硅酸鈣板在建筑中的應(yīng)用

硅酸鈣板在建筑中的應(yīng)用

世界建材工業(yè)的發(fā)展趨勢是培育輕、高、節(jié)能環(huán)保的建筑材料。建筑工業(yè)的發(fā)展方向是利用輕、高材料，減少建筑物的重量，減少結(jié)構(gòu)的地震作用，提高抗疲勞動(dòng)性能，提高施工機(jī)械和安裝水平。硅酸鈣板以其優(yōu)越的材料性能被廣泛應(yīng)用于世界發(fā)達(dá)國家的建筑工程中,20世紀(jì)90年代硅酸鈣板生產(chǎn)技術(shù)引入中國,近10余年來我國硅酸鈣板的產(chǎn)量增長較快,應(yīng)用范圍越來越廣,已經(jīng)逐步發(fā)展成為建筑板材的主導(dǎo)材料之一。為了生產(chǎn)與鋼結(jié)構(gòu)建筑相匹配的輕質(zhì)復(fù)合墻板,推進(jìn)昆鋼集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,在云南省建水縣建成1個(gè)年產(chǎn)500萬m2硅酸鈣板、年產(chǎn)120萬m2復(fù)合墻板的綠色墻板生產(chǎn)基地。本文介紹了硅酸鈣板的生產(chǎn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),供同行參考,并尋求同行專家的批評和指導(dǎo)。1建筑材料的選用硅酸鈣板是以鈣質(zhì)材料、硅質(zhì)材料及增強(qiáng)纖維為主要材料,經(jīng)流漿成型、板坯壓實(shí)、蒸壓養(yǎng)護(hù)制成的強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定的無機(jī)建筑板材。硅酸鈣板強(qiáng)度高、漲濕率小、導(dǎo)熱系數(shù)低、防火性能好。中密度硅酸鈣板可用于室內(nèi)隔墻、吊頂、隔音、裝飾、防火等工程,高密度硅酸鈣板可用于室外或潮濕環(huán)境中。2硅酸鈣板的原材料和生產(chǎn)工藝2.1生產(chǎn)硅酸鈣板的原材料生產(chǎn)硅酸鈣板的主要原料有石英砂、生石灰、硅灰石、水泥、木質(zhì)纖維、外加劑、水等。2.2硅酸鈣板的生產(chǎn)工藝2.2.1原料制備原料制備包括石英砂的濕磨制漿、生石灰的破碎和消化、木纖維的磨制和打漿等工序。2.2.2流漿制板的制作將稀釋疏磨達(dá)到打漿度要求的木纖維漿泵入逆流式攪拌機(jī),依次加入經(jīng)過計(jì)量的消石灰、水泥、石英粉等,經(jīng)逆流式攪拌機(jī)充分拌和后制成一定濃度的流漿后泵送至儲(chǔ)漿池中備用,再經(jīng)單盤磨漿機(jī)勻磨、預(yù)攪拌罐攪拌,以一定的濃度和流量輸入流漿制板機(jī)進(jìn)入制板作業(yè)。2.2.3成型筒制板機(jī)從流漿箱均勻流出的料漿,在運(yùn)行的工業(yè)毛毯上濾水、脫水后形成薄料層纏繞在成型筒上,經(jīng)過多層纏繞達(dá)到設(shè)定的板坯厚度時(shí),控制系統(tǒng)按板坯設(shè)計(jì)尺寸自動(dòng)出刀切斷板坯。制板機(jī)采用直徑1600mm的成型筒,板坯經(jīng)橫向切割修邊后成2張標(biāo)準(zhǔn)板。標(biāo)準(zhǔn)板坯用堆垛機(jī)堆垛,堆垛采用1張鋼模1張板的堆垛方式。2.2.4板的壓縮成型板坯經(jīng)7000t壓機(jī)加壓30min,使板坯在23.5MPa的高壓下脫水密實(shí)以提高板材的強(qiáng)度和密實(shí)度。