模块五　烧土及熔融制品1（课件）- 《建筑材料》同步教学（北京理工版）

项目一　烧土及熔融制品的原料与生产 任务一　烧土及熔融制品的原料 任务二　烧土及熔融制品的生产工艺 返回 1 任务一　烧土及熔融制品的原料 一、黏土 黏土为沉积岩,其主要组成矿物称为黏土矿物.黏土矿物是具有层片状构造的含水铝硅酸盐(xAl２O３·ySiO ２ ·zH ２ O)矿物的总称,包括高岭石、蒙脱石、水云母等.黏土中除黏土矿物外,还含有石英、长石、云母、钙、镁、钾、钠、铁的氧化物和有机物等杂质. １. 矿物组成 (１)黏土矿物.含水铝硅酸盐,层片状晶体结构,颗粒细小(小于０.００５mm),具有胶体性质.黏土矿物的种类和含量决定可塑性、收缩性以及烧结坯体的物理力学性质. (２)杂质.非黏土矿物及有机物,直接影响制品的性质. 下一页 返回 任务一　烧土及熔融制品的原料 ２. 化学组成 SiO ２ 、Al ２ O３ 和少量的Fe ２ O ３. ３. 种类 根据耐火度(不仅可说明黏土在高温下的性质,还能反映其纯净程度)的不同,黏土可分为以下四种: (１)高岭土(瓷土).高岭土为高纯度的黏土,不含氧化铁等染色杂质,焙烧后呈白色.高岭土颗粒较粗,塑性差,烧熔温度为１７３０℃~１７７０℃,是生产瓷器的主要原料. (２)耐火黏土(火泥). 上一页 下一页 返回 任务一　烧土及熔融制品的原料 耐火黏土耐火温度为１５８０℃以上,杂质含量小于１０％,焙烧后呈淡黄色至黄色,主要用来生产耐火材料及耐火、耐酸陶瓷. (３)难熔黏土(陶土).难熔黏土为较纯净的黏土,通常其铁、镁、碱的氧化物等熔剂化合物及有机物的含量为１０％~１５％,烧熔温度为１５８０℃~１３５０℃,焙烧后呈淡灰色、淡黄色至红色,主要生产精陶器. (４)易熔黏土(砖土).含有大量的细砂、尘土、有机物及铁矿物等杂质(杂质含量大于１５％),烧熔温度低于１３５０℃,焙烧后呈红色,是生产砖、瓦及其他粗陶制品的原料. ４. 性质 上一页 下一页 返回 任务一　烧土及熔融制品的原料 (１)可塑性.黏土加水调成的泥团,具有一定的可塑性,能形成各种形状的生坯(尚未焙烧的制品)而不产生裂缝.这是烧结制品的重要工艺性质.此性质与黏土中细颗粒含量有关.细颗粒含量多时,其可塑性明显提高.黏土可塑性好,其制品易成型.但可塑性过大,坯体随脱水会出现较大的收缩,而影响砖的外观和规格.可塑性过小,制品不易成型. 可塑性大的黏土坯体,其干燥和焙烧时的收缩也大,这将使制品的尺寸缩小或导致开裂.因此,常掺入砂等颗粒较粗的材料(称为瘠化料). (２)烧结性. 上一页 下一页 返回 任务一　烧土及熔融制品的原料 黏土焙烧过程中主要变化是:水分蒸发,有机物烧尽,黏土矿物的结晶水脱出,继续加热至１０００℃以上时已分解的矿物将形成新的结晶硅酸盐矿物.同时,黏土中易熔化化合物形成一定量的熔融物,它包裹未熔融的颗粒,填充颗粒空隙并粘结颗粒.随温度升高,熔融物增多,坯体孔隙率降低,使其强度、耐水性和抗冻性均相应提高,黏土的这种性质称为黏土的烧结性. 当坯体达到烧结温度后,继续升高温度会形成更多的熔融物,使坯体软化,变形增大,成为废品.烧制黏土制品时,应控制在部分熔融状态,即烧结状态. 上一页 下一页 返回 任务一　烧土及熔融制品的原料 (３)收缩性.黏土的收缩性为制品在自然状态下的“气缩”与在烧制时候的“烧缩”的总收缩. 二、其他原料 １. 粉煤灰 粉煤灰为细粉状,呈灰色或灰白色(含水时为黑灰色).