隨著國家“禁粘禁實”政策的實施和大力推廣“新型節(jié)能環(huán)保墻體材料”，燒結(jié)頁巖多孔制品得到廣泛的生產(chǎn)和應用。但是在實際生產(chǎn)和應用的過程中，尺寸偏差是一個最容易被忽視卻又真實存在的問題。
經(jīng)筆者統(tǒng)計，所在省份燒結(jié)磚實際尺寸平均偏差普遍偏小約4%，如公稱尺寸為240而實際尺寸為230左右(因地區(qū)原材料及工藝不同而略有1～2mm差異)，而樣品極差并沒有太大問題，大部分均能達到國家相應標準的要求?，F(xiàn)就該現(xiàn)象做如下分析。
1產(chǎn)生問題的主要原因
1．1生產(chǎn)工藝因素
主要是指磚瓦擠出機芯具設計不合理，往往以產(chǎn)品公稱尺寸為芯具設計尺寸，并沒有將產(chǎn)品由坯變磚所產(chǎn)生的收縮計算在內(nèi)。產(chǎn)品尺寸偏小的企業(yè)往往擠出機擠出磚坯尺寸正好為產(chǎn)品的公稱尺寸，但是經(jīng)過烘干，焙燒之后，磚坯產(chǎn)生了一系列物理和化學變化，坯體收縮，最終導致尺寸偏差無法達到國家標準要求。樣品極差是指產(chǎn)品尺寸的變化范圍，具體是指最大尺寸與最小尺寸之間的差值。樣品極差不合格的企業(yè)往往是燒成溫度不穩(wěn)定造成的:焙燒溫度太高，產(chǎn)品熔融、膨脹，極度軟化，最終過火，變形;焙燒溫度太低，產(chǎn)品未完成燒結(jié)，強度低、吸水率大、耐久性差。因此合理控制焙燒溫度，是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。
1．2原材料因素
1．2．1化學成分的影響
能影響磚坯尺寸收縮的主要成分有:(1)二氧化硅(SiO2)。影響
原料的可塑性，含量高可減少磚坯干燥收縮和燒成收縮，利于快速干燥，但制品抗壓強度相應降低;含量低滿足不了硅酸鹽礦物固相反應的要求，制品的抗折強度降低。(2)三氧化二鋁(Al2O3)。影響焙燒溫
度，含量高制品的耐火度也會升高，但抗凍性能變差;含量少，也會使制品的抗折強度低。(3)氧化鈣(CaO)和氧化鎂(MgO)。鈣和鎂是以碳酸鹽形式存在于原料中，是強烈的助融劑，會使坯體的燒結(jié)溫度范圍減小，降低制品的耐火度，并使制品多孔。(4)燒失量。也會影響原料的可塑性，燒失量高會使制品干燥后強度較高，干燥收縮變大，如果干燥速度快，則易開裂，帶來的好處是制品孔隙率較高。因此要求原料燒失量在合理范圍之內(nèi)。
氧化鐵(Fe2O3)和三氧化硫(SO3)基本不對尺寸有影響，不作說明。
1．2．2顆粒等級的影響
大于0．02mm的顆?；緵]有粘結(jié)性能，在干燥和焙燒過程中起支撐作用，它的比例影響坯體成型、干燥和焙燒性能。如原料中含量少，則成型比較容易，但干燥比較困難，焙燒溫度降低;反之則成型比較困難，但干燥比較容易，焙燒溫度提高。
0．02～0，002mm的顆粒有一定的粘結(jié)性能，但干燥后松散，它在坯體和成型過程中，一方面起支撐作用，另一方面起填充作用。
小于0．002mm的顆粒有粘結(jié)性能，干燥后結(jié)合力強。在坯體成型和焙燒過程中起填充作用，遇水可產(chǎn)生可塑性。但黏粒太多會使干燥困難。
2原料按作用劃分