2.2.5預(yù)護(hù)和模仿濕板坯在預(yù)養(yǎng)窯中進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù),待板坯獲得一定強(qiáng)度后脫模。預(yù)養(yǎng)溫度為50~70℃,預(yù)養(yǎng)時(shí)間為4~5h。2.2.6托勃莫來石mpa板坯脫模后送入蒸壓釜中蒸壓養(yǎng)護(hù)24h,蒸氣壓為1.2MPa,溫度為190℃。在蒸養(yǎng)過程中板坯中的二氧化硅、氫氧化鈣和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成托勃莫來石晶體和硬硅鈣石。水化反應(yīng)的質(zhì)量直接影響硅酸鈣板的強(qiáng)度、伸縮率、防潮性能。2.2.7干燥、沙光和磨邊蒸養(yǎng)好的板坯在隧道窯內(nèi)的梳式烘干機(jī)上烘干,使板坯的含水率達(dá)到不大于10%的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),板材再經(jīng)砂光、磨邊和質(zhì)量檢驗(yàn)后可以出廠。3提高產(chǎn)品性能和降低生產(chǎn)成本的主要措施3.1木漿在壓蒸過程中的作用山松等針葉木的纖維長度較長,纖維含量大、強(qiáng)度高,是制作優(yōu)質(zhì)硅酸鈣板的理想木纖維。為保證產(chǎn)品性能,我公司硅酸鈣板生產(chǎn)線主要采用針葉木漿,為了降低成本,也適當(dāng)添加一定數(shù)量的闊葉木漿和廢紙漿。木漿的制漿工藝有機(jī)械法和硫酸鹽法。機(jī)械法制漿所得的木漿含有大量的半纖維素和木質(zhì)素,壓蒸時(shí)會(huì)釋放多糖和木酸等浸出物,影響纖維和基材的粘接,此工藝在我國應(yīng)用不多。硫酸鹽法制成的木漿中半纖維素和木質(zhì)素含量較低,能適應(yīng)壓蒸纖維水泥制品的生產(chǎn)。我公司硅酸鈣板生產(chǎn)線采用硫酸鹽法制漿工藝。性能優(yōu)良的木漿纖維長度較長、比表面積較大。長度較長的纖維能顯著提高硅酸鈣板的強(qiáng)度和韌性,而長度較小的纖維僅起填料作用;比表面積大的纖維有較好的吸附性,纖維與水泥基材的界面粘結(jié)良好,可充分發(fā)揮纖維素纖維的增強(qiáng)作用。為提高木漿纖維的比表面積,需對成品木漿進(jìn)行打漿處理,但打漿過程中纖維長度因受剪切而變短。為了減弱纖維的剪切效應(yīng),磨漿前應(yīng)充分浸泡木漿,并在較高的磨漿濃度下打漿,這時(shí)纖維的剪切效應(yīng)較弱,而分絲和帚化效應(yīng)較好。在打漿作業(yè)時(shí)用顯微鏡下木漿纖維的形態(tài)來判定纖維打漿效果,通過實(shí)驗(yàn)確定最適宜的磨漿強(qiáng)化度,在打漿度滿足要求的同時(shí)保護(hù)纖維不致受到較大損傷,同時(shí)減小磨漿的能耗。3.2石英粉的純度石英粉是硅酸鈣制品中最重要的原材料之一,占硅酸鈣板原材料質(zhì)量的40%,石英粉中SiO2的純度對水化反應(yīng)過程中托勃莫來石晶體的生成影響很大,未參與化學(xué)反應(yīng)的石英粉也作為水泥膠結(jié)物中的骨料。但石英砂濕磨耗能很大,為了減少石英粉的濕磨能耗,并更多地使用工業(yè)廢料,在生產(chǎn)硅酸鈣板時(shí)優(yōu)選SiO2含量高于90%的石英砂,并適當(dāng)摻加一定數(shù)量的粉煤灰以降低生產(chǎn)成本。3.3蒸壓溫度對托勃莫來石的影響蒸壓養(yǎng)護(hù)是硅酸鈣板生產(chǎn)的關(guān)鍵工序,對制品的強(qiáng)度、密度、干濕變形等性能均有重要影響。