利用粉煤灰生產(chǎn)混凝土小型空心砌塊

摘要：介紹粉煤灰混凝土小型空心砌塊生產(chǎn)的原材料選擇、粉煤灰性能、混合料處理、砌塊成型與養(yǎng)護(hù)等工藝技術(shù)及其優(yōu)越性，指出粉煤灰混凝土小型空心砌塊是一種利廢節(jié)能的新型墻體材料。

關(guān)鍵詞：粉煤灰　膠凝材料　骨料　混凝土　空心砌塊　工藝

    生產(chǎn)粉煤灰混凝土小型空心砌塊，是將粉煤灰、水泥、砂石等主要原材料按比摻配，均勻混合，用加有適量減水劑的水適度濕化，經(jīng)坯料制備，擠出成型，養(yǎng)護(hù)而成。采用空心砌塊成型機(jī)生產(chǎn)，工藝簡單，易操作，成本低，產(chǎn)品性能良好。

    粉煤灰顆粒微細(xì)，一般粒徑為0. 3 mm左右，相當(dāng)于水泥的細(xì)度。粉煤灰量大面廣，是一種利用價值很高的“再生資源”，是生產(chǎn)節(jié)能型綠色建材的好材料。

    用粉煤灰、水泥、砂石、適量的增塑劑和水，生產(chǎn)混凝土小型空心砌塊，具有諸多工藝功能。①含活性SiO₂ ，具有火山灰作用和潛在水硬性。能水化生成水化硅酸鈣凝膠，可減少水泥用量；②能提高以水泥為膠凝材料的制品后期強(qiáng)度，控制堿———骨料反應(yīng)；③降低水化熱，減少受熱體積和干燥干縮；④減少泌水和離析現(xiàn)象，改善和易性，增強(qiáng)產(chǎn)品抗壓、抗折、抗拉強(qiáng)度。提高砌體工程質(zhì)量；⑤砌塊強(qiáng)度達(dá)到MU10以上，能增強(qiáng)砌體的結(jié)構(gòu)力；⑥粉煤灰容重小，可減輕砌塊的重量。

    利用粉煤灰生產(chǎn)混凝土小型空心砌塊，具有一舉多得的優(yōu)越性。①可節(jié)約資源，降低能耗，減少運(yùn)輸量，減輕建筑業(yè)的物化勞動，節(jié)約砌體粘結(jié)料；②生產(chǎn)工藝簡單，不需大量機(jī)械設(shè)備，不需窯爐，不燒煤，不用粘土，可節(jié)能源、耕地；③粉煤灰來源廣，使用方便，省工節(jié)能，可降低產(chǎn)品成本，提高經(jīng)濟(jì)效益；④可變廢為寶，消除污染，保護(hù)環(huán)境；⑤用小型空心砌塊砌筑的墻體，具有隔熱、保溫、防噪功能。粉煤灰混凝土小型空心砌塊是一種環(huán)保型綠色建材，發(fā)展前景廣闊。筆者根據(jù)多年建材生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，就粉煤灰混凝土小型空心砌塊生產(chǎn)工藝談幾點(diǎn)淺見。

1　原材料的選擇

    粉煤灰的技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)符合生產(chǎn)工藝的要求。實(shí)踐證明，原材料是產(chǎn)品質(zhì)量的根本保證，優(yōu)質(zhì)材料是產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)粉煤灰混凝土小型空心砌塊，必須選用顆粒微細(xì)的粉煤灰、清水細(xì)砂、清水小卵石(粒徑小于10mm) 、優(yōu)質(zhì)水泥、高效減水劑和纖維素。

1. 1　粉煤灰的選擇

    粉煤灰是火電廠鍋爐排出的廢渣，其排出方式有干排、濕排、混排和分排。不論哪種方式排出的粉煤灰，均可用于生產(chǎn)混凝土小型空心砌塊。粉煤灰顆粒越細(xì)越利提高產(chǎn)品的性能。

