烧结空心制品的裂纹分析
烧结空心制品的裂纹时目前行业急需解决的关键问题，各生产企业都不同程度的存在着这一问题，完全没有裂纹的空心砖及砌块是很难生产的，只是裂纹问题尚未完全解决，严重影响着产品质量，导致烧结空心制品孔洞率始终在较低的水平徘徊。这也关系着一些空心砖企业的生存和墙改政策的落实，制约着砖瓦行业的健康发展。
为了减少高孔洞率空心制品的裂纹，在总结经验的基础上，笔者和甘肃工业大学合作，花了几年的时间研究、探讨裂纹与装备上各部分的关系，试图找出裂纹与装备上各部位之间的因果关系或建立相关的数学模型，编制出相应的应用软件。由于砖瓦行业受原料性能变化、气候、装备差异的影响太大及生产的特殊性，确实很难确定一个普遍通用的、合理的准则，因此这项工作一直未能取得突破。但是通过这项工作，一堆其因果关系及关联程度有了初步的、定性的、趋向性的结果，这对生产高孔洞率空心制品挤出机的设计、成型模具设计、从根本上解决砖瓦行业目前普遍存在的高孔洞率空心制品裂纹多的难题确有其实际意义。
改变原料的性能（陈化、掺脊化料、掺增塑剂及其它改进性能的添加剂）及对原料进行更进一步的细化处理、挤出机性能的改进（如增大挤出压力、增加搅拌产度、提高压缩比等）也都能减少裂纹。但对于空心砖生产企业来说都比较困难，要付出很高的代价，产品成本增加的幅度也很大。尤其是这几年来空心砖生产企业的效益不太好，减少裂纹的经济性显得更为突出。
多年来，行业内解决裂纹都说是干燥工艺问题和元料的性能（主要是干燥敏感性）问题，而且很多资料料行都做了介绍，对挤出成型裂纹介绍的更少，尤其是高孔洞率空心制品挤出成型裂纹介绍的较少。这可能和高孔洞率空心制品产品的开发、生产比较滞后有关。实心砖及低孔洞率空心制品造成裂纹的原因主要是原料的干燥敏感性和干燥工艺。但是，通过我们从生产的实际、多年来对螺旋铰刀、机口及芯架的研究、试验，笔者认为：除原料的性能及原料处理过程对裂纹的的重要影响外，其实大多数裂纹是有螺旋铰刀、机口及芯架的影响在挤出成型时形成的，只不过是在干燥之后才暴露出来。只要处理好螺旋铰刀、成型模具（包括机口及芯架等），即可解决大部分空心制品的裂纹。真正由于干燥原因而引发的裂纹相对较少，只需对原料处理及完善干燥工艺就可以解决。换句话说，当原料及干燥工艺确定后，通过改进螺旋铰刀、机口及芯架可减少大部分的裂纹，尤其是搞孔洞率空心制品。这是一种能从根本上解决裂纹、经济性较高的办法。
在此需要特别说明：高孔洞率空心制品裂纹形成的机理与实心砖和低孔洞率空心砖的有差异。（笔者认为：高孔洞率空心制品应是指空心砖及砌块的孔洞率〉45%，具有长方形孔或正方形孔，肋厚<13mm的非承重烧结空心砖及砌块：多孔砖的孔洞率〉30%，具有长方形孔的承重烧结多孔砖，决不同于只要在砖上开些洞，就称“空心砖”意义 上的空心制品）。最简单的“空心砖脾气怪，四周没有中间快”的现象，在高孔洞率空心制品生产时已不存在，而是“四周比中间快”，这种现象希望引起大家的注意。不要受实心砖和低孔洞率空心砖生产传统概念的影响，在新的理论或数学模型不完善，或在探讨、摸索新机理、试验时，造成生产上的损失。应根据泥条形状、裂纹出现的规律、裂纹特征，结合当地原料、生产工艺水平对症下药，一般裂纹都能减轻，能生产出高品质的空心制品。
