外保
38、温墙体的发展将起到促进作用,但对外保温材料的耐久性、可靠性还有一些怀疑,到底粘结剂能使用多少年,对高层建筑使用,如发生质量问题,如何解决,尚需通过实践来逐渐完善。,c. 轻集料小砌块交替组砌夹心苯板采用轻集料小砌块复合聚苯板,根据各地节能标准要求,采用不同密度等级的小砌块复合不同厚度的苯板达到节能标准要求。为了不用或少用连接钢筋, 采用砌块交替组砌,可防止水平、垂直无缝产生的“热桥”,可以满足平均传热系数达到节能达标要求。d. 轻集料小砌块空心内填聚苯板等高效节能材料 为了充分利用现有生产厂家的生产设备,将砌块空心内填入聚苯板等高效保温材料,以达到节能标准要求,同时还可减薄墙体厚度,增加有效使
39、用面积,为防止垂直灰缝产生的“热桥”影响墙体保温性能,仍采取交替组砌,但水平灰缝必须采取保温砂浆,以保证平均传热系数的要求。e. 承重保温轻集料小砌块外墙采用填芯和夹心途径达标 为了保证承重保温轻集料小砌块墙体既能满足砌体强度要求,又能达到节能指标要求,因此采取空心内部分填芯,砌块间的空腔内必须插入苯板交替组砌,既可达标又防止垂直、水平灰缝出现“热桥”,同时排孔上、下采取孔壁相对,普通砂浆砌筑,以保证砌体强度, 经试验和使用实践效果很好。,蒸压加气混凝土砌块,中国在19世纪30年代就已经有过加气混凝土的生产和应用实例。早在1958年，原建工部建筑科学研究院开始研究蒸养粉煤灰加气混凝土1962年
40、起建筑科学院与北京有关单位组织力量对蒸压加气混凝土进行了卓有成效的实验，并试生产了少量加气混凝土制品。1965年从瑞典西波列克斯公司引进成套生产技术及设备，建成了北京加气混凝土厂。“九五”期间，我国新型墙体材料快速发展，生产能力迅速增加，产量由1995年的1219亿块增长到2000年的2100亿块，占墙体材料的比例由1995年的16%提高到2000年的28%，实现了“九五”规划目标,加气混凝土的国内发展和研究现状,2.3.1 加气混凝土砌块的原材料,加气混凝土砌块是由钙质材料如水泥（或部分用水淬矿渣，生石灰替代）和含硅材料（如砂，粉煤灰，尾矿粉等）经过磨细并与发气剂（如铝粉）和其它材料按比例配
41、合，再经料浆浇注，发气成型，静停硬化，胚体切割与蒸汽养护，（蒸压或蒸养）等工序制成的一种轻质多孔的建筑材料，它可以制成配筋内外墙板，屋面板，楼板，无筋砌块和其它形状的保温材料等多种制品。,2.3.2 加气混凝土砌块的生产工艺,2.3.2 加气混凝土砌块的生产工艺,2.3.3 加气混凝土的抗压强度,2.3.3 加气混凝土的抗压强度,（1）孔隙率与强度关系 学者T. C. Hanson针对多孔材料，采用最简单的物理模型推导出了多孔材料的孔隙率一强度关系式，使得公式中的各个系数都有明确的物理概念，其公式为:,式中: Vp孔隙率，%;R0理论强度，即孔隙率为零时的强度，MPa; R孔隙率为Vp时的强度
42、，MPa;,（2）表观密度与强度关系,式中: P抗压强度0表观密度 密度,（2）含水率与强度关系,含水率对加气混凝土强度的影响比普通混凝十草加显著随着水分侵入材料内部的毛细孔减弱了材料内部质点的联结，使强度有所阳氏。对于加气混凝土强度与含水率的关系，大量试验数据表明:绝干时，加气混凝土抗压强度最高，随着含水状态变化，弓引变开始变化，当含水率超过15%时，强度随含水率增大而下降的趋势减缓，当含水率超过25%以上，强度趋于稳定。,（2）膨胀方向与强度关系,建筑物的墙体裂缝不仅影响建筑物的美观和使用功能要求，还可能破坏墙体的整体性，降低结构的强度、刚度和稳定性，影响结构安全，甚至会降低结构的耐久性。
43、其中干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。加气混凝土具有很多微孔结构，总孔隙率可达70-85%，吸水率大，有吸水先快后慢，释放水速度慢的特点，水分迁移使水、水蒸气和孔结构之间产生强烈的相互作用，造成收缩过大。因此，试验研究加气混凝土的干燥收缩变形特性对加气混凝土砌体裂缝的预防控制具有非常重要的意义。,作为结构功能材料，我们既希望加气混凝土具有良好的力学性能、保温隔热性能，又希望它具有良好的吸、放湿功能，但对加气混凝土进行改性后，其吸水性能降低，力学性能和保温性能提高，这是我们所希望的，但其吸湿能力有所下降。如何使这些功能之间很好地协调匹配，这也将是我们继续研究的内容之