1. 1. 1　粉煤灰的物理性能

    粉煤灰為多孔結(jié)構(gòu)，對水的吸附能力大，含水分30 %的粉煤灰仍呈松散狀態(tài)。其物理性能因原煤產(chǎn)地(種類)和電廠鍋爐效率的高低而異，差別較大。粉煤灰的物理性能見表1。

1. 1. 2　粉煤灰的化學(xué)性能

    粉煤灰的化學(xué)性能因原煤種類(產(chǎn)地)而異，差別較大。其金屬氧化物中的氧化鋁、氧化鐵、氧化錳含量略高。粉煤灰的化學(xué)成分，見表2。

1. 1. 3　粉煤灰的技術(shù)指標(biāo)

    粉煤灰粒徑可分為粗灰、中粗灰、細(xì)灰三類，經(jīng)0.45mm孔徑篩篩分的篩余量分別為:粗灰30 %左右，中粗灰20%～25% ，細(xì)灰10 % ～15 %。用于生產(chǎn)混凝土小型空心砌塊的粉煤灰粒徑應(yīng)小于0. 5 mm，燒失量應(yīng)小于10 % ，活性SiO₂ 應(yīng)大于50 % ， SO₃ 應(yīng)小于3% ，含泥量應(yīng)小于1 %。如果SO₃ 大于3 % ，則會影響砌塊的強(qiáng)度和耐久性。如果燒失量大于10 % ，則會致使未與膠凝材料發(fā)生結(jié)合的殘余碳浮于坯體表層，影響坯體的強(qiáng)度。

1. 2　集料的選擇

    生產(chǎn)混凝土小型空心砌塊，須摻配相應(yīng)比例的膠凝材料和骨料。

1. 2. 1　膠凝材料的選擇

    視資源條件選用42. 5級以上的普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥或硅鎂水泥。

1. 2. 2　骨料的選擇

    骨料在砌塊中起著骨架作用，既增強(qiáng)了砌塊的強(qiáng)度，又減少了砌塊的收縮裂縫。選擇骨料應(yīng)控制粒徑，一般采用10 mm以下細(xì)度的清水卵石、清水細(xì)砂，有條件時可采用10 mm細(xì)度的磚瓦碎屑或礦渣代替卵石，也可用煤矸石粉或硅灰代替細(xì)砂，便能與水泥一道發(fā)揮更好的活化作用。

1. 2. 3　增塑劑的選擇

    加入水中的增塑劑，可采用減水劑中的木質(zhì)素磺酸鹽類、多元醇類、羥基酸鹽類、聚氧乙烯烷基醚類或腐殖酸類。

1. 2. 4　骨料粒徑的控制

    骨料顆粒應(yīng)均勻一致，其最大粒徑不得大于砌塊最小壁(肋)厚度的1/3，細(xì)砂須經(jīng)0. 60 mm孔徑篩篩分除渣;卵石須經(jīng)0. 9 mm孔徑篩篩分除粗;粉煤灰須經(jīng)0. 45 mm孔徑篩篩分除渣。為使混凝土?xí)惩ㄟM(jìn)入機(jī)體模具，均勻充滿模壁，提高砌塊的密實(shí)度，且防止損壞機(jī)件，須在成型機(jī)入料口處裝上10 mm以下孔徑的網(wǎng)篩。

2　混合料配比

    合理摻配混合料，是確保粉煤灰混凝土小型空心砌塊成型優(yōu)質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。粉煤灰在混凝土小型空心砌塊中的摻量，一般占膠凝材料的比率為:粗灰12%～15% ，中粗灰15%～18%、細(xì)灰18% ～20 %?；旌狭现械姆勖夯覔搅?，既可取代相同重量的膠凝材料，又可取代相同體積的骨料。取代的粉煤灰所獲得的強(qiáng)度增加效應(yīng)，可補(bǔ)償活性砂、石等骨料的強(qiáng)度損失?？茖W(xué)的確定混合料配比是提高坯體強(qiáng)度的關(guān)鍵，混凝土拌和物配合比見表3。

