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石膏空心砌块生产、应用和发展

    由北京力博特尔科技有限公司开发研制的石膏空心砌块智能控制成型机,不久前通过科学专家技术成果鉴定。鉴定技术委员会一致认为:该设备研制开发为我国利用石膏原料和工业废渣生产新型墙体材料提供了装备,具有广阔的发展前景和显著的社会效益及经济效益。其设计先进,结构合理,具有多项自主知识产权,特别是搅拌、机械抽孔和智能控制三项专利技术,填补了国内空白,达到了国内先进水平,对原料适应性强,满足了石膏砌块自动化生产的需要,该设备和石膏砌块产品经国家质检部门的检测,分别符合企业与行业标准要求。

我国新型石膏空心砌块成型机械的应用与发展现状
    石膏作为建筑材料,它主要的制品是石膏砌块、石膏板等建材。而石膏砌块是目前新型墙材工业的主导产品之一。它是以建筑石膏或硬石膏为主要原料,掺加一定水泥、珍珠岩、纤维、矿渣、粉煤灰、无机和有机增强剂等辅助原料,经过一定工艺而制成的轻质产品。这种材料是具有低能耗、无污染、重量轻、防火、隔热、隔音、收缩率小、可钉、可锯、可粘等突出优点,施工方便,成本低,环保性能强,是具有广阔开发前景和应用前景的重要新型材料,也是取代红砖的理想材料。
    石膏工业的发展在我国已有较长的发展历史,特别石膏砌块的生产,由于存在着一系列的问题,如:由于企业技术创新开发能力差,尚不能形成规模化生产;目前主要生产装备仍然需要依靠国外进口;对新产品和新技术的研究开发缺乏方向和资金,企业的竞争能力差,生产工艺落后,新型材料使用范围受到限制,制约了发展;生产方式落后,设备不先进,工艺陈旧,制约了石膏砌块生产的发展;同时推广的力度不够,不能得到广泛的应用。因此,要形成大规模的机械化生产,需要付出很大的努力。以目前的情况看,还是难以满足建筑市场对石膏建材的需要。
    随着我国建筑迅速发展,墙材改革不断深入,绿色、环保节能型墙材得到了大力发展,特别是新型石膏空心砌块成型设备的开发;出现了多种成熟技术、机械化程度高的单机及复合机组的成型设备,石膏砌块产业正在不断地向前发展。特备是在我国改革开放的今天,国家对新型建材研究和应用的大力支持,为石膏空心砌块产业创造了发展空间。
    北京力博特尔科技有限公司以强大的科研攻关能力及开发能力,于2001年8月开始研制并生产出年产5万平方米到年产150万平方米的系列石膏空心砌块智能化控制流水生产线。经过严格的生产运行监控,产品已全部达到国家标准,并获得建设行业和用户的一致好评,同时通过了专家组的技术鉴定,目前石膏砌块已正式投入建筑使用。该系列生产线的开发是在国内应用技术上,参照国外先进技术和设备,创造了一种适合我国石膏砌块行业生产水平的新工业,新装备。该系列生产线与国外类似设备相比,具有新型高速搅拌技术、机械旋转抽孔技术及自动化智能控制技术,是目前国外类似设备所不具备的,然而设备价格却仅为国外设备的十分之一。

该系列生产线主要技术装备及新工艺

一、新型搅拌机的开发和应用
    石膏砌块是将石膏粉通过水化反应搅拌成石膏浆并适量掺加一定量的辅助原料加工制成。在其生产过程中,搅拌时间的长短和均匀程度,是直接决定石膏砌块的生产效率和产品质量的关键。石膏浆的流动时间约为1分钟,其搅拌时间应该不超过15秒,才能使石膏成型等后序工作有足够的时间(注:在不加其他添加剂的条件),从而不会影响整个石膏制品的质量;如果搅拌时间过长,由于大量缓凝剂的加入致使石膏强度降低,同时,由于搅拌不均匀,则容易使石膏砌块的强度不均,搅拌机底部的石膏浆凝固结块,对下次搅拌的石膏浆起反作用,降低了石膏浆的流动性能同时降低了石膏产品强度,同时对搅拌机还需进行不断地清洗,否则,石膏会凝固在搅拌机内,影响工作效率甚至造成停产。为解决上述问题,我们研制了一种新型高速搅拌机(专利产品)?/dd>
新型高速搅拌机具备以下特点:
    (1)搅拌机采用转速为900~1440转/分钟的高速。高速搅拌的目的在于缩短石膏浆的搅拌时间(十秒钟内搅拌均匀)。有助于充分利用石膏浆的流动性,这样可以不用添加缓凝剂。出料采用翻转出料,翻转出料有利于加快出浆速度,石膏可在模具中充分流动。石膏砌块的外形尺寸精度高,从而确保了产品质量和精度。
    (2)打蛋器式搅拌棒,能使石膏浆在搅拌过程中用随着搅拌棒的转动形成翻浪,提高了石膏浆的标稠,可减少其用水量,增加石膏砌块的强度。
    (3)搅拌罐底部采用球状设计,有效地减少了出料后石膏浆在搅拌机内的残留,防止了剩余的石膏残留在搅拌机内,影响下次搅拌起到的负作用。
    (4)搅拌罐上部采用立柱式设计,这样可防止石膏浆在搅拌过程中出现倒爬和外溢,起到水流逆向作用,一方面可保证石膏浆体的均匀质量,另一方面也避免了生产原料的浪费。

