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仿古建筑修建营造施工单位如何辨认仿古青砖材料的好坏?

来源:   发表时间:2019-5-16 13:53:12  点击次数:【245】

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仿古建筑修建营造施工单位如何辨认仿古青砖材料的好坏?

【原创】袁东海

青砖的选择有两种意思,一是选择质量好的产品,一种是满足工程项目需求的大量产品。

一块好的青砖很好选择,简单的办法是眼看和敲击,眼看是看色泽、尺寸、缺陷等,敲击是用两块青砖相磕,根据发出的声音判断其强度。用技术指标数据来判断青砖的质量好坏,就需要到有资质的专业检测机构进行相关项目的检测,例如外观尺差、强度、吸水率等,有特殊要求的可以更细化一点,例如冻融、风化、抗折、耐磨、泛霜等。到检测机构进行产品质量检测是当下工程建设一项必不可少的强制要求,无论是生产厂家还是采购方、建设方都很重视,是产品质量的最终保障。

用简单的办法我们只能判断一块砖的优劣,判断一批或更多的产品是否合格就需要技术检测,这看似很科学很规范的方法已经沿用了很多年,回过头来看青砖这个传统的建材,这么多年的检测和应用似乎总有一种尴尬在里面,说不清道不明,厘清一下主要有两点简单叙述:

仿古建材质量检测标准的尴尬:仿古建材是依照传统制砖技术生产的建筑材料,随着技术、设备、科技的运用,当下的仿古建材有了机械化、新型窑炉、新型环保燃料和科学操作技法的参与,这是在传承基础上的发扬,但无论怎样改进,仿古建材永远保持着传统的核心,这就是还原烧结。当下的氧化烧结(红砖)和传统的还原烧结(青砖)是两个不同时代的标志,也表明了是两种不同的产品。

但是,在仿古建材产品质量检测时,这种陪伴我们几千年的青砖灰瓦却没有相应的检测标准,没有国标、没有行标、没有地标,检测标准只能依据氧化烧结的红砖标准来进行,除此之外就是一些模棱两可的约定,例如色泽的深浅、色泽的差异、压花、泛霜等,虽然看似有约定,实际上操作起来没有依据可约束。单单就产品的色泽而言,就无法明确,这个无法明确包括很多因素,色泽的深浅、色泽的均匀、产生色泽的烧成工艺等等。就烧成工艺而言又有还原烧成和色料氧化烧成之分,看似一模一样的两块青砖,由于烧成工艺的不同,其品质有着天地之别,但是,我们面对这样的产品,却找不到相应的质量检测标准。

仿古建材使用情况的尴尬:例如,一个仿古工程项目要采购大量的青砖,根据建设施工的节点要求,材料供应人员对周边的生产厂家进行了实地考察,并通过有资质的检测机构进行了产品质量检测,进行了所有的必须程序,然后就是工程很顺利的完工了。这看似很完美的教科书式的操作和管理,可能会被一场大雪破坏掉,一部分铺地青砖出现了冻融不合格问题,导致工程无法交付使用。

这是笔者2019年春节后遇到的实例,由于某地景观项目采用了大量本地青砖,工程交付前产品出现严重的冻融质量问题,初略估计返工费用大约为1000万左右,包括更换质量有问题的青砖和人工费用,更为严重的是媒体报道和市民的投诉,造成很大的社会影响,施工建设单位的甚至在返修方案中一再要求替换青砖,究其原因是对传统建材产品失去了信心,作为砖瓦人感到痛心,也由此才写出本文。从整个工程项目的操作来看,所有一切都是合乎规范的,有正规的设计,进场产品进行了严格的检验,施工建设单位按照设计和规范施工,可以说是教科书式的操作,没有那一项违规。就青砖出现质量问题,所有人都感到不可思议,本是能承载千年的青砖怎么一场冻雪就出现了“夭折”。

