预制水磨石制品的生产过程，是指从原料的搅拌、坯体的成型、养护、磨抛加工、包装储存的全部过程。生产过程的基本组织单元是工序，如搅拌混合工序、设备成型工序、磨抛工序、表面加工工序以及包装工序。因此，生产过程也是按顺序将原料加工成为成品的工序的总和。本文从预制水磨石的全生产过程叙述了各工序的技术要点，欢迎行业专家、学者、第一线的劳动者批评指正。

1概述

水磨石制品规定的技术要求主要有性能指标，装饰效果和规格尺寸三个方面。性能指标要求密实度高，主要表现为抗压强度、抗折强度、密度以及吸水率等性能，装饰效果要求骨料均匀、色彩美观、符合样板的整体或局部体验感。规格尺寸要求准确一致、公差小、变形小、尺寸稳定。设置生产工序要根据这些技术要求，结合生产规模、投资多少、技术水平、设备状况以及其他条件，进行综合考虑。

预制水磨石制品的基本工艺过程是指使原材料通过机械设备发生形状和性能变化，成为水磨石成品的工艺工序，其余的工序称为非工艺工序。预制水磨石有压滤法、压板法、荒料法、挤出法四种主要成型方式。压滤法有种，其一是两工位压滤法水磨石，其二是旋转盘压滤法水磨石；压板法有两种，其一是无机压板法水磨石，其二是树脂压板法水磨石；荒料法有两种，其一是荒料法树脂水磨石（也称人造岗石），其二是荒料法无机水磨石（也称方料法无机水磨石）；挤出法主要是高性能无机水磨石的成型。如图1所示。

根据水磨石生产中原材料、设备状况、产品规格，为了便于分析，确定了预制水磨石制品基本的工艺过程，这些基本的工艺过程，对于保证水磨石制品规定的技术要求是必需的。

1.1水磨石的基本工艺过程

水磨石生产工艺方法多种多样，根据所用设备不同，材料不同，材料状态不同生产工艺都会有所不同。但它们基本的工艺路线类似，其基本路线如下所述：

第一配料。采用计量工具或设备，对配方中的各种原材料进行计量，通过输送设备将各种材料按要求的输送方式和数量送入搅拌装备。采用强制性行星搅拌机进行搅拌。搅拌好的材料。通过皮带输送机运至布料斗。

第二成型。采用成型设备按一定方式（如振动、加压和真空等）让其形成一定形状的坯体。

第三养护。水泥基水磨石和树脂基水磨石成型后在一定的条件下（如温度、湿度、压力等）让所采用胶粘材料进行充分凝固，使其达到要求的性能指标。

第四粗磨。对坯体磨销，让其去除浮桨，露出骨料，确定厚度的环节。

第五细磨。消除粗磨磨痕的过程，让粗磨后的表面更加平整光亮。

第六抛光。增加光度亮度的打磨抛光过程，它比细磨更细腻、更光亮。

第七检验包装。按照检验标准进行检验，剔除不合格的产品，对合格的产品进行包装入库，准备出货。1.2水磨石四种生产工艺

水磨石的生产工艺过程中配料、养护、粗磨、细磨、抛光、检验包装，差异不大，有些可以互相共用。一般不作为分类的依据。下面主要从成型方式进行分类。并且不同的成型方式决定了水磨石最终的机械性能，是水磨石产品的关键所在。主要有四类成型方式，即压滤法、压板法、荒料法、挤出法，如图5所示。其流程图如图2所示，图3所示，图4所示。

图2压滤法、压板法基本工艺

2水磨石拌和料制备工艺

水磨石拌和料的制备过程，包括原材料堆存、称量配料、搅拌和分配喂料等。水磨石干法拌和料、水磨石湿法拌和料的制备过程。

水磨石湿法拌和料，是一种低流动性的高标号的装饰混凝土。主要用于两工位压滤法水磨石和旋转盘压滤法水磨石。而水磨石干法拌和料是一种不流动的半干装饰混凝土，主要是无机压板法水磨石，而树脂压板法水磨石，树脂荒料法水磨石，无机荒料法水磨石，挤出成型水磨石都是采用这种干法拌和料的方法。

