GM加氣混凝土空心輕質(zhì)隔墻板的試制研究隔墻板的試制研究

[摘　要]輕質(zhì)內(nèi)隔墻板具有廣闊的市場前景和發(fā)展?jié)摿?。解決氯氧鎂(鎂質(zhì))水泥輕質(zhì)墻板耐水性差、易吸潮返鹵等弊病是該產(chǎn)品推廣應用的關鍵。本研究通過耐水性能試驗，了解和分析了鎂質(zhì)水泥制品的材性特點，根據(jù)其相結構及水化硬化反應特征，研究的重點是抑制游離氯鹽的產(chǎn)生及數(shù)量。通過選擇改性外加劑以及原料選擇和工藝控制等措施達到提高制品耐水性的目的，取得了較為理想的效果。

[關鍵詞] 氯氧鎂水泥；輕質(zhì)內(nèi)隔墻板；耐水性能

　　據(jù)輕質(zhì)墻板生產(chǎn)廠的體會，GRC墻板在生產(chǎn)中存在著對原材料(低堿度水泥和耐堿玻纖)要求嚴格、成本高等缺點，應開發(fā)一種新墻板產(chǎn)品，以提高市場競爭力和經(jīng)濟效益。經(jīng)過市場調(diào)研和技術資料分析，我們選擇了硅鎂(GM)加氣(微孔)混凝土空心輕質(zhì)隔墻板產(chǎn)品。

　　氯氧鎂(鎂質(zhì))水泥制品具有生產(chǎn)能耗低、生產(chǎn)工藝簡單、成型方便、表面光潔、防火耐磨、輕質(zhì)高強、易于施工、隔音好、與各種有機和無機纖維粘結性好等優(yōu)點，但同時也存在弱耐水性、易吸潮返鹵、泛霜、翹曲變形等弊病，后者曾一度嚴重地制約了其推廣應用。我國的鎂資源豐富，在近幾年，鎂質(zhì)水泥制品發(fā)展較快，全國生產(chǎn)企業(yè)已達數(shù)千家，幾乎遍及全國各地，其中新型墻材產(chǎn)品占有較大比例。甘肅省近期亦新建了數(shù)家鎂質(zhì)墻板廠。如何揚長避短，克服鎂質(zhì)水泥材料材性上的弱點，是大家一直關注和研究解決的課題。

　　鎂質(zhì)水泥的主要水化硬化產(chǎn)物為5 M g ( 0 H )2·MgCl2·8H20 和3Mg(OH)2·MgC12·8H20，簡稱5·1·8 相(五相)和3·1·8 相(三相)。由于五相和三相在結構上屬亞穩(wěn)態(tài)，受潮后易發(fā)生水解，產(chǎn)生游離氯鹽，還有反應不完全剩余的游離氯鹽水溶性大，極易吸濕造成內(nèi)部濕度過大，長時間會導致制品結構破壞。游離氯鹽會形成水溶液并隨著水分的蒸發(fā)遷移到制品表面，進而結水珠并形成白斑，這就是該制品的吸潮——返鹵現(xiàn)象。因此本項目研究的重點就是抑制游離氯鹽的產(chǎn)生及數(shù)量，并以此來達到提高制品耐水性的目的。

1　原材料選擇

1.1　氧化鎂

　　氧化鎂是制品的主要膠凝材料，要求其活性要高，游離氯鹽含量和f-Ca0 等雜質(zhì)含量低。欠火或過火的氧化鎂都會影響活性并造成水化緩慢、制品變形翹曲。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)對多處產(chǎn)地的產(chǎn)品進行分析比較，選用遼寧省營口市大石橋產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量達到優(yōu)等品。主要化學成分見表1 。

1.2　氯化鎂

　　要求原料中不參與水化反應的堿金屬氯鹽NaCl、KCl 含量低。選用國內(nèi)最大的氯化鎂產(chǎn)地青海格爾木產(chǎn)品。主要化學成分見表2 。

1.3　活性混合材

　　加入活性材料可提高反應體系的活性?；钚許iO2、Al2O3 等物質(zhì)有利于提高耐水性。選用粉煤灰(干排)作為活性混合材，既利用了工業(yè)廢渣，又達到了制品改性目的。粉煤灰技術指標見表3。經(jīng)檢驗，品質(zhì)指標符合GB-1596-91II級粉煤灰要求。

1.4　增強纖維

　　加入纖維增強可提高制品的抗折強度，防止制品變形、開裂，同時亦可改善耐水性。選用高模高強聚乙烯醇纖維作為增強材料。

1.5　微沫劑

　　在制品中加入微沫劑，形成充氣微孔，降低了產(chǎn)品重量，提高了隔音性能，同時降低了成本。一般情況是在墻板中加入膨脹珍珠巖以降低容重，但這種填料吸水性大，故不予采用。

