淺談土坯磚

于興保

摘 要：生土建筑發(fā)展歷史悠久，是人類建筑最初始的形態(tài)。在中國中西部地區(qū)，特殊的氣候條件使得這些地區(qū)擁有得天獨(dú)厚的黃土資源，生土建筑也就成了當(dāng)?shù)氐奶厣?。隨著時代的發(fā)展，人們越來越強(qiáng)調(diào)綠色建筑材料，從生態(tài)文明的角度和可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，生土建筑具有廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：土坯磚；配方；制作工藝

0引言

新型生土磚是指以未經(jīng)焙燒的生土為主體材料，應(yīng)用現(xiàn)代生土改性技術(shù)，通過沖壓機(jī)制成型的綠色新型建筑材料，它延續(xù)了傳統(tǒng)生土免燒磚易于取材，綠色節(jié)能環(huán)保，可循環(huán)使用的優(yōu)良特點(diǎn)，同時秉承了黏土燒結(jié)磚強(qiáng)度高、耐久性能良好的優(yōu)勢；但是考慮到施工便利性、塊體熱工性能、承受地震力等方面的因素，此種新型生土磚還具有一定的優(yōu)化空間。

1土坯磚組成成分

新型土坯磚是以干凈生土為主要材料，摻入少量改性材料（如水泥、石灰、水玻璃、氯化鈣等）及纖維增強(qiáng)材料（聚丙烯纖維），攪拌均勻后，經(jīng)機(jī)械壓制而成的免燒土坯磚。

（1）土：采用陜北榆林的土體。該土屬黃土，其顆粒大小介于粘土與細(xì)砂之間，呈淺黃色或黃褐色，土體在自然狀態(tài)下成黏土狀，砂礫含量較少。其中細(xì)顆粒極多，均為粉粒，且顆粒之間粘結(jié)較小，易于混合土料的化學(xué)反應(yīng)，所以非常適合用于新型土坯磚的制作。

（2）水泥：普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度高、干縮小、耐磨性較好，在混合土料中，主要起早強(qiáng)、耐磨和骨架的作用，為新型土坯磚的前期強(qiáng)度作為支撐。

（3）熟石灰：熟石灰是一種白色粉末狀固體，化學(xué)式為Ca（OH）2，且具有堿的通性。當(dāng)熟石灰與空氣當(dāng)中的二氧化碳反應(yīng)時形成碳酸鈣，起到固化土坯磚的效果。

（4）水玻璃：水玻璃俗稱硅酸鈉（R2O·nSiO2），是一種水溶性硅酸鹽，是一種礦黏合劑。水玻璃粘結(jié)力強(qiáng)、強(qiáng)度較高，耐酸性、耐熱性好，在混合土料中起到離子置換作用，降低離子自由度度能力，通過壓磚機(jī)沖壓作用，從而使土坯磚的抗壓強(qiáng)度得到有效提高。

（5）氯化鈣：氯化鈣是由氯離子與鈣離子形成的鹽，白色粒狀物，無臭味微苦，吸濕性極強(qiáng)，暴露于空氣中極易潮解。其在混合土料中主要起調(diào)節(jié)土坯磚內(nèi)部的含水率，一方面降低混合土料之間化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，另一方面起到調(diào)合酸堿性的作用。

（6）聚丙烯纖維：聚丙烯纖維是將聚丙烯樹脂加工處理后制成相互交織的網(wǎng)狀的纖維。放置混合料中，經(jīng)均勻攪拌，因受到水泥、石灰和黃土等土料的沖擊，自動張開，成為相互牽扯亂向分布的纖維混合料。

2生產(chǎn)設(shè)備

（1）反擊式破碎機(jī)

反擊式破碎機(jī)是通過反擊板的回彈和板錘的高速沖擊力的相互作用，使物料在反復(fù)沖力力作用下而破碎的機(jī)器。

當(dāng)物料進(jìn)入破碎機(jī)后，首先受到板錘的沖擊力而產(chǎn)生初次破壞，通過回彈力沿不同角度回彈到反擊板上，經(jīng)反擊板的滑落，再次收到板錘的擊打。反復(fù)進(jìn)行數(shù)次后，細(xì)小的顆粒由破碎機(jī)底部排出。反擊式破碎機(jī)具有機(jī)械原理簡單、易于操作、產(chǎn)量高等諸多優(yōu)點(diǎn)。能處理的各種細(xì)物料，廣泛用于煤炭、砂石料、破碎等行業(yè)。

（2）混凝土攪拌機(jī)（Jz350）

Jz350型混凝土攪拌機(jī)是自落式反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)，攪拌由電動機(jī)帶動齒圈而轉(zhuǎn)動，隨著攪拌筒的旋轉(zhuǎn)，嵌在攪拌筒葉片處的混合料高度不斷上升，靠本身自重自由下落?；旌贤亮辖?jīng)反復(fù)進(jìn)行攪拌，直至均勻為止。

