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城墙砖制作的技术难点(三)

发布时间:2020-03-05 浏览次数:5867

袁东海

仿古建材中,机制城墙转由于砖的体积较大,在生产制作工艺上其技术要求很高,稍有疏忽就会造成质量问题,所以必须从原料及破碎、成型及干燥、烧结及还原等各环节工艺上,应采用特殊的制作技法。

烧结与还原:

城墙砖的烧结过程与普通砖也不一样,其热工制度有着特殊要求。

1、排潮:城墙砖的排潮特点是排潮周期长,升温速度慢,还有一点就是排潮时窑内压力的控制。城墙砖由于采用自然干燥,其坯体的干燥残余水分较高,再加上干燥时码架 的位置不同,即使同一批次的砖坯其残余水分也不尽相同,甚至相差很大,这些含水率不一的砖坯在窑内的排潮时必须严格控制温度及时间。砖坯排潮阶段一般采用小火,其目的是让坯体的水分慢慢排出,当坯体较大较厚时且残余水分不一时,其温度更低,排潮的时间更长。否则,一旦升温较快,临近火面的砖坯由于受热快,而由于砖坯较厚,坯体受热不匀,这时就会将砖坯炸裂。由于城墙砖体积较大较厚,其坯体内外受热传导较慢,坯体内部的水分排出也较慢,所以,排潮阶段需要的时间更长。***后一点还有注意到,由于砖坯残余水分较高,采用梭式窑烧结时,排潮阶段窑内的压力应为较大负压,可适当调节排烟风机的频率,防止潮气聚集,一旦排潮措施不当,窑内底层坯体由于临近窑底烟道,其回潮的几率很高,会导致该部位坯体裂纹,严重时引起砖垛垮塌。排潮时负压的控制、防止潮气聚集和坯体受热不均匀是一个矛盾点,特别是临近火嘴部位的砖坯,当负压较大时,受风力的牵引,火苗顺风飘逸,会改变热量传输方向,如果飘逸方向为砖坯,则会很快出现炸裂现象,所以,压力的调节一定要适当。

2、烧结:排潮过后,一般操作为大火升温,这对一般砖坯没有问题,但烧制城墙砖时,这个大火必须要考虑到坯体的体积大而导致的传热速率,当急火升温不但会导致砖坯由于内外温度差异较大产生的炸裂,还有考虑到由于升温过快制品表层出现液相,阻挡砖坯内部烧结的问题。升温过快的质量问题一般为砖坯内芯难以烧结,影响制品的强度及吸水率等检测指标。利用梭式窑烧结时,还要考虑到底层砖的问题,一般普通砖在“火蹬底”后,即可烧还原,但城墙砖在火蹬底后,必须有一个让底层砖烧结的过程,不能简单套用普通砖的烧结曲线。底层砖的质量控制一般采取“小火烧”和“闷窑均热”的办法来控制,其目的就是在保证砖垛上部不过烧的前提下,确保全窑产品质量稳定。

3、还原:城墙砖还原的难点为制品内部还原是否充分,其还原时间不同于普通砖,也不同于手工砖坯,原因就是制品体积大和密实度高的影响。普通砖坯一般为城墙砖的几分之一,在码坯时,砖坯之间留有一定的间隙,这个间隙在排潮时为潮气排除通道,在烧结时为高温风道,所以其排潮、烧结时间短,但城墙砖没有这个条件。手工城墙砖虽然坯体和机制产品有着一样的体积尺寸,但由于成型时没有压力和抽取真空,其坯体的颗粒间隙疏松,颗粒间充满水分,在干燥和烧结时这些疏松的颗粒间的水分排出后,形成的毛细通道能使砖坯快速适应,所以,手工城墙砖快速烧结也不是问题?;瞥乔阶┰诨乖蓖僮魅嗽币桓黾傧?,导致误判,***终形成产品质量问题——一般还原是否完全可以通过排烟口的一氧化碳是否连续燃烧来判断,当还原城墙砖时,即使检测到一氧化碳连续燃烧后,还必须有一个等待的过程,这是因为梭式窑还原气氛是用烧还原焰来实现的,还原气氛在窑内形成有两个过程,一是窑内过程,先是窑顶形成,慢慢下底;二是砖坯内部过程,先是制品外表,然后慢慢延续到制品内部。这两个还原过程的***后的问题集中点会出现在底层制品上,底层砖坯是***后还原的,如果没有足够的还原时间就开始下水,制品内部就不能彻底还原,出现“红心砖”现象。之所以底层砖没有彻底还原,而排烟口可以检测到一氧化碳连续现象,是因为制品内部的氧的含量很少,且由于制品体积的问题反应较慢,窑内和底层上部的制品都已完成,剩下的底层砖还没有还原完毕,但还原的大气氛已经形成,这种情况下,这一丝的微弱现象就会被冲淡,形成一氧化碳连续现象,误导了操作人员,***后的结果就是出现底层砖的质量问题。

4、下水:“下水转釉”是一个理解偏差,由于先辈没有科学理论知识,大都从现象上表述,所以出现了“下水使红砖变青砖”的说法。从上段论述来看,还原气氛形成到下水这个过程判断,当还原不彻底时开始下水,底层砖会出现“红心”现象,如果水能“转釉”,还原会继续,“红心”现象就不会出现,所以,下水不会使红砖变成青砖。下水后在窑内形成的正压和降温破坏了还原的条件,还原停止,“转釉”过程也随之结束。下水的主要作用是形成正压,防止窑外氧气(空气)进入,次要作用是能使窑温快速降下来。下水技术是通过窑顶、窑壁渗入的水开始可以形成蒸汽,当窑顶、窑壁温度下降后,形成蒸汽的高温基础没有了,如果这时窑内部制品温度没有降下来,而形成正压的蒸汽没有了,这时空气通过窑体密封薄弱环节慢慢侵入,会导致“回火”、“二次氧化”现象,这一点小小的失误就会导致前功尽弃。在普通砖码窑不合理例如密码就经??吹秸饫嘞窒螅撼鲆ぶ破分鼙咧破费丈?、青色色泽较好,而砖垛上部中间部位制品呈土红色,道理就是砖垛内部温度较高导致的快速氧化。就城墙砖而言,由于制品体积的原因,会出现类似密码导致的质量问题,普通砖坯可以通过改变码坯方式来解决,体积较大的城墙砖就没有了这个条件,所以,这类制品在下水时面临的困难更大,质量缺陷更多。

总结城墙砖类大体积仿古建材,其制作过程要比普通仿古建材技术要求更高,究其原因就是其规格体积较大较厚,难以控制。解决的办法就是从原料选择与配比、破碎的粒径控制、干燥的速度与方法、烧结与还原的热工制度的控制等每个工艺环节的严格控制,其特点就是工艺要求要细,时间周期要慢,当然这些特点***后都会集中到一点——高昂的制作成本:***大的成本为燃料成本和制砖工艺过程半成品的合格率。另外一个隐形成本就是由于慢导致的周期拉长,其特点是产量低、生产效率低。所以,市场上简单的把城墙砖按普通砖体积折算来计算其成本很难采购的原因就是忽略了其制作工艺的技术难点和生产成本。

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排潮升温时,临近火嘴高温的砖坯急热炸坯现象。

 

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底层砖由于还原时间短出现花砖现象。

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底层砖由于烧结时间短、还原时间短,导致的黑心、红心现象。

 

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城墙砖出窑图。

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氧化焰。

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还原焰。


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