粉煤灰制砖的回顾与展望.doc

粉煤灰制砖的回顾与展望林坤明福建省漳州市芗城坤明建材机械研究所2004年1月 摘要：本文论证粉煤灰制砖中，“高孔隙成型”是一种不可实施和无实用性的技术。因此要提防有人借“高掺量、高孔隙率”继续搞欺骗。本文还指出：多孔结构不但是世界墙材行业的发展趋势，更是突破中国红砖价低的有效途径；在外国效益良好的德国压砖机，在中国远没有突破盈亏平衡点；中国必须、也能够有自己的创新压砖机。关键词：粉煤灰；高孔隙成型；密实成型；多孔结构 我国的粉煤灰制砖，几十年来一直存在抗渗抗冻性差，墙体开裂等问题。其实质是技术上存在浮燥与欺骗。严峻的现实教会我们，我们不但要有求真务实的态度创新技术，还要以事实为照妖镜，提防有人借“高掺量、高孔隙率”继续年复一年的欺骗。一、“高孔隙成型”是一种不可实施的、无实用性的技术 几十年来，许多权威在粉煤灰制砖中一直坚持高掺量、高孔隙率的轻质、保温、“高孔隙率”成型的技术路线，以为是上上之策。却没想到是一种不可实施和无实用性的技术。为什么？1、任何技术都要符合技术原理在挤砖机、压砖机的生产中，粉煤灰堆积体积近似不可压缩。把追求高掺量转化为追求高孔隙率的结果是：高达40%的孔隙率表征粉煤灰堆积体积内的空间远大于胶凝材料的堆积体积。坯体在成型时只能产生颗粒的接触、咬合强度，而占坯体强度80%的胶体毛细管强度不会产生。因而，它是爆米花糖的结构，不易成型是必然的。这种成型压力压空气的技术，在世界绝无仅有。2、高掺灰量不等于大吃灰量专业人员都知道，一单位体积的产品最多只能“吃”一单位堆积体积的粉煤灰。“高掺量”只是文字游戏。3、高孔隙率等于高透水率和无抗冻性粉末冶金生产的含油轴承因含油而性能超群，相同原理生产的粉煤灰砖却因含水而一钱不值。高达40%的孔隙率和仅有15%的吸水率，表征制品内部存在25%的自由水能流通的孔隙，不能抗渗和在湿环境中没有抗冻性是必然的。4、以事实为照妖镜，识破骗局某权威把外国压砖机生产的“高孔隙率”蒸压粉煤灰砖吹捧成“高新技术”。其实，正是这种“高孔隙率”的产品，在寒冷地区使用，3?5年墙体便开裂，抹灰层脱落。墙都裂了，强度的意义在哪里？ 假话说一千遍，真的能成为真理吗！5、性能差，成本高我国许多地区，红砖的销售价格约70元/M3，就算每块红砖的墙改基金提高到0.04元，销售价格也不超出100元/M3。对比一种“高孔隙率”的免烧粉煤灰砖（粉煤灰80%，水泥、石灰各10%），原料成本约62元/M3，小成本约80元/M3。加上税收、管理费、折旧、利息等，已经没有利润空间。在实际生产中，20%胶凝材料难以成型，需要增加胶凝材料用量。生产成本因此攀升，迫使企业关门大吉。这是“烧钱”，而不是“技术”。二、从一个困境走向另一个困境在新型建筑材料杂志2003年第4期第28-31页获得“中国砖瓦工业协会”付会长李从典先生的高招。第一招：“高掺量粉煤灰烧结普通砖具有轻质、高孔隙率和优异的保温性能”。这一招，似是而非。 1、实心砖。不管是烧结还是免烧结，不管是煤矸石砖还是粉煤灰砖，都是一种浪费资源的砖型。无特殊需要，不应用于0线以上墙体。在世界实心砖快速减少的今天，在15年墙改后的今天，又回到实心砖的原地，实在是一代不如一代。