輕質陶瓷保溫磚的研究開發＊

劉 娥

（咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000）

輕質陶瓷保溫磚的研究開發＊

劉 娥

（咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000）

利用劣質原料生產密度小，保溫隔熱性能好的建筑裝飾輕質陶瓷保溫磚，著重研究了發泡劑的發泡原理及輕質陶瓷保溫磚的配比。項目的推廣對行業的可持續發展，行業的科技進步，節能、節約資源、降低建設成本等都將起到積極的示范作用。

劣質原料 發泡劑 陶瓷 輕質 保溫磚

前言

2004年11月25日，國家發展和改革委員會發布了我國第一個《節能中長期專項規劃》。規定中指出，“十一五”期間，新建建筑要嚴格實施節能50%的設計標準。北京、天津等大城市率先實施節能65%的標準。雖然我國已經陸續頒布了建筑節能50%的設計標準，但每年新增建筑中達到節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%，建筑圍護結構的傳熱量約為建筑使用能耗的72%。因此，解決建筑圍護結構的節能、保溫問題已迫在眉捷，應盡快研究和推廣新型保溫節能型產品。

目前我國處于房屋建筑的高峰時期，建筑規模超過了所有發達國家建筑面積之總和。每年新增面積約20億m2（城鎮為6～8億m2），隨著城鎮化和城市發展水平的不斷提高，對新型建筑材料及其系列產品的要求越來越高。我國節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，因此研制輕質外墻磚對于外墻外保溫體系十分必要。

本項目是以劣質原料為主要原料，生產出內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陶瓷保溫磚。其質量輕，強度高，耐久性好，是一種完全新型的節能建筑輕質保溫產品。該項目的完成和推廣，對行業可持續發展，行業的科技進步，節能、節約資源、降低建設成本等都將起到積極的示范作用。

1 發泡原理

為了使陶瓷磚產品質量變輕，必須使坯體內發生膨脹，產生大量氣孔，需加入少量發泡劑才能達到效果。要得到大量、均勻的閉口氣孔必須同時具備兩個條件：①產品在加熱軟化或冷卻時，坯體內必須有足夠的高粘度玻璃相；②為了使玻璃粘彈體發生膨脹，必須有一種發泡劑的發泡速度恰好在這個溫度范圍，使所產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、發泡劑F1、發泡劑F2、發泡劑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（質量%）

3 輕質外墻磚的制備

3.1 基礎配比的確定

根據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要求。

表2 輕質磚的基礎配方（質量%）

表3 配比化學成分（質量%）

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

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，為高嶺土脫去結構中作為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 發泡劑對產品性能的影響

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

表5 發泡劑對性能的影響

由表5可以看出，當用F1、F2、F3作發泡劑時，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架中；3＃樣品很明顯是一種網架結構，在其中分布著均勻的氣孔，且氣孔細小，這與實驗測得的結果相符。

5 結論

1）采用劣質原料，半干壓成形，1 180℃燒成，制備出輕質陶瓷保溫磚。

2）坯體配比范圍（質量%）：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技術手冊.香港：國際展望出版社出版，1993

2 范文標.現代陶瓷墻地磚釉面磚生產技術.北京：電子工業出版社，1989

3 中國硅酸鹽學會陶瓷分會建筑衛生陶瓷專業委員會.現代建筑衛生陶瓷工程師手冊.北京：中國建材工業出版社，1998

4 王維邦.耐火材料工藝學.北京：冶金工業出版社，1985

TQ174.6

A

1002－2872（2011）12－0014－03

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