生產(chǎn)燒結(jié)的主要傳統(tǒng)原料是黏土。但是隨著國家相關政策的頒布與出臺，利用頁巖燒磚，既可解決原料的來源問題，又能開山造田。筆者所在省份具有一定規(guī)模的燒結(jié)磚生產(chǎn)企業(yè)均以頁巖為主要原料，再摻入一定比例的內(nèi)燃料，少部分企業(yè)還會加入一定量能改善原料性能的添加劑，取得了不錯的效果。
2．1塑化料
是能提高原料的可塑性、結(jié)合能力和流動性的添加材料．常見燒結(jié)磚中的塑化料為高塑性粘土和頁巖。
2．2瘠性料
是能降低原料可塑性、使成型料的粒度粗化的添加材料。它的摻入一般起到降低干燥收縮率的作用，瘠性料還可使過軟的泥料變硬。
煤矸石、粉煤灰、碎磚末、廢坯粉、塑性低的頁巖以及各種工業(yè)廢渣都常被用來做瘠性料。
2．3強化料
能提高原料的干強度及產(chǎn)品強度的添加劑稱為強化料。通常，瘠性料能減小干燥收縮，但往往同時減小原料的干強度。人們期望既減小干燥收縮，避免干燥過程中發(fā)生彎曲變形，又保證坯體具有一定的干強度，以免在以后坯體的轉(zhuǎn)運過程中發(fā)生破損。
2．4助熔料
能降低原料的熔點，使高溫下坯體內(nèi)玻璃相增加的添加劑，稱為助熔料。
2．5抗焙燒變形料
有助于擴展燒結(jié)范圍，提高產(chǎn)生急劇變形溫度的添加料，稱為抗焙燒變形料。坯體在高溫荷重下，保持其形狀的性能稱為抗焙燒變形性，也叫耐火穩(wěn)定性。
3解決辦法
3．1設備硬件方面
增大擠出機芯具，增大比例根據(jù)實際原材料干燥和燒成收縮進行調(diào)整(經(jīng)統(tǒng)計大部分企業(yè)的產(chǎn)品由坯變磚的總收縮在5%左右)。但是并不能盲目增大磚坯尺寸，增大磚坯尺寸勢必對碼坯，干燥及焙燒工藝提出更高的要求。值得指出的是:增大磚坯并不會使坯垛垮塌。有些人可能認為增大磚坯會使坯垛垮塌，理由是增大磚坯體積勢必增加磚坯重量，使最低層需要承受更大的重量，其實這是不正確的，底層磚坯承受的重量與整個碼坯高度有關的，因為窯面到窯頂是固定不變的，所以碼坯的高度也是只能降低不能升高，因此增大磚坯尺寸甚至會降低整個坯垛的高度。以對碼坯要求相對較高較常見的3－4米斷面一次碼燒隧道窯為例:設計斷面3－4米一次碼燒隧道窯一般生產(chǎn)190*190*90mm磚型碼坯8層，碼坯高度為1．52m，加上頂層通風高度10cm，整個碼坯高度為1．62m。如果增大磚坯尺寸5%，每塊磚坯尺寸為200*200*95mm，如果碼8層頂層通風只有2cm，現(xiàn)階段窯頂平面的精度和軌道及窯車的要求無法與之匹配，所以這種情況更多的是將最頂層磚坯進行橫向擺放，經(jīng)過計算碼坯高度為1．5米，比之前碼坯高度還降低了2cm。由此可見增大磚坯尺寸并不會對底層磚坯施加更大的壓力造成坯垛垮塌。
3．2嚴格遵循烘干制度
坯體干燥過程可分為以下四個階段:(1)加熱階段。成型之后的磚坯，干燥之前為環(huán)境溫度，進行干燥程序，坯體表面溫度逐漸升高，干燥速度變快，直到坯體溫度等于干燥介質(zhì)濕球溫度。此時傳遞給坯體的熱量恰好等于坯體表面水分蒸發(fā)所需要的熱量，達到熱平衡，進入等速干燥階段。(2)等速干燥階段。該階段是干燥的重要階段，為排除自由水階段。該階段由于排除自由水，坯體產(chǎn)生收縮，所以在操作上應特別注意，若有不慎，坯體極易產(chǎn)生開裂、變形、增加廢品率。(3)降速干燥階段。為大氣吸附水排除階段，坯體的含水率達到臨界含水率。
