無機(jī)玻璃鋼通風(fēng)管道的應(yīng)用現(xiàn)狀

1、無機(jī)玻璃鋼通風(fēng)管道的應(yīng)用現(xiàn)狀無機(jī)玻璃鋼通風(fēng)管(又稱玻璃纖維氯氧鎂水泥通風(fēng)管)是以氯氧鎂水泥為膠結(jié)料中堿玻璃纖 維為增強(qiáng)材料、加入填充材料和改性劑等所制成的一種管材。它具有不燃燒、屬不燃材料A級(jí)，耐腐蝕、強(qiáng)度高和重量輕等特點(diