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        擠出型保溫磚的研究

        添加時間:2018年4月11日  瀏覽次數:

                輕質高保溫磚的優點是具有大數量的孔洞 多排孔洞和薄的孔壁使其具有高保溫性能的主要因素這種磚的缺點是抗壓強度低,多孔磚窯想獲得一定的保溫性能必須對其孔洞排列和孔形進行精巧的設計但這卻會使多孔磚的抗壓強度受到影響。德國磚瓦研究所曾用壓制成型方法生產高保溫性能磚然而建筑市場卻擠出成型的保溫磚有一定的需求。

                人們多年來致力于微孔陶瓷坯體的研究。其目的首先是生產高保溫性能板材。由此推動了含有微孔的擠出型粘土多孔磚的發展。這些磚的強度介于2~4N/mm2之間。其各項性能見表1這就是工業化生產帶有微孔結構的擠出型多孔磚成為可能。

        表1 一些輕質保溫建筑磚的性能

                在傳統的基擠出成型多孔磚工藝中微孔的生成一般采用添加成孔劑的方法添加劑有聚苯乙烯、鋸末、煤粉、纖維素碎片等。根據用戶對多孔磚承受荷載要求的不同 必須對多孔磚抗壓強度進行測試。成孔劑的摻入一般會降低坯體的抗壓強度 而且其影響程度還與成孔劑的類型和成孔劑顆粒的大小有關。成孔劑的試驗及其處理方法還直接影響到多孔磚的成型、干燥和烘燒。通過對原料進行適宜的預處理和添加細粒成孔劑可以將多孔磚的體積密度控制在較低的水平。

                合理的粘土多孔磚生產工藝可以有效地抵消抗壓強度的降低。多孔磚的結構強度主要取決于制磚原料和所摻入原料的主要礦物組成?扇剂系膿饺霑档痛u坯的強度且降低程度主要與可燃料顆粒的大小和形狀有關。提高磚強度的一些添加劑的情況要復雜的多它會改變焙燒過程中磚坯的燒結狀態形成一些新的基質從而提高磚坯的結構強度礦物添加劑如石灰、白堊土以及工業廢渣等。為了獲得最佳的組成需要制磚原料中摻入上述一些成孔劑。多孔磚孔壁的幾何形態是影響磚強度的主要因素磚內微孔的大小和數量以及微孔的密集程度也是影響磚強度的主要因素其中兩個成孔劑顆粒之間物料的厚度對強度影響最明顯。多個成孔劑顆粒如大聚苯乙烯顆粒的大量堆積會提高磚制品的密度和熱導性能。多孔磚中摻入成孔劑成孔劑燃燒后會在磚制品中留下細小的孔隙。

                微孔多孔磚的研制

                為了利用磚瓦工業中常見的設備和擠出成型技術生產微孔多孔磚必須將摻有成孔劑的原料處理成可以擠出的漿料。首先用快速攪拌器將原料制成固體成分占的漿料在漿料的攪拌過程中摻入穩定劑和成孔劑穩定劑具有液化作用可以降低漿料的含水量并改善漿料的流動性能穩定劑的混入可將漿料變稠變硬。漿料和成孔劑也可同時連續地注入雙軸攪拌機中進行強力攪拌,直到獲得所需的稠度。干物料的摻入會影響擠出磚坯的均勻性,因此,干物料一定要摻入到雙軸攪拌機中。為了獲得較低體積密度(0.4〜0. 5kg/ dm3)的磚制品,需摻入粉狀的稻草、鋸末和極細的聚苯乙烯;粉狀石灰或粘土的摻入可以生產較高密度(0.7〜0. 8kg/dm3)的磚制品。成型時采用改進過的不需抽真空的磚機,成型壓力不需太高。盡管微孔孔隙率較高,仍可生產出孔洞率達50 %的多孔磚。生產如此高孔隙率、高孔洞率、高精致結構的多孔磚是有實際價值的,圖1為正在擠出的高孔洞率微孔多孔磚。

