我國從1958年開始研究發展蒸壓灰砂磚,1960年從願東德引進十六孔轉盤式壓磚機在北京建成蒸壓灰砂磚生產線,後來研製了八孔轉盤式壓磚機,大大促進了蒸壓灰砂磚的發展,使之成為有砂、石灰資源而又缺乏黏土資源地區的主要牆體材料。
二、蒸養灰砂磚的規格和性能 (一)規格與性能
1.灰砂磚
(1)產品規格 國標GB11945-1999中規定磚的外形為直角六面體,磚的公稱尺寸長度240mm,寬度115mm,高度53mm.生產其他規格尺寸產品,由用戶與生產上協商確定.
(2)力學性能,GB11945-1999中規定了MU10、MU15、MU20、MU25等四個強度級別,參見表2-7
表 2-7 灰砂磚力學性能
強度級別 | 抗壓強度/MPa | 抗折強度/MPa | ||
平均值≥ | 單塊值≥ | 平均值≥ | 單塊值≥ | |
MU25 | 25.0 | 20.0 | 5.0 | 4.0 |
MU20 | 20.0 | 16.0 | 4.0 | 3.2 |
MU15 | 15.0 | 12.0 | 3.3 | 2.6 |
MU10 | 10.0 | 8.0 | 2.5 | 2.0 |
註：優等品的強度級別不得小於MU15。
(3)抗凍性能 灰砂磚的抗凍性能見表2-8。
表 2-8 灰砂磚抗凍性指標
強度級別 | 凍後抗壓強度/MPa | 單塊磚的乾質量損失/﹪ |
MU25 | 20.0 | 2.0 |
MU20 | 16.0 | 2.0 |
MU15 | 12.0 | 2.0 |
MU10 | 8.0 | 2.0 |
注:優等品的強度級別不得小於MU15.
(4)其他性能 灰砂磚與其他牆體材料相比，蓄熱能力顯著；由於灰砂磚的容量大，隔聲性能十分優越；此外灰砂磚屬於不可燃建築材料。灰砂磚不得用於長期受熱200℃以上、受急冷急熱和有酸性介質侵蝕的建築部位。
三、蒸養灰砂磚的生產 1.原材料及其技術要求
(1)砂 用於生產灰砂磚的沙子,可採用山砂、河砂、風積砂,也可用岩石破碎後的人造砂或工業鑄造用的廢型砂.但無論使用哪種砂,均應滿足以下技術要求。
①砂中的二氧化矽含量應大於65﹪
②砂中的黏土含量應小於15﹪
③砂中的氧化鉀、氧化鈉總量不得大於2.5﹪
④砂中不應含有礫石、草根、樹皮等有機雜質.
⑤砂子的含水率不得大於6﹪.
⑥砂子應具有良好的級配,空隙率,其參考級配如下:
粒徑 2.5～5.0mm 含量為0
1.2～2.5mm 3﹪～5﹪
0.3～1.2mm 45﹪～60﹪
0.15～0.3mm 20﹪～30﹪
<0.15 <30﹪
⑦砂中的氯化物含量不應大於0.01﹪.
⑧砂中的雲母含量不得超過0.5﹪.
生產實踐證明,使用顆粒較粗且粒徑均勻的砂或者是粒徑小於0.075m的特細砂,所製成的灰砂磚技術性能皆不能達到要求.一般採用細度模數2.2～1.6,1.5～0.7的細砂和特細砂,效果最好。
(2)生石灰 生石灰的質量直接影響灰砂磚的質量,應儘可能選用含鈣量高、消化速度快,消化溫度高的生石灰.其具體要求如下:CaO含量>60﹪;MgO<5﹪;消化速度60℃;過火石灰<5﹪;生石灰<10﹪;粉化灰<10﹪.
為了解決石灰在水化時體積膨脹對灰砂磚的影響,通常採用下面一些措施.
①提高石灰細度.一般控制在3000cm2/g左右.
②提高水灰比.混合料的成型水分一般控制在7.5﹪～10﹪.
③加入石膏等外加劑.
(3)生產用水 任何飲用水均可使用.採用天然水時,應符合以下指標:PH值不得小於4;鹽的總含量不得超過5000mg/L;不得含有油脂、植物油、糖類、酸類及其他有害物質.
2.生產工藝
(1)原料的處理 塊狀的生石灰在與砂子混合配料前必須經過破碎、粉磨達到生產工藝要求的細度.一般大塊的生石灰常用鄂式破碎機進行破碎.經破碎的石灰還需進行粉磨.一般採用球磨機對石灰進行粉磨.
(2)混合料的配合比設計
①灰砂磚混合料配合比應滿足以下要求
a.物理力學性能,特別是抗壓強度的要求.一般抗壓強度要求在10Mpa以上，並且還要滿足抗凍、碳化、耐酸鹼、耐火、收縮等性能的要求。
b.滿足磚坯成型時，對混合料塑性的要求。
c.配合比要儘量降低成本，提高經濟效益。
②配合比的設計計算 砂：石灰=89：11
(3)混合料的製備 混合料的製備是將按配合比要求計量的生石灰、砂在強制式攪拌機中加入6﹪～9﹪的水進行第一次攪拌，經一次攪拌的拌和物投入消化倉中消化2～3h,然後進行第二次攪拌即可.也就是說混合料的製備主要包括一次攪拌、消化、二次攪拌幾個過程.
