页岩砖：绿色建材的性能与工艺之道

页岩砖是以页岩和煤矸石为主要原料，经高温烧制而成的烧结类建筑砌块‌。其强度等级涵盖MU10至MU30，按孔洞率分为实心砖（孔洞率<25%）、多孔砖（≥25%）及空心砖（≥40%）‌。实心砖与多孔砖多用于承重结构，空心砖适用于非承重部位‌。页岩砖具有轻质（减轻结构自重约17%）、高强、保温隔热性能优异（导热系数<0.44W/(m·k)）等特点‌，且施工工艺与传统黏土砖兼容，可直接替代使用以提高效率‌。

页岩砖的生产工艺流程关键步骤

页岩砖的生产是一个融合地质特性与工业技术的系统工程，其核心流程可分为原料处理、成型、焙烧三大阶段，每个阶段都蕴含着精细的技术控制和严谨的操作规范。

在原料制备环节，开采的页岩首先要经过严格的初选，剔除夹杂的大块岩石和杂质，以保证原料的纯度。随后进入破碎工序，颚式破碎机凭借强大的咬合力将大块页岩破碎至粒径5mm以下，这个过程中需要实时监控破碎机的运行参数，如进料速度、破碎间隙等，确保破碎后的颗粒大小均匀。破碎后的页岩进入振动筛进行分级筛分，筛网的孔径根据生产需求精确设置，通常分为2-5mm、1-2mm和1mm以下几个等级，不同等级的颗粒将按特定比例进行调配，以优化原料的颗粒级配，提升后续坯体的强度和密度。

均化陈化阶段是改善原料性能的关键环节。破碎筛分后的页岩与适量水混合搅拌，水的加入量需根据页岩的天然含水率精确计算，一般将含水率控制在10%-15%。搅拌过程采用双轴搅拌机，通过叶片的高速旋转使页岩颗粒与水充分接触、均匀混合，形成可塑性良好的泥料。混合后的泥料被送入陈化仓，陈化仓的容量根据生产规模设计，通常可容纳数天的生产用量。泥料在陈化仓中堆放72小时以上，期间利用自然发酵作用，使泥料中的水分进一步渗透均匀，颗粒间的结合力增强，可塑性得到显著改善。为确保陈化效果，陈化仓内需要保持适宜的温度和湿度，一般温度控制在20-30℃，相对湿度保持在80%左右，同时定期对泥料进行翻动，防止局部出现板结。

成型环节采用先进的硬塑挤出成型工艺，这一工艺对泥料的可塑性和含水率要求极高。真空挤出机是成型的核心设备，其内部的真空度需稳定控制在0.1MPa，通过强大的真空环境排除泥料中的空气，避免坯体内部产生气泡。泥料在挤出机的螺旋叶片推动下，经过模具被挤压成连续的坯体，模具的尺寸精度直接决定了坯体的断面尺寸，因此需要定期对模具进行校准和维护，确保坯体断面尺寸误差控制在±1mm内。挤出后的坯体由输送带送至切坯机，切坯机采用高精度的伺服控制系统，根据设定的尺寸精准切割成标准砖坯，切割过程中要保证切口平整，避免出现缺角、掉边等缺陷。

干燥工序是防止坯体开裂的关键质控点，采用隧道干燥室进行梯度升温干燥。干燥室分为预热段、恒速干燥段和降速干燥段三个区域，每个区域的温度和湿度都按照严格的曲线进行控制。在预热段，温度从常温逐步升至40-50℃，相对湿度保持在70%-80%，使坯体缓慢适应温度变化，避免因热冲击产生裂纹；进入恒速干燥段后，温度升至60-80℃，相对湿度降至60%-70%，此时坯体中的水分大量蒸发，干燥速度保持稳定；在降速干燥段，温度进一步升至80-100℃，相对湿度控制在50%-60%，使坯体内部的水分逐渐扩散至表面并蒸发，最终使残余含水率低于6%。整个干燥周期通常为24-48小时，根据坯体的尺寸和厚度进行适当调整，同时要保证干燥室内的气流均匀，避免局部干燥过快。

