影响混凝土多孔砖强度的工艺因素

1、新鲤建巍柑缸 全国中文核心期刊 影晌混凝士多孔磋强度的工艺因素刘苏文(扬州市金瓯彩瓦有限公司,江苏扬州225002摘要:混凝土多孔砖抗压强度不仅与所用坯体混凝土的配制质量相关,还涉及到生产设备、成型工艺、养护制度、砖的形状尺寸 等诸多因素。主要对混凝土多孔砖抗压强度的各种影响因素进行了论述,提出生产工艺解决方法及改进思路。关键词:混凝土多孑L砖;强度:离散性;影响因素中图分类号:TU522.1文献标识码:B 文章编号:1001702X(200802-002904Technique factors affect the strength of concrete perforated bricks

2、LIU Suwen(Yangzhou Jin-ou Colour Tile Company Ltd.,Yangzhou 225002,Jiangsu,China抗压强度是混凝土多孔砖最重要的力学性能指标之一, 因为混凝土结构物主要用以承受荷载或抵抗各种作用力,对 建筑物的使用寿命有直接影响。实际工程中还要求混凝土多 孔砖同时具有耐久性能,一般来说,强度愈高,耐久性能也愈 好。因此,通常用强度来评定和控制混凝土多孔砖的质量以及 评价各种工艺因素(原材料、配比、成型和养护条件影响程度 的指标。1原料因素1.1水泥质量混凝土多孔砖受力破坏情况有3种:一是集料破坏,多见 于高强砌块;二是水泥石(浆体破

3、坏,因配制混凝土的水泥强 度等级大于砌块强度等级,故并不多见;三是骨料和水泥石的 分界面上,这是最常见的粘结面破坏形式。所以,混凝土多孔 砖的强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强 度。水泥强度直接影响混凝土石的强度。在配合比相同的条件 下,所用的水泥强度等级越高,制成的混凝土多孔砖的强度等 级也越高。水泥的性质是影响混凝土多孔砖强度最基本因素之一, 水泥质量的波动对混凝土多孔砖强度的影响是一个值得注意 的问题。水泥质量波动对混凝土多孔砖早期强度影响大。采用 ,、收稿日期:200711-08作者简介:刘苏文,男,1974年生,江苏扬州人,工程师。地址:江苏省 扬州市史可法路48号,电话

4、E-mail:liusuwenyz163. COm。 具有相同平均强度而离散系数小的水泥,可以降低混凝土多 孔砖生产的水泥用量。混凝土多孔砖强度的增长速率,随水泥品种不同而异,要 根据不同水泥品种的性能结合工艺条件合理选用水泥。目前 我国混凝土多孔砖生产常用的水泥有6种:纯硅盐酸水泥、普 通硅酸盐水泥(PO、矿渣硅酸盐水泥(Ps、火山灰质硅酸 盐水泥(PP、粉煤灰硅酸盐水泥(PF及复合硅酸盐水泥 (PC,主要因混合材料品种和矿物掺量的不同而有不同。 纯硅酸盐水泥有明显的早强作用,3d强度可达28d强 度的40%,水泥水化热高,适宜用于冬季生产时采用,生产的 多孔砖抗冻

5、性好,但后期强度发展较慢。 一 普通硅酸盐水泥的早期强度比硅酸盐水泥稍低,但高于 其它水泥,水泥水化熟比其它水泥高,生产多孔砖的抗冻性较 好。矿渣硅酸盐水泥的早期强度偏低,生产的多孔砖后期强 度发展较快,水泥水化热低,多孔砖的抗冻性能可能会受影 响,不易在冬季生产时选用。火山灰硅酸盐水泥的早期强度低,生产的多孔砖后期强 度仍有较大发展,水泥水化热低、抗冻性能差。粉煤灰硅酸盐水泥早期强度发展缓慢,生产的多孔砖后 期强度有较大发展,一定要采用养护窑养护,不宜露天自然养 护,多孔砖的抗冻性不好。复合硅酸盐水泥的早期强度较低、水化热低、抗冻性差, 不宜选用。采用不同水泥正常养护条件下,混凝土多砖砖各龄

6、期的 相对强度见表l。NEW BUILDING MATERIALS 29刘苏文:影响混凝土多孔砖强度的工艺因素表I 不同水泥生产的多孔砖正常养护下各龄期相对强度 项目 7d 28d 60d 90d 180d1.2集料品种水泥石与集料的粘结力与集料表面状况有关,如粒形、粒 径、级配、表面结构等。集料粒形以接近球形或立方形为好。碎 石表面粗糙富有棱角,与水泥粘结较好,且颗粒间有嵌固作 用,而卵石表面光滑,粘结力较小。在水泥强度等级和水灰比 相同的条件下,碎石混凝土多孔砖的强度往往高于卵石混凝 土多孔砖。集料级配良好,砂率适宜,能组成密集的骨架,使水 泥浆体数量相对减少,也有利于强度提高。适当采用较