2、倒回到实心砖，除减少成型困难外，高掺量、高孔隙率与抗渗抗冻；轻质、保温与高强、耐久等问题仍然存在。就是说，根本问题没有解决。3、要高孔隙率必然难以成型，要抗渗、抗冻必然难以轻质、保温。高孔隙率成型不但违背挤砖机的成型机理，而且是两难选择。事实总是证明，成型机理如无形之手，总是把高掺量扭曲为低掺量。结果不但用泥量大增，掺灰量大减，生产成本提高，“轻质、高孔隙率和优异的保温性能”没有了。企业仍然只有关门大吉的选择。4、事实胜于雄辩，能够达到红砖的抗渗、抗冻水平，掺泥量约50%。这对比用土70%的烧结多孔砖，当然更节土。但用这50%的粘土，现有技术已经能生产成本低廉的节能砌块，何必为用灰而用灰，做赔本买卖。第二招：“粉煤灰蒸压、蒸养砖当前存在的质量问题是因为采用了落后的生产工艺和设备技术造成的，与德国某公司联合研制的高新技术与装备各项技术指标是先进的”。这一招，纯属欺骗。1、“高孔隙率成型”前所未有，空前绝后。生产工艺并不“落后”。2、世界有那个公司敢说：他们的压砖机能生产零孔洞率的、密度1360kg/M3的“高孔隙率”粉煤灰砖。排除轻骨料，这种零孔洞率的、密度1360kg/M3的灰砂砖，在德国灰砂砖产品中纯属子虚乌有。3、灰砂砖机在世界是最为普通的设备，德国的这种灰砂砖机也已有几十年历史，怎么会是“高新技术与装备”？正是这种灰砂砖机生产的“高孔隙率”粉煤灰砖，在我国寒冷地区使用，3?5年墙体便开裂。这里，李付会长是在当面撒谎。第三招：免烧砖“耐久性和抗老化性能较差，”“为此，中国砖瓦工业协会作为砖瓦行业的管理和服务部门，多年来没有对该产品进行宣传推广”。一推敲，不对。五千年前的埃及金字塔的胶凝材料，不是“免烧”么？中国古长城的胶凝材料，不也是“免烧”么？几百年的三合土住宅，至今还在住人，不同样还是“免烧”么？远古的“免烧”建材能“耐久和抗老化”，怎地五千年后的21世纪的中国的今天，反倒是“耐久性和抗老化性能较差”？若不是乌七八糟的所谓“高新技术”，世界上谁信中国的免烧砖技术退步五千年。如果我们不能期望李付会长的水平高一点，那可否期望李付会长的话少一点！第四招：“高掺量粉煤灰烧结多孔砖的质量难以过关，今后不再重建”。国家几十个亿没了，能不能问是谁的责任？就这句话，也已经是放“马后炮”，并且错的离谱。众所周知，“多孔”与“质量”并无必然的关联，五十多年前法国的“多孔”节能砌块，就一直是“质量可以过关”。还有，并非所有的装备生产“粉煤灰烧结多孔砖”都是“质量难以过关”。如果有新技术装备生产的“粉煤灰烧结多孔砖”“质量可以过关”。“中国砖瓦工业协会”是让“重建”？还是不让“重建”？其实，真正让“质量难以过关”的原因是“高孔隙成型”，李先生几十年还没搞懂。却摆起“武大郎”的权威，不得再有高个子。总之，我们看不出李先生有什么样的真知灼见，只看到他在信口开河，愚弄同行。三、密实成型与新技术装备几十年来，粉煤灰制砖落入高孔隙成型的陷阱，面临困境。因此，我们不得不重新权衡众所周知的密实成型的工艺路线。1、密实成型的优、缺点优点：A、坯体强度大，成型可靠，便于自动化生产。B、成品密实度高、强度大，胶凝材料形成大量微细毛细管，抗渗、抗冻性能好。C、抗炭化能力强，密实的砼体能降低炭化速度。密实的砼体又能使胶凝材料富集，碱储备增加，加强抗炭化能力。