1.6　復合外加劑

　　選用有機和無機材料復合的外加劑，以改善制品的耐水性能。

2　改性機理及試驗結果

　　首先在原料上把關，使游離氯鹽和吸濕性大的有害雜質(zhì)控制在最低。加入粉煤灰活性材料和復合外加劑使鎂質(zhì)水泥成為多種礦物聚集體?；钚許iO2、Al2O3等物質(zhì)在鎂質(zhì)水泥中可生成新的耐水硬化相穩(wěn)定結構，從而起到了骨架作用和抑制變形作用。另一方面細填料也增加了制品的密實度，由此也提高了材料的耐水性。耐水的有機高聚物在鎂質(zhì)水泥硬化時穿插生長，改變了硬化相的結構，從而提高了耐水性。

　　鎂質(zhì)水泥制品在吸濕后結構及性能將產(chǎn)生變化，因此我們在試驗中制作了空白組(K 組)、摻加粉煤灰組(F組)、摻加粉煤灰和復合外加劑組(S組)3種配比的試件，分別將試塊置于室內(nèi)、恒溫(2O℃土3℃)高濕(相對濕度＞ 90%)、浸水等條件下，觀察其外觀變化，檢驗、對比其耐水性能。

　　由于行業(yè)標準《建筑用菱苦土》(JC/T449-91)中僅要求對鎂質(zhì)水泥檢測1d和3d的抗壓強度和抗折強度；另據(jù)研究資料介紹，鎂質(zhì)水泥7d 強度可達到28d 強度的80%；再考慮到工廠生產(chǎn)的墻板一般約在養(yǎng)護14d 后出廠。因此我們選擇14d齡期的試件進行性能測試和對比。試件尺寸40mm×40mm×160(mm)。

2.1　強度對比

　　強度對比表4 。

2.2　外觀變化

　　如表5 所示：

　　(1)室內(nèi)放置(平均溫度23.3℃，平均相對濕度6O%)。S、F、K 3 組試件放置14d 后外觀均無明顯變化和太大差別。

　　(2)恒溫(20℃土3℃)，高濕(相對濕度＞ 9O%)。2.3　恒溫(20℃土3℃)高濕(相對濕度＞9O%)環(huán)境下的耐水性能軟化系數(shù)通常指材料在飽水狀態(tài)下的抗壓強度與其干燥狀態(tài)下的抗壓強度之比，是衡量材料耐水性能的重要指標。此處對在恒溫高濕環(huán)境下試件的強度變化，借用軟化系數(shù)的概念來表述。在恒溫濕環(huán)境下的耐水性能對比見表6。

2.4　軟化系數(shù)

　　軟化系數(shù)是耐水性能的一個重要指標。在JC680-1997 中沒有這項檢測內(nèi)容和檢測方法。因此參照氣硬性材料石膏砌塊的技術標準JC/T698-1998中防潮石膏砌塊軟化系數(shù)測試方法，而實測條件較之更為嚴格。

　　由于該材料為微孔結構，3 組試件吸濕14d 后吸水率均較大。但S 組保持較高的強度及軟化系數(shù)，壓型破壞時試件仍較堅硬不變形，尤其是在破壞后內(nèi)部仍然干燥；而K 組除強度及軟化系數(shù)降低外，壓型破壞時試件松軟變形并出水。由此可以認為，在同樣吸濕的情況下，K組試件材料內(nèi)部結構因此而受到了破壞，而S 組中改性劑發(fā)揮了作用。在飽水環(huán)境下的耐水性能對比見表7。

2.5　基本配方

　　經(jīng)過試驗確定GM 板的基本配方，見表8 。

3　工藝選擇及控制

3.1　成型工藝

　　采用料漿發(fā)泡立模澆注成型工藝。工藝流程如圖1 所示。

3.2　配料

　　嚴格控制原料質(zhì)量，根據(jù)氧化鎂的活性、含量來確定，盡量降低氯化鎂用量和加水量的配比，減少游離氯鹽的產(chǎn)生并滿足成型時水泥漿流動性的要求。

3.3　攪拌

　　將計量好的氯化鎂、水、粉煤灰和纖維加入攪拌機均勻分散，再將氧化鎂、外加劑和微沫劑加入攪拌至均勻。

3.4　澆注成型

　　將料漿注入模具，均勻分布充滿模腔。鎂質(zhì)水泥制品水化硬化過程是一個放熱過程，為避免在制品內(nèi)部產(chǎn)生溫度梯度造成內(nèi)、表層結構不一以及產(chǎn)生膨脹應力引起變形等，成型環(huán)境溫度超過3O℃時要采取降溫措施。

3.5　脫模養(yǎng)護

　　澆注后靜停2～3h 后抽管，7～8h 后脫模。然后放置室內(nèi)自然養(yǎng)護至強度穩(wěn)定后出廠。

4　墻板主要技術性能指標

　　GM 板主要技術性能指標見表9。

5　技術經(jīng)濟分析

　　GM 板技術經(jīng)濟分析見表10。

　　研制結果表明，產(chǎn)品性能符合《硅鎂加氣混凝土空心輕質(zhì)隔墻板》JC680-1997 技術要求，且耐水性能的提高使產(chǎn)品應用有了一定的保障，研制達到了預期的目的，取得了較為滿意的效果。但由于我們試制的時間比較短，研究的深度還不夠，進一步改進提高的空間還較大。通過增加研究的深度和廣度，可進一步提高產(chǎn)品的性能，降低生產(chǎn)成本并取得更好的效益。