7、大粒径 的集料,可降低用水量及水灰比,对强度有利。集料品种对混凝土多孔砖强度的影响与水灰比有关。当水 灰比小于0.4,碎石制成的混凝土多孔砖强度较卵石制成的要 高20%。38%,随着水灰比的增大,集料的影响减小。当水灰比 为O.65,用碎石和卵石制成的混凝土多孔砖的强度相差不大。 集料的强度不同,使混凝土多孔砖的破坏机理有所区别, 集料本身强度一般都比水泥石强度高(轻集料除外,对一般 中低强度等级的混凝土多孔砖而言,不直接影响混凝土多孔 砖强度;若使用低强度或风化岩石或含薄片石较多的劣质骨 料会降低强度;但过强过硬的集料因温度或湿度变化发生体 积变化,使水泥石受到应力而开裂,对强度也不利。1.

8、3矿物掺合料矿物掺合料不但能代替部分水泥,降低生产成本,同时也 能改善新拌干硬性混凝土的成型性能等,提高混凝土多孔砖 强度。1.3.1粉煤灰粉煤灰是目前我国生产混凝士多孔砖时使用量最大的矿 物掺合料。一般来讲,掺加粉煤灰的混凝土多孔砖其28d以 前的强度低于基准混凝土多孔砖,90d以后强度才与后者相 当。若生产高强多孔砖,宜选用I级灰,且粉煤灰的掺加量原 则上不宜超过水泥质量的25%。掺粉煤灰的混凝土多孔砖不 宜再采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。考虑到 多孔砖的其它性能要求,普通混凝土多孔砖的粉煤灰用量宜 控制在水泥用量的50%pA内。1.3.2磨细矿渣粉掺加磨细矿渣粉的混凝土多孔砖

9、密实度有较大提高,能 提高混凝土多孔砖强度、改善抗渗性和抗冻性。但由于目前我 国磨细矿渣粉价格仍偏高,因此,在砖厂采用的极少。1.4外加剂30 新型建筑材料 2008.2根据最终性能要求不同,在混凝土多孔砖生产中掺加的 外加剂主要有:(1抗渗剂:提高多孔砖的抗渗性能。清水墙用光面多孔 砖生产时原则上均需掺入。它对强度影响不大。(2早强剂:主要作用是加速混凝土硬化,提高多孔砖的 早期强度。在进行冬季生产或蒸汽养护时常常采用,一般对多 孔砖l d强度可提高25%一35%,3d强度可提高20%一30%,7 d强度提高5%.10%,对28d以后强度影响不大。(3减水剂:减水剂能使混凝土在工作性能不变的

10、情况 下,显著减少拌合物的用水量,以提高强度,改善其抗冻性、抗 渗性和泌水性。掺普通减水剂的混凝土多孔砖3d和7d强度 比基准混凝土多孔砖强度提高10%一15%,28d强度提高5%-10%;掺高效减水剂的3d强度可提高20%。30%,7d强度提 高15%一25%,28d强度提高10%一20%。特别要注意外加剂的适应性问题,掺加效果与水泥的适 应性有关(即二者的“协调匹配”问题,外加剂与矿物掺料也 有适应性问题。2配比因素2.1水灰比当用同一种水泥(品种及强度等级相同及混凝土配比相 同时,混凝土多孔砖的强度主要决定于水灰比。在材料条件相同的情况,混凝土多孔砖强度随水灰比增 大而降低的规律近似呈双

11、曲线关系,而混凝土多孔砖强度和 灰水比的关系,则呈直线关系。一般来说,当用水量愈少,水灰 比愈小时,通过振动捣实效果也愈显著。当水灰比逐渐增大, 振动捣实的效果逐渐降低。2.2集灰比混凝土中集料质量与水泥质量之比称为集灰比。集灰比 对配制C35以上的混凝土强度影响很大。相同水灰比时,混 凝土强度随集灰比的增大而提高,因为集料增多后表面积增 大,吸水量也增加,从而降低了有效水灰比,使强度提高。另 外,水泥浆相对含量减少,致使混凝土内总孔隙率减少,也有 利于强度提高。2.3砂率, 砂率对多孔砖强度的影响,主要是受粗细集料的品种、级 配、粒径和表面状况、水泥和矿物掺料用量、外加剂品种和掺 量的影响。

