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        輕質(zhì)陶瓷保溫磚的研究開發(fā)*

        2011-11-17 07:47:18
        陶瓷 2011年12期
        關鍵詞:建筑

        劉 娥

        (咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000)

        輕質(zhì)陶瓷保溫磚的研究開發(fā)*

        劉 娥

        (咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000)

        利用劣質(zhì)原料生產(chǎn)密度小,保溫隔熱性能好的建筑裝飾輕質(zhì)陶瓷保溫磚,著重研究了發(fā)泡劑的發(fā)泡原理及輕質(zhì)陶瓷保溫磚的配比。項目的推廣對行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,行業(yè)的科技進步,節(jié)能、節(jié)約資源、降低建設成本等都將起到積極的示范作用。

        劣質(zhì)原料 發(fā)泡劑 陶瓷 輕質(zhì) 保溫磚

        前言

        2004年11月25日,國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布了我國第一個《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》。規(guī)定中指出,“十一五”期間,新建建筑要嚴格實施節(jié)能50%的設計標準。北京、天津等大城市率先實施節(jié)能65%的標準。雖然我國已經(jīng)陸續(xù)頒布了建筑節(jié)能50%的設計標準,但每年新增建筑中達到節(jié)能建筑設計標準的不到5%。我國目前單位建筑面積采暖能耗相當于氣候條件相近的發(fā)達國家的2~3倍。其中建筑使用能耗占建筑能耗的88%,建筑圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量約為建筑使用能耗的72%。因此,解決建筑圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能、保溫問題已迫在眉捷,應盡快研究和推廣新型保溫節(jié)能型產(chǎn)品。

        目前我國處于房屋建筑的高峰時期,建筑規(guī)模超過了所有發(fā)達國家建筑面積之總和。每年新增面積約20億m2(城鎮(zhèn)為6~8億m2),隨著城鎮(zhèn)化和城市發(fā)展水平的不斷提高,對新型建筑材料及其系列產(chǎn)品的要求越來越高。我國節(jié)能建筑的主體材料目前仍然以塊材為主,保溫或夾(填)芯組合為輔。輕質(zhì)條板材料雖然具有保溫等功能,但只能用于吊頂、隔墻等用途,不能當作外墻裝修、裝飾用。目前以瓷磚作飾面層的外墻外保溫體系自重高達50~80kg/m2,是涂料飾面體系質(zhì)量的5~8倍,嚴重影響瓷磚與防護面層之間的附著安全性,因此研制輕質(zhì)外墻磚對于外墻外保溫體系十分必要。

        本項目是以劣質(zhì)原料為主要原料,生產(chǎn)出內(nèi)部由大量閉氣孔組成、密度小,保溫隔熱性能好的建筑裝飾輕質(zhì)陶瓷保溫磚。其質(zhì)量輕,強度高,耐久性好,是一種完全新型的節(jié)能建筑輕質(zhì)保溫產(chǎn)品。該項目的完成和推廣,對行業(yè)可持續(xù)發(fā)展,行業(yè)的科技進步,節(jié)能、節(jié)約資源、降低建設成本等都將起到積極的示范作用。

        1 發(fā)泡原理

        為了使陶瓷磚產(chǎn)品質(zhì)量變輕,必須使坯體內(nèi)發(fā)生膨脹,產(chǎn)生大量氣孔,需加入少量發(fā)泡劑才能達到效果。要得到大量、均勻的閉口氣孔必須同時具備兩個條件:①產(chǎn)品在加熱軟化或冷卻時,坯體內(nèi)必須有足夠的高粘度玻璃相;②為了使玻璃粘彈體發(fā)生膨脹,必須有一種發(fā)泡劑的發(fā)泡速度恰好在這個溫度范圍,使所產(chǎn)生的氣體量能夠保證使玻璃體系形成細密而均勻的氣泡。

        2 實驗原料

        實驗用原料有:粘土、頁巖、玻璃粉、瓷石、廢瓷粉、大白粉、發(fā)泡劑F1、發(fā)泡劑F2、發(fā)泡劑F3、長石、熔塊、滑石等。原料的化學成分如表1所示。

        表1 原料的化學成分(質(zhì)量%)