焙烧阶段是决定页岩砖性能的核心环节，在轮窑或隧道窑中历经预热、烧成、冷却三个阶段。预热阶段，窑内温度从常温逐步升至300-600℃，主要目的是排除坯体中残余的水分和有机质，这个过程需要缓慢升温，升温速率控制在50-100℃/h，防止坯体因水分急剧蒸发而开裂。进入烧成阶段，温度升至900-1100℃，此时页岩中的石英、长石、云母等矿物质发生熔融烧结反应，形成稳定的陶瓷结构。烧成过程中，通过控制窑内的氧化还原气氛来调节砖的颜色和强度，当窑内氧气充足时，砖体呈现红色；当窑内处于还原气氛时，砖体则呈现青灰色。同时，要精确控制烧成温度和保温时间，一般保温2-4小时，确保矿物质充分反应，形成足够的强度。冷却阶段，窑内温度从烧成温度逐步降至常温，冷却速率控制在100-200℃/h，避免因快速冷却导致砖体内部产生应力而开裂。出窑后的页岩砖要经过严格的检验分级，检验项目包括尺寸偏差、抗压强度、外观质量等，合格的产品方可出厂。

页岩砖与传统黏土砖的性能指标核心差异

页岩砖与传统黏土砖在性能指标上的差异源于其原料特性和生产工艺的不同，这些差异直接影响了它们在建筑工程中的应用效果和适用范围。

在物理力学性能方面，页岩砖展现出显著优势。其抗压强度普遍达到MU10以上，部分高标号产品可达MU20，这得益于页岩中富含的石英、长石等坚硬矿物，经高温烧结后形成了致密的晶体结构，大大提升了砖体的承载能力。相比之下，传统黏土砖的抗压强度通常在MU7.5-MU10之间，由于黏土中主要成分是高岭石等黏土矿物，烧结后的结构相对疏松，强度较低。在实际应用中，页岩砖能够承受更大的荷载，适用于高层建筑的墙体砌筑和承重结构，而黏土砖则更多地用于低层建筑或非承重墙体。

表观密度上，页岩砖通常为1800-2100kg/m³，较黏土砖（1600-1900kg/m³）略高，但这并不影响其在建筑中的应用。相反，页岩砖的孔隙分布更均匀，闭孔率可达30%以上，这些闭孔结构能够有效阻止热量的传递，因此其导热系数更低（0.4-0.6W/(m・K)），保温性能优于黏土砖（0.6-0.8W/(m・K)）。在寒冷地区的建筑中，采用页岩砖砌筑的墙体能够减少室内热量的流失，降低采暖能耗，提高建筑的节能效果。

在耐久性指标上，页岩砖的抗冻性尤为突出。经15次冻融循环后，页岩砖的质量损失率小于2%，强度损失率低于10%，这是因为页岩砖的致密结构和低吸水率使其在冻结过程中不易产生膨胀破坏。而传统黏土砖由于吸水率较高，在冻融循环中容易因水分结冰膨胀而出现明显酥裂，质量和强度损失较大，严重影响墙体的使用寿命。此外，页岩砖的抗风化性能也优于黏土砖，在长期暴露于自然环境中时，能够抵抗风雨侵蚀和紫外线辐射，保持良好的外观和性能。

页岩砖的吸水率控制在8%-12%，低于黏土砖的10%-15%，这使其在潮湿环境中更不易返潮。在卫生间、厨房等湿度较大的场所，采用页岩砖砌筑的墙体能够减少水分的吸收，降低墙体发霉、空鼓的风险，提高室内环境的舒适度。同时，低吸水率也有利于提高墙体的抗渗性能，在雨季或多雨地区，能够有效阻止雨水渗透到室内。

值得注意的是，页岩砖的干燥收缩率较小（≤0.6mm/m），远低于黏土砖（1.0-1.5mm/m）。干燥收缩率是衡量材料在干燥过程中体积变化的指标，收缩率越小，墙体开裂的风险就越低。页岩砖较小的干燥收缩率使其在砌筑后能够保持稳定的尺寸，减少因收缩产生的裂缝，这对建筑结构的稳定性和耐久性至关重要。而黏土砖由于干燥收缩率较大，在使用过程中容易出现墙体开裂，影响建筑的外观和使用功能，需要进行额外的修补和处理。