        圖1正在擠出的微孔高孔洞率多孔磚

                如果用現有擠磚機生產這種微孔多孔磚。則需要對磚機進行改造。以便在低壓力下也能使單位時間內通過機口的物料流較大。

                試驗結果

                為了研究擠出微孔多孔磚的可能性,德國磚瓦研究所首先生產了三孔的標準磚如圖2所示,隨后,用同樣的原料生產5排孔的標準磚(見圖3)。兩種磚燒后的體積密度大約為0.8kg/dm3分別用這兩種磚砌墻。磚的長度方向(240mm)作為墻的厚度。經儀器測試,3排孔的磚墻的導熱系數為入=0. 180W/ (m •k),5排孔磚墻的導熱系數為X = 0. 162W/(m •k)。設計多孔磚孔洞的最初目的是便于干燥和焙燒中水蒸氣和氣體的逸出,但是,多孔磚熱導性能測試證實了孔洞排數對保溫性能的影響作用是較大的,即使只有13%的孔洞率。為了使3排孔多孔磚獲得與5排孔磚相同的導熱系數,必須將3排孔磚的體積密度降低至0.7 kg/ dm3,磚的抗壓強度仍要保持在3.0N/mm2,試驗結果見表2,與壓制成型磚相比,擠出型多孔磚的試驗數據比較集中,這表明擠出磚的各項性能比較一致。在可行性研究中,還生產了7排孔的10DF擠出多孔磚見圖4,并對磚的體積密度和其它性能進行了研究,其結果見表3。

        圖2  3排孔的標準磚

        圖3  5排孔的標準磚

        圖4  7排孔的微孔多孔磚

        表2 德國標準磚(NF)的性能測試數據

        圖5  16排孔的短壁多孔磚

                圖5為經另一機口擠出的16排孔的短壁多孔磚,其磚坯的真實密度為0.82 kg/ dm3,孔洞率為50%時的體積密度為0.41 kg/ dm3,其導熱系數為人=0.094W/(m.K),

                抗壓強度為4. 4N/mm2。該多孔磚的缺點是;其在工業化的生產中不可避免地會出現扭曲變形,因此,擠出型的微孔多孔磚必須具有足夠厚度的外壁和齒狀的凸起,便于磚相互間組裝拼接(見圖6),從而消除砂漿連接引起的熱力學問題。在隨后的試驗中還擠出成型了19排孔和13排孔的10DF微孔多孔磚見圖6圖7 ,這些磚外壁還有齒狀的凸起。

        圖6   13排孔的10DF微孔多孔磚

        圖7  19排孔的微孔多孔磚

                生產微孔多孔磚時,原料處理尤其重要,如果漿料太軟,則擠出磚就會發生較明顯的變形,外壁上齒狀的凸起也會因變形而不精確;如果漿料太硬,則多孔磚內部的微孔結構就會破壞,試驗結果見表3。該試驗中選用了多種粘土,通過磚坯的體積密度和抗壓強度可以對各種粘土進行分辨。試驗結果表明只有少量的粘 土制成的多孔磚抗壓強度較低如表3中的第7和第8 號樣品。磚坯的體積密度和導熱系數事實上是可以改善的。

        表3 德國標準磚(10DF)的性能測試數據

                總結

                德國磚瓦研究所(IZF)在不減薄孔壁厚度的前提 ,通過試驗證實,改變多孔磚的微結構可以達到改善粘土多孔磚和砌塊的熱保溫性能的目的。在密實的原料中添加成孔劑,就可以在磚坯中形成微孔結構試驗中 選用了多種粘土原料生產多種孔形排列的微孔多孔磚。使生產這種微孔多孔磚的可行性得到證實試驗結果還表明并非所有的粘土都可以生產這種微孔多孔磚。只有通過細致的原料試驗才可以得出準確的結論。

        關鍵詞:保溫磚   粘土磚      
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