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混凝土自保温砌块的原材料及制造的过程

时间:2019-08-24
  混凝土自保温砌块主要用作建造墙壁的建筑材料。它有时被称为混凝土砌块(CMU)。混凝土砌块是建筑中使用的几种预制混凝土产品之一。预制一词指的是砌块在运到工地之前就已经成型并硬化的事实。大多数混凝土自保温砌块都有一个或多个空腔,它们的侧面可以是光滑的或有设计的。在使用中,混凝土块一次堆叠一个,并用新的混凝土砂浆固定在一起,以形成所需的墙的长度和高度。
  第一个空心混凝土砌块是由哈蒙·帕尔默于1890年设计的。经过10年的实验,帕尔默于1900年获得了该设计的专利。帕默的积木是8英寸(20.3厘米)乘10英寸(25.4厘米)乘30英寸(76.2厘米),它们太重了,必须用一台小型起重机吊到位。这些早期的积木通常是手工铸造的,平均产量约为每人每小时10个积木。今天,混凝土砌块制造是一个高度自动化的过程,每小时可以生产2000个砌块。
  一、原材料
  通常用来制造混凝土块的混凝土是粉状波特兰水泥、水、沙子和砾石的混合物。这产生了具有精细表面纹理和高抗压强度的浅灰色块。典型的混凝土块重38-43磅(17.2-19.5千克)。一般来说,与一般建筑用途的混凝土混合物相比,用于砌块的混凝土混合物中砂的百分比较高,砾石和水的百分比较低。这产生了一种非常干燥、坚硬的混合物,当它从块状模具中取出时,它保持其形状。
  如果用粒化煤或火山渣代替沙子和砾石,得到的块通常被称为粉煤灰加气块替代产品。这产生了一种深灰色的砌块,其具有中等至粗糙的表面纹理、良好的强度、良好的隔音性能以及比混凝土砌块更高的隔热值。典型的煤渣砖重26-33磅(11.8-15.0千克)。
  轻质混凝土块是用膨胀粘土、页岩或板岩代替沙子和砾石制成的。膨胀粘土、页岩和板岩是通过粉碎原材料并将其加热到2000华氏度(1093摄氏度)来生产的。在这种温度下,材料会膨胀,或者膨胀,这是因为少量有机材料燃烧后会迅速产生气体。典型的轻质砌块重22-28磅(10.0-12.7千克),用于建造非承重墙体和隔墙。膨胀的高炉矿渣以及浮石和矿渣等天然火山物质也被用来制造轻质砌块。
  除了基本成分之外,用于制造砌块的混凝土混合物还可能含有各种化学物质,称为外加剂,以改变养护时间、提高抗压强度或改善和易性。混合物可以加入颜料,使块状物具有均匀的颜色,或者块状物的表面可以涂上烘烤釉,以产生装饰效果或防止化学侵蚀。釉料通常由热固性树脂粘合剂、石英砂和彩色颜料制成。
  二、设计
  大多数普通混凝土砌块的形状和尺寸已经标准化,以确保统一的建筑结构。常见的区块尺寸称为8×8×16区块,标称尺寸为8英寸(20.3厘米)高8英寸(20.3厘米)深16英寸(40.6厘米)宽。该标称尺寸包括砂浆珠的空间,而砌块本身实际上是7.63英寸(19.4厘米)高,7.63英寸(19.4厘米)深,15.63英寸(38.8厘米)宽。
  许多进步的砌块制造商提供基础砌块的变体,以实现独特的视觉效果或为特殊应用提供理想的结构特征。例如,一家制造商提供了一种专门设计用于防止外墙漏水的砌块。砌块包含一种防水掺和剂以降低混凝土的吸收性和渗透性,一个倾斜的上边缘以将水从水平灰缝中排出,以及一系列内部凹槽和通道以引导任何裂缝引起的泄漏流离开内表面。
  另一种砖块设计,称为裂面砖块,在砖块的一个面上包括粗糙的石头状纹理,而不是光滑的面。这使该街区具有切割和修整过的石头的建筑外观。
  混凝土砌块Z初被用作房屋建筑中石头或木头的替代品。这个国家Z早已知的完全由混凝土块建造的房子是1837年在纽约斯塔滕岛。用混凝土砌块建造的房屋展示了对普通廉价材料的创造性使用,这些材料看起来像是更昂贵和传统的木框石砌建筑。这种新型建筑在20世纪初至20世纪20年代成为一种流行的房屋建筑形式。当时通常被称为“现代”的住宅风格,从都铎式到四方式,从殖民复兴式到平房式。虽然许多房屋使用混凝土砌块作为结构以及外墙表面,但其他房屋在砌块结构上使用灰泥或其他涂层。成千上万所这样的房子是特别在中西部各州建造的,可能是因为整个地区的砂堤和砾石坑中有充足的原材料来制造混凝土砌块。混凝土块是用表面设计来模拟石头纹理的:岩石表面、花岗岩表面或生锈的。起初被认为是一种实验材料,由混凝土砌块建造的房屋在许多波特兰水泥制造商的目录中被宣传为“防火、防虫、防风雨”,并作为越来越稀缺的木材的廉价替代品。许多其他类型的建筑,如车库、筒仓和邮局,由于这些品质,今天仍在使用这种建造方法建造。
  当制造商设计一个新的积木时,他们不仅要考虑想要的形状,还要考虑制造该形状所需的制造过程。