D、密实的砼体抵抗表面风化腐蚀的能力强，在水中的稳定性好。E、热惰性指标高，隔声性能好。缺点：A：密度大，颗粒级配良好的混凝土砼密度达2400kg/m3。B、保温隔热性能差。C、成本高，以水泥掺量10%的混凝土砼为例，光水泥成本就达72元/m3（300元/吨），已经与红砖的销售价格持平。2、“密实成型+多孔结构”是世界墙材行业的发展趋势自从半个多世纪前法国出现烧结节能砌块以来。空心结构、多孔结构不但得到世界墙材行业的认同，而且高水平的多孔结构，以其突出的“轻质、保温”性能得到世界建筑业的认同。特别是，中国国情是红砖价格低，水泥价格高，恰恰与国外相反。必须声明：我们对国营机制水泥价格高，民营机制红砖价格低的状况是无能为力的。我们只想说明，对免烧粉煤灰砖而言，密实成型的成本必然超过红砖，降低成本的有效途径是空心化。多孔结构不但轻而易举地减少成本，而且轻质、保温，一举三得。这在世界墙材行业有目共睹，我们不明白：许多权威怎么总是视而不见，面对世界墙材行业半个多世纪的众多公开技术，怎么不“共享”？反把异端邪门的“高孔隙成型”吹成“高新技术”。3、适应中国国情的粉煤灰压砖机是引进不来的A、在国外的市场条件下，德国的压砖机是有效益的。但压砖机不同于挤砖机，国外的挤砖机能生产几十排空气层烧结节能砌块，而德国的压砖机生产承重砖，孔洞率只有30%，保温差、密度大，成本超过红砖。就是说：性价比不如红砖。也就是说：德国人没有为中国的墙改准备好适应中国国情的压砖机，适应中国国情的粉煤灰压砖机是引进不来的。B、德国的压砖机是众所周知的和典型的“密实成型”机型。李先生用什么法术让它黑白颠倒，变成“高孔隙成型”。我们不明白：“联合研究”是真？是假？4、新技术装备至关重要发挥密实成型“强度大，成型可靠，抗渗、抗冻性能好”的优势，复合能够降低原料成本50%、降低表观密度50%、具保温、隔热功能的多孔结构，能够起到相辅相成，事半功倍的效果。它是一项简单有效的技术方案。下面介绍没有用国家一分资金研发的新技术装备。YMQ300盲孔型节能砌块液压机 。产品规格：390190140mm；成型原理：半干法、硬塑挤压；公称压制力：300吨；制品特征：七排98个盲孔，孔洞率52%；原料：水泥、石灰、石膏、粉煤灰、填充料、等；产量：450块/时（折标砖3150块）。单线双主机配置，双班年产3000万块标准砖，自动生产线总投资85万元。因为孔洞率52%，生产粉煤灰节能砌块，表观密度降到1100kg/m3 ；当产品抗压10Mpa时，原料成本降到40元/m3，生产小成本降到60元/m3；因为七排保温层，保温、隔热性能比同厚度的红砖提高2.5倍。性价比超过红砖。四、密实成型的难点与对策粉煤灰颗粒细小，比表面积大，堆积密度低，原状灰孔隙率达60%。并且，灰砂砖的粗颗粒约2.5mm，粉煤灰的粗颗粒约0.1mm，两者体积相差约1.5万倍。如果比照灰砂砖的级配原则：粗颗粒套中颗粒，中颗粒套细颗粒。则细颗粒的粒径应小于0.01mm,已经进入微观领域，粉磨成本提高。同时，包裹细颗粒的物料，也不能象灰砂砖生产那样，用粉磨作业获得。因此，我们必须解决两个困难问题。1、寻找提高粉煤灰堆积密度的低成本的工艺路线我们知道，用磨细灰生产粉煤灰砖，就成本而言，是不现实的；也与密实成型的粗、中、细搭配原理不符。