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    城墻磚制作的技術難點(三)

    發布時間:2020-03-05 瀏覽次數:2291

    袁東海

    仿古建材中,機制城墻轉由于磚的體積較大,在生產制作工藝上其技術要求很高,稍有疏忽就會造成質量問題,所以必須從原料及破碎、成型及干燥、燒結及還原等各環節工藝上,應采用特殊的制作技法。

    燒結與還原:

    城墻磚的燒結過程與普通磚也不一樣,其熱工制度有著特殊要求。

    1、排潮:城墻磚的排潮特點是排潮周期長,升溫速度慢,還有一點就是排潮時窯內壓力的控制。城墻磚由于采用自然干燥,其坯體的干燥殘余水分較高,再加上干燥時碼架 的位置不同,即使同一批次的磚坯其殘余水分也不盡相同,甚***相差很大,這些含水率不一的磚坯在窯內的排潮時必須嚴格控制溫度及時間。磚坯排潮階段一般采用小火,其目的是讓坯體的水分慢慢排出,當坯體較大較厚時且殘余水分不一時,其溫度更低,排潮的時間更長。否則,一旦升溫較快,臨近火面的磚坯由于受熱快,而由于磚坯較厚,坯體受熱不勻,這時就會將磚坯炸裂。由于城墻磚體積較大較厚,其坯體內外受熱傳導較慢,坯體內部的水分排出也較慢,所以,排潮階段需要的時間更長。***后一點還有注意到,由于磚坯殘余水分較高,采用梭式窯燒結時,排潮階段窯內的壓力應為較大負壓,可適當調節排煙風機的頻率,防止潮氣聚集,一旦排潮措施不當,窯內底層坯體由于臨近窯底煙道,其回潮的幾率很高,會導致該部位坯體裂紋,嚴重時引起磚垛垮塌。排潮時負壓的控制、防止潮氣聚集和坯體受熱不均勻是一個矛盾點,特別是臨近火嘴部位的磚坯,當負壓較大時,受風力的牽引,火苗順風飄逸,會改變熱量傳輸方向,如果飄逸方向為磚坯,則會很快出現炸裂現象,所以,壓力的調節一定要適當。

    2、燒結:排潮過后,一般操作為大火升溫,這對一般磚坯沒有問題,但燒制城墻磚時,這個大火必須要考慮到坯體的體積大而導致的傳熱速率,當急火升溫不但會導致磚坯由于內外溫度差異較大產生的炸裂,還有考慮到由于升溫過快制品表層出現液相,阻擋磚坯內部燒結的問題。升溫過快的質量問題一般為磚坯內芯難以燒結,影響制品的強度及吸水率等檢測指標。利用梭式窯燒結時,還要考慮到底層磚的問題,一般普通磚在“火蹬底”后,即可燒還原,但城墻磚在火蹬底后,必須有一個讓底層磚燒結的過程,不能簡單套用普通磚的燒結曲線。底層磚的質量控制一般采取“小火燒”和“悶窯均熱”的辦法來控制,其目的就是在保證磚垛上部不過燒的前提下,確保全窯產品質量穩定。

