【粉煤灰砖】「分析」高掺量粉煤灰与锰渣轻质节能免烧砖的探讨

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摘要：免烧砖技术具有节能、环保等优点，逐渐取代了传统的粘土砖形式，目前广泛应用于各种建筑墙体。

1 免烧砖的概念

未经过烧结的砖称之为免烧砖， 其在当前建筑墙体得到广泛应用， 免烧砖具有的节能环保特点符合我国绿色节能的发展理念，其能达到废弃物的处理、成本的降低等作用。免烧砖也可以理解为，将砂质、矿渣加入石灰、水泥等原料所制成的砖，制成步骤包括制备胚料、成型、养护等[1]。高掺量粉煤灰与锰渣轻质节能免烧砖的原料主要为粉煤灰、锰渣，通过加入水泥、石灰等材料达到相互粘结的效果，最终形成免烧砖，其养护方式主要有两种，即自然养护、蒸汽养护。免烧砖的原材料包括粘土、粉煤灰、砂石、水泥、矿渣、钢渣等。胡普华等对粉煤灰轻质节能免烧砖展开研究，通过将火山灰颗粒、水洗沙、石屑等骨料加入粉煤灰原料中，能够使砖的强度得到提升； 黄凤会等通过采用碱激发剂制成免烧环保砖，能够使砖体的整体性能增强。

2 实验准备

2.1 粉煤灰

高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖中粉煤灰和锰渣是必不可少的原料，其是一种胶结成分、微集料成分。

2.2 水泥

自然养护、蒸汽养护是高掺量粉煤灰与锰渣轻质节能免烧砖的两种养护条件， 由于一般的养护条件对于粉煤灰中的活性SiO2、AI2O3会出现水化缓慢的现象， 极易造成免烧砖早期强度较低，增大搬运难度。为了增强免烧砖的强度，将水泥适当加入配合比中能取得良好效果。水泥在免烧砖中的作用突出，主要体现在两点：①较快的早期水化速度，会使免烧砖的早期强度增强； ②水泥的使用能增强免烧砖后期的耐久性与强度，确保砖体的整体性能与质量。

2.3 石灰和石膏

（1）石灰的质量与免烧砖性能有着直接联系，其作为一种钙质成分的材料，能够实现粉煤灰水化的促进，在选择石灰材料时，应当选用含量超过60%的有效氧化钙成分的石灰，且应当保证其适中的消化速度。

（2）石膏采用半水石膏。半水石膏能够实现钙矾石的生成，主要是由粉煤灰中的活性AI2O3与石膏生而生成的，其能够使免烧砖的早期强度得到提高。

（3）骨料

高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖中的骨料发挥的价值较大，包括火山灰颗粒、水洗沙，石屑等，其主要起着支撑骨架的效果，其能够达到砖的强度增强，同时使砖的重量降低的效果。

（4）复合外加剂

加入适当的复合外加剂能够使初胚强度提升， 达到石灰结晶速度加快、晶体数量增多的目的，主要包括三乙醇胺、氯化钠等多种无机盐混合物[2]。

3 实验方法

（1）配合比优选

粉煤灰凝材料是高掺粉煤灰轻质节能免烧砖的主要材料，适当的加入火山灰颗粒、水洗沙、石屑等骨料，以及外加剂，能够提高成品的强度与耐久性。在生产过程中，可采用挤压成型生产工艺，成品后采用自然养护的方法。实验以就地取材的原则展开，以达到节约成本的目的；确保配合比的优选：水泥15%、锰渣43%、粉煤灰42%。

（2）实验方法

试验实施过程中需对各项指标进行测试，包括抗压强度、抗折强度、软化系数、干燥收缩、抗冻性等，测试应以《粉煤灰砖》（JC239-2001）要求为准。

4 结果

4.1 高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖的物理力学性能

高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖的成型应按照实心粘土砖的尺寸240mm×115mm×53mm 为准； 高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖的物理力学性能应在自然养护28d 后， 其表观密度达到1700~1900kg/m3，强度等级在MU10 及以上。

4.2 高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖的增强机理分析

为了提高高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖的强度， 应当注意这几点：①物理挤压作用：采用免烧砖的挤压成型工艺获得高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖， 其中免烧砖坯的形成是通过采用挤压成型工艺，以此使原材料颗粒之间紧密接触所形成，其能确保高效的原材料颗粒的水化作用，20MPa 是挤压成型压力的指标。②骨料的骨架支撑作用：高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖中的骨料能发挥其骨架支撑作用，主要是火山灰颗粒、水洗沙，石屑等骨料与物料中的胶凝材料能达到相互黏结。通过研究可知，良好的黏结情况能增强骨料的配比强度，且有助于降低重量，使砖的强度大大提高。③颗粒表明的离子交换和团粒化作用： 高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖的水化进程中会形成水化膜，主要是单个物理颗粒与水分子相接触而形成的，其能够有效提高砖的强度。④界面作用：在高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖形成中存在着界面作用， 其能够逐渐增强免烧砖的强度。

5 讨论

高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖应确保材料的优选， 且需要保证配合比的优化，为了提高产品质量，应采用科学的生产工艺进行质量控制，一般情况下需满足1700~1900kg/m3 的表观密度，强度等级应达到MU10 及以上，在实验过程中各项指标的测试应以《粉煤灰砖》（JC239-2001）要求作为标准。同时，高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖各项性能指标应与实心粘土砖相接近；另外，高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖的强度的提升，与物理挤压作用、骨料的骨架支撑作用、颗粒表明的离子交换和团粒化作用、界面作用有着密切联系，这几个方面的作用是增强高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖的强度的核心。

5.1 原料处理的基本要素

高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖的质量关键在于原料处理的好坏，相关人员应当注重这几点：①混合均匀性：原材料的混合应确保搅拌均匀； ②胶结料粘土等风化与加水搅拌后的陈化，使原料的制砖性能得以改善，使原料塑性得到提升；③通过轮碾后将粉煤灰中大量空气排除，使混合料的密度增加，以此提高砖体的稳定性与耐久性。

5.2 胶结原料的细磨处理

胶结原料的细膜处理关系到砖体的整体质量， 相关人员应重视高掺量粉煤灰生产线。粉煤灰原本的塑性较低，其需要粘接散状的粉煤灰颗粒，通过机械的办法形成砖坯体，这就要求胶结原料均匀包围粉煤灰颗粒。粉煤灰是高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖的主要原料， 少量的胶结原料要结合众多粉煤灰颗粒，只有使胶结原料的比表面积增加，才能使胶结料的颗粒粒度减少，因此，需要尤为注重胶结原料的细磨处理。

5.3 陈化处理适应性的商榷

在高掺量粉煤灰轻质节能免烧砖过程中， 陈化处理能使原料水分的均匀性提升，使砖体成型的效果更佳。然而对于陈化处理对全粉煤灰与掺量在70%以上的粉煤灰砖的适应性还需要进行商榷。主要是由于粉煤灰砖的吸附水能力较差，密度较小等原因， 极易导致高掺量与粉煤灰砖混合料的陈化作用不显著，这对砖体成型带来一定的影响，因此，是否需要陈化还需要进一步深入研究。

6 结束语

综上所述， 通过实施高掺量粉煤灰与锰渣轻质节能免烧砖，实现了免烧砖技术的资源、能源的节约效果，减少成本，使企业取得良好经济效益，促进免烧砖行业的良好发展。

来源于内蒙古兴和县蒙鹰建材有限责任公司姚红兵