烧结温度对页岩砖制品基本性能的影响

文/李波林 广西建设职业技术学院 广西南宁 530007

本文拟以矿场页岩石及黏土为主要原料，通过调整原材料参合配比、完善工艺装备、优化生产方法，开发生产不同颜色、不同规格、不同面纹的烧结装饰砖产品，开展制品力学、热工、声学性能检测，同时探讨研究坯釉结合机理，为实际生产过程中有效控制产品质量提供理论依据。通过对温度的改变，在最合适的温度研制出的烧结页岩装饰砖不但具有以往空心砖质轻、保温、隔音等节能优点,而且其外表有颜色的装饰,可直接作为墙体的外表面而不需要其它装饰,可以加快施工速度,减少施工费用,是创新型的兼具墙体砖及外墙装饰砖功能的新一代墙体材料。

1、页岩原料化学组成和结构分析

页岩是一种沉积岩，由泥砂在湖泊、海洋等低洼地区沉积后，经过上亿年的地质运动，在巨大的压力及胶结作用下形成的岩石，其层理明显，岩质致密均一，硬度低，不透水，经过开采、粉碎、加工处理后，是理想的制砖原料。而页岩砖的原料也非常简单，主要是页岩，可配以粉煤灰、沙子、石粉、矿渣等工业废渣资源。页岩原料需要粉碎才能制砖，粉碎好的原料经均匀给料、加水搅拌、陈化后可提高塑性和成型度。由于各地的页岩原料不尽相同，故试生产前，应对页岩采样分析比较。以了解页岩资源中主要页岩成分，塑性指标，化学成分含量等。再根据页岩原料其本身的塑性特点，才能确定不同配合比、成型方式和含水率。

2、烧结页岩砖坯体烧结工艺优化

对原页岩砖烧制生产企业的生产设备及工艺稍作改造后，生产出符合国家节能标准要求的不同颜色、不同规格、不同孔型、不同面纹的烧结装饰砖产品。同时，生产出的装饰砖，兼具墙体砖及外墙装饰砖功能，具有良好的保温、隔热、隔音、防水、抗冻、不变色、耐久、环保无放射性等优良品质。而且外表有颜色的装饰,可直接作为墙体的外表面而不需其它装饰。施工周期短、整体性好、质量稳定，因此具有十分迫切的市场需求，推广应用前景良好。另外还可以从多个角度对烧结工艺进行优化改革，比如对工业固体废物制备陶瓷清水砖的坯体组成进行优化调整,得到较优性能的坯体,从而探讨清水砖的装饰方法,研究釉料与坯体的结合机理。可以以氧化铝工业的废物赤泥及粉煤灰和低品位粘土页岩为主要原料,通过加入一些改变成型及烧成性能的添加剂,分别采用压制成型和挤出成型二种成型方法,制备性能优良的环保型清水砖。目前已经有人成功研制烧成具有温度低，适宜快烧等特点的低温硼釉页岩砖并进行量产。我们也可以了解到近代青砖的生产工艺状况，表面处理法（化装土装饰法和可溶性金属盐浸染法）和整体染色法在氧化气氛下生产青砖。还有目前设计釉料配方和添加剂,成功制备出烧成温度低于800℃的优质低温陶瓷釉面，用对样品的结构、微观形貌、形成过程等进行了表征,研究了超低温釉的低温烧成机理和最佳烧成制度。这些都属于对烧结页岩砖坯体烧结的工艺优化，可以使得其生产量增加，产生的利益更也多。

