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(yīng)用的關(guān)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(diǎn)，根據(jù)其相結(jié)構(gòu)及水化硬化反應(yīng)特征，研究的重點(diǎn)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(dá)到提高制品耐水性的目的，取得了較為理想的效果。

[關(guān)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(yán)格、成本高等缺點(diǎn)，應(yīng)開發(fā)一種新墻板產(chǎn)品，以提高市場競爭力和經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過市場調(diào)研和技術(shù)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(qiáng)、易于施工、隔音好、與各種有機(jī)和無機(jī)纖維粘結(jié)性好等優(yōu)點(diǎn)，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(yán)重地制約了其推廣應(yīng)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(dá)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(yáng)長避短，克服鎂質(zhì)水泥材料材性上的弱點(diǎn)，是大家一直關(guān)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(dǎo)致制品結(jié)構(gòu)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(jìn)而結(jié)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(diǎn)就是抑制游離氯鹽的產(chǎn)生及數(shù)量，并以此來達(dá)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(jìn)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(dá)到優(yōu)等品。主要化學(xué)成分見表1 。

1.2　氯化鎂

　　要求原料中不參與水化反應(yīng)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(xué)成分見表2 。

1.3　活性混合材

　　加入活性材料可提高反應(yīng)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(dá)到了制品改性目的。粉煤灰技術(shù)指標(biāo)見表3。經(jīng)檢驗，品質(zhì)指標(biāo)符合GB-1596-91II級粉煤灰要求。

1.4　增強(qiáng)纖維

　　加入纖維增強(qiáng)可提高制品的抗折強(qiáng)度，防止制品變形、開裂，同時亦可改善耐水性。選用高模高強(qiáng)聚乙烯醇纖維作為增強(qiáng)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(fù)合外加劑

　　選用有機(jī)和無機(jī)材料復(fù)合的外加劑，以改善制品的耐水性能。

2　改性機(jī)理及試驗結(jié)果

　　首先在原料上把關(guān)，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(fù)合外加劑使鎂質(zhì)水泥成為多種礦物聚集體。活性SiO2、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(jié)構(gòu)，從而起到了骨架作用和抑制變形作用。另一方面細(xì)填料也增加了制品的密實(shí)度，由此也提高了材料的耐水性。耐水的有機(jī)高聚物在鎂質(zhì)水泥硬化時穿插生長，改變了硬化相的結(jié)構(gòu)，從而提高了耐水性。

　　鎂質(zhì)水泥制品在吸濕后結(jié)構(gòu)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)《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(qiáng)度和抗折強(qiáng)度；另據(jù)研究資料介紹，鎂質(zhì)水泥7d 強(qiáng)度可達(dá)到28d 強(qiáng)度的80%；再考慮到工廠生產(chǎn)的墻板一般約在養(yǎng)護(hù)14d 后出廠。因此我們選擇14d齡期的試件進(jìn)行性能測試和對比。試件尺寸40mm×40mm×160(mm)。

2.1　強(qiáng)度對比

　　強(qiáng)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(qiáng)度與其干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度之比，是衡量材料耐水性能的重要指標(biāo)。此處對在恒溫高濕環(huán)境下試件的強(qiáng)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(biāo)。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(shù)標(biāo)準(zhǔn)JC/T698-1998中防潮石膏砌塊軟化系數(shù)測試方法，而實(shí)測條件較之更為嚴(yán)格。

　　由于該材料為微孔結(jié)構(gòu)，3 組試件吸濕14d 后吸水率均較大。但S 組保持較高的強(qiáng)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(qiáng)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(rèn)為，在同樣吸濕的情況下，K組試件材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(yán)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(jī)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(jié)構(gòu)不一以及產(chǎn)生膨脹應(yīng)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(hù)

　　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(hù)至強(qiáng)度穩(wěn)定后出廠。

4　墻板主要技術(shù)性能指標(biāo)

　　GM 板主要技術(shù)性能指標(biāo)見表9。

5　技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

　　GM 板技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析見表10。

　　研制結(jié)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(shù)要求，且耐水性能的提高使產(chǎn)品應(yīng)用有了一定的保障，研制達(dá)到了預(yù)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(jìn)一步改進(jìn)提高的空間還較大。通過增加研究的深度和廣度，可進(jìn)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。