3　擠壓成型工藝

    粉煤灰混凝土小型空心砌塊的坯體成型，主要由空心砌塊成型機(jī)完成。該工藝具有優(yōu)點(diǎn)為：①生產(chǎn)工藝簡單，便于操作，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；②被擠出料為塑性，含水率低，收縮率小，坯體密實(shí)度高；③粗骨料與粗骨料相互搭接的孔隙可通過水泥和細(xì)集料填充，增強(qiáng)水化產(chǎn)物間的相互結(jié)合，提高成型坯體強(qiáng)度；④制品質(zhì)地均勻，表面平整，不需焙燒，砌塊強(qiáng)度>MU10；⑤可提高砌筑效率，省工省料，節(jié)約成本。

3. 1　砌塊的規(guī)格尺寸

    粉煤灰混凝土小型空心砌塊外形多為直角六面體，其規(guī)格尺寸為390 mm ×190 mm ×190 mm;空心率為49. 8 %;孔壁厚度為30～35 mm;邊肋厚度為25～30 mm;中肋厚度為40 ～50 mm;壁、肋的錐度均為5mm;芯柱尺寸不小于120 mm ×120 mm。此規(guī)格尺寸既利于成型時均勻布料，確保砌塊壁、肋的密實(shí)度均勻一致，也便于坯體脫模。

3. 2　主要的機(jī)械設(shè)備

    生產(chǎn)粉煤灰混凝土小型空心砌塊的主要設(shè)備有:①振動篩:用于控制粉煤灰和骨料粒徑(孔徑各異) ;②配料秤:用于集料計(jì)量，按比精確配料；③混凝土攪拌機(jī):用于混合料攪拌、捏合，制備成坯料；④空心砌塊成型機(jī):用于拌和料擠壓成型；⑤皮帶運(yùn)輸機(jī):用于原材料和坯料輸送或只輸送坯料；⑥自動同步切割機(jī):用于坯體切割定型；⑦粉碎機(jī):用于礦渣、磚瓦渣、煤矸石、篩余料等骨料的粉碎；⑧灑水器:用于給混合料均勻?yàn)⑺虎崤黧w養(yǎng)護(hù)場(庫) :用于濕坯體養(yǎng)護(hù)；⑩其他設(shè)備:板車和成品堆放場地等設(shè)備。

3. 3　混合料攪拌與成型

    混合料須經(jīng)攪拌機(jī)強(qiáng)制攪拌、捏合制成坯料，然后經(jīng)過成型機(jī)擠壓成型，再經(jīng)切割機(jī)切割成坯體。其整個成型過程的工藝流程是:

    混合料攪拌是粉煤灰混凝土小型空心砌塊生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝，決定坯體成型強(qiáng)度的高低。在操作上必須環(huán)環(huán)扣緊，從嚴(yán)把關(guān)。

3. 3. 1　混合料攪拌加工

    混合料的適度濕化及攪拌的均勻程度，對坯體的外形和內(nèi)在質(zhì)量有很大影響。因而在攪拌工藝上須把住五關(guān)：①集料應(yīng)先行干混，然后加入相應(yīng)量的含有適量減水劑的水進(jìn)行濕混，將集料高度混勻；②集料的含水率至關(guān)重要，一般控制在17 %～20 %以內(nèi)，過高或過低都會影響坯體的初期強(qiáng)度；③在集料中加入適量的長度為5～10mm的木纖維或維綸纖維或玻璃纖維，與集料一道攪拌、捏合；④輸入集料不能超量，超量會加大攪拌機(jī)的負(fù)荷，影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)而導(dǎo)致混合料攪拌不均勻；⑤集料濕混須均勻攪拌、捏合制成稠度適中的半干性混凝土，以提高成型坯體的初期強(qiáng)度。

3. 3. 2　混凝土擠壓成型

    混凝土擠壓成型過程決定坯體的密實(shí)度和成品強(qiáng)度，是決定砌塊質(zhì)量的關(guān)鍵工藝。根據(jù)GB /T15229 -2002的規(guī)定，外墻小型空心砌塊強(qiáng)度等級應(yīng)不小于MU5. 0，內(nèi)墻應(yīng)不小于MU3. 5。小型空心砌塊的主要性能指標(biāo)見表4。

