充分利用页岩资源发展“三高”制品

我国的页岩资源主要集中在云南、贵州、四川、重庆、广西、湖北等省市。近几年,除云南、贵州、四川、重庆外,北京、天津、河北、浙江、陕西、西藏等省市自治区,也都开始了页岩砖生产线建设和技术改造。就国家产业政策来讲,用页岩砖代替毁田耗能的黏土砖,为子孙后代的生存保护有限的土地资源是我们义不容辞的责任。然而,页岩原料特别是高品位的页岩原料,也不是千秋万代取之不尽、用之不竭的资源,发展高档次、高附加值的烧结页岩制品,让有限的高品位页岩资源体现出应有的价值,也是我们从事墙体材料研究开发的重要课题。

利用页岩资源生产高档次、高品位、高附加值烧结页岩制品的可能性可以从多方面探讨。页岩的化学性能和物理性能均优于黏土原料,因此页岩的制砖性能优于黏土原料。

从制砖物理性能来说,我国页岩原料的干燥收缩基本上在6%以下,干燥敏感系数小于1,其矿物含量更适合焙烧。页岩原料的低收缩和低干敏感系数,说明了页岩原料干燥生产工艺更易掌握,在适当提高送风温度和风速下不会出现干燥裂纹,为实现快速干燥而不引起坯体收缩应力裂纹打下基础。页岩原料的矿物成分比黏土砖更合理,烧成速度较黏土砖提高15%～20%。页岩原料制砖物理性能比黏土砖要优越得多。

从我国黏土砖和页岩砖产品质量性能指标来看,页岩产品普遍好于黏土制品,主要体现在三方面:一是外观尺寸偏差小,只要生产工艺合理,不会出现坯体严重变形,特别是弯曲等外观缺陷;二是强度高于黏土制品,而吸水率又低于黏土制品,抗冻性能和耐久性好于黏土制品;三是页岩砖成型相对来说压力较大,成型水分低,坯体密实性好,变形小,在码坯搬运当中损坏小,缺棱掉角现象明显低于黏土产品。

从欧洲和美国页岩烧结制品看,很少看到我们现有的混水墙页岩砖,每一块页岩砖就是一件艺术品,而砌筑的墙体也多为装饰性清水墙。美国许多城市由于烧结砖的缺乏,建筑学者认为页岩砖外观吸引人,仅限于高级住宅及一些著名公寓和商业建筑使用。发达国家的页岩砖产品发挥其强度的特点,盖起了19层的塔式砖混建筑。我国的双鸭山市用页岩性质的煤矸石多孔砖盖起了12层的住宅砖混建筑。发达国家页岩类的产品规格、型号的丰富与我国单一产品形成了鲜明的对照。如果说我国砖瓦工业关键装备水平已接近发达国家20世纪90年代水平,那么页岩砖产品的水平远远落后20年～30年,虽然原因有多方面,价格、市场等可能制约产品向高层次发展,但这一差距应该说是不争的事实。我国砖产量居世界首位,但质量差距较大,页岩砖质量差距则更大。

从国家制定的一系列法规政策看,对发展“三高”页岩制品都十分有利,一是符合土地保护法,页岩墙材大部分不存在毁田造砖;二是符合能源法,生产高孔洞率页岩空心砖和空心砌块,能较大幅度地降低煤耗;三是符合建筑节能政策,建设部已颁发了部长令,在我国已开始实施建筑节能50%的强制政策,这对推广节能效果好的页岩空心制品来说也非常有利;四是城市规划法也要求城市整体规划要体现与大自然的和谐,美化城市不仅体现在大面积的绿化和回归大自然的感觉,而且还要体现在建筑墙体和屋面的立体装饰性上,阳光照射下的红砖墙,蓝天下的碧瓦,给人视觉的感受更绝妙,而页岩则是生产这些产品的最合适原料。

综上所述,无论从产品质量、国家产业政策、页岩原料的性能,还是国外页岩砖的发展水平看,利用页岩生产高档次、高品位、高附加值产品完全是可能的,这是我国页岩产品追求的最终目标。

