轻质陶瓷保温砖的研究开发＊

刘 娥

（咸阳陶瓷研究设计院 陕西 咸阳 712000）

轻质陶瓷保温砖的研究开发＊

刘 娥

（咸阳陶瓷研究设计院 陕西 咸阳 712000）

利用劣质原料生产密度小，保温隔热性能好的建筑装饰轻质陶瓷保温砖，着重研究了发泡剂的发泡原理及轻质陶瓷保温砖的配比。项目的推广对行业的可持续发展，行业的科技进步，节能、节约资源、降低建设成本等都将起到积极的示范作用。

劣质原料 发泡剂 陶瓷 轻质 保温砖

前言

2004年11月25日，国家发展和改革委员会发布了我国第一个《节能中长期专项规划》。规定中指出，“十一五”期间，新建建筑要严格实施节能50%的设计标准。北京、天津等大城市率先实施节能65%的标准。虽然我国已经陆续颁布了建筑节能50%的设计标准，但每年新增建筑中达到节能建筑设计标准的不到5%。我国目前单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近的发达国家的2～3倍。其中建筑使用能耗占建筑能耗的88%，建筑围护结构的传热量约为建筑使用能耗的72%。因此，解决建筑围护结构的节能、保温问题已迫在眉捷，应尽快研究和推广新型保温节能型产品。

目前我国处于房屋建筑的高峰时期，建筑规模超过了所有发达国家建筑面积之总和。每年新增面积约20亿m2（城镇为6～8亿m2），随着城镇化和城市发展水平的不断提高，对新型建筑材料及其系列产品的要求越来越高。我国节能建筑的主体材料目前仍然以块材为主，保温或夹（填）芯组合为辅。轻质条板材料虽然具有保温等功能，但只能用于吊顶、隔墙等用途，不能当作外墙装修、装饰用。目前以瓷砖作饰面层的外墙外保温体系自重高达50～80kg／m2，是涂料饰面体系质量的5～8倍，严重影响瓷砖与防护面层之间的附着安全性，因此研制轻质外墙砖对于外墙外保温体系十分必要。

本项目是以劣质原料为主要原料，生产出内部由大量闭气孔组成、密度小，保温隔热性能好的建筑装饰轻质陶瓷保温砖。其质量轻，强度高，耐久性好，是一种完全新型的节能建筑轻质保温产品。该项目的完成和推广，对行业可持续发展，行业的科技进步，节能、节约资源、降低建设成本等都将起到积极的示范作用。

1 发泡原理

为了使陶瓷砖产品质量变轻，必须使坯体内发生膨胀，产生大量气孔，需加入少量发泡剂才能达到效果。要得到大量、均匀的闭口气孔必须同时具备两个条件：①产品在加热软化或冷却时，坯体内必须有足够的高粘度玻璃相；②为了使玻璃粘弹体发生膨胀，必须有一种发泡剂的发泡速度恰好在这个温度范围，使所产生的气体量能够保证使玻璃体系形成细密而均匀的气泡。

2 实验原料

实验用原料有：粘土、页岩、玻璃粉、瓷石、废瓷粉、大白粉、发泡剂F1、发泡剂F2、发泡剂F3、长石、熔块、滑石等。原料的化学成分如表1所示。

表1 原料的化学成分（质量%）

3 轻质外墙砖的制备

3.1 基础配比的确定

根据所用原料的化学组成以及我国目前大部分窑炉的烧成温度，经过筛选，最后确定配方如表2所示，配方的化学成分如表3所示。

以上4个配方烧出样品性能都能满足生产要求。

表2 轻质砖的基础配方（质量%）

表3 配比化学成分（质量%）

3.2 工艺流程

配料→混合→压制成形→干燥→烧成→性能检测。

3.3 工艺参数

料∶球＝1∶2；研磨时间为30min；造粒水分为7%；陈腐24h；成形压力为15MPa；干燥温度为105℃，干燥时间为24h；烧成温度为1 180℃。

3.4 性能检测

样品的性能见表4。

表4 样品的性能

4 结果与讨论

4.1 差热分析

由图1差热分析可以看出，在583℃有一吸热峰，为高岭土脱去结构中作为OH基的水分的吸热反应；675℃有一吸热峰，为蒙脱石分解所致，898℃为方解石分解所致，在每一个吸热峰都伴随有体积变化。因此根据差热曲线制定的烧成曲线如下：即升温速率在20～750℃时为12℃／min；在750～1 180℃时为6℃／min；在1 180℃时保温5min，随后随炉降至室温。

图1 差热分析

4.2 发泡剂对产品性能的影响

生产轻质产品，目前的成孔方法很多，例如加入有机物、微珠、经过物质间反应产生气体形成气孔等。通过大量的实验，最终确定了一种较适合本产品的发泡剂，并进行了定量试验，确定了最佳加入量。发泡剂对产品性能的影响如表5所示。

表5 发泡剂对性能的影响

由表5可以看出，当用F1、F2、F3作发泡剂时，随着烧成温度的升高，样品的密度随之升高，而其吸水率减小。当用F3作发泡剂时，随着烧成温度的升高，样品的密度随之减小，而吸水率变化不大。因此选择F3作为发泡剂，进行样品试制。

4.3 电镜扫描分析

图2 电镜扫锚

由图2可以看出，1＃的样品气孔的分布均匀，但气孔偏大；2＃样品气孔细小均匀，4＃样品气孔比1＃的小，比2＃的大，而且气孔好象分布在网架中；3＃样品很明显是一种网架结构，在其中分布着均匀的气孔，且气孔细小，这与实验测得的结果相符。

5 结论

1）采用劣质原料，半干压成形，1 180℃烧成，制备出轻质陶瓷保温砖。

2）坯体配比范围（质量%）：粘土4～12，滑石1.4～1.8，页岩14～22，长石3～9，废瓷粉30～50，大白粉50～70，富平瓷石1～8，外加熔块0～5。

3）产品性能：体积密度为1.2～1.5g／cm3；吸水率为0.5%～1.1%；抗折强度为4～10MPa。

1 于丽达，李春蓉.陶瓷墙地砖釉面砖生产技术手册.香港：国际展望出版社出版，1993

2 范文标.现代陶瓷墙地砖釉面砖生产技术.北京：电子工业出版社，1989

3 中国硅酸盐学会陶瓷分会建筑卫生陶瓷专业委员会.现代建筑卫生陶瓷工程师手册.北京：中国建材工业出版社，1998

4 王维邦.耐火材料工艺学.北京：冶金工业出版社，1985

TQ174.6

A

1002－2872（2011）12－0014－03

刘娥（1965－），本科，高级工程师；主要从事建筑卫生陶瓷工艺及特种陶瓷的研究。E－mail：liu－e－2007＠163.com