不宜盲目发展粉煤灰“免烧砖”

    通常所说的粉煤灰“免烧砖”，是指以水泥为主要胶结料，经自然养护（免烧、免蒸）制成的粉煤灰砖。根据国家标准《墙体材料术语》（GB/T18963-2003）之规定，粉煤灰“免烧砖”应称作“自（然）养（护）粉煤灰砖”。下面仍以习惯，将“自养粉煤灰砖”简称“免烧砖”。

　　“免烧砖”在80年代兴起，曾风靡一时，由于产品本身的质量尤其是在建筑质量上存在的种种问题而销声匿迹。随着墙体材料革新的深入发展和禁止实心粘土砖力度的加大，为“免烧砖”的“发展”带来了“契机”。一些设备厂家甚至名牌大学和科研机构所属工厂，发布宣传“免烧砖”和“免烧砖机”的广告（从中央到地方的许多媒体）铺天盖地。消费者在其“引导”下，2004～2005年两年间，全国就上马“免烧砖”生产线近万条，年总产量折标砖40亿～50亿块。因此，中国砖瓦协会副会长李从典同志以及仲启偕分别以《“免烧砖”一哄而上令人担忧》和《误导消费者的“免烧砖”》为题发表文章（先后发表在《墙材革新与节能建筑》2006年第六期和《砖瓦世界》2006年第七期），以免消费者继续受到误导。

　　目前“免烧砖”经检测各项性能指标，可以达到行业标准JC239-2001的要求，为什么还不宜盲目发展？

　　(1)“免烧砖”的强度

　　粉煤灰砖的强度不仅取决于原料配合比、颗粒级配、原料制备和成型质量，而且与制品的硅酸盐石的矿物组成密切相关。

　　粉煤灰水化物中，以硅酸钙凝胶的强度为最高，其次是托勃莫来石，由于“免烧砖”的水化物以水化硅酸钙凝胶为主要相，加之钙矾石的微膨胀作用，可提高砖的密实度，进一步提高砖的强度。因此，“免烧砖”只要严格按工艺要求进行生产，可生产出较高强度的粉煤灰砖，正如一些广告所宣传的那样。

　　(2)“免烧砖”的综合耐久性

　　实践证明，大多数粉煤灰硅酸盐制品建筑物和结构的破坏不是由材料强度不足引起的，而是由材料的综合耐久性能不足引起的。粉煤灰硅酸盐制品的综合耐久性能，最重要的包括：抗碳化、抗冻性能，亦应包括干燥收缩性能。

　　①抗碳化性能

　　在粉煤灰、渣硅酸盐制品中，除了形成水化硅钙系列产物外，还将形成水石榴石、钙矾石和单硫型硫铝酸钙等水化产物。这类制品的抗碳化性能，不仅取决于材料中所形成的水化硅酸钙（水化硅酸钙凝胶、托勃莫来石等）的碳化稳定性，也取决于其它水化产物的碳化稳定性。

　　如前所述，制品中有托勃莫来石晶相存在很重要，它不仅对强度有好处，而且对抵抗收缩和提高抗碳化、抗冻性能都是非常有用的。实验研究表明，托勃莫来石碳化6个月后强度提高40%，CSH(Ⅰ)碳化6个月强度下降20%。显然，托勃莫来石的抗碳化性能要好于水化硅酸钙凝胶。

　　由上述可知，由于蒸压粉煤灰砖是在高温高压的条件下进行水化反应，所以在蒸压粉煤灰砖的硅酸盐石中，水化硅酸钙中既有水化硅酸钙凝胶，又有相当比例的托勃莫来石（约占30以上）；水石榴石中SiO2含量高，具有良好的抗碳化性能；所含水化硫铝酸钙为单硫型水化硫铝酸钙，碳化后密实度增加，强度大幅度提高。而“免烧砖”是在常温常压的条件下进行水化反应，所以在“免烧砖”的硅酸盐石中，水化硅酸钙仅有水化硅酸钙凝胶，不存在结晶良好的托勃莫来石；几乎不存在水石榴石，即使有其抗碳化性能还不够好；水化硫铝酸钙是以抗碳化性能较差的三硫型水化硫铝酸钙为主。显然，“免烧砖”的抗碳化性能远不如蒸压粉煤灰砖。

　　②抗冻性能

　　科学研究表明，粉煤灰砖的硅酸盐石中各种水化物的抗冻性能不尽相同，托勃莫来石好于水化硅酸钙凝胶，而后者又好于水化铝酸钙。在蒸压粉煤灰砖中托勃莫来石和水化硅酸钙凝胶共存，不存在水化铝酸钙；而在“免烧砖”中，不存在托勃莫来石，却有水化铝酸钙存在。

　　另外，在灰渣硅酸盐制品中掺入石膏的抗冻性能一般比不掺石膏的低。因此，在生产有抗冻要求的灰渣硅酸盐制品，应严格控制石膏掺量。如前所述，粉煤灰在蒸压的条件下，三种形态的SiO2活性都可得到激发参与水化反应，对于有抗冻要求的砖。如采用优质粉煤灰完全可不掺入石膏，一般情况下，为加快反应速度，石膏掺量约在1%～2%，掺量很少。而“免烧砖”是在常温——较低的温度下进行水化反应，仅有玻璃体中无定型即活性SiO2和Al2O3参与反应；而且反应速度极慢，为加快反应速度和提高砖的强度必须掺入石膏及其它激发剂，激发无定型SiO2和Al2O3活性，并需要有钙矾石生成以提高砖的强度，否则砖的强度难以提高不能满足要求。一般情况石膏要掺入2%～4%，有的要求掺入6%。由于在低温下水化反应速度缓慢，残余的石膏在砖硬化后的使用过程中还会继续反应，生成钙矾石，体积可膨胀1.27倍，此时不再会提高砖的强度，而会使砖产生微裂纹，降低砖的抗冻性能。