（3）盤轉(zhuǎn)式空心壓磚機(jī)（YZPK200-8）

盤轉(zhuǎn)式空心壓磚機(jī)是在YZP60-8壓磚機(jī)的經(jīng)驗基礎(chǔ)上并借鑒國外各類半干壓成型機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合我國的國情研制生產(chǎn)的新一代專利產(chǎn)品。它適合壓制規(guī)格為240mm×115mm×90mm的灰磚、礦渣、爐渣、粉煤灰、頁巖、土等為原料的五面封閉的多孔空心磚和實心磚。

3制作工藝

（1）控制混合土料的最佳含水率。

通過單塊土坯磚強(qiáng)度試驗研究，得出混合土料的最佳含水率在12%～15%以內(nèi)，若含水率大于15%，材料生產(chǎn)攪拌易成團(tuán)，后期壓力機(jī)壓制不實，應(yīng)采取烘干或晾曬的方式降低含水率；若含水率小于12%，混合材料較松散，不能形成膠體材料，影響磚體強(qiáng)度，應(yīng)通過外部加水的方法來提高含水率。如若未在最佳含水率范圍之內(nèi)，應(yīng)反復(fù)進(jìn)行校正。

（2）控制土體的配合比。

土體選自陜北榆林地區(qū)的黃土，土配合比較大，不利于混合土料形成膠體材料，阻礙其化學(xué)反應(yīng)的充分發(fā)展。將最佳含水率的土體通過反擊式破碎機(jī)破碎成粒徑較小的土顆粒，由于反擊式破碎機(jī)的處理粒徑為≤5mm，故用2mm立式篩子加篩一遍，把土的粒徑嚴(yán)格控制在2mm以內(nèi)，否則因土的粒徑過大壓力機(jī)壓制不實而影響強(qiáng)度。

（3）控制混合土料投料順序

混合土料（即土、水泥、熟石灰、氯化鈣、水玻璃和聚丙烯纖維）應(yīng)在混凝土攪拌機(jī)內(nèi)充分?jǐn)嚢瑁瑫r間控制在5～8min以內(nèi)，投料順序依次為土、水泥、熟石灰和聚丙烯纖維，待攪拌3min中后方可加入水玻璃，待2min中后加入氯化鈣。因氯化鈣和水玻璃會產(chǎn)生急速反應(yīng)，切勿一起投入料筒。為了使盤轉(zhuǎn)式空心壓磚機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，采用攪拌多鍋混合土料，一次生產(chǎn)的方式，既能提高生產(chǎn)效率又能夠保證土坯磚的質(zhì)量。

（4）壓磚工藝

首先，將混合土料送入喂料機(jī)并均勻攪拌，由于喂料機(jī)內(nèi)部有?？撞?，故刮板將混合土料推入模孔中，通過調(diào)料機(jī)構(gòu)控制混合土料的深度，經(jīng)布料機(jī)構(gòu)振動使得混合土料更加均勻密實，達(dá)到指定目標(biāo)。然后，主電機(jī)轉(zhuǎn)動針旋轉(zhuǎn)90o到達(dá)壓磚位置，壓磚機(jī)在指定力作用下施加壓力完成土坯磚壓模。最后，土坯磚膜沿斜向軌道上升，將土坯磚頂出轉(zhuǎn)盤表面，土坯磚成型。

（5）土坯磚的搬運(yùn)及堆放

混合土料經(jīng)過壓磚機(jī)的壓制生成土坯磚，在搬運(yùn)土坯磚過程中，應(yīng)用雙手從側(cè)壁輕輕拿起，切勿拿棱角處，應(yīng)豎向立方，然后再通過平板車運(yùn)輸?shù)蕉逊诺刂贰?/p>

結(jié)束語

隨著后續(xù)研究的不斷深入，系列新型土坯磚產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，關(guān)鍵技術(shù)的不斷成熟，標(biāo)準(zhǔn)化平臺不斷推廣，使新型土坯磚的生態(tài)利用價值，在我國尤其是貧困農(nóng)村地區(qū)的房屋建設(shè)中，獲得一個相適宜的應(yīng)用定位和充分的發(fā)揮空間，進(jìn)而在改善我國農(nóng)村居民居住環(huán)境質(zhì)量，滿足現(xiàn)代生活需求的同時，傳承和發(fā)揚(yáng)我國獨(dú)具特色的生土建筑傳統(tǒng)和文化，促進(jìn)農(nóng)村建設(shè)的健康與可持續(xù)發(fā)展。

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（作者單位：西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院）