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河南仿古建材中，機(jī)制城墻磚由于磚的體積較大，在生產(chǎn)制作工藝上其技術(shù)要求很高，稍有疏忽就會(huì)造成質(zhì)量問(wèn)題，所以必須從原料及破碎、成型及干燥、燒結(jié)及還原等各環(huán)節(jié)工藝上，應(yīng)采用特殊的制作技法。
燒結(jié)與還原
城墻磚的燒結(jié)過(guò)程與普通磚也不一樣，其熱工制度有著特殊要求。
1、排潮
城墻磚的排潮特點(diǎn)是排潮周期長(zhǎng)，升溫速度慢，還有一點(diǎn)就是排潮時(shí)窯內(nèi)壓力的控制。城墻磚由于采用自然干燥，其坯體的干燥殘余水分較高，再加上干燥時(shí)碼架 的位置不同，即使同一批次的磚坯其殘余水分也不盡相同，甚至相差很大，這些含水率不一的磚坯在窯內(nèi)的排潮時(shí)必須嚴(yán)格控制溫度及時(shí)間。磚坯排潮階段一般采用小火，其目的是讓坯體的水分慢慢排出，當(dāng)坯體較大較厚時(shí)且殘余水分不一時(shí)，其溫度更低，排潮的時(shí)間更長(zhǎng)。否則，一旦升溫較快，臨近火面的磚坯由于受熱快，而由于磚坯較厚，坯體受熱不勻，這時(shí)就會(huì)將磚坯炸裂。由于城墻磚體積較大較厚，其坯體內(nèi)外受熱傳導(dǎo)較慢，坯體內(nèi)部的水分排出也較慢，所以，排潮階段需要的時(shí)間更長(zhǎng)。
最后一點(diǎn)還有注意到，由于磚坯殘余水分較高，采用梭式窯燒結(jié)時(shí)，排潮階段窯內(nèi)的壓力應(yīng)為較大負(fù)壓，可適當(dāng)調(diào)節(jié)排煙風(fēng)機(jī)的頻率，防止潮氣聚集，一旦排潮措施不當(dāng)，窯內(nèi)底層坯體由于臨近窯底煙道，其回潮的幾率很高，會(huì)導(dǎo)致該部位坯體裂紋，嚴(yán)重時(shí)引起磚垛垮塌。排潮時(shí)負(fù)壓的控制、防止潮氣聚集和坯體受熱不均勻是一個(gè)矛盾點(diǎn)，特別是臨近火嘴部位的磚坯，當(dāng)負(fù)壓較大時(shí)，受風(fēng)力的牽引，火苗順風(fēng)飄逸，會(huì)改變熱量傳輸方向，如果飄逸方向?yàn)榇u坯，則會(huì)很快出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象，所以，壓力的調(diào)節(jié)一定要適當(dāng)。
2、燒結(jié)
排潮過(guò)后，一般操作為大火升溫，這對(duì)一般磚坯沒(méi)有問(wèn)題，但燒制城墻磚時(shí)，這個(gè)大火必須要考慮到坯體的體積大而導(dǎo)致的傳熱速率，當(dāng)急火升溫不但會(huì)導(dǎo)致磚坯由于內(nèi)外溫度差異較大產(chǎn)生的炸裂，還有考慮到由于升溫過(guò)快制品表層出現(xiàn)液相，阻擋磚坯內(nèi)部燒結(jié)的問(wèn)題。升溫過(guò)快的質(zhì)量問(wèn)題一般為磚坯內(nèi)芯難以燒結(jié)，影響制品的強(qiáng)度及吸水率等檢測(cè)指標(biāo)。利用梭式窯燒結(jié)時(shí)，還要考慮到底層磚的問(wèn)題，一般普通磚在“火蹬底”后，即可燒還原，但城墻磚在火蹬底后，必須有一個(gè)讓底層磚燒結(jié)的過(guò)程，不能簡(jiǎn)單套用普通磚的燒結(jié)曲線。底層磚的質(zhì)量控制一般采取“小火燒”和“悶窯均熱”的辦法來(lái)控制，其目的就是在保證磚垛上部不過(guò)燒的前提下，確保全窯產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
3、還原
城墻磚還原的難點(diǎn)為制品內(nèi)部還原是否充分，其還原時(shí)間不同于普通磚，也不同于手工磚坯，原因就是制品體積大和密實(shí)度高的影響。普通磚坯一般為城墻磚的幾分之一，在碼坯時(shí)，磚坯之間留有一定的間隙，這個(gè)間隙在排潮時(shí)為潮氣排除通道，在燒結(jié)時(shí)為高溫風(fēng)道，所以其排潮、燒結(jié)時(shí)間短，但城墻磚沒(méi)有這個(gè)條件。手工城墻磚雖然坯體和機(jī)制產(chǎn)品有著一樣的體積尺寸，但由于成型時(shí)沒(méi)有壓力和抽取真空，其坯體的顆粒間隙疏松，顆粒間充滿水分，在干燥和燒結(jié)時(shí)這些疏松的顆粒間的水分排出后，形成的毛細(xì)通道能使磚坯快速適應(yīng)，所以，手工城墻磚快速燒結(jié)也不是問(wèn)題。