因為該階段排除的主要是大氣所吸附的水分，所以坯體不再收縮，不會出現(xiàn)干燥廢品。(4)平衡階段。進入該階段后，坯體主要是大氣平衡水，水分蒸發(fā)和吸附速度相等，干燥過程終止。以上四個階段是在恒定干燥條件下進行的，在實際生產(chǎn)中，則必須強調(diào)均勻進車，如進車間隔時間過短或連續(xù)進車，坯體很快就被推到高溫熱介質(zhì)區(qū)域，坯體表面急速脫水，水分外擴散大于內(nèi)擴散，致使坯體內(nèi)外收縮不一致而產(chǎn)生裂紋。此外，由于進車太多，進車端的熱煙氣溫度下降，濕度上升又可能引起磚坯結(jié)露，濕塌;反之，當長時間不進車時，進車端的熱煙氣溫度升高，濕度降低，排潮濕度降低，熱量損失增加，當再次進車時，濕坯遇到高溫低濕煙氣，又會因急劇脫水而產(chǎn)生裂紋。
3．3嚴格控制窯內(nèi)溫度
當窯內(nèi)溫度超過900℃時，坯體開始燒結(jié):隨著物料的玻璃化，坯體表面開始呈現(xiàn)光澤;部分顆粒熔融軟化，坯體變得密實，氣孔率降低，體積收縮。以上為制品的燒結(jié)過程。這時的溫度叫燒結(jié)溫度。溫度再升高，制品將極度軟化，這時的溫度稱為耐火度。這時制品開始熔融和膨脹，達到這個溫度時，制品已過火。原料的燒結(jié)溫度與耐火度之間的溫度差數(shù)，叫做原料的燒成溫度范圍。嚴格來說，燒結(jié)溫度范圍是指在焙燒過程中不造成產(chǎn)品質(zhì)量(尺寸，性能)下降的燒結(jié)溫度波動范圍。
因為在最終進行的燒成階段中，窯內(nèi)的溫度總是在一定范圍內(nèi)波動，同一坯垛之中也存在溫差，所以除了最高允許燒成溫度外，可利用的燒成溫度范圍也是實際生產(chǎn)中非常重要的工藝參數(shù)。由此可見，窯內(nèi)溫度既不能太高，也不能太低，尤其是同一窯車的不同位置的溫度也必須在合理的范圍之內(nèi)。溫度太高，制品容易坍縮，變形;溫度太低，制品無法完全燒結(jié)，性能降低;同一窯車溫差很大，同一批次的磚差異性太大，成品率太低。
3．4加強原材料成分的穩(wěn)定性
有些企業(yè)因為外界條件的限制，原材料的來源并不穩(wěn)定，造成原材料的化學成分波動，而每種礦物的性質(zhì)也大不相同，這對于燒結(jié)磚企業(yè)生產(chǎn)是非常不利的，往往生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的企業(yè)原材料的可開采量都在30年甚至50年以上。
3．5加強原材料處理
原材料處理可以采用風化和陳化兩種處理方式:(1)風化。是將原料堆放在自然環(huán)境中，受到自然環(huán)境、氣候的作用，原料松解崩裂，顆粒變得更小更細，可溶性鹽也被沖洗一部分，可塑性提高，其他工藝性能也得到改善。這種做法對硬度較大的頁巖及煤矸石意義更大，即使發(fā)達國家機械化程度較高的企業(yè)，為了生產(chǎn)更高品質(zhì)的產(chǎn)品，風化也是常用的手段。(2)陳化。是將粉磨至所需細度的原料加水浸潤，使其進一步疏解，促使水分分布均勻。這不但能改善原料的成型性能，而且可以改善原料的干燥性能，提高產(chǎn)品品質(zhì)。并且陳化庫還兼有中間儲料的作用，不至于因設備及天氣等不可預料的因數(shù)導致全線停產(chǎn)，對維持連續(xù)正常生產(chǎn)提供了保證。
燒結(jié)磚的生產(chǎn)是個系統(tǒng)而又復雜的過程，并不是簡簡單單改變某一方面即可取得效果的，必須要考慮各個方面的因素。尺寸偏差看似簡單，但是從原料到生產(chǎn)工藝都可以影響燒結(jié)磚的尺寸，只有多嘗試，多實驗，這一大部分企業(yè)都普遍存在的問題終會得到解決。