在蒸壓養(yǎng)護(hù)過程中,SiO2和Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成托勃莫來石晶體與硬硅鈣石的混合物,研究認(rèn)為托勃莫來石的結(jié)晶度約為15%時(shí),蒸壓制品的強(qiáng)度最高,收縮率最低,而結(jié)晶度進(jìn)一步提高則對制品的強(qiáng)度反而不利。蒸壓溫度為180~190℃時(shí)最利于托勃莫來石的生成,當(dāng)溫度大于200℃時(shí),則生成硬硅鈣石,制品的強(qiáng)度顯著降低。從上述分析可知,蒸養(yǎng)溫度過高、蒸養(yǎng)時(shí)間過長,不僅要消耗過多的能量,也不利于形成結(jié)晶度含量適當(dāng)?shù)耐胁獊硎w,同時(shí)損傷木纖維素。我公司在生產(chǎn)硅酸鈣板過程中經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),研究確定對應(yīng)抗折強(qiáng)度最大、收縮率最小的硅酸鈣板制品的蒸壓養(yǎng)護(hù)工藝條件,并將實(shí)驗(yàn)確定的升溫速率、恒溫溫度、恒溫時(shí)間、降溫速率、蒸汽壓力作為蒸壓養(yǎng)護(hù)工藝標(biāo)準(zhǔn)。蒸壓釜中的殘余蒸汽排入預(yù)養(yǎng)護(hù)的隧道窯中作為板坯預(yù)養(yǎng)護(hù)的熱源。3.4生產(chǎn)、運(yùn)輸和物流硅酸鈣板的生產(chǎn)工藝由制板(含配料、制板、堆垛)、壓實(shí)、預(yù)養(yǎng)、蒸養(yǎng)、烘干、砂光、磨邊等幾個(gè)間斷工序組成。為提高生產(chǎn)效率,我們公司硅酸鈣板生產(chǎn)線各工藝區(qū)段實(shí)現(xiàn)分區(qū)段的全自動(dòng)控制、機(jī)械化生產(chǎn)。區(qū)段工藝交接處板坯運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械化程度對生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本影響較大。硅酸鈣板生產(chǎn)線在工藝設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)板坯的軌道化運(yùn)輸,軌道交接地段設(shè)置軌道轉(zhuǎn)向機(jī)械,實(shí)現(xiàn)軌道小車在各工藝區(qū)段之間的通暢運(yùn)輸。3.5纖維原料分離木漿纖維對粉料的吸附能力較弱,為了避免在料漿脫水成型過程中木漿纖維與基材粉料分離,影響硅酸鈣板的成型質(zhì)量,制漿時(shí)需添加云母、膨脹珍珠巖、膨潤土等填充料。填充料的合理使用在提高硅酸鈣板質(zhì)量和性能的同時(shí)可以減少水泥和木纖維的用量,降低生產(chǎn)成本。4硅酸鈣板及深入加工產(chǎn)品的應(yīng)用4.1外墻、外墻安裝硅酸鈣板可以用于輕鋼龍骨復(fù)合墻體的壁板,也可用于輕質(zhì)混凝土灌漿墻的壁板。硅酸鈣板強(qiáng)度高、防潮、防火性能好,可用于輕鋼龍骨復(fù)合墻體。室內(nèi)隔墻可用8~10mm厚的中密度板,衛(wèi)生間隔墻、外墻采用10~12mm厚的高密度板。壁板之間填充玻璃棉等保溫、隔聲材料。輕鋼龍骨和雙層硅酸鈣板形成的空腔內(nèi)灌聚苯乙烯顆?