拌和物一次攪拌的目的是使拌和物各組分相互分散，增加接觸面積，使物料均勻混合，並加強化學吸附作用。再者，通過攪拌可使水膜包裹住固相顆粒的表面，使水均勻分布於攪拌物中，使石灰能更充分地消化，增加拌和物的和易性，改善塑性，提高成型性能和製品的物理性能。一般攪拌時間控制在1.8min左右，為使石灰充分消化，在嚴寒季節，可使用加熱攪拌，即在攪拌的同時通入蒸汽價壓，需要注意的是，要注意扣除由蒸汽冷凝的這部分水量以免在配合比中的水分偏多。
拌和物的消化主要是指石灰的消化，也就是將生石灰變成熟石灰的過程。消化一般採用鋼倉或混凝土倉，採用間歇式消化時，一般控制在2～3h.若採用地面堆積消化，由於散熱較快，消化時間較長，一般需要8h以上。為了提高產量，往往必須縮短生產周期，一般可採用提高混合料的溫度、提高生石灰的細度和適當摻加外加劑的方法，加快石灰的消化速度，以改善成型後磚坯的性能。
經過消化(或稱陳化)的混合料在成型前，還須進行第二次加水攪拌，其目的是：一方面消化之後部分水分蒸發，使拌和料含水率降低3.5%左右，為了便於成型，必須進行二次加水攪拌；另一方面，二次攪拌可把結塊的物料打散，使物料更均勻、塑性更好，有利於成型和提高製品性能。
(4)磚坯成型 磚坯的質量要求：一是要有完整的外形規格，稜角整齊、表面光潔；二是不允許有分層裂紋、斷裂、彎曲、飛邊等缺陷；三是成型後的磚坯體積密度應控制在1800～2100kg/m3的範圍內，單塊磚坯質量應控制在2700～3100g.
灰砂磚一般採用壓製成型，對磚坯的加壓方式有單面加壓和雙面加壓；從時間上說，又有一次加壓和兩次加壓.由於壓力在坯體中傳遞有阻力,雙面加壓比單面加壓的效果好；二次加壓有利於坯體內空氣的排出。因此，最佳的成型制度是採用雙面、多次加壓成型。通常成型壓力越高，磚坯的體積密度、強度也就越高。但壓力超過一定極限時，會導致磚坯產生彈性阻抗，使其膨脹、層裂，因而成型壓力一般不超過20Mpa.
(5)蒸壓養護 磚坯成型及在進行蒸壓養護前要在室溫中靜停一段時間，其目的在於讓磚坯中多餘水分可蒸發掉一部分，這樣就可防止磚坯在升溫過程中由於水分受熱膨脹而造成磚坯裂紋；其次是由於靜停可使磚坯強度有所增加，從而提高製品強度；第三，對於消化不完的拌和物起到繼續消化作用，這樣就可避免石灰在蒸壓過程中因養護溫度升高而造成石灰急速消化膨脹使製品產生裂紋。一般靜停時間為2～3h。
蒸壓養護可分為如下四個階段進行。
第一階段，排除蒸壓釜內空氣。這是為了提高蒸汽的放熱係數，減少傳熱阻力，增加蒸汽量，提高蒸汽壓力、增加釜內蒸汽溫度，以加速製品的養護。排除釜內空氣使用的方法有三種，即排氣法、抽真空法、早期快速升壓法，一般採取抽真空的方法。抽真空法是在高壓釜通蒸汽前利用水環式等類型真空泵將釜內空氣抽出，使釜內真空度達到152～304mm汞柱(表壓為-0.08～-0.06 Mpa)，同時也可以抽出磚坯表面孔隙內的空氣，形成一種負壓狀態，使養護介質接近於純飽和蒸汽，從而使製品的受熱速度最快，溫度最高。
第二階段，升溫升壓階段。它主要是指通蒸汽至釜內，蒸汽與製品達到規定的壓力、溫度的這一過程。在這一階段中，為避免釜內蒸汽、磚坯表面磚坯內部三者溫差過大而造成因磚坯表面與內部溫差不一致而產生裂紋，必須控制升溫速度(其與磚坯的初始結構強度有關)，因此升溫速度不能太快，一般控制在1.5～2h為宜。
第三階段，恆溫恆壓階段。它主要是指蒸壓釜內從達到規定的最高壓力和溫度開始至開始降溫降壓這段時間，為了保證水化反應的正常進行，使灰砂磚有足夠的強度，必須控制灰砂磚養護的蒸汽壓力最低要達到0.8 Mpa，最高可達1.5 Mpa，恆溫恆壓時間為4～6h。
第四階段，降壓降溫階段。從釜內開始排放蒸汽降溫降壓至製品出釜階段。這一階段為避免出現由於壓差和溫差過大所造成的製品暴裂、酥鬆及強度下降，降溫降壓速度也不能太快，一般控制在1.5～2h。