　　因此，可以说“免烧砖”的抗冻性能远不如蒸压粉煤灰砖，尽管可以满足标准JC239规定的15次冻融循环的要求。

　　③“免烧砖”的收缩

　　粉煤灰砖的收缩不仅与砖的密实度有关，亦与砖的硅酸盐石的矿物组成即粉煤灰水化产物组成密切相关。如上所述，制品中有托勃莫来石晶相的存在对抵抗收缩是非常有用的。

　　粉煤灰硅酸盐材料，在常温下水化极其缓慢，一般都是通过蒸养和蒸压措施促进水化反应。其水化产物有晶体、半晶体和胶体之分，其中晶体不受干燥条件的影响，水化产物的结晶度越高，抗干缩能力就越好。而胶体即水化硅酸钙凝胶中含有大量的凝胶孔（约为水化硅酸钙凝胶的28%，其孔径大小约在15A～30A）。这些凝胶孔中吸附有大量的水分，这些水分在干燥时极易失去，当这些凝胶脱水时，引起体积缩小，制品收缩。以此可以得出水化硅酸钙材料的收缩性能与水化硅酸钙凝胶数量、水化产物的结晶度密切相关。

　　有关研究表明，在充分水化的蒸压粉煤灰制品的硅酸盐石中，水化硅酸钙系列产物，托勃莫来石约占30%以上，其余水化硅酸钙凝胶占不到70%。另外还有一定数量的结晶良好的水石榴石晶体，而使蒸压粉煤灰砖具有较高的结晶度。而水化充分的“免烧砖”的硅酸盐石中，水化硅酸钙系列产物由于反应温度低，几乎全部为水化硅酸钙凝胶，既没有托勃莫来石晶体，又不存在水石榴石结晶。显然，“免烧砖”抵抗干燥收缩变形的能力远不如蒸压粉煤灰砖，蒸养砖则介于它们两者之间。

　　另外，不仅“免烧砖”经自然养护后，即使是蒸养砖经蒸养后，水化作用亦没有全部完成，在存放、砌筑和使用过程中仍在进行，缓慢的水化（碳化）反应导致墙体干缩变形。

　　由上，不难看出，“免烧砖”的干燥收缩要明显高于蒸压粉煤灰砖。

　　综上所述，随着粉煤灰砖养护制度的不同，水化产物即硅酸盐石的矿物组成有着明显的不同，养护温度越高，水化反应越充分，水化产物越多、结晶度越高，其综合耐久性能越好。因此，仅从粉煤灰砖的硅酸盐石的矿物组成及结晶度的高低，可以看出“免烧砖”的综合耐久性能，不如蒸养粉煤灰砖，更不如蒸压粉煤灰砖。

　　20世纪80年代，为了开拓粉煤灰的利用途径，将利用风化的山土、砂土或其它劣质杂土生产非烧结粘土普通砖的工艺方法引入非烧结粉煤灰砖生产，经苏州水泥混凝土研究设计院在望亭电厂试验和生产证明，当水泥加到10%左右时，砖的抗压强度可达到100kg/cm2。但是用这种砖建造的2～5层砖混结构（包括围墙），像普通蒸汽养护、压制的粉煤灰砖建筑一样，建成一段时间后在山墙及窗台下出现了裂纹。又如，笔者所见到的，在80年代后期，抚顺一税务机关的一幢采用双免砖两层楼的附属建筑，两年后就扒掉了。原抚顺石化二厂为解决本系统自备电厂粉煤灰的占地和污染问题，曾于20世纪90年代中期，与一家粉煤灰综合利用技术开发机构合作，利用该机构的“专利技术”，投资200余万元，建成粉煤灰“免烧砖”厂，因其产品质量出现问题，生产出的产品积压，才进行多方考察和调研，深感免烧乃至蒸养粉煤灰砖的质量难以过关，被迫停产下马，蒙受了200余万元的经济损失。又据荆楚网2006年4月7日以《280万块粉煤灰砖积压潜江老板呼唤新型墙材标准》为题，转发《湖北日报》报道，湖北省潜江市田关中韩墙体材料厂，抓住潜江市被列为全国第二批禁止使用黏土实心砖的城市这一契机，于2005年12月投入400万元，兴建了年产5000万块标砖的墙体材料厂，主要生产粉煤灰砖等新型墙材产品。该厂已生产出280万块粉煤灰砖（免烧砖——笔者注）。尽管该市技术监督局对该产品出具了合格证，由于建筑质检部门找不到与该产品对应的检验标准，无法对其检验并出具质量鉴定检验报告，使产品不能进入市场而积压，致使该企业面临进退两难的尴尬境地，可以说这是目前新建免烧砖厂所要面临的实际问题——产品无标准，无标产品不能销售。