下面介绍通过本人多年来对螺旋铰刀、机口及芯架的研究、试验，从生产的实际出来，重点探讨从空心砖及砌块成型的主要部位：螺旋铰刀、机头、机口、芯具（芯架、芯杆、芯头）多个方面对裂纹形成的影响，探讨通过螺旋铰刀结构、成型模具及对挤出不见得改造来解决或减少砖瓦行业目前普遍存在的高孔洞率空心制品裂纹。
1.空心制品普遍存在的裂纹类型、成型缺陷及形成的原因
我们把空心制品裂纹根据生产过程分为：成型过程中反应出的裂纹（简称成形裂纹）、干燥过程中反应出的裂纹（简称干燥裂纹）、烧结过程中反应出的裂纹（简称烧结裂纹）和运输过程中反应出的裂纹（简称运输裂纹）的四类。在这四个过程中反应出的裂纹，并不都是在其过程中造成，请特别注意这一点。干燥裂纹形成的原因《砖家》杂家介绍的很多，而烧结裂纹、运输裂纹占比较少，以后再讨论，本文重点分析成型裂纹形成的原因。
1.1成形裂纹
成型过程总反应出的裂纹类型（泥条裂纹），也是空心制品裂纹中占比例最多、最常见、也严重影响产品质量的裂纹。这一部分裂纹可通过改造螺旋铰刀结构、机口、芯架、芯头等在成型的过程中解决。
1.1.1泥条螺旋纹
实心砖坯体在挤出时，最严重的缺陷之一就是螺旋纹。湿润了的泥料在泥缸中，由于泥料本身的粘性流动形成同心层，它们力求以不同的速度运动，与挤出机头和机口接触的层速度最小，而泥条的中心则具有最大速度。当泥料以不同速度运动时，在层与层之间形成剪切平面，而水和空气则集中在这种剪切平面所造成的孔隙中。因此，干燥是这些区域收缩最大，就会形成螺旋纹。多孔砖和空心砖的芯架能阻碍和分散这些层的形成，因此多孔砖和空心砖的螺旋裂纹相对要轻一些。
1.1.2.S型裂纹
S型裂纹时由于泥料在挤出机泥缸中受到螺旋铰刀的作用形成。挤出机的螺旋铰刀，对于具有高塑性和含水率高的泥料在成型中的结构裂纹的形成影响很到。泥料被绞刀以脉动状态向前推动，导致其于绞刀叶片接触泥料表面密实度高，而相对每一个平面在圆周方向的某一瞬间，对于单螺旋铰刀来说只有一条线的叶片才与泥料接触，这样相对每一时刻只有一条线，而且这条线很有规律，因此很容易出现规律性S裂纹。
1.1.3.泥条四角锯齿裂纹
四角锯齿裂纹，传统的观点都认为逆过程对中部的压力。：是由于机口四角上水路不畅通或有杂质造成、或因成型水分过高造成，这些观点都是受生产实心砖时的影响。根据我们的研究及生产实际，除上述原因之外还应有如下几个主要因素造成：首先机口角度对四角锯齿裂纹影响最大（机口角度严格的来说，针对每种产品的原料、孔洞形状、孔洞排列，机口的角度都应做相应的变化，这要根据计算和试验确定，实际生产过程中，通常为了简化生产，一般以几类产品试验确定同类产品或相近的产品为一种机口角度）：其次是机口材料，空心制品不宜使用水润滑机口，机口材料的摩擦系数、耐磨性能对四角锯齿裂纹影响也较大：第三是芯架、芯头的排列方式、
1.1.4.孔洞内部横向节裂
内部节裂分为内部全部节裂和内部个别节裂（鱼鳞裂纹），主要是泥条速度不平衡而引起。主要原因：一是芯头、芯架设计部当：芯架被杂物堵塞：二是原料含水率有较大的变化或搅拌不均匀：三是由于芯架、芯杆变形、芯头磨损而引起：四是绞刀设计不合理或绞刀磨损。
1.1.5.并芯
并芯是由于芯头、芯杆位移，形成孔洞位置的偏移或互相靠拢，一致孔壁串通。其原因是芯杆过长。刚度差、芯架断面上粘挂金属丝、布条、塑料、树根、柴草等使刀架原来空间发生变化以及芯头中间夹有杂质等，泥条中部阻力大。走泥慢，泥条挤出时受机口锥度影响而