灰分本身具有一定发热量,作为生产砖的原料有一定的节煤效果,生产出来的砖不但强度高,而且重量轻.但需要将粘结料(黏土、水玻璃等)与粉煤灰以一定比例配合作为制砖原料. ２. 煤矸石 上一页 下一页 返回 任务一　烧土及熔融制品的原料 煤矸石是煤矿的工业废渣,使用时需进行破碎.使用煤矸石烧砖时,由于其本身含有大量的碳,可不用或少用煤,节能节土. ３. 页岩 页岩是黏土岩的构造变种,具有页理构造(即岩石平行层理方面可分裂成层状或纸片状)的黏土岩,生产砖瓦时不用黏土,不但节省农田,而且可开山造田. 上一页 返回 任务二　烧土及熔融制品的生产工艺 一、生产工艺流程 (１)烧结砖的生产工艺过程如图５-２所示. (２)饰面烧结制品的工艺生产过程如图５-３所示. 也有的制品在成型、干燥后先焙烧(素烧),然后上釉再焙烧一次(釉烧). 釉是由熔融温度低、易形成玻璃态的矿物原料(长石釉、石灰釉)和化工原料制成的釉浆,涂在坯体表面经焙烧而成的玻璃态薄层. 釉的作用是提高制品的机械强度、化学稳定性和热稳定性,掩饰坯体缺点,保护坯体不透水、不受污染,且有装饰效果. 二、成型方法 下一页 返回 任务二　烧土及熔融制品的生产工艺 １. 塑性成型法 用含水量为１５％~２５％可塑性良好的坯料,通过挤泥机挤出一定断面尺寸的泥条,切割后获得制品的形状.此法适合成型烧结普通砖,烧结多孔砖及烧结空心砖. ２. 半干压或干压成型法 用含水量低(半干压法为８％~１２％,干压法为４％~６％),可塑性差的坯料,在压力机上成型.由于坯料含水量少,有时可不经干燥立即进行焙烧,简化了工艺.墙地砖多用此法成型. ３. 注浆成型法 上一页 下一页 返回 任务二　烧土及熔融制品的生产工艺 用含水量高达４０％,呈泥浆状态的坯料,注入石膏模型中,石膏吸收水分使坯料变干而获得制品的形状.此法适合成型形状复杂或薄壁制品.卫生陶瓷,釉面砖多用此法成型. 三、干燥与焙烧 成型后的生坯,其含水量必须降至８％~１０％,才能入窑焙烧,因而需要进行干燥.干燥是生产工艺的重要阶段,制品裂缝多半是在这个阶段形成的.干燥分自然干燥与人工干燥. 焙烧是生产工艺的关键阶段.焙烧的目的是使黏土产生烧结,从而使制品产生强度,并具有相应的其他性质. 上一页 下一页 返回 任务二　烧土及熔融制品的生产工艺 因此,焙烧温度是否适当,对烧结制品来说是非常重要的. 欠火制品:当焙烧温度低于烧结温度下限时产生的.特点:坯体孔隙率大,强度低,耐久性差,颜色浅,敲之声音哑等. 过火制品:当焙烧温度高于烧结温度上限时产生的.特点:坯体孔隙率小,密实度大,强度与耐久性均高,导热性较强,颜色深,敲之声音响,但产品多有弯曲或扭曲变形. 两者均属于不合格产品. 上一页 返回 图５-２　烧结砖的生产工艺过程 返回 图５-３　饰面烧结制品的工艺生产过程 返回 项目二　砌墙砖 任务一　烧结普通砖 任务二　烧结多孔砖和多孔砌块 任务三　烧结空心砖 返回 15 任务一　烧结普通砖 烧结普通砖是传统的墙体材料,具有较高的强度和耐久性,又因其多孔而具有保温绝热、隔声吸声等优点,因而适宜做建筑围护结构,被大量应用于砌筑建筑物的内墙、外墙、柱、拱、烟囱、沟道及其他构筑物,也可在砌体中放置适当的钢筋或钢丝以代替混凝土柱和过梁. 国家标准«烧结普通砖»(GB５１０１—２００３)规定,凡以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰等为主要原料,经成型、焙烧而成的实心或孔洞率不大于１５％的砖,称为烧结普通砖. 