經(jīng)筆者統(tǒng)計，所在省份燒結(jié)磚實際尺寸平均偏差普遍偏小約4%，如公稱尺寸為240而實際尺寸為230左右(因地區(qū)原材料及工藝不同而略有1～2mm差異)，而樣品極差并沒有太大問題，大部分均能達到國家相應標準的要求?，F(xiàn)就該現(xiàn)象做如下分析。
1產(chǎn)生問題的主要原因
1．1生產(chǎn)工藝因素
主要是指磚瓦擠出機芯具設計不合理，往往以產(chǎn)品公稱尺寸為芯具設計尺寸，并沒有將產(chǎn)品由坯變磚所產(chǎn)生的收縮計算在內(nèi)。產(chǎn)品尺寸偏小的企業(yè)往往擠出機擠出磚坯尺寸正好為產(chǎn)品的公稱尺寸，但是經(jīng)過烘干，焙燒之后，磚坯產(chǎn)生了一系列物理和化學變化，坯體收縮，最終導致尺寸偏差無法達到國家標準要求。樣品極差是指產(chǎn)品尺寸的變化范圍，具體是指最大尺寸與最小尺寸之間的差值。樣品極差不合格的企業(yè)往往是燒成溫度不穩(wěn)定造成的:焙燒溫度太高，產(chǎn)品熔融、膨脹，極度軟化，最終過火，變形;焙燒溫度太低，產(chǎn)品未完成燒結(jié)，強度低、吸水率大、耐久性差。因此合理控制焙燒溫度，是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。
1．2原材料因素
1．2．1化學成分的影響
能影響磚坯尺寸收縮的主要成分有:(1)二氧化硅(SiO2)。影響
原料的可塑性，含量高可減少磚坯干燥收縮和燒成收縮，利于快速干燥，但制品抗壓強度相應降低;含量低滿足不了硅酸鹽礦物固相反應的要求，制品的抗折強度降低。(2)三氧化二鋁(Al2O3)。影響焙燒溫
度，含量高制品的耐火度也會升高，但抗凍性能變差;含量少，也會使制品的抗折強度低。(3)氧化鈣(CaO)和氧化鎂(MgO)。鈣和鎂是以碳酸鹽形式存在于原料中，是強烈的助融劑，會使坯體的燒結(jié)溫度范圍減小，降低制品的耐火度，并使制品多孔。(4)燒失量。也會影響原料的可塑性，燒失量高會使制品干燥后強度較高，干燥收縮變大，如果干燥速度快，則易開裂，帶來的好處是制品孔隙率較高。因此要求原料燒失量在合理范圍之內(nèi)。
氧化鐵(Fe2O3)和三氧化硫(SO3)基本不對尺寸有影響，不作說明。
1．2．2顆粒等級的影響
大于0．02mm的顆?；緵]有粘結(jié)性能，在干燥和焙燒過程中起支撐作用，它的比例影響坯體成型、干燥和焙燒性能。如原料中含量少，則成型比較容易，但干燥比較困難，焙燒溫度降低;反之則成型比較困難，但干燥比較容易，焙燒溫度提高。
0．02～0，002mm的顆粒有一定的粘結(jié)性能，但干燥后松散，它在坯體和成型過程中，一方面起支撐作用，另一方面起填充作用。
小于0．002mm的顆粒有粘結(jié)性能，干燥后結(jié)合力強。在坯體成型和焙燒過程中起填充作用，遇水可產(chǎn)生可塑性。但黏粒太多會使干燥困難。
2原料按作用劃分
生產(chǎn)燒結(jié)的主要傳統(tǒng)原料是黏土。但是隨著國家相關政策的頒布與出臺，利用頁巖燒磚，既可解決原料的來源問題，又能開山造田。筆者所在省份具有一定規(guī)模的燒結(jié)磚生產(chǎn)企業(yè)均以頁巖為主要原料，再摻入一定比例的內(nèi)燃料，少部分企業(yè)還會加入一定量能改善原料性能的添加劑，取得了不錯的效果。
