煤矸石淤泥空心砖芯架裂纹的成因及防治
水泥 2010-02-23
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煤矸石淤泥空心砖坯体在自然干燥过程中常出现形状各异的裂纹，既影响质量，也影响产量。这种裂纹常产生于坯体的同一部位，具有规律性，称为“芯架裂纹”，往往频繁出现。究其原因，主要是挤砖机的机头（芯架）结构及其安装的位置不合理。挤砖机的机头（芯架）是由刀架、芯杆、芯头组成，如果刀架、芯杆、芯头的大小、长短、形状结构不合理或安装的位置不当，会导致空心砖坯体的结合力不均匀，造成坯体密度中紧边松的差异，这种密度差异是引起坯体开裂的主要原因。
煤矸石淤泥空心砖成型时，如果混合料的泥缸中遇到的挤压力度不一致，会导致坯条断面的挤出速度不平衡。不均匀的挤压力，会造成坯体边部的湿度、密实度与中间不相等。密实度不均匀的坯体在同样的干燥介质作用下，会因四周的密实度低于中间、边部的湿度高于中间而导致边部的水分蒸发快，中间的水分蒸发慢，使边部的脱水收缩率大于中间。当坯体中部脱水收缩过快时，边部会产生开裂，使坯体边缘某部位出现不同形状的裂纹。
煤矸石淤泥空心砖芯架裂纹产生的原因及消除的方法，主要有以下3种。
一、坯条断面的挤出速度不平衡
煤矸石淤泥空心砖芯架裂纹产生的原因之一，是坯体挤出成型时中部快边部慢的坯条断面挤出速度，造成坯体密实度中紧边松的差异。产生这种强度差异的原因，主要是机头（芯架）的设计、制作、安装不妥当。因为空心砖坯体是依靠挤砖机的螺旋轴在机体内快速运转产生挤压力，将已搅拌均匀并已真空的混合料挤入泥缸，经机头（芯架）挤出成型。在将混合料挤压成型的过程中，如果泥缸（机头）中央的挤压力大于四周，不均匀的挤压力会导致坯条断面的挤出速度中快边慢，造成坯体的密实度中紧边松。要使坯条断面的挤出速度平衡，必须从研制芯架的形态结构及其安装位置入手，将螺旋轴运转所产生的挤压力均匀传至坯条四周。
消除坯条断面挤出速度中快边慢现象的方法，是合理调节芯杆的长短度和芯头的大小格度及其不同锥度，是坯条断面的挤出速度平衡。为达到此目的，必须将芯头的长短度由中间向四周递减；如果局部的挤出速度不均匀，快的部位可增大芯头的长度（增大摩擦阻力）或减小心头的锥度，以调匀坯条断面的挤出速度；慢的部位可采用相反的方法调节。
二、混合料经芯架分离后愈合不良
煤矸石淤泥空心砖成型时刀架离机口太近，挤出区太短，导致混合料经芯架分离后愈合不良，使成型坯体产生规律性裂纹。例如，KPI型20孔空心砖芯架裂纹产生的原因，最主要的是大刀片至机口前的长度不合理。解决混合料不良问题的方法是改造芯架，将其愈合（视机而定）呈流线型探入机头，使混合料经过芯架时有充分愈合的机会。
大刀片末端至机口前的长度，对产生芯架裂纹的影响因素颇多。消除的方法是改进芯架，愈合大刀片至机口前的长度，使刀架的底座远离机口的后端，保持刀架、芯杆之前分布对称；机口后端的大小刀片最厚横截面之和应与机口前的芯头厚度横截面之和基本相等。改进的方法是将芯架中的主刀片加厚加长，使底座远离机口，以免造成扭曲损坏。例如，原芯架宽度45mm的可改成60mm；原两边脚长80mm的可改为120mm；原主刀片厚度10mm的可改为12mm。这便加厚加长了芯架中的主刀片，愈合了主刀片末端至机口前的长度，使底座远离了机口，可增加坯体的强度，解决了扭曲损坏坯体的工艺技术问题。保持刀架厚度横截面之和与芯头厚度横截面之和基本相等的最佳方法，是采用弹簧钢板做刀架，使其有胀缩的空间，以维持坯条四周的挤出速度平衡。改进后的芯架调试度为2mm～3mm，以增大孔壁（边肋）的厚度，增强坯体的密实度。
合理设计、制作、安装好芯架，使坯条断面的挤出速度均匀一致。最合理的坯条断面挤出速度是：开始挤出时的坯条面四周向中间回缩成弯月面型但从四周到中间的坡率不得超过3%～5%。
三、坯体孔壁（边肋）的厚度不均匀
坯体孔壁（边肋）的厚度不均匀，导致干燥过程中的脱水收缩应力不一致而干裂。引起坯体开裂的主要原因，是挤出成型时芯头走偏。消除的方法是及时调整芯架、摆正芯头，使挤出成型时的坯体孔壁（边肋）厚度均匀一致，以消除裂纹。
矸石淤泥空心砖芯架裂纹产生的原因，除上述诸多因素外，还与原材料处理、混合料搅拌、成型水分和自然气候等因素密切相关。因此，生产煤矸石淤泥空心砖，既要合理设计、制作、安装机头（芯架），并定期调整、维修、更换，又要选用经过风化的陈矸石和淤泥，合理确定煤矸石与淤泥的配合比，按照粉碎、筛分、混合、搅拌等成产工艺的要求，科学处理好混合料。
煤矸石经粉碎、筛分后的颗粒粒径应小于0.3mm，烧矢量应小于10%，活性SiO2应大于50%，SO3应小于3%。煤矸石的选择以含碳量高、发热量为（1.2～1.5）×4.186kJ/㎏的风化矸石为宜。经粉碎后，用孔径小于0.3mm的震动筛筛分，使其粒径小于0.3mm。然后按比例进行均匀掺配，掺配量应视淤泥塑性的高低和煤矸石热量的大小而定，一般掺配量为：当湖泊淤泥的塑性指数大于等于15，煤矸石的发热量为（1.2～1.5）×4.186kJ/㎏时，煤矸石与淤泥的比率为30%∶70%～35%∶65%；若煤矸石的发热量为（1～1.2）×4.186kJ/㎏，则其与淤泥的比率为35%∶65%～40%∶60%；当煤矸石发热量为（1.6～1.8）×4.186kJ/㎏时，其与淤泥的比率为25%∶75%～30%∶70%。煤矸石的物理性能（见表1）和化学性能（见表2）应符合生产工艺的要求，细碎煤矸石的颗粒组成及收缩率和发热量，应符合表3的要求。
矸石和湖泊淤泥须经过困存、风化，陈矸石经粉碎、筛分后，按比与淤泥进行均匀混合、搅拌、捏练，浇匀水分后进行陈化，待混合料陈腐熟化后，保持适中稠度投入使用。将成型水分控制在18%～20%之间，用搅拌机将混合料搅匀捏实，使坯体的成型水分均匀分布，以维持脱水收缩速度一致，防止裂纹。
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