山西地區煤矸石燒結多孔磚的質量分析研究

薛文祥

(山西省建筑科學研究院，山西太原 030001)

0 引言

隨著國家對建筑節能和循環經濟重視程度的提升，如何利用好固體廢棄物資源，節省現有自然資源，實現節能環保，已成為制約當地經濟發展的瓶頸。山西省作為煤炭大省，煤矸石固體廢棄資源非常豐富，但這也嚴重制約了本省煤炭行業的健康發展。粘土燒結磚作為我國傳統的砌墻材料，在20世紀的城鄉建設中起到非常重要的作用，但傳統粘土燒結磚在生產和使用過程中存在明顯弊端——毀壞良田、破壞植被、浪費不可再生資源［1］，我國已經明令禁止使用燒結粘土磚［2］。如何結合本地固廢資源的優勢來發展新型墻體材料，成為我省急需解決的課題之一。針對上述情況，我省傳統墻材企業和業內專家學者共同努力，采用大量煤矸石廢棄資源來取代粘土資源生產煤矸石燒結磚，廣泛應用于建筑工程中，取得了很好的經濟效益和社會效益。然而，在煤矸石燒結磚的生產過程中也出現了不同程度的質量問題。由于我省不同地區的煤矸石品質差異比較大，對成品磚的質量影響也較大，再加上不同企業生產工藝、技術水平和配料的差異，在一定程度上制約了煤矸石綜合利用的良性發展。本文對山西不同地區有代表性生產企業的煤矸石燒結多孔磚的綜合性能進行了較系統的研究分析，并提出了改進措施，對山西地區煤矸石燒結磚的生產應用具有指導意義。

1 煤矸石燒結多孔磚的來源及分析方法

1.1 煤矸石燒結多孔磚的來源

六個地區煤矸石燒結多孔磚生產企業及產品規格:晉城地區、運城地區、臨汾地區、長治地區、大同地區、陽泉地區各抽檢3個有代表性廠家的樣品進行分析研究，產品規格:240 mm×115 mm×90 mm。

1.2 分析方法

依據GB/T 2542-2012砌墻磚試驗方法，GB 13544-2011燒結多孔磚和多孔砌塊。

2 研究方案

對六個地區的產品進行外觀、強度等級、石灰爆裂、泛霜和抗風化性能進行分析研究。采用1.2的方法進行試樣制備和性能檢測。

3 結果及分析

3.1 六個地區18個產品檢驗結果

選用六個地區有代表性的煤矸石燒結多孔磚進行外觀、強度等級、石灰爆裂、泛霜和抗風化性能結果分析，將每個地區的3個樣品平均值作為分析依據，分析結果如表1和圖1，圖2所示。

表1 不同地區煤矸石燒結多孔磚的分析結果

圖1 不同地區煤矸石燒結多孔磚的抗壓強度值

圖2 不同地區煤矸石燒結多孔磚的吸水率

3.2 六個地區產品檢驗結果分析

由表1和圖1，圖2可以看出，晉城地區、運城地區和臨汾地區的煤矸石燒結多孔磚抗壓強度值較高，其中晉城地區的強度值最高，達到MU25的標準要求，長治地區、大同地區和陽泉地區的較低，達到MU15的標準要求，晉城地區的煤矸石燒結多孔磚抗壓強度偏高，這是由于不同地區的原材料品質不同，配料比例和生產工藝不同所致;長治地區的煤矸石燒結多孔磚外觀質量最好，石灰爆裂屬于一等品，屬于輕微泛霜，這是因為燒結溫度適中、煤矸石破碎粒徑合理和配料比例合理以及煤矸石中可溶性鹽、堿較少;臨汾地區燒結多孔磚的抗風化性能較差，但凍融結果合格，該項指標也判定為合格，其原因主要是與當地的材料和燒結工藝有關。

從六個地區煤矸石燒結多孔磚整體質量來看，長治地區的總體質量較好，晉城地區和運城地區的次之。影響煤矸石燒結磚質量的因素很多，首先是地材的品質不同，但可以通過引入其他工業廢渣和調整配方、工藝以及加入助劑來調節;第二是煤矸石的破碎工藝，但是多數廠家為了降低成本，盡可能的放大粒徑，這就埋下了質量隱患——石灰爆裂，使不少廠家傾家蕩產;第三是配料不科學導致產品質量欠佳;第四是燒結工藝和廠家的責任心，燒結溫度對煤矸石燒結磚的質量影響非常大，過火磚和欠火磚都是燒結溫度和燒結時間以及燒結窯的不合理造成的。這些也是影響不同規格煤矸石燒結磚質量的主要原因。

3.3 我省不同地區煤矸石燒結多孔磚存在的問題和改進思路

目前山西地區的煤矸石燒結多孔磚質量良莠不齊，主要存在的問題是:1)外觀質量較差，有不同程度的過火和欠火現象;2)煤矸石破碎粒徑較大，摻用的粘土組分復雜，容易出現石灰爆裂不合格;3)配料不合理，因為不同地區的煤矸石含碳量不同，摻入的比例也要科學合理;4)完善燒結工藝，嚴控燒結溫度和燒結時間。

改進思路:1)嚴控煤矸石的粒徑和粘土中的石灰石含量，引入其他工業廢渣和助劑，來改善煤矸石燒結磚的質量;2)嚴控燒結工藝，不能簡單地憑經驗;3)可以適當的引入助劑來改善磚的性能;4)政府部門要加大監管力度，一些小型的磚廠該淘汰的要淘汰，鼓勵規模較大的廠家和大量使用工業廢渣的廠家;5)鼓勵廠家和相關科研院所合作，開發高品質的新型墻體材料。

4 結論與建議

1)晉城地區、運城地區和臨汾地區的煤矸石燒結多孔磚抗壓強度值較高，其中晉城地區的強度值最高，達到MU25的標準要求，長治地區、大同地區和陽泉地區的較低，達到MU15的標準要求，晉城地區的煤矸石燒結多孔磚抗壓強度偏高，這是由于不同地區的原材料品質不同，配料比例和生產工藝不同所致。

2)從六個地區煤矸石燒結多孔磚整體質量來看，長治地區的總體質量較好，晉城地區和運城地區的次之。長治地區的煤矸石燒結多孔磚外觀質量最好，石灰爆裂屬于一等品，屬于輕微泛霜，這與燒結溫度適中、煤矸石破碎粒徑合理和配料比例合理以及煤矸石中可溶性鹽、堿較少有關。抗風化性能在六個地區中臨汾地區的較差。

3)政府部門要加大監管力度，通過出臺政策，鼓勵和扶持新型煤矸石燒結多孔磚產品的研發，大力發展低能耗、高附加值的新型墻體材料。

［1］尹小清，王志強.煤矸石燒結磚［J］.科技與企業，2012(9)：153-154.

［2］張亞男.煤矸石磚瓦生產與發展［J］.山西建筑，2013，39(35)：130-131.