2．1塑化料
是能提高原料的可塑性、結(jié)合能力和流動性的添加材料．常見燒結(jié)磚中的塑化料為高塑性粘土和頁巖。
2．2瘠性料
是能降低原料可塑性、使成型料的粒度粗化的添加材料。它的摻入一般起到降低干燥收縮率的作用，瘠性料還可使過軟的泥料變硬。
煤矸石、粉煤灰、碎磚末、廢坯粉、塑性低的頁巖以及各種工業(yè)廢渣都常被用來做瘠性料。
2．3強化料
能提高原料的干強度及產(chǎn)品強度的添加劑稱為強化料。通常，瘠性料能減小干燥收縮，但往往同時減小原料的干強度。人們期望既減小干燥收縮，避免干燥過程中發(fā)生彎曲變形，又保證坯體具有一定的干強度，以免在以后坯體的轉(zhuǎn)運過程中發(fā)生破損。
2．4助熔料
能降低原料的熔點，使高溫下坯體內(nèi)玻璃相增加的添加劑，稱為助熔料。
2．5抗焙燒變形料
有助于擴展燒結(jié)范圍，提高產(chǎn)生急劇變形溫度的添加料，稱為抗焙燒變形料。坯體在高溫荷重下，保持其形狀的性能稱為抗焙燒變形性，也叫耐火穩(wěn)定性。
3解決辦法
3．1設備硬件方面
增大擠出機芯具，增大比例根據(jù)實際原材料干燥和燒成收縮進行調(diào)整(經(jīng)統(tǒng)計大部分企業(yè)的產(chǎn)品由坯變磚的總收縮在5%左右)。但是并不能盲目增大磚坯尺寸，增大磚坯尺寸勢必對碼坯，干燥及焙燒工藝提出更高的要求。值得指出的是:增大磚坯并不會使坯垛垮塌。有些人可能認為增大磚坯會使坯垛垮塌，理由是增大磚坯體積勢必增加磚坯重量，使最低層需要承受更大的重量，其實這是不正確的，底層磚坯承受的重量與整個碼坯高度有關的，因為窯面到窯頂是固定不變的，所以碼坯的高度也是只能降低不能升高，因此增大磚坯尺寸甚至會降低整個坯垛的高度。以對碼坯要求相對較高較常見的3－4米斷面一次碼燒隧道窯為例:設計斷面3－4米一次碼燒隧道窯一般生產(chǎn)190*190*90mm磚型碼坯8層，碼坯高度為1．52m，加上頂層通風高度10cm，整個碼坯高度為1．62m。如果增大磚坯尺寸5%，每塊磚坯尺寸為200*200*95mm，如果碼8層頂層通風只有2cm，現(xiàn)階段窯頂平面的精度和軌道及窯車的要求無法與之匹配，所以這種情況更多的是將最頂層磚坯進行橫向擺放，經(jīng)過計算碼坯高度為1．5米，比之前碼坯高度還降低了2cm。由此可見增大磚坯尺寸并不會對底層磚坯施加更大的壓力造成坯垛垮塌。
3．2嚴格遵循烘干制度
坯體干燥過程可分為以下四個階段:(1)加熱階段。成型之后的磚坯，干燥之前為環(huán)境溫度，進行干燥程序，坯體表面溫度逐漸升高，干燥速度變快，直到坯體溫度等于干燥介質(zhì)濕球溫度。此時傳遞給坯體的熱量恰好等于坯體表面水分蒸發(fā)所需要的熱量，達到熱平衡，進入等速干燥階段。(2)等速干燥階段。該階段是干燥的重要階段，為排除自由水階段。該階段由于排除自由水，坯體產(chǎn)生收縮，所以在操作上應特別注意，若有不慎，坯體極易產(chǎn)生開裂、變形、增加廢品率。(3)降速干燥階段。為大氣吸附水排除階段，坯體的含水率達到臨界含水率。