二、机械旋转抽孔的设计
    由于石膏本身的物理性能局限性,石膏砌块的抗压强度一直难以达到现代建筑的高标准需求,以至其适用范围受到很大局限,影响了石膏砌块的推广和应用,为解决这一难题,我们从石膏砌块生产环节的技术工艺入手,改变了传统的石膏砌块抽空工艺,采用在石膏浆进入成型模具的同时启动机械芯管进行旋转抽孔的新技术(专利技术)。
机械旋转抽孔轴具备以下优点:
    (1)在石膏浆尚未凝结成凝固性之前,利用机械芯管进行旋转抽孔,通过芯管的运转带动石膏浆的流动,使其均匀分布于成形模具的内部空间。在抽孔的同时,对石膏浆体形成二次搅拌,使石膏水化反应更为均匀合理,以提高石膏砌块的整体强度。
    (2)通过机械芯管在石膏砌块成型过程中的不断旋转,能排出空心,增加石膏砌块密度,有效地增强了石膏砌块的抗压、抗折能力,大大提高了石膏砌块内部强度。
    (3)在石膏凝固后使孔道内壁形成一层坚硬的壳体,增加了石膏砌块抗压力。
    (4)可添加工业废料,减少降低生产成本。

三、智能化控制系统设计
    由石膏本身特性所决定,石膏水化反应不定性、人工管理的不定性、环境不定性及其他不定性,难以用一般的控制方法控制生产,同时也影响生产效率和产品质量,并造成大量人力、物力和财力的浪费。我们通过对石膏砌块生产过程中的实验数据采集,经过科学计算和反复实践,利用石膏在有液态向固态转化过程中本身具有的物理特性,研发出了一套智能化控制系统,即以石膏水化反应内在参数的智能控制生产系统(发明专利)。
智能化控制系统具备以下特点:
    (1)整套系统采用传感器采集数据,转输计算机进行数据分析,并以石膏反映的内在参数指挥可编程控制器控制机械运动。
    以石膏反映的内在参数指挥和调节石膏配比,
    以石膏反映的内在参数指挥并调节模箱内的浆体量。
    以石膏反映的内在参数指挥机械运动频率。
    以石膏反映的内在参数判断并指挥PLC逻辑控制器自动控制。
    专业技术人员在监控室进行操作,石膏空心砌块生产的全过程都通过微机监控完成。
    (2)控制系统中设有多台监视器,可将生产过程中的每一阶段、每一环节都详尽如实地反映至监控室,技术人员可清楚地了解生产进程,更便于生产管理。
    (3)控制系统中还包括一套报警系统,当生产过程中设备运转出现不正常或发生故障时,系统会立即发出警报提示,技术人员可根据实际情况及时进行处理。这样可以保证生产得以顺利进行,同时也可避免因生产隐患而造成的生产事故,能做到检修不停产?/dd>?br> (4)配料系统采用微机配料,石膏配方有微机计算同志材料计量系统进行配料,提高配方精确度。

四、新型石膏砌块成型机
    吸收了国内外类似先进设备的优点,研制出来的多模浇注成型,机械自动抽孔,液压顶出一体化的新型石膏砌块成型设备,实现了机、电、液一体化,达到了产品高批量,高精度,高智能化的管理水平,其生产效率高,投资仅为国外同类产品的1/10。本机具有以下特点:
    1、生产规模随市场需要和用户要求进行设计。
    2、液压系统采用高压系统。
    3、电器系统又可编程逻辑控制器控制,具有功能完备性、灵活性和通用性强,可靠性高。
    4、封闭输送,自动称量, 无粉尘污染。
    5、搅拌速度高,料浆均匀,能耗低,掺料简便。
    6、掌控石膏水化反应的物理性,进行智能化控制,指挥及其生产。
    目前,我国政府已在墙材方面出台一系列的政策措施,特别是推动新型墙材和发展石膏工业上提供了有力的政策支持和明确的发展方向,新型石膏空心砌块生产装备,在生产设备和技术工艺方面,都取得了一定成就,经专家确认该技术是先进的,在国内外于领先的地位,为推动石膏工业的发展,促进国民经济,对实现我国建材工业的建筑节能和墙改目标具有重要的现实意义。