经过这次现场考察,我就谈谈问题的根源:青砖虽然有几千年的历史,但并不是所有的青砖都能保存下来,一部分不合格的青砖在大自然环境中的寿命是短暂的,我们看到的是“健康的青砖”,例如在历史建筑物的修缮中,将已经出现风化或者质量问题的青砖更换,就是文物保护工程重要的一项工作所以,不要有“所有的青砖都是能承载千年的”思想。

为什么同样一座窑、一样的原料、一样的烧结温度,会出现不同的产品质量哪?问题的根源在我们几千年使用的窑炉和窑炉操作人员(烧窑师傅)的技能,这是根本原因。土窑,也称倒焰窑,这是我国传统烧制青砖的窑炉,这种窑型根据各地习惯有很多种窑型,桶窑、馒头窑、立窑、圆窑、方窑、罐窑等等,但名称、窑型如何变换,其烧结原理都是遵循倒焰窑的“分散垂直气流法则”。

倒焰窑由于火炕(火床、火灶)位于窑底,高温气体由于自然上升先到窑顶,然后通过砖坯从窑底、窑墙的排烟道排出窑外,高温从窑顶到窑底这个流动过程就是砖瓦的烧结过程,这个过程包括:排潮、升温、烧结、还原及下水洇窑。从烧结的温度来看,窑内最先烧结的有两部分,一是临近火源的砖坯,二是窑顶的砖坯,其道理就是火源周边温度高,而由于热气上升的缘故,窑顶温度最高,顶层砖坯也较先烧成。窑内最后烧成的部位有两个地方,最底层和远离排烟风道的砖坯。倒焰窑这种烧结原理造成了全窑产品烧成时间的不一致,窑的高度越高,其窑内上下烧结温度差距越大。

烧窑技法中,排潮、升温、大火烧结的技术要求都不太高,但烧底火是最为关键的,烧砖人常讲的一句话是“火不蹬底”、“火不下底”就可以想象其操作的难度。其难度在于:既要保持窑内上部的温度稳定,还要迅速将低温的下部产品烧结,这个操作过程叫“拉下火”。所以从以上分析可以看到,临近火源和窑内上部的砖经受高温的时间最长,而底层砖最后才被高温烧结,其在高温时间、烧结温度上远远不如高处砖坯,所以,窑内底层产品很容易出现欠火质量现象。烧砖人将窑内由于高差产生的不同产品质量现象形象的称之为“两层楼”。欠火的底层砖由于烧结温度和保温时间很短,其强度低、吸水率高,如果和其他产品混在一起使用,就会出现部分产品冻融不合格现象,而不太了解传统烧砖技术的人,面对这一质量问题就会产生很大疑惑。

本文提到的底层砖不是专指最底层,而是一个范围,这个范围可以大,也可以小,这主要看窑炉的热工制度是否合理,操作人员的技法是否成熟,所以,“两层楼”具体到楼层的高低,不是一个固定的概念。倒焰窑的特性、操作人员的技能是客观因素,再遇见追求高产来满足供货量,问题就更为严重了,人为的缩短烧结周期或者加密装窑量,其产品质量就无法得到保障,是主观因素影响了。有人认为部分青砖质量不合格的原因是螺旋挤出成型造成的,这个观点无法解释同样是机制成型,而出现问题的只是其中的一部分,如果是成型问题,应该是所有的产品都出现问题才符合情理。

如何在大工程项目中选择质量一致的合格产品,是本文的主题。我就将青砖(仿古建材)产品选择的经验一一列出,供大家参考:

一、必要的抽检和有资质的检测机构对产品进行质量检测,并出具检测报告,检测参照的依据是《普通烧结砖》(由于没有仿古建材检测标准,只能参照了)。检测报告由选样、采购、进场三次检测,可有甲方、监理、采购方参与,并备案。检测可依据采购量多次检测,并进行检测数据对比和存档。这一套程序是规范要求,但是面对青砖(仿古建材产品)而言,针对性不强,本文介绍的出现质量问题的项目也进行了全部程序,但问题还是出现了,所以,建议在常规程序的基础上增加生产厂家实地考察这一关键项。

二、对青砖生产厂家进行实地考察,考察的内容包括以下几项:

1、资质考察:有资质的生产企业就相当我们的身份证,没有身份证的人寸步难行,道理一样,由于国家对砖瓦企业要求很严格,除一般企业所具备的资质外,重点为环保、安监、消防等,例如无环保资质的企业随时都有可能停产,这时,项目面临的是停工及后续的工期延误及成本。

2、原料考察:不要认为黏土就是制青砖的原料,还有更好的原料可以制砖,一种单一的原料虽然可以烧成青砖,但面对仿古建材的多样性,只有多种原料才能支撑,例如页岩、陶土、砂岩以及劣质瓷土等,都是仿古建材的最好原料。制砖工艺中对原料的要求实际是对颗粒级配的要求,合理的颗粒级配是各种不同规格产品的基础支撑,而除了破碎、筛分设备外,颗粒级配主要来源就是各种不同的原料及原料组份,也就是原料配方。我不否认某一种土有着天然的合理的颗粒级配,但这种天然的颗粒级配只能应对一种或几种产品。例如某地的河滩土由于水流的搬迁,形成了比较细腻的制瓦原料,但是用来制作城墙砖就出现了砖坯裂纹,干燥速度慢、烧结和还原困难等诸多问题,原因就是制瓦原料要求的比较细腻,而城墙砖要求的颗粒级配比较“粗糙”,所以不同产品有着不一样的颗粒级配要求。制砖原料的丰富代表着该生产线应该对不同产品的能力,考察时一定到原料堆场去看看,看其原料的种类是否能满足本项目的要求。还有就是原料储存的量,如果没有一定量的原料储备,会对后续的产品产生一定影响,就找一个比较直观的青砖的色泽深浅来讲,原料中三氧化二铁含量的多少直接影响到产品的色泽,如果原料不稳定,其理化指标也会发生变化,虽然是一条生产线,一样的窑炉,一样的操作,由于原料变化,产品外观的色泽就会出现很大的变化,如果将两种或者多种色泽的产品用到一个项目或者一座建筑物上,其视觉效果就可想而知了。

3、燃料考察:烧制青砖的燃料有很多种,从稻糠秸秆、枯枝烂叶、煤炭、煤气、油脂类到天然气(管道气、LNG、CNG)等,可以说凡是能燃烧的物质都能烧制出青砖。考察时不要对他的烧制工艺多说什么,对燃料的考察主要为环保考虑,如果当地的环保形势非常严峻,而该生产线采用的是煤炭或者煤气发生炉,这时就要考虑一旦雾霾天气来临或者环保政策收紧,这条生产线能否独善其身,涉及到自己的项目建设面临的可能就是很大的损失。环保是当下企业无法触碰的高压线,没有哪一家砖瓦企业能逾越,而砖瓦行业要想生存,其烟气污染物排放必须严格执行GB/29620_2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》和当地政府环保政策。考察生产企业的燃料主要为环保,烟气治理设备、环保监测数据是否达标等。当然,在环境治理重点区域(2+26京津冀地区、汾渭平原、长三角地区),即使烟气达标排放,在污染严重的季节也会采取严格的环保政策,例如凡是涉煤企业在北方冬季取暖季节一律停产4个月,这已经成为地方政府不成文的规则。这时砖厂所使用的燃料是否清洁环保是关键,目前最为稳妥的是所有地方政策还没有把清洁的天然气列为禁烧对象,可以确保生产有序安排,但天然气价格导致了产品成本是必须考虑的。

4、生产线机械化程度和规模考察:生产线工艺设备在一定程度上对项目建设的影响有两方面,一是质量的稳定性,二是产量是否满足工程需求。质量稳定是相对一些作坊式生产线而言的,破碎、筛分、加水搅拌、陈化、真空成型(干压成型)、干燥、窑炉及热工制度控制等,现代化的先进机械在制砖行业形成的一套稳定的工序质量控制,人为影响因素大为减少。机械化规模化是工艺考察的重点,这是确保大型工程项目建设的关键重点。这一条是针对机制仿古建材而言的,仿古建材还有一个手工生产工艺,手工产品之所以有很大需求,是古建筑“修旧如旧”要求的,由于涉及的因素比较多,且与机制有很大差异,需另外单独论述。