44、一。,用它砌筑墙体能减轻建筑物的自重，降低综合造价，但是由于加气混凝土砌块存在收缩率大、导湿性差、解湿时间长、弹性模量小于普通砂浆等客观因素,易产生墙体裂缝。裂缝的产生不仅严重影响墙体外观质量，更重要的是引起渗漏，影响建筑物的使用功能，导致墙体含湿量大幅度提高，进而显著降低墙体的保温隔热功能。为了有效防治墙体的开裂,除了努力提高砌块本身的性能外,研制与加气混凝土砌块相配套的自收缩小、粘结能力强、弹性模量低且有一定韧性的砌筑砂浆成为减少加气混凝土砌块砌体墙裂缝的关键技术之一。,1)随着纤维素醚掺量的增加,砂浆的强度下降明显,因此,需控制纤维素醚的用量。在纤维素醚掺量为1时,砂浆的弹性模量和56d
45、收缩率都优于基准砂浆,这样在保证强度的前提下,又改善了砂浆的性能,且有利于成本的控制。2)可再分散乳胶粉的加入显著地改善砂浆的韧性,但当掺量为5%时,砂浆的弹性模量和56d收缩率都最差,由于可再分散乳胶粉掺量相对较大,是成本控制的重要环节,在2%的掺量下砂浆的性能也已明显优于基准砂浆的性能,弹性模量值与掺量为8%时相差不大,且收缩最小,因此,掺入2%的可再分散乳胶粉,是性价比较好的掺量。3)粉煤灰的加入对砂浆的早期强度不利,但随着水化反应的进行和粉煤灰中活性火山灰成分的水化,提高了砂浆的后期强度。砂浆的弹性模量随着其掺量的增加而减小,当掺量在15%时,砂浆的56d收缩最小,掺量在20%和25%
46、时的收缩相差不大。4)减水剂对砂浆的弹性模量影响不大,但对抗压强度和收缩影响较大。随着减水剂掺量的增加,砂浆的强度反而减小,同时砂浆的收缩随着减水剂掺量的增大而增大,说明减水剂的掺量增加不利于砂浆收缩的减小。,脱硫石膏砌块,2.4.1 原材料,烟气脱硫石膏呈较细颗粒状，平均粒径约4060m ,颗粒呈短柱状，径长比在1.52. 5之间。颜色呈灰、黄，其中二水硫酸钙含量较高一般都在90%以上，含游离水一般在10%15%，其中还含有飞灰、有机碳、碳酸钙、亚硫酸钙以及由钠、钾、镁的硫酸盐或氯化物组成的可溶性盐等杂质。,欧洲脱硫石膏的数量和分布见表4，其中德国达到620万t，占有欧洲最大份额。,我国是以
47、煤为主要能源的国家，在能源总量中75%是煤炭，这种状况在短期内不会变化。据有关方面介绍，到2050年煤炭在中国能源中的比重不会低于60%，因此SO2的排放在短期内不会消除。据不完全统计2000年我国SO2排放已超过3 000多万吨，随着经济的发展，这个数量还在继续增加。为了解决这一危害，我国政府已制订了相关法律和法规加以治理和控制。根据国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复，(国函1998s号)文及“火电厂大气污染物排放标准”( GB 13223-1996)的要求，预计到2010年全国需要对180台机组安装烟气脱硫装置，相当于44000 MW装机容量。 20012005年全国需
48、有15700 MW装机安装烟气脱硫装置，其中国家电力公司有10000 MW约40台机组安装烟气脱硫装置。从1992年重庆路磺电厂引进日本烟气脱硫装置以来，山西太原一电厂、重庆电厂、杭州半山电厂、北京第一热电厂、广东粤连电厂、扬州电厂相继建成脱硫装置，另有20多个电厂正在建设脱硫装置，还有一批电厂正在规划之中。,粉煤灰也可以适当地应用在石膏材料中。在石膏制品中，掺入一定量的粉煤灰，能够改善石膏固有的一些缺点，如脆性大、耐水性差等:并降低其生产成本，且完全符合政策导向。有效利用火电厂排放的脱硫石膏和粉煤灰生产石膏粉煤灰制品是解决脱硫石膏和粉煤灰的最佳途径。,石膏粉煤灰胶结材的组成与粉煤灰一水泥相似
49、，材料的组分基本相同， 它们的水化具有一定的相似性;粉煤灰水化机理基本相同，如下:,从水化机理上可以看到，石膏都是作为激发剂而存在，特别是在有碱存在 的情况下，能加速粉煤灰的水化。不过，石膏在硬化体中所起的作用因具 体环境不同而迥异。,（1）缓凝剂的作用 （2）不同加料方式对强度的影响 （3）不同熟料和石灰掺量 （4）适当的养护制度,成型及强度测定按GB 177-85水泥胶砂强度检验方法进行，水/固=0.22。成型后两天脱模，再按要求养护.自然养护:试验室空气中养护，平均温度20，平均湿度70%湿热养护:调温调湿箱中，相对湿度 90%，升温速度20 /h，自然冷却干热养护:电热烘箱中，升温速度20 / h，自然冷却.蒸压养护:蒸压釜中，升压2h，压力0.2MPa，恒压4h，缓慢降压.,湿热养护制度的试验结果见表3.在表3所列试验范围内，综合考虑热养护后强度及减少养护时间和能耗，DGF胶结材较适宜的湿热养护制度为:升温速度20 / h,0恒温温度85 ，恒温时间7h，自然冷却降温。更为经济有效的养护制度尚须依据生产条件通过试验优选确定。,