一、烧结普通砖的种类 (一)按主要原料不同 下一页 返回 16 任务一　烧结普通砖 烧结普通砖按主要原料不同可分为黏土砖(N)、页岩砖(Y)、煤矸石砖(M)和粉煤灰砖(F).各种砖的技术参数见表５-２. 当采用页岩、煤矸石、粉煤灰为原料烧砖时,因其含有可燃成分,焙烧时可在砖内燃烧,不但节省燃料,还使坯体烧结均匀,提高了砖的质量. (二)按燃料方式不同 烧结普通砖按燃料方式不同可分为内燃砖和外燃砖. 内燃砖:为了节约燃料,常将炉渣等含可燃物的工业废渣或农业废物(稻壳、麦秆)作为内燃料掺入黏土中,用以烧制而成的砖.不仅可节省外投煤、黏土原料,而且体积密度小、保温隔热性好、强度高;同时处理工业废渣和农业废物. 上一页 下一页 返回 任务一　烧结普通砖 (三)按焙烧气氛不同 烧结普通砖按焙烧气氛不同可分为红砖和青砖. 红砖:氧化气氛,铁的氧化物是Fe２O３,砖呈淡红色. 青砖:还原气氛,铁的氧化物是FeO或Fe ３ O４,砖呈青灰色.(燃料消耗多) 青砖比红砖结实、耐久,但价格较红砖高. (四)按焙烧温度不同 烧结普通砖按焙烧温度不同可分为过火砖和欠火砖. 过火砖:颜色深、声清脆、孔隙率小、强度高、变形大、导热性强、保温隔热性差. 上一页 下一页 返回 任务一　烧结普通砖 欠火砖:颜色浅、声哑、孔隙率大、保温隔热性好、强度低、耐久性差. 二、烧结原理 黏土制成坯体,经干燥然后入窑焙烧,温度升至２００ ℃,黏土中游离水分蒸发;温度达到４２５℃~８５０℃时,高岭石等矿物中的结晶水脱出,并逐步分解;当温度升至９００℃~１１００℃时,黏土中的易熔成分开始熔化,出现玻璃体液相并填充于不熔颗粒的间隙中将其粘结.此时,坯体孔隙率下降,密实度增加,强度也相应提高,这一过程称为烧结.砖在焙烧过程中,若焙烧温度控制不当,则会产生欠火或过火砖,将导致砖的物理力学性质降低. 上一页 下一页 返回 任务一　烧结普通砖 工业废料(如粉煤灰、煤矸石)或地方性材料(如页岩等)用作制砖的原料.它们的化学成分与黏土相近,烧结原理也相似,用这些材料制砖,不仅可节约黏土原料,而且可充分利用工业废料,减少环境污染,降低成本,是墙体材料改革的方向之一. 三、技术性质 国家标准«烧结普通砖»(GB５１０１—２００３),对烧结普通砖的性质做了具体的规定. (一)规格 如图５-４所示,烧结普通砖的外形为直角六面体,其公称尺寸为:长２４０mm、宽１１５mm、高５３mm. 上一页 下一页 返回 任务一　烧结普通砖 若考虑砖之间１０ mm 厚的砌筑灰缝,则４ 块砖长、８块砖宽、１６块砖厚均为１m.１m３ 的砖砌体需砖数为:４×８×１６＝５１２(块). (二)质量等级 １. 强度等级 烧结普通砖根据抗压强度分为MU３０、MU２５、MU２０、MU１５、MU１０五个强度等级.烧结普通砖是通过取１０块砖试样进行抗击强度试验,根据抗击强度平均值和强度标准值来划分.其强度值应符合表５-３的规定. 砖块抗压强度测定示意如图５-５所示. 上一页 下一页 返回 任务一　烧结普通砖 ２. 产品质量等级 烧结普通砖(强度和抗风化性能合格的砖)根据尺寸偏差、外观质量、泛霜和石灰爆裂分为优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)三个质量等级.