5、窑炉考察:窑炉是制砖行业的最后一环,也是最为关键的考察重点,其考察内容为窑型、燃烧方式、装窑方式、热工制度控制系统及下水工艺。窑型考察其是否合乎国家产业政策,例如传统的土窑已经被列为了淘汰落后窑炉,属于拆除对象,不要听信窑主的信誓旦旦,可能一夜之间,这些土窑就会夷为平地,不是因为钩机很牛,而是国家政策的威严和权威性,不要挑战这一点,扒窑这种现象很普遍,不是新闻;燃烧方式不是说煤炭的事,文中燃料考察已经详细叙述了,这里说的是“火炕”,也就是燃料的燃烧方式。

传统窑炉燃烧为全窑布设一个火炕,这种燃烧极容易出现产品质量不均匀现象,原因就是火点的单一,全窑几万砖的烧结全依赖一个燃烧点,而这个燃烧点要顾及全窑上上下下左左右右前前后后所有制品的烧结,其难度可想而知。分散烧结是当下最先进、合理的燃烧方式,例如天然气烧嘴均匀分散布设在窑体两侧,这看似很简单的改进,确保了全窑温度均匀可控,也就保证了窑内制品的烧结温度曲线的合理,烧结曲线的合理和窑内温度的均匀是产品质量的有力保障;码坯是烧砖工艺的基础,砖瓦行业有“七分码三分烧”的术语,看似一个简单的体力活却包含了很多技能。窑型不同、产品规格不同、燃烧方式不同,其码坯也不尽相同,隧道窑称之为码坯,梭式窑将这一工序称作“装窑”。

装窑的技术含量主要为:装坯量、火道位置、火行通道的留置、炕腿的布设等,例如隧道窑码坯要求为上密下稀、边密中稀,而梭式窑装窑要求的是上密底稀,这是最基本的一条,还要根据产品的不同、燃烧方式、排烟风道的布设等调整装窑方式。装窑不是简单的码坯,装窑方式直接影响的是窑内气体的流动,简单的讲就是温度影响,对考察者来说影响的是产品质量的稳定性。简单一点我们就以炕腿来说说,炕腿是窑底,也是风道,窑底风道要与窑体风道有一个合理的衔接,这就需要装窑时充分考虑的,当然,现在很多窑炉有了改进,有固定炕腿和临时炕腿之分,不要简单的下结论,一定要根据窑内风道来区分。

还有一点就是合理的装窑是杜绝窑底欠火砖有效方法;热工制度的控制是指在排潮、升温、烧结、还原温度的控制,传统的温度控制是依靠烧窑师傅的经验,主要就是眼观,通过观火孔判断火情,这个经验虽然传承了几千年,但事实上靠经验烧窑是不稳定的,在实际操作过程中很容易出现偏差,例如在白天和夜晚,由于环境的变化,我们的眼睛会出现对比偏差,晚上容易将火看大,而白天容易将火看小就是这个道理。

现代窑炉为避免经验化问题,一般在窑顶布设几个热电偶,温度数据传输到控制室,可以直接观察到窑内温度的变化,当然,由于热电偶位于窑顶,无法显示砖垛内及窑底的实际温度,这时将经验和数据相结合是最好的控制手段;最后一点就是还原和洇窑系统,《天工开物》一书中将红砖转为青砖描述为“洇窑转釉”,所以很多人认为青砖是下水过程中形成的,实际上青砖不是下水形成的,而是还原气氛下烧成的,其道理就是:在高温氧化气氛下,制砖原料中的三氧化二铁呈红色,先辈烧砖人利用高温条件下三氧化二铁活跃的特性,将氧化烧结改为还原烧结,还原烧结就是缺氧燃烧,这是时的燃烧由于缺氧,其产生的是一氧化碳,而一氧化碳夺走了三氧化二铁中的氧,变成了亚铁,亚铁是黑色的,所以,红砖就变成了青砖。