    擠壓成型工藝的運(yùn)作程序是:皮帶運(yùn)輸機(jī)將半干性混凝土輸入空心砌塊成型機(jī);成型機(jī)旋轉(zhuǎn)著的螺旋將混凝土往模具內(nèi)均勻推進(jìn)、液壓擠實(shí)，形成坯條;振動器將坯條進(jìn)一步振動密實(shí)，坯條產(chǎn)生的推力推動成型機(jī)向前移動，通過成型機(jī)上的抹光板抹光;擠壓機(jī)產(chǎn)出連續(xù)的坯條，經(jīng)同步切割機(jī)自動切割成塊狀坯體。

4　坯體的養(yǎng)護(hù)

    坯體的養(yǎng)護(hù)方法，可采用自然養(yǎng)護(hù)法輔以人工養(yǎng)護(hù)法。

4. 1　自然養(yǎng)護(hù)工藝

    自然養(yǎng)護(hù)是將坯體連同托板一起平穩(wěn)放入坯場，蓋上塑料薄膜保溫保濕養(yǎng)護(hù)，以提高坯體的早期強(qiáng)度。靜養(yǎng)24 h后，便可進(jìn)行坯場碼垛覆蓋，灑水養(yǎng)護(hù);也可放入塑料大棚內(nèi)，利用太陽能養(yǎng)護(hù)。每天灑水的次數(shù)應(yīng)視氣候、季節(jié)而定，灑水量以保持坯體的潮濕狀態(tài)為度，以維持水泥水化反應(yīng)的正常進(jìn)行。養(yǎng)護(hù)兩周后揭掉坯體上的覆蓋物，自然養(yǎng)護(hù)至滿28 d便可出廠。

4. 2　人工養(yǎng)護(hù)工藝

    坯體人工養(yǎng)護(hù)工藝是采用蒸氣養(yǎng)護(hù)，不受氣候、季節(jié)的限制，可實(shí)現(xiàn)常年生產(chǎn)，且砌塊質(zhì)地均勻強(qiáng)度高。但是，人工養(yǎng)護(hù)需要庫房和設(shè)備，投入較大，成本較高。有條件的大中型建材企業(yè)，可采用人工養(yǎng)護(hù)法輔以自然養(yǎng)護(hù)法。

4. 3　自然養(yǎng)護(hù)應(yīng)注意的工藝要點(diǎn)

    坯體的自然養(yǎng)護(hù)，工藝上必須把住五關(guān)：①坯場應(yīng)高度平坦，以免坯體在養(yǎng)護(hù)過程中變形或斷裂；②坯體碼垛不能過高，一般碼4～5層，最高不超過6層，如果再高，會壓壞底層坯體；③冬季生產(chǎn)的坯體應(yīng)采取保溫養(yǎng)護(hù)措施，或采用摻早強(qiáng)劑等技術(shù)手段促進(jìn)坯體硬化;④養(yǎng)護(hù)初期要防止暴雨襲擊或烈日暴曬，避免坯體表面損傷或產(chǎn)生裂紋；⑤切實(shí)加強(qiáng)坯場管理，落實(shí)養(yǎng)護(hù)職責(zé)和措施，以避免養(yǎng)護(hù)過程中人為的坯體質(zhì)量缺陷損失。

5　成品檢驗(yàn)和堆放

    粉煤灰混凝土小型空心砌塊成品應(yīng)先行檢驗(yàn)，合格后按強(qiáng)度等級、質(zhì)量等級分別堆放，并編號加以標(biāo)明。堆放管理應(yīng)把好三關(guān)：①堆放成品的庫房或場地應(yīng)干燥、通風(fēng)、平整，堆垛須碼端正，防止倒塌；②堆垛的高度不超過1. 6m，堆垛之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)耐ǖ?，以便搬運(yùn)；③堆場要落實(shí)防雨措施，防止砌塊吸水，以免砌塊上墻時因含水率過高而導(dǎo)致墻體開裂。

參考文獻(xiàn)

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