機(jī)制城墻磚在還原時(shí)往往給操作人員一個(gè)假象，導(dǎo)致誤判，最終形成產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題——一般還原是否完全可以通過(guò)排煙口的一氧化碳是否連續(xù)燃燒來(lái)判斷，當(dāng)還原城墻磚時(shí)，即使檢測(cè)到一氧化碳連續(xù)燃燒后，還必須有一個(gè)等待的過(guò)程，這是因?yàn)樗笫礁G還原氣氛是用燒還原焰來(lái)實(shí)現(xiàn)的，還原氣氛在窯內(nèi)形成有兩個(gè)過(guò)程，一是窯內(nèi)過(guò)程，先是窯頂形成，慢慢下底；二是磚坯內(nèi)部過(guò)程，先是制品外表，然后慢慢延續(xù)到制品內(nèi)部。這兩個(gè)還原過(guò)程的最后的問(wèn)題集中點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)在底層制品上，底層磚坯是最后還原的，如果沒(méi)有足夠的還原時(shí)間就開(kāi)始下水，制品內(nèi)部就不能徹底還原，出現(xiàn)“紅心磚”現(xiàn)象。之所以底層磚沒(méi)有徹底還原，而排煙口可以檢測(cè)到一氧化碳連續(xù)現(xiàn)象，是因?yàn)橹破穬?nèi)部的氧的含量很少，且由于制品體積的問(wèn)題反應(yīng)較慢，窯內(nèi)和底層上部的制品都已完成，剩下的底層磚還沒(méi)有還原完畢，但還原的大氣氛已經(jīng)形成，這種情況下，這一絲的微弱現(xiàn)象就會(huì)被沖淡，形成一氧化碳連續(xù)現(xiàn)象，誤導(dǎo)了操作人員，最后的結(jié)果就是出現(xiàn)底層磚的質(zhì)量問(wèn)題。
4、下水
“下水轉(zhuǎn)釉”是一個(gè)理解偏差，由于先輩沒(méi)有科學(xué)理論知識(shí)，大都從現(xiàn)象上表述，所以出現(xiàn)了“下水使紅磚變青磚”的說(shuō)法。從上段論述來(lái)看，還原氣氛形成到下水這個(gè)過(guò)程判斷，當(dāng)還原不徹底時(shí)開(kāi)始下水，底層磚會(huì)出現(xiàn)“紅心”現(xiàn)象，如果水能“轉(zhuǎn)釉”，還原會(huì)繼續(xù)，“紅心”現(xiàn)象就不會(huì)出現(xiàn)，所以，下水不會(huì)使紅磚變成青磚。下水后在窯內(nèi)形成的正壓和降溫破壞了還原的條件，還原停止，“轉(zhuǎn)釉”過(guò)程也隨之結(jié)束。下水的主要作用是形成正壓，防止窯外氧氣（空氣）進(jìn)入，次要作用是能使窯溫快速降下來(lái)。
下水技術(shù)是通過(guò)窯頂、窯壁滲入的水開(kāi)始可以形成蒸汽，當(dāng)窯頂、窯壁溫度下降后，形成蒸汽的高溫基礎(chǔ)沒(méi)有了，如果這時(shí)窯內(nèi)部制品溫度沒(méi)有降下來(lái)，而形成正壓的蒸汽沒(méi)有了，這時(shí)空氣通過(guò)窯體密封薄弱環(huán)節(jié)慢慢侵入，會(huì)導(dǎo)致“回火”、“二次氧化”現(xiàn)象，這一點(diǎn)小小的失誤就會(huì)導(dǎo)致前功盡棄。在普通磚碼窯不合理例如密碼就經(jīng)常看到這類(lèi)現(xiàn)象：出窯制品周邊制品顏色均勻、青色色澤較好，而磚垛上部中間部位制品呈土紅色，道理就是磚垛內(nèi)部溫度較高導(dǎo)致的快速氧化。就城墻磚而言，由于制品體積的原因，會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似密碼導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題，普通磚坯可以通過(guò)改變碼坯方式來(lái)解決，體積較大的城墻磚就沒(méi)有了這個(gè)條件，所以，這類(lèi)制品在下水時(shí)面臨的困難更大，質(zhì)量缺陷更多。
總結(jié)城墻磚類(lèi)大體積仿古建材，其制作過(guò)程要比普通仿古建材技術(shù)要求更高，究其原因就是其規(guī)格體積較大較厚，難以控制。解決的辦法就是從原料選擇與配比、破碎的粒徑控制、干燥的速度與方法、燒結(jié)與還原的熱工制度的控制等每個(gè)工藝環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制，其特點(diǎn)就是工藝要求要細(xì)，時(shí)間周期要慢，當(dāng)然這些特點(diǎn)最后都會(huì)集中到一點(diǎn)——高昂的制作成本：最大的成本為燃料成本和制磚工藝過(guò)程半成品的合格率。另外一個(gè)隱形成本就是由于慢導(dǎo)致的周期拉長(zhǎng)，其特點(diǎn)是產(chǎn)量低、生產(chǎn)效率低。所以，市場(chǎng)上簡(jiǎn)單的把城墻磚按普通磚體積折算來(lái)計(jì)算其成本很難采購(gòu)的原因就是忽略了其制作工藝的技術(shù)難點(diǎn)和生產(chǎn)成本。
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