3、烧结页岩装饰砖性能测试和微观表征

对于多孔砖来说,其导热系数是指砖质材料与孔洞中空气的平均导热系数,而矩形、圆形、正方形等孔洞形状的变化带来了传热方式的复杂化，烧结岩石有着良好的热工性能，可以实现墙体的自保温或者辅助保温，并且还能满足建筑节能的要求，与砌块相比，烧结页岩有更好的保温隔热效果，能有效地改变夏热冬冷的状况。并且它有进一步发展为多孔砖的良好技改空间，砌块要想提高热工性能虽有外保温、孔内填充等方法，但不仅在生产和使用环节都增加了难度，而且会极大地增加投资。而页岩砖进一步发展为多孔砖只需在生产环节进行技术改造。最重要的是方便施工，提高工效；与粘土相比，由于页岩与粘土本身性能的差异，国家标准就要求页岩砖抗风化性能优于粘土砖，由于页岩本身塑性指数优于粘土，所以在实际生产中页岩 砖的尺寸偏差普遍小于粘土砖，还能节约资源，不占用土地。

4、温度对烧结页岩砖基本性能的影响

4.1 合适的温度能提高结页岩的质量

在烧制结页岩砖的过程中温度起着非常重要的作用，在胚体的形成过程中，有一个阶段是干燥阶段，在这一阶段，升温速率对页岩砖是否产生裂缝有很重要的影响，所以设置合适的温度，可以减少裂缝的数量，从而提高页岩砖的质量。烧焙温度的高低，还需要看岩石的种类，因为不同种类的岩石尤其适应的温度范围，页岩砖的胚体经过很长时间的高温焙烧之后，会发生很多的化学反应，那么在最后的冷却阶段，如果温度降低的过于快，就会导致页岩砖的表面急剧收缩，内部膨胀，在内部的作用力下砖体会发生拉伸裂缝，所以在烧制的过程中，一定要结合其种类以及烧制工艺，选择合适的温度，从而提高其质量。

4.2 试样密度以及抗压强度对温度有严格要求

当烧成温度由750℃升至800℃时，抗压强度增加的速率是非常慢的，但是由800℃升至900℃时，却出现了增长变快的现象；由900℃升至950℃，抗压强度更加快速的减小。说明了在一定烧成温度范围内，抗压强度随着烧成温度增加而增加，在900℃时抗压强度达到最大，烧成温度对抗压强影响显著。并且保温的长短对于抗压强度的影响也很大，随着保温时间的增加，抗压强度存在着一定的增长趋势；但是相对于烧成温度对抗压强度的影响，保温时间对抗压强度的影响相对较小。说明在一定保温时间范围内，压强与时间的增加成正比，在7h时压强最大。就整体而言，保温时间能在一定程度上提高抗压强度，但起到主要作用的还是烧成温度大小。总而言之在一定范围内升高烧成温度和保温时间，对抗压强度起到积极的作用。

4.3 焙烧温度对结页岩砖吸水率的影响

随着温度的增加，页岩烧结砖的密度不断地加大，说明转体出现了整体的收缩；而吸水率是随着温度的增加而减小，我们可以了解到在温度稍低的情况下，吸水率的变化幅度较小，而当烧结温度高于850度时，吸水率就会出现很大的变化，显孔隙率随温度变化呈现的规律也是随着温度的增加而减小，在850℃后，吸水率和显孔隙率出现了快速减小的现象，这主要是由于在850℃的范围内，达到页岩的固熔点，在烧结砖内部开始产生液相填充空隙，同时，进行阻隔，分成各个微小的气孔，从而导致吸水率和显孔隙率突然的减小。由此可以看出温度的重要作用。

结语：

新型节能型墙体材料的综合利用具有鲜明的地域特色，与当地所使用的墙体材料构成材料和传统习惯有很大关系。像我国的广西具有丰富的页岩资源，而且各地区分布相对均匀，在我区通过技术改造和升级研发低温烧结高档次、高品位、高附加值的“三高”彩色烧结页岩装饰砖,是开展本项目工作的出发点。并且还要明确温度对于烧结页岩基本性能的影响，了解到温度是否会对页岩砖造成损失，从而更具有针对性的烧制，从而可以大大提高工作效率，并且还能收获更多利益。