页岩砖产品的发展方向首先是高孔洞率的空心砖和空心砌块。高孔洞率的页岩空心砖和空心砌块,其主要技术性能指标应达到:孔洞率50%以上;强度MU大于5.0兆帕;孔洞形状为矩条型孔,宽度≤25毫米;孔洞排列为交叉错位有序,且沿墙砌筑宽度方向孔排列不小于5排,严寒地区不小于7排;吸水率小于14%;其他指标符合国标GB13545-2003《烧结空心砖与空心砌块》中的要求。法国早在上世纪70年代就研制成功了保温性能良好的空心砖和空心砌块,现在大部分砖厂生产“G”型保温砖,其主要规格为G12型砖:30×20×40厘米,12排孔交叉排列;27.5×19.5×40厘米带手抓孔交叉排列等。我国目前生产的页岩空心砖主要有三种规格,即240×240×115毫米、180×115×240毫米和190×90×240毫米三种规格。页岩烧结砌块几乎还是空白,高孔洞率应当在大块、薄壁、轻质上下功夫,以提高砌筑速度、节约砂浆和改善建筑热工性能。按照双手砌砖的要求,应开发单块重量在12～18千克的空心砌块。

其次是大强度装饰性的页岩清水墙多孔砖。大强度的页岩清水墙多孔砖要充分体现它在建筑中的三个主要功能:一是承重;二是装饰;三是保温隔热。按照三种主要功能,页岩多孔砖的主要技术性能指标应达到:孔洞率30%～35%之间。孔洞率过高会影响强度增加生产工艺难度,过低起不到产品建筑节能和降低消耗页岩资源的目的;强度为MU20以上,以满足小高层砌体强度的需要,强度较高,页岩多孔砖产品的耐久性,特别是冻融性能才能满足要求;孔洞形状为矩条形孔,宽度≤14毫米;孔洞排列方式为交叉错位有序;吸水率小于13%;　其他指标符合国标GB13544-2000《烧结多孔砖》中的要求。清水墙砖要按照市场需要,生产喷砂、压花、仿树皮、拉毛等多品种,不但提高了产品档次品位,而且产品售价提高,企业效益改善。

三是高强度的页岩实心砖。按照我国砖石结构设计规范要求,±0.00线以下基础不应使用实心砖。我国大部分地区使用实心黏土砖来做基础,部分地区使用页岩、灰砂砖、混凝土砖等。页岩是一种制造高强度产品的原料,发达国家生产的页岩实心砖强度高达MU50,这也给了我们一个启示,页岩丰富的地区,应将高强度页岩实心砖作为基础材料发展的产品之一,也可用于高档别墅住宅外墙装饰。建议三项主要性能指标为:抗压强度25兆帕;吸水率小于10%;外观质量和尺寸偏差应高于国标GB5101《烧结普通砖》中的要求。

四是道路广场页岩砖。用页岩生产植道砖、铺路砖、广场砖等在欧洲一些发达国家较为普遍,美化城市的效果受到了行业肯定。我国的深圳、大连等城市的人行道、公园广场,也常看到页岩路砖,成为了装点城市的一道亮丽风景线。建议页岩道路砖三项重要技术指标为:抗压强度为MU30;吸水率小于10%;耐磨性能符合有关标准的要求。除此之外,品位高的页岩原料可以开发西式屋面瓦,仿古建筑用的各种墙砖和瓦,用于古建筑维修的琉璃制品等,这在许多历史名城具有一定的市场,虽然产量和规模不大,机械化程度不高,但产品的附加值高,经济效益可能会更好一些。

位于首都东南部的北京亦庄经济技术开发区的住宅面积已达125万平方米,10多个开发项目的住宅总套数接近万套,总入住率已接近60%,各项生态环境指标明显高于城区。上图为日本设计大师六角鬼丈设计的东晶?国际,户型全部为跃层,客厅面宽6.9米以上,全部落地玻璃设计,连楼梯也全部临落地窗,可谓遍体通透,这种令人耳目一新的设计,既带有前卫、工业化的感觉,又洋溢着人文气息。