2.1水磨石拌和料的设备工艺布置

作为水磨石生产企业，要满足多种水磨石产品的生产需要，一般应要有多种不同品种，不同规格的骨料。这么多种骨料，可以采用不同存储方式（如筒仓贮存、料池储存、吨包贮存）。在拌和料制备设备上，各种原材料从固定贮存位置通过不同方式的输送设备将材料输送到搅拌机内。

压机与拌和料设备的工艺布置是否合理，会直接关系到水磨石产品的生产效率，质量和成本。图6为自动生产线配料系统的工艺布置。

图6自动生产线配料系统

2.2拌和料的制备要求

搅拌的目的在于将形状不同的、粗细不一的、各种装饰效果的骨料，拌制成混合均匀、颜色一致的拌合料。为了拌制具有一定的流动性、可塑性、易和性良好的水磨石拌和料，需要保证组成材料称量的准确，又要正确的选择搅拌方法和搅拌形式。

原材料的称量，一般有体积法和重量法两种。体积法称量细骨料虽然简便易行，但因受物料湿度和紧密度的影响，误差较大。粗骨料品种和规格经常变化，采用体积法设备和操作很不方便，还容易出现差错，难以保证水磨石拌和料的质量。水磨石工业通常采用重量法称量。根据实际情况，原材料的称量偏差，按重量法计算，根据所用材料的重量，要求误差也不一样。一般材料用量较少的要用精度较高计量仪器。

1）水泥基拌和料

水泥基拌和料分为水磨石流态拌和料、水磨石干态拌和料，由于水泥基材料内部摩擦力大的性，最好采用立轴行星强制式搅拌机，立轴行星式搅拌机配置有：

（1）传动装置

传动装置由电机带动硬齿面减速机进行传动，电机与减速机之间安装弹性联轴器和液力耦合器，良好的减速箱具有噪声低、扭矩大，将功率平衡有效地分配到搅拌装置，保证搅拌机正常运转。搅拌叶片的公转、自转式搅拌机在搅拌各种粒径及比重的骨料不产生离析的情况下，得到最大的生产效率。如图7所示。

图7搅拌叶片运转轨迹

（2）搅拌装置

在搅拌桶内，带有叶片的行星轴旋转时将物料挤压、翻转等复合动作进行强制性搅拌。

（3）卸料装置

这种立轴行星式搅拌机，出料容量50L～L，进料容量75L～L，出料质量kg～kg，搅拌额定功率4.5～kW，这种搅拌机是同压机组成自动生产线的比较理想的设备。根据生产的具体需求，确定搅拌机的参数。搅拌机的重量、外形尺寸以及提升料斗的功率等参数都随主搅拌机功率、出料量而确定。

2）树脂基拌和料

树脂基拌和料以半干拌合料的状态为主。树脂基拌和料由于树脂的润滑的特性，搅拌效率往往比较高。但是内壁及轴等接触搅拌料的部分都要作衬底保护，以防摩擦污染。

2.3搅拌工艺

水磨石流态拌和料和水磨石半干拌和料的搅拌工艺是一个十分复杂的问题，其复杂性不仅在于水磨石拌和料中有固相、液相和气相参加搅拌，而且还在于相互之间的化学和物理的变化。合理地选定搅拌工艺对水磨石生产和水磨石制品质量关系很大。下面介绍搅拌原理、影响搅拌质量的因素等。

1）搅拌原理

水磨石流态拌和料、水磨石半干拌和料搅拌目的在于达到匀化。水磨石流态拌和料、半干拌和料，除应考虑水磨石拌和料的材料构成外，还应考虑达到装饰效果的要求。匀化是使所用物料互相分散，达到一定的分布浓度及温度上的均匀程度。由于拌和料的组分多，颗粒大小差别较大，还要加入添加剂和颜料，必须采用足够的机械分散强度才能达到匀化的目的。搅拌机是根据剪切机理设计的，基本原理系强制物料的各部分沿不同滑移面向相反方向运动直至均匀混合。