页岩砖建筑应用的施工技术要点

页岩砖在建筑应用中，为确保施工质量和建筑结构的稳定性，需要严格遵循一系列针对性的施工技术要点，涵盖材料预处理、砌筑工艺、特殊部位处理等多个方面。

在材料预处理环节，砌筑前对页岩砖进行浇水湿润是关键步骤。页岩砖具有一定的吸水性，若不进行湿润，在砌筑过程中会吸收砂浆中的水分，导致砂浆过早凝固，影响砂浆的流动性和粘结强度。浇水湿润时，应使页岩砖的含水率达到10%-15%，可采用喷雾器或水管均匀浇水，确保砖体表面湿润但无积水。需要特别注意的是，禁止采用饱和浇水方式，避免砖体吸水过多导致砂浆流淌，影响砌筑质量。浇水后应静置一段时间，让水分充分渗透到砖体内部，一般静置2-3小时后再进行砌筑。

砌筑工艺上，应采用“三一砌筑法”（一铲灰、一块砖、一揉压），这一方法能够保证砂浆的饱满度和砖体的粘结牢固性。在铺灰时，要用瓦刀将砂浆均匀地铺在砖的表面，灰层厚度要均匀一致，水平灰缝厚度控制在8-12mm，竖缝宽度为10mm左右。放置砖体时，要轻拿轻放，避免碰撞导致砂浆脱落，然后用瓦刀将砖体揉压到位，使砂浆与砖体充分接触。砌筑过程中，要随时检查灰缝的厚度和砂浆饱满度，确保水平灰缝和竖缝的砂浆饱满度不低于90%，尤其要防止竖缝虚砌形成空洞。竖缝砂浆不饱满会导致墙体的整体性下降，容易在受力时出现裂缝，因此在砌筑时可采用“挤浆法”填充竖缝，确保砂浆充满整个缝隙。

对于外墙砌筑，防水处理至关重要。应在墙体表面设置20mm厚的防水砂浆找平层，防水砂浆采用水泥、砂和防水剂按一定比例配制，具有良好的防水性能。在窗台、檐口、女儿墙等部位，要做鹰嘴或滴水线，鹰嘴的高度不小于10mm，滴水线的宽度为20mm左右，坡度不小于5%，以有效阻断雨水渗透路径，防止雨水沿墙体表面流淌进入室内。同时，在外墙砌筑时，要保证墙体的垂直度和平整度，垂直度偏差不大于5mm，平整度偏差不大于8mm，以确保外墙的美观和防水效果。

在墙体与混凝土梁柱交接处，由于两种材料的收缩性能不同，容易产生裂缝，因此需要进行特殊处理。应铺设300mm宽的镀锌钢丝网（网格尺寸10×10mm），钢丝网的搭接长度不小于100mm，并用射钉固定在墙体和梁柱上，射钉间距不大于300mm。镀锌钢丝网能够增强两种材料之间的连接强度，有效消除因收缩差异引发的裂缝。在固定钢丝网时，要确保钢丝网平整、牢固，避免出现松动或褶皱。

当墙体高度超过4m时，为增强墙体的整体性和稳定性，应在中部设置水平系梁。水平系梁的截面尺寸不小于120×240mm，配置4Φ12纵筋和Φ6@200箍筋，纵筋的搭接长度要符合设计要求，箍筋要与纵筋绑扎牢固。水平系梁应与两端的混凝土柱或墙可靠连接，可采用植筋或预埋钢筋的方式进行连接，确保水平系梁能够有效传递荷载，阻止墙体因自重或外力作用而发生变形。

抹灰前需对砖墙面进行界面处理，以提高抹灰层与基层的粘结强度。可涂刷专用界面剂，界面剂要均匀涂刷在墙面表面，厚度控制在1-2mm，涂刷后应在规定时间内进行抹灰施工。也可采用甩浆工艺，将水泥浆均匀地甩在墙面上，形成粗糙的表面，增强抹灰层与基层的摩擦力。在进行界面处理前，要先清理墙面表面的浮灰、油污等杂质，并用清水冲洗干净，确保墙面干净、湿润。抹灰时，要控制抹灰层的厚度，每层抹灰厚度不大于15mm，若抹灰厚度较大，应分层次进行施工，避免抹灰层因自重过大而脱落。同时，要保证抹灰层的平整度和垂直度，表面要压实抹光，避免出现空鼓、开裂等缺陷。