        3 輕質(zhì)外墻磚的制備

        3.1 基礎配比的確定

        根據(jù)所用原料的化學組成以及我國目前大部分窯爐的燒成溫度,經(jīng)過篩選,最后確定配方如表2所示,配方的化學成分如表3所示。

        以上4個配方燒出樣品性能都能滿足生產(chǎn)要求。

        表2 輕質(zhì)磚的基礎配方(質(zhì)量%)

        表3 配比化學成分(質(zhì)量%)

        3.2 工藝流程

        配料→混合→壓制成形→干燥→燒成→性能檢測。

        3.3 工藝參數(shù)

        料∶球=1∶2;研磨時間為30min;造粒水分為7%;陳腐24h;成形壓力為15MPa;干燥溫度為105℃,干燥時間為24h;燒成溫度為1 180℃。

        3.4 性能檢測

        樣品的性能見表4。

        表4 樣品的性能

        4 結(jié)果與討論

        4.1 差熱分析

        由圖1差熱分析可以看出,在583℃有一吸熱峰,為高嶺土脫去結(jié)構(gòu)中作為OH基的水分的吸熱反應;675℃有一吸熱峰,為蒙脫石分解所致,898℃為方解石分解所致,在每一個吸熱峰都伴隨有體積變化。因此根據(jù)差熱曲線制定的燒成曲線如下:即升溫速率在20~750℃時為12℃/min;在750~1 180℃時為6℃/min;在1 180℃時保溫5min,隨后隨爐降至室溫。

        圖1 差熱分析

        4.2 發(fā)泡劑對產(chǎn)品性能的影響

        生產(chǎn)輕質(zhì)產(chǎn)品,目前的成孔方法很多,例如加入有機物、微珠、經(jīng)過物質(zhì)間反應產(chǎn)生氣體形成氣孔等。通過大量的實驗,最終確定了一種較適合本產(chǎn)品的發(fā)泡劑,并進行了定量試驗,確定了最佳加入量。發(fā)泡劑對產(chǎn)品性能的影響如表5所示。

        表5 發(fā)泡劑對性能的影響

        由表5可以看出,當用F1、F2、F3作發(fā)泡劑時,隨著燒成溫度的升高,樣品的密度隨之升高,而其吸水率減小。當用F3作發(fā)泡劑時,隨著燒成溫度的升高,樣品的密度隨之減小,而吸水率變化不大。因此選擇F3作為發(fā)泡劑,進行樣品試制。

        4.3 電鏡掃描分析

        圖2 電鏡掃錨

        由圖2可以看出,1#的樣品氣孔的分布均勻,但氣孔偏大;2#樣品氣孔細小均勻,4#樣品氣孔比1#的小,比2#的大,而且氣孔好象分布在網(wǎng)架中;3#樣品很明顯是一種網(wǎng)架結(jié)構(gòu),在其中分布著均勻的氣孔,且氣孔細小,這與實驗測得的結(jié)果相符。

        5 結(jié)論

        1)采用劣質(zhì)原料,半干壓成形,1 180℃燒成,制備出輕質(zhì)陶瓷保溫磚。

        2)坯體配比范圍(質(zhì)量%):粘土4~12,滑石1.4~1.8,頁巖14~22,長石3~9,廢瓷粉30~50,大白粉50~70,富平瓷石1~8,外加熔塊0~5。

        3)產(chǎn)品性能:體積密度為1.2~1.5g/cm3;吸水率為0.5%~1.1%;抗折強度為4~10MPa。

        1 于麗達,李春蓉.陶瓷墻地磚釉面磚生產(chǎn)技術(shù)手冊.香港:國際展望出版社出版,1993

        2 范文標.現(xiàn)代陶瓷墻地磚釉面磚生產(chǎn)技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社,1989

        3 中國硅酸鹽學會陶瓷分會建筑衛(wèi)生陶瓷專業(yè)委員會.現(xiàn)代建筑衛(wèi)生陶瓷工程師手冊.北京:中國建材工業(yè)出版社,1998

        4 王維邦.耐火材料工藝學.北京:冶金工業(yè)出版社,1985

        TQ174.6

        A

        1002-2872(2011)12-0014-03

        劉娥(1965-),本科,高級工程師;主要從事建筑衛(wèi)生陶瓷工藝及特種陶瓷的研究。E-mail:liu-e-2007@163.com

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