2）影响搅拌质量的因素

在原材料、配合比及搅拌机不变的情况下，影响搅拌质量的因素主要有搅拌时间、搅拌强度和投料顺序三点。

（1）搅拌时间，搅拌时间系指从原料全部投入搅拌装置时起，至混合料开始卸出时止所经历的时间，或者是搅拌机的高速搅拌时间。在生产上，应根据混合料的均匀性、拌和料强度增长的效果以及生产效率等因素，优选适当的搅拌时间。根据水泥基、树脂基、半干态、流态等类别的拌和料，选用时间都有差异。

（2）搅拌强度，搅拌强度除了搅拌设备固定后的功率、行星搅拌主轴数、刮板外，变频搅拌机也可以调整转速来增加搅拌强度，从而增加单位时间的搅拌次数。增加了搅拌强度，提高了分散效果。

（3）投料顺序，投料顺序应从提高混合料搅拌质量和强度，减少骨料对叶片和衬板的磨损及拌和料在搅拌装置上的黏结，减少扬尘及改善工作环境，降低电耗及提高生产率等因素综合考虑决定，其中，提高拌和料搅拌质量应占首要地位。

常用的是一次投料法。在投料过程中，各种物料的投料顺序仍有微小的区别。为了防止扬尘，可先少加点液体原料。出料口在下部时，又不能先加液体原料，应在投入干物料的同时，缓慢地加入全部液体原料。

两次投料法是先拌制细骨料，颜料加液体原料成浆，再投入骨料。采用这种投料方法。便于搅拌均匀。骨料投入后，易被浆体均匀包裹，有利于提高拌和料强度，同时，还能减小粗骨料对叶片和衬板的磨损。采用这种投料法，尤其能节约电能。

水磨石半干拌和料和干硬性拌和料，不能采用两次投料法。否则，浆体容易粘筒壁，也不容易搅拌均匀。

3预制水磨石基本生产工艺

3.1压滤法水磨石生产工艺1）压滤法水磨石的介绍

（1）两工位压滤法水磨石的生产

两工位压滤法成型水磨石，是在传统的压制和脱模基础上不断改进的一种水磨石成型方式。它的两个工位依然是压制、脱模。两工位水磨石压滤法有两种形式：上模成型、下模成型。它们所用水磨石混合料工作度好、坍落度大、布料速度快。由于工作度好，用水量相对较多，一般水灰比在0.5。所以，在压制的过程中，多余的水通过滤网被挤出，一部分水通过施加负压带出。然后压制到一定密实度后，进行脱模。其中上模成型：无振动、上下排水、静压成型，最大可生产mm×mm×50mm规格板材，下模成型：上下排水、布料时振动、静压成型，最大可生产mm×mm×50mm规格板材。图8为两工位压滤法水磨石压制布局图。它主要由四部分组成，供料系统、布料系统、压制系统和码垛系统。

（2）旋转盘压滤法水磨石的生产

旋转盘压滤法生产水磨石是一种将所有成型工位都设置在旋转盘上，如图9所示，为旋转盘压滤法水磨石生产设备，主要由布料工位、铺平工位、振动工位、加压工位、脱模工位和放模板工位组成，在旋转盘上可设置6～8个工位。旋转盘压滤法水磨石生产效率相对较高，能够延长成型过程中振动时间，增加循环速度。它所用水磨石混合料工作度好，同两工位压滤法水磨石的混合料相近，也是坍落度比较大、用水量较多，一般水灰比0.5。在压制过程中多余的水一部分通过滤网被挤出，一部分水通过负压带出，成型物料需通过机械手从脱模工位转移到码架上。

图8两工位压滤法水磨石压制布局图（上模式

旋转盘压滤法水磨石最大可生产mm×mm×50mm板材。设备顺时针转动，转盘外围有齿轮槽、压制位置侧面装有一台伺服电机与转盘齿轮配合，实现转盘转动；每工位装有一套模具，模具分底座与边模，底座与转盘使用橡胶弹簧软连接，底座下装有两个高频振动电机，振动电机只在四个振动工位时动作。

