劉 娥

（咸陽陶瓷研究設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計標準，但每年新增建筑中達到節(jié)能建筑設(shè)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(yīng)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(shè)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(xué)成分如表1所示。

表1 原料的化學(xué)成分（質(zhì)量%）

3 輕質(zhì)外墻磚的制備

3.1 基礎(chǔ)配比的確定

根據(jù)所用原料的化學(xué)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(xué)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(chǔ)配方（質(zhì)量%）

表3 配比化學(xué)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(yīng)；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(yīng)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(xué)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(xué).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