产品性能及特点介绍

"特尔"牌石膏空心砌块整体墙
    石膏空心砌块整体墙作为整体化的建筑结构,采用工业化生产,现场装配的建筑方式,成倍的提高了住宅建设效率和工人的劳动生产率,使住宅建设现代化。由北京力博特尔公司研制并开发出的"特尔"石膏空心砌块整体墙就是这其中最为典型的产品,它通过国家建材测试中心抽样检测,各种性能指标均达到标准要求,无论从外观质量、尺寸偏差、表面密度、平整度、还是断裂载荷、抗冲击强度、单点挂力和空气隔声量都达到并超过国标水平。它不光具有常规墙体建筑材料的使用功能,还具备许多其它的优秀特征。
    1、"特尔"牌石膏空心砌块墙体常规性能指标
    "特尔"石膏空心砌块及墙体的各项技术指标如表1、2(检测结果符合JC/T3029-1995 JC/T517-1993 JC/T3049-1998 GB/T11972-1997的标准),具体性能指标见表1、2。
     石膏空心砌块性能 表1

表2:

 2、"特尔"牌石膏空心砌块墙体的应用特点
    (1)呼吸功能:石膏空心砌块整体墙的全部材料均有石膏空心砌块构成,所以墙体具有石膏的自动调节环境舒适度的功能。但室内空气湿度大时,能够吸收空气中的水分,反之,室内环境湿度小时,则能将墙中的水分释放出来,达到调节环境湿度的效果。
    (2)环保节能:石膏空心砌块属于绿色环保材料,整体墙的整个生产过程中耗能低,不产生污染物,石膏建材还是可循环利用的资源。隔墙的保温性能较混凝土材料、陶粒材料都强。据测定10mm的石膏保温层性能相当于30mm的砖,40mm的砂浆抹面,50mm的混凝土层。
    (3)防火:石膏空心砌块整体墙的防火性能优越。因石膏本身含有20%的水分(结晶水和游离水),遇火时每平方米墙体可蒸发10kg左右的水分后才能够产生大的升温。加之石膏空心砌块整体墙是石膏的,使水蒸气在空心内形成蒸气幕,有效地起到了阻燃的作用并延长了防火时间。
    (4)轻质:据估算,石膏空心砌块墙体较砖墙建筑物的总重量可减少8%,相应的基础钢用可减少5%,每平方米的造价可减少3%,且室内面积可增加1~2%。
    (5)清洁施工:石膏空心砌块整体墙采用干法施工(用专用石膏粘接剂粘接),施工快速,简单易行,施工过程中不产生建筑垃圾及各种污染,实现了清洁施工。
    (6)墙面平整、无裂缝:石膏空心砌块整体墙所用的石膏空心砌块完全采用机械化生产,产品规格标准一致。砌筑的墙面平整,无须抹面,可直接进行喷涂等饰面。粘接剂也采用石膏材质,且干缩系数基体一致,因此不会产生裂缝。

满足国内外市场需求
    石膏作为三大胶凝材料之一,在现代建筑业中,具有明显特点:
生产能耗低,仅为水泥22%;轻质,比砖轻8%;耐火极限可达到3h以上;可加工性好,施工方便;具有呼吸功能,可吸收和释放湿气,提高居住的舒适度。资源丰富。
    随着我国经济建设的发展,石膏消费标准不断增加,石膏空心砌块将存在着极大的市场潜力。到2010年中国市场的需求量预计达到: 纸面石膏板300万吨;石膏空心砌块600万吨;装饰石膏板达30万吨;粉刷石膏300万吨;再加出口和其他用量,其用量可想而知的。从经济上看,石膏空心砌块将带来巨大的经济效益,并带来可观的社会效益。
    随着我国经济建设的不断发展,石膏工业在我国必将取得重要的发展地位,在石膏制品的生产装备和技术工艺方面都取得了一定成就的情况下,大量利用工业废渣代替部分或全部天然资源,是深化发展石膏工业的主要技术途径之一,也是实现可持续发展战略目标的客观需要。我国政府相继出台的旨在节约资源、发展石膏工业、推广新型墙体、绿的环保建材等政策法规,为石膏空心砌块发展营造了良好的市场氛围。
    通过对石膏空心砌块整体墙及生产装备研究及开发,在推动石膏工业发展,促进国民经济增长的同时,节约资源、利用废物,实现清洁施工、环保生产,创造可观的经济效益和社会效益,对于实现我国建材工业的建筑节能和墙体改革的目标,都具有积极而重要的意义。


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