2）压滤法水磨石的生产工艺及设备构成（1）两工位压滤水磨石的生产工艺及设备构成

它是将搅拌好的物料，通过供料机、定量桶下放到带有过滤网的底模上，底模运动至压制位置，边模和压头依次下降，压头下降时把物料挤压摊平成型，多余的水分一部分通过滤网从底模排出，一部分通过上模排出，压制完成后压头与边模同时上升，由于压头与制品接触面形成真空状态，所以压头上升时连带制品一起上升，同时底模运动至布料位置，托板架运动至主机下方，通过对压头四周的空气槽吹气，使制品与压头分离，托板架运动至码垛机位置进行码垛。压头使用φmm油缸，压力吨左右，制品成型过程单位压力在80～kg/cm2。

下模成型的动作顺序与上模成型相同，区别在于成型方式，即是上模的压头边模、底模反装，下模成型时，底模内放入钢托板，下模上升与底模形成一个腔体，供料机在腔体内布料，布料完成后底模上安装的振动电机动作，振动完成后压头下降，压头整体压在边模内衬四周2cm位置，此时，压头压着边模同时下降，压制成型时，上压头抽真空排水，底模排水孔下排水，压制完成后压头上升，边模下降，压头抽真空把板吸气，托板架运动至主机下方，下板、码垛。两工位压滤法水磨石通过更换模具，可生产mm×mm×（20～50）mm以下规格板材，该种成型方式的特点是产品花色以小颗粒为主，大骨料容易压裂。产品通过磨抛后亮度可达到50GS～70GS左右。单块成型周期：20s～30s。这种成型方式的缺点是产品会出现中间分层，四角有裂纹，骨料分布不均等问题。

此设备可半自动化生产，长时间使用的钢托板容易变形，影响产品质量，设备使用时环境比较差，易产生污水，泥垢。

（2）旋转盘压滤法水磨石生产工艺及设备构成旋转盘压滤成型机的旋转工作盘上装有工作台，如图10所示。工作盘旋转动作一次旋转一个工位。每个工作台上，均有一组模具装在振动板上，振动板下配有一台可调式偏心垂直振动器。压力制坯机工作台构造示意图和可调式偏心垂直振动器示意图如图10所示。

图10压力制坯机工作台构造示意图和可调式偏心垂直振动器示意图

3）旋转盘压滤水磨石成型过程

旋转盘压滤水磨石坯体生产从放入钢托板开始，在放钢板工位，可以人工放入，也可以机器手放入钢托板后，设备旋转至下料位置，下料位置配有一台供料机，供料机配有下料装置（圆形定量杯），下料完成后，依次旋转至振动位置，电机振动把料摊平，振动位置越多振动时间越长，转动至压制位置后压头工作，压头下降进入边模腔体内，加压排水，压力约t～t，产品单位作用力约80kg/cm，排水方式为上下排水，压头上开有排水孔与排水槽，压制时开始抽真空形成负压，真空度在－0.09MPa以下，多余的水分通过压头排水孔及排水管排出，产品成型后，压头上升，转盘旋转至出版工位，出版位置下方配置一个顶托板装置，将托板及板顶出后由码垛机进行码垛。如图11所示。