页岩砖的环保特性体现

页岩砖的环保优势贯穿于其全生命周期，从原材料选择到制造过程，再到产品使用和废弃处理，都展现出对环境的友好性，是可持续发展理念在建筑材料领域的具体体现。

在原材料选择上，页岩砖的主要原料为页岩矿，这是一种广泛分布的沉积岩类非金属矿产，其开采过程无需占用耕地。传统黏土砖的生产主要依赖耕地中的黏土，大量开采黏土会导致耕地面积减少，破坏土壤结构，影响农业生产。据统计，每生产1亿块页岩砖可节约耕地30亩以上，这对于保护有限的耕地资源具有重要意义。同时，页岩矿开采后，通过科学的土地复垦措施，如平整土地、种植植被等，能够使开采区域尽快恢复生态功能，生态修复成本仅为黏土砖取土区的1/5。复垦后的土地可以用于农业种植、林业种植或生态公园建设，实现了资源开发与生态保护的协调发展。

制造过程中的环保特性更为显著。在焙烧阶段，页岩自身含有的有机质（通常2%-5%）可以作为部分燃料，这些有机质在高温下燃烧释放热量，能够替代一部分煤炭，从而减少煤炭的消耗。与传统黏土砖相比，页岩砖的煤炭消耗量可减少30%-40%，每吨产品可降低碳排放约0.5吨，有效减少了温室气体排放，对缓解全球气候变化具有积极作用。此外，页岩砖生产中还可以掺入10%-20%的工业固废，如粉煤灰、炉渣、矿渣等，这些工业固废如果不进行有效处理，会占用大量土地，污染土壤和水体。将其掺入页岩砖中，不仅实现了废物资源化利用，还能降低焙烧温度约50-100℃，进一步节约能源。例如，粉煤灰中含有一定量的活性成分，在高温下能够与页岩中的矿物质发生反应，促进砖体的烧结，提高砖体的强度和耐久性。

在“三废”处理方面，现代页岩砖厂采用了先进的环保设备和技术，实现了污染物的有效控制。粉尘排放是砖瓦行业的主要环境问题之一，页岩砖厂采用脉冲袋式除尘器，这种除尘器具有高效的除尘效率，能够将粉尘排放浓度控制在30mg/m³以下，远低于国家标准（国家标准为50mg/m³）。脉冲袋式除尘器通过滤袋对含尘气体进行过滤，粉尘被截留在滤袋表面，定期通过脉冲喷吹的方式将粉尘清除，收集的粉尘可以重新掺入原料中进行再利用，实现了粉尘的资源化处理。

窑炉废气中含有二氧化硫、氮氧化物等污染物，这些污染物会对大气环境造成污染，形成酸雨等环境问题。页岩砖厂对窑炉废气进行脱硫脱硝处理，采用湿法脱硫、选择性催化还原脱硝等技术，使二氧化硫排放浓度≤100mg/m³，氮氧化物≤200mg/m³，达到了国家环保排放标准。处理后的废气还需要进行余热回收，通过余热锅炉将废气中的热量转化为热水或蒸汽，用于厂区的供暖、洗浴等，提高了能源的利用效率。

生产废水主要来自原料搅拌和设备清洗等环节，水中含有一定量的泥沙和悬浮物。页岩砖厂采用沉淀池对生产废水进行处理，废水进入沉淀池后，泥沙和悬浮物在重力作用下沉淀到底部，上清液则可以循环使用，用于原料搅拌等工序，实现了生产废水的零排放。沉淀下来的污泥经过脱水处理后，也可以重新掺入原料中进行利用，避免了污泥的二次污染。

从全生命周期看，页岩砖的环境负荷值（ELV）仅为黏土砖的60%。环境负荷值是衡量产品在整个生命周期中对环境影响的综合指标，包括资源消耗、能源消耗、污染物排放等多个方面。页岩砖较低的环境负荷值表明其在生产、使用和废弃过程中对环境的影响较小，是名副其实的绿色建材。在建筑使用过程中，页岩砖良好的保温性能能够降低建筑的采暖和制冷能耗，进一步减少能源消耗和污染物排放；在产品废弃后，页岩砖可以破碎后作为再生骨料用于道路基层、墙体填料等，实现了资源的循环利用。