因為該階段排除的主要是大氣所吸附的水分，所以坯體不再收縮，不會出現(xiàn)干燥廢品。(4)平衡階段。進入該階段后，坯體主要是大氣平衡水，水分蒸發(fā)和吸附速度相等，干燥過程終止。以上四個階段是在恒定干燥條件下進行的，在實際生產(chǎn)中，則必須強調(diào)均勻進車，如進車間隔時間過短或連續(xù)進車，坯體很快就被推到高溫熱介質(zhì)區(qū)域，坯體表面急速脫水，水分外擴散大于內(nèi)擴散，致使坯體內(nèi)外收縮不一致而產(chǎn)生裂紋。此外，由于進車太多，進車端的熱煙氣溫度下降，濕度上升又可能引起磚坯結(jié)露，濕塌;反之，當長時間不進車時，進車端的熱煙氣溫度升高，濕度降低，排潮濕度降低，熱量損失增加，當再次進車時，濕坯遇到高溫低濕煙氣，又會因急劇脫水而產(chǎn)生裂紋。
3．3嚴格控制窯內(nèi)溫度
當窯內(nèi)溫度超過900℃時，坯體開始燒結(jié):隨著物料的玻璃化，坯體表面開始呈現(xiàn)光澤;部分顆粒熔融軟化，坯體變得密實，氣孔率降低，體積收縮。以上為制品的燒結(jié)過程。這時的溫度叫燒結(jié)溫度。溫度再升高，制品將極度軟化，這時的溫度稱為耐火度。這時制品開始熔融和膨脹，達到這個溫度時，制品已過火。原料的燒結(jié)溫度與耐火度之間的溫度差數(shù)，叫做原料的燒成溫度范圍。嚴格來說，燒結(jié)溫度范圍是指在焙燒過程中不造成產(chǎn)品質(zhì)量(尺寸，性能)下降的燒結(jié)溫度波動范圍。
因為在最終進行的燒成階段中，窯內(nèi)的溫度總是在一定范圍內(nèi)波動，同一坯垛之中也存在溫差，所以除了最高允許燒成溫度外，可利用的燒成溫度范圍也是實際生產(chǎn)中非常重要的工藝參數(shù)。由此可見，窯內(nèi)溫度既不能太高，也不能太低，尤其是同一窯車的不同位置的溫度也必須在合理的范圍之內(nèi)。溫度太高，制品容易坍縮，變形;溫度太低，制品無法完全燒結(jié)，性能降低;同一窯車溫差很大，同一批次的磚差異性太大，成品率太低。
3．4加強原材料成分的穩(wěn)定性
有些企業(yè)因為外界條件的限制，原材料的來源并不穩(wěn)定，造成原材料的化學成分波動，而每種礦物的性質(zhì)也大不相同，這對于燒結(jié)磚企業(yè)生產(chǎn)是非常不利的，往往生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的企業(yè)原材料的可開采量都在30年甚至50年以上。
3．5加強原材料處理
原材料處理可以采用風化和陳化兩種處理方式:(1)風化。是將原料堆放在自然環(huán)境中，受到自然環(huán)境、氣候的作用，原料松解崩裂，顆粒變得更小更細，可溶性鹽也被沖洗一部分，可塑性提高，其他工藝性能也得到改善。這種做法對硬度較大的頁巖及煤矸石意義更大，即使發(fā)達國家機械化程度較高的企業(yè)，為了生產(chǎn)更高品質(zhì)的產(chǎn)品，風化也是常用的手段。(2)陳化。是將粉磨至所需細度的原料加水浸潤，使其進一步疏解，促使水分分布均勻。這不但能改善原料的成型性能，而且可以改善原料的干燥性能，提高產(chǎn)品品質(zhì)。并且陳化庫還兼有中間儲料的作用，不至于因設備及天氣等不可預料的因數(shù)導致全線停產(chǎn)，對維持連續(xù)正常生產(chǎn)提供了保證。
燒結(jié)磚的生產(chǎn)是個系統(tǒng)而又復雜的過程，并不是簡簡單單改變某一方面即可取得效果的，必須要考慮各個方面的因素。尺寸偏差看似簡單，但是從原料到生產(chǎn)工藝都可以影響燒結(jié)磚的尺寸，只有多嘗試，多實驗，這一大部分企業(yè)都普遍存在的問題終會得到解決。