优等品适用于清水墙和墙体装饰,一等品、合格品可用于混水墙和内墙. (１)其尺寸偏差应符合表５-６的规定. (２)其外观质量应符合表５-７的规定. (３)抗风化性能是烧结普通砖主要的耐久性之一,按划分的风化区采用不同的抗风化指标,风化区用风化指数进行划分. 上一页 下一页 返回 任务一　烧结普通砖 风化指数:日气温从正温降至负温,或从负温升至正温的平均天数与从霜冻之日起至霜冻消失之日降雨量的平均值的乘积. 风化指数大于或等于１２７００为严重风化区,风化指数小于１２７００为非严重风化区.全国风化区划分见表５-８. 严重风化区中的１、２、３、４、５地区的砖必须进行冻融试验.其他地区的砖的抗风化性能符合表５-９的规定时可不做冻融试验,否则,必须进行冻融试验. 冻融试验后,每块砖样不允许出现裂纹、分层、掉皮、缺棱、掉角等冻坏现象;质量损失不得大于２％. 上一页 下一页 返回 任务一　烧结普通砖 (４)泛霜是可溶盐随着砖内水分蒸发而在砖表面产生的一种盐析现象,一般为白色粉末,常在砖表面形成絮团状斑点. 轻微泛霜:对清水砖墙建筑外观产生较大影响. 中等泛霜:砖用于建筑中的潮湿部位时,７~８年后因盐析结晶膨胀将使砖砌体表面产生粉化剥落,在干燥环境使用约１０年以后也将开始剥落. 严重泛霜:破坏建筑结构. 根据«烧结普通砖»(GB５１０１—２００３)的规定: 优等品:无泛霜; 上一页 下一页 返回 任务一　烧结普通砖 一等品:不允许出现中等泛霜; 合格品:不允许出现严重泛霜. (５)石灰爆裂是指砖的坯体中夹杂有石灰石,当砖焙烧时,石灰石分解为生石灰留置于砖中,砖吸水后体内生石灰熟化产生体积膨胀而使砖发生胀裂现象.根据«烧结普通砖»(GB５１０１—２００３)的规定: 优等品:不允许出现最大破坏尺寸大于２mm 的爆裂区域. 一等品:最大破坏尺寸大于２mm 且小于等于１０mm 的爆裂区域,每组砖样(五块)不得多于１５处.不允许出现最大破坏尺寸大于１０mm 的爆裂区域. 上一页 下一页 返回 任务一　烧结普通砖 合格品:最大破坏尺寸大于２mm 且小于等于１５mm 的爆裂区域,每组砖样不得多于１５处.其中大于１０mm 的爆裂区域不得多于７处.不允许出现最大破坏尺寸大于１５mm的爆裂区域. 烧结普通砖中不允许有欠火砖、酥砖和螺旋纹砖. (三)产品标记 烧结普通砖的产品标记按产品名称、规格、品种、强度等级、质量等级和标准编号的顺序编写. 上一页 下一页 返回 任务一　烧结普通砖 (四)烧结普通砖的应用 烧结普通砖具有一定的强度,除可用于砌筑承重或非承重墙体外,还可砌筑砖柱、砖拱、砖过梁、沟道、基础等.由于烧结普通砖大多采用黏土制作,故各地方有关部门对其使用有一定的规定. 上一页 返回 任务二　烧结多孔砖和多孔砌块 一、烧结多孔砖的主要技术性质 国家标准«烧结多孔砖和多孔砌块»(GB１３５４４—２０１１)对烧结多孔砖的技术性质的规定如下: (一)规格 烧结多孔砖和多孔砌块的外形为直角六面体,在与砂浆的接合面上应设有增加结合力的粉刷槽和砌筑砂浆槽,并符合下列要求: 粉刷槽:混水墙用砖,应在条面和顶面上设有均匀分布的粉刷槽或类似结构,深度不小于２mm. 砌筑砂浆槽:砌块至少应在一个条面或顶面上设立砌筑砂浆槽. 下一页 返回 任务二　烧结多孔砖和多孔砌块 两个条面或顶面都有砌筑砂浆槽时,砌筑砂浆槽深应大于１５mm 且小于２５mm;只有一个条面或顶面有砌筑砂浆槽时,砌筑砂浆槽深应大于３０mm 且小于４０mm.砌筑砂浆槽宽应超过砂浆槽所在砌块面宽度的５０％. 