在水磨石制品坯体成型的过程中，伴随着复杂的物理化学变化，涉及到水泥的凝结，硬化机等的问题，而这些问题同普通混凝土的相似，本文不予赘述。

4）旋转盘压滤法水磨石成型工艺参数

工艺参数是在设备正常运转条件下，保证坯体质量的关键。应予严格参照执行。如图12

（1）压滤法水磨石的配合比，即拌和料工艺参数。压滤法水磨石拌和料的工作光度测定，应为小于30s，加压时间为9s，参考脱模时坯体强度再做调整。

（2）工作台上振动模板的振动条件，频率2～３次/min，振动方向垂直上下（拌和料不能跑偏），振幅0.2～0.5mm。

（3）振动延续时间，在振动条件不变的情况下，振动延续时间应大于30s，但不要过长，否则会影响生产效率，如果拌和料工作度有较大的改进，振动延续时间也可适当小于30s。（4）单位成型压力，水磨石坯体成型时的单位压力，是决定制品强度的一个重要因素。在压制过程中，随着压力的增大，制品内部结构的密实度相应增加。由于减少了物料的空隙，使得研磨后的版面针眼气孔大量的减少，提高了版面质量。在一定压力范围内，随着压力的增大，相应的物理性能，如抗压强度抗折强度，防渗水性能等均得到提高。因此，合理的选择成型压力是很重要的。应根据不同产品的骨料颗粒级配情况，确定相应的成型压力。当采用的骨料强度较高，颗粒级配合适时，可以施加较大的成型压力，但最大的成型压力应小于骨料破坏时承受的压力。

骨料的强度，用压碎指标来衡量骨料的抗压碎能力，比较相似于生产中的实际情况。通过几组试验，可以列出不同压力与骨料压碎指标的对应关系。然后，以此确定比较合适的压力，作为骨料的强度。根据目前压力机的压力最高达t，单位成型压力一般在60～kg/cm2。

（5）模具，模具的性能和质量，直接影响水磨石制品的质量和经济效益。如漏浆、坯体的规格，角度达不到产品公差要求，出模的坯体侧面粗糙，外观质量就差。厚度达不到规格尺寸，骨料磨不出来，制品就达不到样板标准。厚度超过规定尺寸，磨削量大，加工费就高。

①模具的构造

模具是由模板上的模框和橡胶底板封闭组成。模框是由四块优质钢材，先加工成断面形状的单条，再经热处理，精磨后组装焊接而成。模框表面条的内表面光洁度要高，以保证模框寿命和水磨石制品侧面的外观整齐。

模框上口尺寸A和下口尺寸B可用下式表示：A=产品规格尺寸－1.5mm

B=产品规格尺寸－0.5mm

模框内表面有适当的斜度，上口小、下口大，便于坯体脱模。规格尺寸比产品稍小一些，是适当考虑了坯体在脱模时的变形量。在坯体经硬化收缩后，仍留有余量，以及模框长期使用磨损等因素。当然，模框的尺寸要根据不同产品的性能和成型工艺参数由实际测得

模框与橡胶底板应全部封闭、无间隙、不漏浆。为此，除各机件制造和组装精度要高外，关键有两点，其一模板的刚度要大，无变形或少变形，这就要求尽可能地加大模板厚度；其二是采用适当方式使模框压紧橡胶底板，靠橡胶产生的压入变形，使接触部位封闭、无间隙。无论过去采用的弹簧压紧，还是现在采用的气罐压紧，其产生的模框下口与橡胶底板接触部位的单位压力，一般在6～8kg/cm2。在其他条件一定时，需要根据一次成型块数来具体选定模框下口模条的宽度，一般在2～5mm。

②橡胶底板的硬度

这也是一个重要的参数，如果胶质太软，容易粘灰浆；反之，若太硬，容易跑浆，影响生产效率。橡胶底板一般有中间、四周和下层三种硬度。中间和四周的硬度不同，上层和下层的硬度也不同。中间软，为邵氏D55度，四周硬，为邵氏D75度，下层最硬，为邵氏D90度。这是符合实际情况的，因为模框正好压在四周，硬度中等，既可以延长使用寿命，又能够满足封闭要求。中间软能使坯体在受压成型时，骨料突出，便于磨削。下层最硬，目的在于防止上层过软，发生粘水泥浆的问题。

旋转盘压滤法压机可生产mm×mm×60mm以下规格板材，旋转盘压滤法压机的特点，产品花色以小颗粒为主，大骨料容易压裂。产品通过磨抛后亮度可达到50～70GS左右。单块成型周期：10s左右。旋转盘压滤法每工位换位时间：10s左右；压制时间：9s左右；压头上下时间约2s，每个振动工位振动时间约10s左右。

（未完待续）

作者：汝宗林、史学礼。原文首发在《石材》杂志年8期，经原创作者授权“石材范儿”转载。

汝宗林：高级工程师、

宿州典跃新型建筑材料有限公司技术总监