12、最佳砂率是在保证强度与工作性要求的情况下用 水量或水泥用量为最小时的含砂率,影响最佳砂率因素有:(1水泥用量:水泥用量大则砂率小,用量小则砂率大;(2水灰比:水灰比大则砂率大,水灰比小则砂率小;(3最大粒径:随着粗集料粒径的增大则砂率减小;加 i 5O 5¨Dj m岱 i 555 巧 巧 弱舒钙 泥 泥泥水 水水盐 盐盐酸 酸酸砗 硅硅质 通渣灰 普矿山 火刘苏文:影响混凝土多孔砖强度的工艺因素(4粗集料的品种:碎石则砂率大,卵石则砂率小;(5细集料的粗细程度:细砂的砂率小,粗砂的砂率大;(6掺有使拌合物粘聚性得到改善的混合材料,如粉煤 灰、硅粉等时,水泥浆较黏稠,则砂率减小;(7掺

13、用引气剂或减水剂时,砂率适当减小。砂率同用水量一样,也是凭经验选取,经试验调整。表2为生产混凝土多孔砖砂率选择的参考。表2生产混凝土多孔砖砂率选择参考注:表中数据系以中砂为基准,如采用细砂或粗砂时,可相应地 减少或增加砂率。3生产设备因素3.1搅拌设备混凝土的搅拌除了能起混合匀化作用外,还能起到一定 的塑化和强化作用,生产混凝土多孔砖的拌合料属于干硬性 混凝土,对于硬性混凝土而言,由于水泥用量和加水量都比 较少,集料难以自由拌合均匀,故采用强制式搅拌机比采用 单(双卧轴式搅拌机的搅拌均匀性要好,即达到相同强度等 级混凝土多孔砖所需的水泥用量可有所降低。由于受搅拌机 价格差异的影响,目前国内砌块

14、生产企业绝大多数仍选用卧 轴式搅拌机,包括很多引进成型机的企业。这点是我们与欧 美发达国家的差距之一。3.2成型设备成型机的铺料均匀性与制品成型质量有很大关系。铺料 均匀性与许多因素有关:如混凝土混合物匀质性、铺料给料 机结构及给料机上面的贮料仓仓压等。若铺料给料机结构设 计不合理,中问贮仓仓压不稳定,会造成铺料厚度不一致,同 一板制品的密实度大小不一,使多孔砖强度离散度偏大。 3.2.1布料系统受料不均现在的成型设备采用的布料系统是由一个四周封闭、上 下开口的开通布料箱,另外附加一些辅助布料机构组成,布 料箱在后工作位置受料,在前工作位置布料,如此往复,完成 布料工作。通常布料箱的受料量在设

15、备运行过程中不可调 节,当布料箱在后位受料后,布料箱内不同位置点处的原料 高低不一,其最高点与最低点之差的绝对值的算术平均数越 大时,说明受料均匀度越差,越小时说明受料均匀度越好。平 均差值过大,则会严重影响布料的均匀。3,2.2铺料量均匀不一此外,成型机布料方式是沿水平方向往复数次来完成 个布料周期动作,这种布料形式具有很大的缺陷。因为相同的 布料时间,却使得前工作位制品的实际喂料时间远远小于后 工作位制品的实际喂料时间,即同一成型周期的制品因所在 位置的不同而布料时间并不相同,造成前、后位制品模箱内实 际给料量也不一样多。在相同的振压时间和激振力作用下,生 产出的制品密实度有一定的偏差。如

16、果模箱内拌和料高度与 模具上表面高度差的绝对值的算术平均数偏大,说明布料均 匀度差,制品强度的离散值就大,加大了产品质量控制的难 度。在生产过程中,往往会出现部分产品因缺料而产生掉角、 疏松等成型不良的情况。希望国内砌块机制造企业在砌块成型工艺过程中投料量 精确度的调节和投料位置准确度的控制这两方面做一些探讨 和改进。3.3模具设计形式目前砌块成型机都是多功能的,可生产的制品多种多样。 在振动台台面尺寸一定的前提下,成型制品种类和尺寸规格 就决定了一次成型的制品数量,而单个加压制品模具摆放形 式却与制品强度差异大有关系。以扬州某公司制造的QTJ 3 25砌块成型机为例,240mmxll5min