；炷列纬傻妮p質(zhì)灌漿墻具有自重輕,與主體結(jié)構(gòu)連接牢固,門窗洞口處理靈活,鋼梁、鋼柱包裹便捷等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于建筑工程中。硅酸鈣板也可用于通風(fēng)管道和鋼梁、柱的包裹以及裝飾裝修和家具制造等。4.2硅酸鈣板的深加工產(chǎn)品4.2.1建筑和交通設(shè)施工程硅酸鈣板經(jīng)表面釉化或噴涂處理而成的裝飾面板,可用于建筑隔墻、吊頂、內(nèi)外墻飾面、家具制造等,也可用于公共建筑和交通設(shè)施工程。裝飾面板附加值較高,市場占有量較大。其防腐、防火性能優(yōu)于金屬裝飾板和有金屬面層的復(fù)合裝飾板;其強(qiáng)度、防潮性能優(yōu)于石膏板;就施工便捷而言優(yōu)于瓷磚和裝飾石材。裝飾面板在建筑工程中的應(yīng)用越來越廣泛。世界發(fā)達(dá)國家的成功經(jīng)驗(yàn)證明增大深加工產(chǎn)品的品種,擴(kuò)大深加工產(chǎn)品使用范圍是硅酸鈣板發(fā)展的主要方向。4.2.2鋼結(jié)構(gòu)防火性能硅酸鈣板為不燃A級材料,在高溫下不產(chǎn)生明火及有害氣體,具有良好的防火性能?？梢杂糜阡摻Y(jié)構(gòu)的防火包裹、通風(fēng)管道、防火隔墻等工程。硅酸鈣板具有優(yōu)越的穿孔性能,可以制造優(yōu)質(zhì)吸聲板,用于火車站、機(jī)場、地鐵、體育場館、大型音樂廳、影劇院等工程。4.2.3復(fù)合墻板質(zhì)量要求以3.5~4.0mm厚的硅酸鈣板為基板,2層面板內(nèi)灌聚苯乙烯顆粒混凝土形成輕質(zhì)復(fù)合墻板。輕質(zhì)復(fù)合墻板產(chǎn)品厚度有75、90、100、120、150mm。住宅建筑的內(nèi)隔墻和外墻分別采用90、120mm厚的輕質(zhì)復(fù)合墻板時(shí),可滿足國家規(guī)范對圍護(hù)墻體的隔聲、保溫、隔熱和防火等要求,適當(dāng)技術(shù)處理后可滿足建筑外墻和衛(wèi)生間隔墻的防水、防潮要求。輕質(zhì)復(fù)合墻板的推廣使用可提高建筑物的抗震性能、減輕建筑物自重、縮短建設(shè)工期、增大建筑有效使用面積,提高建筑的裝配化水平,促進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。5鈣卡行業(yè)的發(fā)展趨勢和方向5.1符合環(huán)境,符合環(huán)保要求,符合環(huán)保要求硅酸鈣板是國家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的新型墻體材料,是符合國家節(jié)能環(huán)保政策和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,并順應(yīng)世界建材工業(yè)發(fā)展趨勢的具有廣闊發(fā)展前景的綠色建材產(chǎn)品。5.2相關(guān)節(jié)能技術(shù)硅酸鈣板的生產(chǎn)應(yīng)該向節(jié)約能源和資源的方向發(fā)展。在硅酸鈣板的生產(chǎn)中石英砂的濕磨和板坯的蒸養(yǎng)需要消耗大量的能源,應(yīng)改進(jìn)工藝,以節(jié)約能源。建筑工程中石棉纖維被禁用后生產(chǎn)硅酸鈣板主要使用木纖維,木纖維的價(jià)格對硅酸鈣板的生產(chǎn)成本影響很大,應(yīng)研究種植經(jīng)濟(jì)林。5.3硅酸鈣板產(chǎn)品的研發(fā)裝飾板、吸聲板、防火板、藝術(shù)板