烧结多孔砖和多孔砌块的长度、宽度、高度尺寸应符合下列要求: 砖规格尺寸(mm):２９０、２４０、１９０、１８０、１４０、１１５、９０. 砌块规格尺寸(mm):４９０、４４０、３９０、３４０、２９０、２４０、１９０、１８０、１４０、１１５、９０. 其他规格尺寸由供需双方协商确定. 上一页 下一页 返回 任务二　烧结多孔砖和多孔砌块 烧结多孔砖的孔形有圆形或非圆形,圆形直径≤２２mm,非圆形孔内切圆直径≤１５mm. (二)等级 １. 强度等级 根据抗压强度分为MU３０、MU２５、MU２０、MU１５、MU１０五个强度等级. ２. 密度等级 砖的密度(kg/m３)等级分为１０００、１１００、１２００、１３００四个等级. 上一页 下一页 返回 任务二　烧结多孔砖和多孔砌块 砌块的密度(kg/m３)等级分为９００、１０００、１１００、１２００四个等级. (三)产品标记 烧结多孔砖产品标记按产品名称、品种、规格、强度等级、密度等级和标准编号的顺序编写. (四)技术要求 １. 尺寸允许偏差 尺寸允许偏差应符合表５-１０的规定. ２. 外观质量 砖和砌块的外观质量应符合表５-１１的规定. 上一页 下一页 返回 任务二　烧结多孔砖和多孔砌块 ３. 密度等级 密度等级应符合表５-１２的规定. ４. 强度等级 烧结多孔砖根据抗压强度划分为五个强度等级,见表５-１３. ５. 孔型孔结构及孔洞率 孔型孔结构及孔洞率应符合表５-１４的规定. ６. 泛霜 每块砖或砌块不允许出现严重泛霜. ７. 石灰爆裂 上一页 下一页 返回 任务二　烧结多孔砖和多孔砌块 (１)最大破坏尺寸大于２mm 且小于等于１５mm 的爆裂区域,每组砖样不得多于１５处.每块砖或砌块不允许出现严重泛霜. (２)不允许出现破坏尺寸大于１５mm 的爆裂区域. ８. 抗风化性能 风化区的划分见表５-８. 严重风化区中的１、２、３、４、５地区的砖、砌块和其他地区以淤泥、固体废弃物为主要原料生产的砖和砌块必须进行冻融试验;其他地区以黏土、粉煤灰、页岩、煤研石为主要原料生产的砖和砌块的抗风化性能符合表５-１５规定时可不做冻融试验,否则必须进行冻融试验. 上一页 下一页 返回 任务二　烧结多孔砖和多孔砌块 １５次冻融循环试验后,每块砖和砌块不允许出现裂纹、分层、掉皮、缺棱掉角等冻坏现象. 二、烧结多孔砖的应用 烧结多孔砖强度较高,主要用于砌筑六层以下建筑物的承重墙或高层框架结构填充墙(非承重墙).由于为多孔构造,故不宜用于基础墙的砌筑. 上一页 返回 任务三　烧结空心砖 烧结空心砖是以黏土、页岩或煤矸石为主要原料,经成型、焙烧而成的孔洞率不小于４０％的砖,其生产工艺与烧结多孔砖相似. 根据现行国家标准«烧结空心砖和空心砌块»(GB１３５４５—２０１４)的规定,烧结空心砖的技术有以下要求. 一、类别 按主要原料分为黏土空心砖和空心砌块(N)、页岩空心砖和空心砌块(Y)、煤矸石空心砖和空心砌块(M)、粉煤灰空心砖和空心砌块(F)、淤泥空心砖和空心砌块(U)、建筑渣土空心砖和空心砌块(Z)、其他固体废弃物空心砖和空心砌块(G). 下一页 返回 任务三　烧结空心砖 二、尺寸规格 长度(mm):３９０、２９０、２４０、１９０、１８０(１７５)、１４０; 宽度(mm):１９０、１８０(１７５)、１４０、１１５; 高度(mm):１８０(１７５)、１４０、１１５、９０. 砖的壁厚应大于１０mm,肋厚应大于７mm,孔洞率大于或等于４０％.其形状如图５-６所示. 