  复杂的模具或模制过程中的额外步骤可能会降低生产速度并导致成本增加。在某些情况下,这些增加的成本可能会抵消新设计的优势,并使砌块过于昂贵。
  三、制造业过程
  混凝土砌块的生产包括四个基本过程:混合、成型、养护和浇注。一些制造厂仅生产混凝土砌块,而其他工厂可能生产各种各样的预制混凝土产品,包括砌块、平坦的铺路石块和装饰性景观件,如草坪边缘。一些工厂每小时能生产2000个或更多的砌块。
  以下步骤通常用于制造混凝土块。
  A、混合
  1沙子和砾石堆放在室外,并根据需要通过传送带转移到工厂的储料仓中。波特兰水泥储存在外面的大型垂直筒仓中,以防止受潮。
  2在生产运行开始时,所需数量的沙子、砾石和水泥通过重力或机械方式转移到称重配料器,称重配料器测量每种材料的适当数量。
  3然后,干燥材料流入固定混合器,在那里混合几分钟。通常使用两种类型的混合器。一种叫做行星式或锅式搅拌器,类似于带盖子的浅锅。混合叶片连接在混合器内部的垂直旋转轴上。另一种叫做卧式鼓式搅拌机。它像一个侧翻的咖啡罐,搅拌器内部的水平转轴上装有搅拌叶片。
  4混合干燥材料后,向混合器中加入少量水。如果工厂位于极端温度的气候中,水可能首先通过加热器或冷却器来调节温度。此时也可以添加混合化学品和着色颜料。然后将混凝土搅拌6到8分钟。
  B、铸造
  5一旦混凝土的负载被完全混合,它被倾倒到倾斜的混凝土砌块 斗式输送机,并运送至高架料斗。下一次装载时,混合循环再次开始。
  6混凝土从料斗以测量的流速输送到砌块成型机顶部的另一个料斗。在砌块成型机中,混凝土被向下压入模具。模具由包含几个模衬的外模箱组成。衬垫决定了砌块的外部形状和砌块空腔的内部形状。一次可以模制多达15个块。
  7当模具装满时,混凝土被落在模腔上的上模头的重量压实。这种压实可以通过作用在模头上的气压缸或液压缸来补充。大多数砌块成型机也使用短暂的机械振动来进一步帮助压实。
  8将压实的砌块向下推出模具,放在平板钢托盘上。托盘和砖块被推出机器,并被推到链式输送机上。在一些操作中,砖块然后在旋转刷下通过,旋转刷从砖块顶部移除松散材料。
  C、食物加工法
  9块的托盘被传送到自动堆垛机或装载机,并放置在固化架中。每个架子可以装几百块。当架子装满时,它被卷到一组轨道上,并被移动到固化窑中。
  窑是一个封闭的房间,一次可以容纳几个架子的砖块。固化窑有两种基本类型。常见的类型是低压蒸汽窑。在这种类型中,砌块在室温下在窑中保持一到三个小时,以允许它们稍微硬化。然后逐渐引入蒸汽,以每小时不超过60华氏度(每小时16摄氏度)的受控速度升温。标准重量块通常在150-165华氏度(66-74摄氏度)下固化,而轻质块在170-185华氏度(77-85摄氏度)下固化。当达到固化温度时,蒸汽被切断,砌块被允许在热的潮湿空气中浸泡12-18小时。浸泡后,通过排出潮湿的空气并进一步提高窑内的温度来干燥砌块。整个固化周期大约需要24小时。
  另一种类型的窑是高压蒸汽窑,有时称为高压釜。在这种类型中,温度上升到300-375华氏度(149-191摄氏度),压力上升到80-185磅/平方英寸(5.5-12.8巴)。砖块可以浸泡5到10个小时。然后压力被迅速释放,这导致砌块迅速释放其截留的水分。高压釜固化过程需要更多的能量和更昂贵的窑炉,但它可以在更短的时间内生产砌块。
  D、立体化
  11固化块的架子从窑中滚出来,块的托盘未被堆放并放置在链式输送机上。砖块被推离钢托盘,空托盘被反馈到砖块机中以接收一组新的模制砖块。
  E、质量管理
  混凝土砌块的生产需要持续监控,以生产出具有所需性能的砌块。原材料在放入搅拌机之前要进行电子称重。沙子和砾石中截留的水含量可以用超声波传感器测量,加入混合物中的水量可以自动调节以进行补偿。在温度极端恶劣的地区,水在使用前可能会通过冷却器或加热器。
  当砌块从砌块成型机中出来时,可以用激光束传感器检查它们的高度。在固化窑中,温度、压力和循环时间都是自动控制和记录的,以确保砌块得到适当固化,从而达到所需的强度。
  F、未来
  随着建筑师和砌块制造商开发新的形状和尺寸,简单的混凝土砌块将继续发展。这些新建筑有望使建筑建造速度更快、成本更低,并产生更耐用、更节能的结构。未来一些可能的砌块设计包括双轴砌块,其具有水平和垂直延伸的空腔,以允许管道和电气导管进入;堆叠的壁板块,由形成内外壁的三个部分组成;和保温块,它储存热量,在夏天给室内降温,在冬天给室内供暖。
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