17、x90mm多孔砖模具摆 放采用5行3列设计,每板成型15块,在实际生产时因布料 系统投料量差异及投料位置的不准确,离散系数远远超出 20%的合理控制范围。实际生产表明,配比设计、养护条件和龄期对控制多孔砖 强度离散度影响不大。在保证一次成型15块产量不变,将模 具摆放形式改为3行5列设计时,在相同工艺条件下,可大大 降低制品的离散性。4生产工艺因素4.1混合搅拌混凝土搅拌时间的长短,对拌合物匀质性有明显影响,搅 拌时问过短不仅会降低混凝土多孔砖的平均强度,而且增大 均方差数值。我们曾作过实验,当搅拌时间分别为30、60、 90、120s时,对应的多孔砖强度离散系数分别为16.2、13.3、 8

18、-4、8.3,故混凝土在搅拌机中连续搅拌的最短时间不宜少于 120s。当掺有矿物掺合料或外加剂时,搅拌时间应适当延长。 轻集料表面多孔,内磨擦力较大,其拌和物的搅拌时间应比普 通混凝土稍长,一般不宜少于180s。但集料搅拌时间过长,又 会使混凝土的和易性又重新降低或产生分层离析现象,影响 生产效率。搅拌好的混合料应颜色一致,料搅起来纹理均匀, 不能出现粗、细料分区及成团结料现象。在相同的配合比和养 护条件下,采用多次投料搅拌工艺与一次投料搅拌工艺相比, 混凝土的和易性好,可在粗、细骨料表面裹上一层低水灰比的N EW BUI LDING MATERIALS 31刘苏文:影响混凝土多孔砖强度的工艺

19、因素水泥薄壳,以提高水泥与骨料之间的界面粘结强度,混凝土 多孔砖3d强度可提高20%、7d强度可提高28%、28d强度 可提高15%左右。若配制相同强度的混凝土,多次投料搅拌 工艺可节约水泥15%20%。在生产轻集料混凝土多孔砖时, 如所用轻集料的吸水率大于10%,搅拌前应对轻集料进行预 湿,这样可提高混凝土多孔砖28d强度5%35%。4.2成型参数控制振动时间、加压压力值等成型参数设置不合理也会影响混 凝土多孔砖强度。成型参数设置要根据水灰比、集料品种、配比 及设备性能等予以调整。以扬州某公司制造的QTJ 3-25砌块 成型机为例,在不同振动频率下,拌合物在前23s内振实速度 很快,而在10

20、-20s后非常慢。在振动时间为2s时,最好的振动 频率为50Hz,加速度为98196m2/s;振动10s时,加速度越大, 最佳频率也越大,即加速度98m2/s对应的最佳频率为50Hz; 加速度196mz/s对应的最佳频率为100Hz。一次布料振动时间 过短,则供料不足,影响砌块坯体密实性,造成砌块疏松、蜂窝、 掉角、裂缝。当拌合物水灰比在0A一0.45时,一次振动时间宜为 22.5S;水灰比在O.50-0.55,一次振动时间宜为3.O4.0s。二次 成型振压时间不足,拌和物在模箱内不能被充分振实,也不利 砌块强度。拌和料水灰比在0.40加.45时,二次振压时间以68 s为宜;水灰比在0.50-

21、.0.55时,二次振压时间以7棚s为宜。 4-3成型密实度混凝土多孔砖在使用时,设计师最为关心的性能指标除 强度外就是表观密度。相同的空心率,混凝土多孔砖的表观 密度与混凝土密实度关系极大。多孔砖的混凝土密实度几乎 与其所有主要性能都密切相关,对强度的影响也显而易见。 成型工艺作为多孔砖生产过程中的关键工序,生产出的砌块 坯体要求外观完整、尺寸准确、细密均称、结构密实。如果布 料箱成型时向前运动不到位、布料箱中混入大块集料、拌合 料湿度太大等均难以喂料,对成型密实度造成不利影响。实 践表明,当多孔砖内组成材料孔隙率每增加l%,相应地强度 要降低3%.5%。4.4生产质量混凝土多孔砖的壁、肋比较

22、薄,在脱模、转运、码堆过程中 易产生裂缝。我们在堆场将裂缝延伸的投影尺寸不超过15 mm,且每个大面上不超过2条裂缝的同批混凝土多孔砖进行 对比试验,结果显示,有裂缝的混凝土多孔砖比无裂缝的平均 抗压强度低15%。多孔砖裂缝产生原因主要有以下几种: (1配合比设计不当,如骨料级配中细集料偏多,致使拌 合料粘聚性下降;水灰比过大,则出现塑性沉陷变形裂缝;水 泥用量过多,水化热集中在早期大量放出,通常水泥l一3d龄 期内水化放热量可占总放热量的75%,再加上昼夜气候温度32 新型建筑材料 2008.2 变化使多孔砖坯体内部与表面温差变异很大,引起局部拉应 力而产生裂缝。(2物料在模芯型腔内或模头有