    3、還原:城墻磚還原的難點為制品內部還原是否充分,其還原時間不同于普通磚,也不同于手工磚坯,原因就是制品體積大和密實度高的影響。普通磚坯一般為城墻磚的幾分之一,在碼坯時,磚坯之間留有一定的間隙,這個間隙在排潮時為潮氣排除通道,在燒結時為高溫風道,所以其排潮、燒結時間短,但城墻磚沒有這個條件。手工城墻磚雖然坯體和機制產品有著一樣的體積尺寸,但由于成型時沒有壓力和抽取真空,其坯體的顆粒間隙疏松,顆粒間充滿水分,在干燥和燒結時這些疏松的顆粒間的水分排出后,形成的毛細通道能使磚坯快速適應,所以,手工城墻磚快速燒結也不是問題。機制城墻磚在還原時往往給操作人員一個假象,導致誤判,***終形成產品質量問題——一般還原是否完全可以通過排煙口的一氧化碳是否連續燃燒來判斷,當還原城墻磚時,即使檢測到一氧化碳連續燃燒后,還必須有一個等待的過程,這是因為梭式窯還原氣氛是用燒還原焰來實現的,還原氣氛在窯內形成有兩個過程,一是窯內過程,先是窯頂形成,慢慢下底;二是磚坯內部過程,先是制品外表,然后慢慢延續到制品內部。這兩個還原過程的***后的問題集中點會出現在底層制品上,底層磚坯是***后還原的,如果沒有足夠的還原時間就開始下水,制品內部就不能徹底還原,出現“紅心磚”現象。之所以底層磚沒有徹底還原,而排煙口可以檢測到一氧化碳連續現象,是因為制品內部的氧的含量很少,且由于制品體積的問題反應較慢,窯內和底層上部的制品都已完成,剩下的底層磚還沒有還原完畢,但還原的大氣氛已經形成,這種情況下,這一絲的微弱現象就會被沖淡,形成一氧化碳連續現象,誤導了操作人員,***后的結果就是出現底層磚的質量問題。

    4、下水:“下水轉釉”是一個理解偏差,由于先輩沒有科學理論知識,大都從現象上表述,所以出現了“下水使紅磚變青磚”的說法。從上段論述來看,還原氣氛形成到下水這個過程判斷,當還原不徹底時開始下水,底層磚會出現“紅心”現象,如果水能“轉釉”,還原會繼續,“紅心”現象就不會出現,所以,下水不會使紅磚變成青磚。下水后在窯內形成的正壓和降溫破壞了還原的條件,還原停止,“轉釉”過程也隨之結束。下水的主要作用是形成正壓,防止窯外氧氣(空氣)進入,次要作用是能使窯溫快速降下來。下水技術是通過窯頂、窯壁滲入的水開始可以形成蒸汽,當窯頂、窯壁溫度下降后,形成蒸汽的高溫基礎沒有了,如果這時窯內部制品溫度沒有降下來,而形成正壓的蒸汽沒有了,這時空氣通過窯體密封薄弱環節慢慢侵入,會導致“回火”、“二次氧化”現象,這一點小小的失誤就會導致前功盡棄。在普通磚碼窯不合理例如密碼就經??吹竭@類現象:出窯制品周邊制品顏色均勻、青色色澤較好,而磚垛上部中間部位制品呈土紅色,道理就是磚垛內部溫度較高導致的快速氧化。就城墻磚而言,由于制品體積的原因,會出現類似密碼導致的質量問題,普通磚坯可以通過改變碼坯方式來解決,體積較大的城墻磚就沒有了這個條件,所以,這類制品在下水時面臨的困難更大,質量缺陷更多。

    總結城墻磚類大體積仿古建材,其制作過程要比普通仿古建材技術要求更高,究其原因就是其規格體積較大較厚,難以控制。解決的辦法就是從原料選擇與配比、破碎的粒徑控制、干燥的速度與方法、燒結與還原的熱工制度的控制等每個工藝環節的嚴格控制,其特點就是工藝要求要細,時間周期要慢,當然這些特點***后都會集中到一點——高昂的制作成本:***大的成本為燃料成本和制磚工藝過程半成品的合格率。另外一個隱形成本就是由于慢導致的周期拉長,其特點是產量低、生產效率低。所以,市場上簡單的把城墻磚按普通磚體積折算來計算其成本很難采購的原因就是忽略了其制作工藝的技術難點和生產成本。

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    排潮升溫時,臨近火嘴高溫的磚坯急熱炸坯現象。

     

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    底層磚由于還原時間短出現花磚現象。

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    底層磚由于燒結時間短、還原時間短,導致的黑心、紅心現象。

     

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    城墻磚出窯圖。

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    氧化焰。

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    還原焰。


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