形成对中部的压力。清楚杂物、降低机口机口锥度缩短机口长度，缩短芯杆长度，加强芯杆刚度，可以解决并芯问题。
1.1.6.砖坯产生纵向劈裂（即芯架裂纹）
主要表现在纵向裂纹，连续或断续的纵向裂纹。其原因主要是：从原料上讲是原料含水率变化大，或原料中的内掺料 混合不均：从芯架上讲是芯架愈合长度不够，或愈合不良：其次是挤出机绞刀结构不合理，挤出螺旋不对称所致。
1.1.7.原料颗粒引起的裂纹
原料颗粒引起的裂纹在空心制品裂纹中占有很的的比例，其特点是没有规律。由于目前空心制品孔洞率已经很高，边壁和肋的厚度已经很小，一般都在8~14mm之间，原料中只要有大于5,mm以上颗粒都会引发裂纹。从理论上将生产空心制品原料颗粒度均要求小于2mm，而在实际生产中由于生产掉落在装备上的干颗粒、内掺料中或原料中的不干颗粒、及小于3mm的石灰岩等，都是很难完全克服的。由于颗粒的收缩和原料的受挫差别较大，是生产过程中造成裂纹的重要因素，较大的石灰石颗粒工容易产生由于颗粒原料造成的裂纹。
1.1.8.泥条弯曲
泥条呈S型弯曲。引起这种异常的弯曲原因，一是绞刀末端（双角螺纹绞刀部分）不齐而引发，因此必须检查和修正绞刀末端：二是压缩长度（绞刀末端到机口边沿的长度）不够，可适当加长压缩长度：三是绞刀结构不合理，必须加以修改，方能克服这种弊端，维持正常生产。
挤出空心砖时，泥条刚离机口，便侧向弯曲。这主要是机口安装后偏离中心和芯头分布不均所造成，引起一个边壁厚，一个边壁薄。遇到这种情况，空心砖也很难成型，即便成型，裂纹（主要是横向节裂）也很严重。此时应调整机口的位置，使其与绞刀中心线对正。调整芯头间距均匀。也有个别辊床安装不平，一边高一边低可能是泥条挤出后向一侧弯曲。这种弊端只要调平辊床即可消除。
1.1.9大底现象
大底现象是空心砖及砌块生产过程比较普遍的 缺陷。主要是由于高孔洞率空心砖及砌块肋和壁厚很小，当含水率高时，湿坯强度变低，自重将其压变形，造成下部底边长比上部长的现象。目前唯一解决的拌饭是提高湿坯强度。要提高湿坯强度，就要降低成型含水率，提高挤出压力，提高原料的塑性。而这三者目前也都很难解决，这是砖瓦行业空心砖及砌块生产关键技术问题，也是急需解决的问题。大底现象目前还很难根治。
1.2干燥过程中反应出的裂纹类型（干燥裂纹或半成品裂纹）
这一部分裂纹时干燥过程中反应的裂纹，可通过完善干燥工艺、平整坯梗不平、码坯过高、下层坯体受压力方向与空心砖的筋、肋受力方向相适应，选择合理码坯高度，平整坯梗、窑车车面。
1.2.2.风裂
风裂是空心砖干燥过程中比较常见的，也是比较多的一种干燥裂纹。风裂主要是由于早期和中期放风过急或风速过大，坯体便面水分蒸发过快，收缩过快，而内层水分大，收缩慢，产生应力造成的裂纹。这种裂纹在坯体、瓦坯、空心砖中均都存在。实心砖一般在坏体的条面横向部分开裂，空心砖侧在孔洞的周围和孔壁上，这种裂纹主要出现在干燥室内干燥介质流速大（如干燥上层），自然干燥的坏体迎风面及防护物（草帘、防风布等）揭开的太早，高孔洞率空心制品这种裂纹更为突出。
1.2.3.发壮裂纹和网状裂纹
黏土实心砖、空心砖、瓦在干燥过程中，当空气中的湿度大于坯体的湿度，坯体吸收空气的水分回潮，而再次干燥时，表面出现很细的贯穿裂纹——发状裂纹。