由于传统烧砖过程还原烧结时间短且在窑内高温发生变化,人们无法观察到,而看到是窑工长时间的下水劳作,所以,就有了《天工开物》中的下水转釉这个美丽的误导(不要埋怨先人,宋应星在写这些传世之作时是一名教师,不是烧窑师傅),简单的讲:烧还原是青砖“定色”,下水是“锁色”。

现在很多窑炉改进了下水这一工艺,用天然气、煤气、惰性气体、蒸汽等无氧气体来锁色,效果与传统工艺一样。如果窑炉采用下水洇窑,就要观察下水方式,洇窑的目的有两个,一是形成正压蒸汽,防止空气入窑,二是快速冷却窑体和产品。但是洇窑时进入窑内的水是顺着窑顶窑墙流动的,利用窑体高温形成蒸汽,这时要防止水直接与产品接触,一旦接触轻者产品表面出现水伤,严重时由于急冷导致产品酥裂没有强度。

下水是在窑顶进行的,形成蒸汽是在密封的窑内,唯一的操作就是靠窑工们的经验,传统洇窑为“盆洇”,以窑顶泥土的厚度和加水量控制,现在改进为“管洇”,通过水箱控制阀、水管控制阀来调节水量,简单的说盆洇是大水漫灌,而管洇是多点精准滴灌。考察这一点的目的就是直观判断是否是传统的仿古建材,现在青砖烧制技术有色料工艺,采用锰类矿物添加到砖坯中,在氧化气氛下就可以烧出青砖,但此青砖非彼青砖,最大的区别就是产品的抗风化能力,青砖之所以能千年不腐,就是还原烧结赋予的。青砖风化需要两个环节,从还原到氧化,从氧化到风化,红砖只有氧化到风化,缺少了还原这一环节,红砖的寿命缩短了千年。判断青砖是还原烧制还是氧化烧制,最简单的办法就是取一块产品在高温下烧一烧,如果还是青色就是色料砖,变成土色或浅红色就是真正的青砖。 

6、业绩与实地考察:青砖生产企业会拿出很多业绩来宣传自己,但其真实性必须有以下资料佐证:招标文件(中标通知书)、产品合同及产品检测报告等,当这些都没有问题的时候再到实地考察,看看这些产品在建筑物使用后的情况,有没有泛霜、冻融、裂纹等质量问题。砖瓦产品无法标注产品生产单位,但只要是真正的生产厂家,其生产厂区内肯定会留有其痕迹,模具、砖坯和剩余的产品就是很好的证明,有档案资料、有生产过程、有实实在在的建筑物,这个业绩就能说服我们。

7、产量:关于产量实际上从其他方面已经叙述过了,这里单独列出来说是有一定的考虑。仿古建材生产企业目前成规模化的很少,可以说还是“作坊式”生产,再加上仿古建材品种规格复杂,生产周期长,无法提前生产备货等行业特性,很多企业采用“配货”的方式。例如一个单独的仿古建筑屋顶,要用到五脊六兽、猫头滴水等瓦当类多种型号产品,而一家生产企业无法满足这些产品的生产,与其他企业合作就成了不成文的规则。如果在一个大型项目中出现多家企业供货,其产品质量的控制就有了很大的隐患,因为这些生产企业有太多的不一样,这些不一样包括:原料、原料配比、生产工艺、窑炉及操作技法等。简单就青砖的规格尺寸来讲,由于原料、颗粒级配、成型水分、成型条件(压力、真空度等)、模具尺寸、干燥方式的不同,其尺寸差异就会变化很大,如果一个产品为负差2mm,而另一个产品为正差1mm,两种产品从检测数据上都符合烧结砖标准,但两者同时砌筑在一面墙上时,其3mm的极差,就无法达到丝缝或干摆工艺,只能淌白、糙砌使用,而仿古建筑的精髓就是磨砖对缝,通过砖作匠人的高超砌筑技法,将建筑的精美体现的淋漓尽致,但前提是必须给他们提供尺寸精准一致的产品,古人的“磨砖”就是这个道理。一家企业的产量(生产规模)能否满足项目的需求,主要看原料的储备能力、生产工艺及设备的匹配,最后就是窑炉的数量、容量和烧结周期,任何一个环节出现问题,就可能影响到供货能力,如果一个不能满足建设施工的进度的砖厂按时足量提供了产品,“配货”是肯定的,而由此产生的后续产品质量问题可能就是项目最为头痛的事。