23、堆积,模箱内隔板有磨 损,脱模时的垂直度不足及模头松动,托板表面平整度不好, 供料时间、成型延时参数设置不合理等,都会造成多孔砖成型 时在肋中间、外壁表面、顶部出现丝状或斜向裂纹和划伤。 (3混凝土多孔砖的强度和成熟度的对数成线性关系,文 献1指出,多孔砖成型后,需在接近loo%的湿度环境下,静 停养护500h以上才可出养护窑码运。在此极限值之前, 多孔砖受到任何碰撞、剧烈振动或承受较大集中荷载,都极易 在坯体内部产生裂纹。 , (4周围环境也会通过温度、湿度和风速等因素对混凝土 裂缝的形成产生影响,风速越大将加速坯体表面水分的散失, 从而增大干缩变形。外界湿度越高收缩变形量也越小,采用 湿养

24、护相对自然养护的混凝土收缩有显著的降低,同时,延长 养护时间,也能有效延缓收缩变形的发展。干缩会产生可观 的应力,降低多孔砖强度。在高温风大的天气,浇水养护一般 应在多孔砖成型34h后进行,最初3d应多浇、勤浇。4.5养护条件与制度混凝土多孔砖成型后,必须在适宜的环境中进行养护,养 护的目的是为了保证水泥水化过程能正常进行,它包括控制 环境的温度和湿度。对硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥生 产的砌块浇水保湿养护时间最少为7d,使用粉煤灰水泥和火 山灰水泥生产的砌块浇水养护时间不得少于14d,掺用缓凝 剂或有抗渗要求的混凝土多孔砖不少于14d。文献【2】指出,养护温度在4.23的混凝土多孔砖后期强

25、 度都较养护温度在3249的高,后者表现出初期养护温度 越高,混凝土多孔砖后期强度增进率越小,这是由于急速的早 期水化导致水化物不均匀分布。通常,在混凝土多孔砖早期 养护时期,存在1个最佳养护温度,在此情况下,混凝土多孔 砖在某一龄期时的强度为最大。在实验室条件下,硅酸盐水 泥的最佳养护温度约为13,而快硬早强水泥则约为4。 普通水泥和硅酸盐水泥混凝土多孔砖经蒸汽养护后,再 在正常条件下硬化至28d的抗压强度,与一直在常温下养护 硬化至28d的抗压强度相比,一般降低10%一15%,这是因 为,高温养护固然水泥水化反应速度加快,在水泥颗粒的外表 过早形成水化产物凝胶体膜层,阻碍水分深入内部,经过

26、一定 时间后,强度增长速度反而下降。而火山灰水泥和矿渣水泥 混凝土多孔砖经蒸汽养护后的28d强度略有提高(提高10%和20%-40%不等。这是因为加速了水泥中活性材料与水泥 水化析出的氢氧化钙的化学反应,故强度增长较快。4.6龄期匦 新癯建巍粉拇 全国中文核心期刊 炉渣淤泥多孔砖生产工艺及其质量管理伍贤益(常德市两湖区砖瓦总厂,湖南常德415921摘要:介绍用炉渣和湖泊淤泥生产烧结多孔砖的原料处理及配合比、混合料的搅拌、坯体的成型与干燥、码窑与焙烧等生产工 艺及其质量管理要点。 ,4关键词:炉渣;淤泥;多孔砖;生产工艺;质量管理中图分类号:TU522.V9文献标识码:B 文章编号:100170

27、2X(2008020033-03Production process of slag silt porous brick and its quality control缈U Xianyi(General plt of tile and brick West Lake district ehangde city,Changde 415921,Hunan,China炉渣是火电、钢铁、造纸等工厂锅炉排出的废渣,常被作 为废物抛弃。实践证明,炉渣是配合湖泊淤泥生产多孔砖的 好材料。近年来,常德市西湖区砖瓦总厂利用西湖造纸厂的 炉渣与洞庭湖淤泥生产空心砖,产品强度达MUl5。笔者根据 多年的生产经验,介绍炉渣配合湖泊淤泥生产多孔砖的工艺 操作及其质量管理。1合理选择炉渣炉渣的化学性能因原煤产地、煤矿、煤层和燃烧率而异,收稿日期:200710-06作者简介:伍贤益,男,1948年生,湖南新化人。地址:湖南常德市西 湖区交通局,电话 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。本厂用于生产多孔砖的炉渣化学组成见表l,烧失量不大 于9.8%。表1炉渣和淤泥的化学组成 %选用炉渣应先化验、试验,其活性SiO:含量应大于50%, SO,含量应