烧结空心砖与烧结多孔砖相比,孔洞个数少,孔洞率较大,一般孔洞率大于４０％.砌筑时,孔洞水平方向放置,故又称为水平孔空心砖. 上一页 下一页 返回 任务三　烧结空心砖 三、等级 (一)强度等级 根据抗压强度分为MU１０.０、MU７.５、MU５.０、MU３.５四个强度等级. (二)密度等级 按体积密度分为８００级、９００级、１０００级、１１００级四个等级. 四、产品标记 空心砖和空心砌块的产品标记按产品名称、类别、规格(长度×宽度×高度)、密度等级、强度等级和标准编号的顺序编写. 上一页 下一页 返回 任务三　烧结空心砖 五、技术要求 (一)尺寸允许偏差 尺寸允许偏差应符合表５-１６的规定. (二)外观质量 空心砖和空心砌块的外观质量应符合表５-１７的规定. (三)强度等级 烧结多孔砖根据抗压强度划分为五个强度等级,见表５-１８. (四)密度等级 上一页 下一页 返回 任务三　烧结空心砖 烧结空心砖和空心砌块根据表观密度分为８００、９００、１０００、１１００四个密度级别,见表５-１９. (五)孔洞排列及其结构 孔洞排列及其结构应符合表５-２０的规定. 在空心砖和空心砌块的外壁内侧宜设置有序排列的宽度或直径不大于１０mm 的壁孔,壁孔的孔型可为圆孔或矩形孔. (六)泛霜 每块空心砖和空心砌块不允许出现严重泛霜. (七)石灰爆裂 每组空心砖和空心砌块应符合下列规定: 上一页 下一页 返回 任务三　烧结空心砖 (１)最大破坏尺寸大于２mm 且小于等于１５mm 的爆裂区域,每组空心砖和空心砌块不得多于１０处.其中大于１０mm 的不得多于５处. (２)不允许出现破坏尺寸大于１５mm 的爆裂区域. (八)抗风化性能 严重风化区中的１、２、３、４、５地区的空心砖和空心砌块应进行冻融试验,其他地区空心砖和空心砌块的抗风化性能符合表５-２１规定时可不做冻融试验,否则必须进行冻融试验. 冻融循环１５次试验后,每块空心砖和空心砌块不允许出现分层、掉皮、缺棱掉角等冻坏现象.冻后裂纹长度不大于表５-１７中第４项、第５项的规定. 上一页 下一页 返回 任务三　烧结空心砖 烧结空心砖主要用于非承重墙体,如框架结构填充墙、非承重内隔墙. 与实心砖相比,空心砖可减轻结构自重,砖体尺寸大,可节约砌筑砂浆用量、缩短工时,并可减少黏土、电力及燃料消耗量,改善建筑物的隔热与隔声性能. 比普通烧结砖节省黏土用量２０％~３０％、燃料消耗１０％~２０％,减轻墙体自重１０％~３５％,减少砌筑砂浆用量２０％ ~２５％,提高砌筑工效２０％ ~４０％,降低墙体总造价约２０％. 上一页 返回 表５-２　各种砖的技术参数 返回 图５-４　烧结普通砖 返回 表５-３　烧结普通砖的强度等级 返回 图５-５　砖块抗压强度测定示意 返回 表５-６　烧结普通砖的尺寸允许偏差 返回 表５-７　烧结普通砖的外观质量标准 返回 表５-８　风化区的划分 返回 表５-９　抗风化性能 返回 表５-１０　尺寸允许偏差 返回 表５-１１　砖和砌块的外观质量 返回 表５-１２　密度等级 返回 表５-１３　烧结多孔砖强度等级 返回 表５-１４　孔型孔结构及孔洞率 返回 表５-１５　抗风化性能 返回 图５-６　烧结空心砖和空心砌块示意图 返回 表５-１６　尺寸允许偏差 返回 表５-１７　空心砖和空心砌块的外观质量 返回 表５-１８　烧结多孔砖的强度等级 返回 表５-１９　烧结空心砖和空心砌块密度级别 返回 表５-２０　孔洞排列及其结构 返回 表５-２１　抗风化性能 返回 $$