下面提供新的工艺路线。A、把原状灰采用水力（湿灰）或风力（干灰）分离出小于0.03-0.05mm颗粒。这种分离设备投资低、电耗也低（估算电耗5元/吨）。B、把分离出的小于0.03-0.05mm颗粒用震动磨粉磨至小于0.015mm（估算电耗10元/吨）。C、把分离出的粗灰、粉磨后的细灰和原状灰进行配制。这样，我们能制得堆积密度约1200-1500kg/m3的粉煤灰。堆积密度1500kg/m3时，掺灰量可达70%，配合50%孔洞率，烧结制品用土量15%。连异端邪门的“高孔隙成型”也做不到。这个工艺路线有三个特点：1）、分选成本低；2）、不粉磨粗颗粒，只粉磨细颗粒，粉磨成本大幅降低；3）、提高粉煤灰的堆积密度后，能大幅减少胶凝材料用量，它是节土和低成本的工艺路线。2、选择性能好、价廉、易得的填充料密实成型的最终目标是：所有颗粒由胶凝体系包裹，颗粒间所有空间由胶凝体系充填。当粉煤灰堆积密度1200kg/m3，制品干密度2100kg/m3时，每m3需要900kg胶凝材料。显然，需要选择填充料。无须多言，地球上随处可见的黄泥，就是自然界为我们准备填充料。黄泥，无毒无害、价廉、易得、导热系数低、具湿度调节功能、耐久性好。三合土建筑历史悠久，中国从南到北、从东到西，民间建筑总离不开黄泥。如果有人不信任这种随手可得的黄泥，建议可以选用石灰，也可以选择用与不用。如果有权威反对，有劳给出新的填充料。黄泥的塑性指数约15，密度约2.7g/cm3，约有70%的颗粒粒径在0.05-0.005mm之间。化学式为:AL2O3.nSIO2.nH2O(n通常2),AL2O3含量约70%，SIO2含量约15%。晶体平面尺寸为：a轴8-9nm、b轴5-6nm、晶层高5-6nm。水份容易进入晶体的晶层结合面，成为层间水，层间水使液限黄泥晶体容易滑移，故具有可塑性。黄泥液限含水量约25-30%，塑限含水量约10-15%。当我们选择水泥、石灰为胶凝材料，将水泥（石灰）、黄泥和水混合。水进入黄泥的晶格成为层间水，水份增加到超过黄泥的液限时，黄泥成为液态。液态黄泥由可以自由移动的黄泥晶体和水分子组成。因此，液态黄泥能够在机械混合力的作用下，以胶体状态包裹水泥（石灰）颗粒。我们知道：水泥颗粒在未水化之前约有70%的颗粒粒径在0.05-0.005mm之间，这个体积是黄泥晶体体积的10亿至万亿倍，因此，这种包裹能力理论上是非常巨大的，它只取决于机械混合力的作用能力。水泥、石灰遇水会发生水化反应，生成分子尺度的胶体。这些胶体能够进入黄泥晶体的层间水位置，并且置换层间水，成为水泥（石灰）、黄泥胶凝体。事实证明，这种胶凝体能产生产40Mpa的强度，完全能为墙材所用。当水份含量在黄泥的塑限时，上述机理仍然相似。由于我们是在利用自然界的规律，因此，配制“水泥（石灰）-黄泥-水”胶凝体系十分简单。例如，粉煤灰堆积密度1200kg/m3，胶凝材料900kg/m3时。若粉煤灰比表面积900m2/kg。可以算出：胶凝材料包裹粉煤灰颗粒的厚度为0.32um。我们知道，黄泥晶体尺寸小于10nm,故理论上这些胶凝体系能够几十次包裹所有粉煤灰颗粒。另外，密实成型必然要求胶凝体系的密实体积大于粉煤灰堆积体积内部的孔隙空间。这样，成型时，胶凝体系一受压，即转化为各向