8、技术和管理考察:烧砖是一件看似很粗糙的工作,但要烧出好砖,却有着很精致的要求,这就是制砖技术。青砖与红砖不但颜色上有差别,其制砖工艺也有很大不同,例如对原料的要求,三氧化二铁含量的多少,在红砖表现为产品发红的色度,对其范围没有太多的要求,几乎所有的黏土质矿物都可以制成红砖,但青砖对该物质就有比较高的要求,因为三氧化二铁是着色剂,含量高青砖呈深色,含量低呈灰白浅色。例如南方地区原料中三氧化二铁含量较高(紫砂陶土的三氧化二铁含量高达10%以上),其烧制后的仿古建材多为深青,中原地带三氧化二铁含量一般较低,产品的灰白是主色调,而现代的水泥制品也多为灰白,所以,在产品色泽感官上不如南方舒服和厚重,这是原料的微小差别带来的制品外观的差异。

还有就是窑炉热工制度的技术控制,还是以色泽来讲,除原料这个主因素外,烧结温度、还原气氛的强弱、还原温度、还原时间等也是产品产生色差的原因,青砖对色泽要求之所以高,是因为青砖都是清水墙,以产品本身的色泽烘托建筑的厚重与传统基因,如果色泽出现了偏差,给人的第一感觉就彻底完了。例如压花问题就比较典型,压花和原料没有太大的关系,主要因素就是还原过程造成的,其次是烧结因素。

以还原来讲,还原气氛的强弱、还原温度、还原时间及操作手法有直接关联,一旦出现偏差,产品的压花就不可避免。有些仿古建材烧结还原操作技法为“烟熏”上色,烟熏后的产品外观色泽很深,但是断开一块砖后可以看到产品的表层(表面)为深色,而里面为浅色,这种表里不一的烧制操作技法行业称之为“遮丑”,用烟色吸附的方法达到外观的改变最容易出现的问题就是压花和色泽的耐久性。

从以上原料和烧制技术来看,仿古建材还是有着一定的技术要求的,考察砖厂的技术能否达到产品质量的要求主要为砖厂生产线的每一个工序环节是否有可控的手段,控制方法是否合理到位,有没有制砖过程的质量监督。正规的企业都有一套质量检测、控制制度,这些制度在执行的过程是否有记录,例如原料颗粒级配、小样试验、砖坯质量检验、窑炉温度曲线原始记录等和该厂有没有试验、检测机构(室),这是判定该厂技术能力最简单的办法。

最后说一说砖厂现场管理考察,现场是砖厂真实的管理写照,一流的技术方案三流的现场管理不如三流的技术方案一流的现场管理,从这一层面上讲,技术是管理的一部分,是服务于管理的,技术是理论,这个理论再好,也必须通过落实来实现。

一个大型仿古建筑(群)的建设需要多种仿古建材的支撑,青砖这个材料的选购也是其中重要环节,如何在当下现有条件判断其质量,保证其供货时间和数量,砖瓦人袁东海就啰嗦到这里了,希望能帮到您。当然,看似啰嗦了这么多,还有很多细节无法面面俱到,这里有一个简单的方法建议,在项目材料考察的时候聘请一位有着丰富经验的制砖人一同考察,这样能少走很多弯路,减少后续产生的诸多问题,避免损失。聘请专业技术人员的好处还在于,如果一家砖厂的产品在价格、运输、数量上很是满意,但产品质量有瑕疵或不稳定,专业技术人员可以就地指导厂家进行相应的技改和操作技法提升,这是多方受益的建议,也是确保建设项目低成本、高质量施工的有效方法。

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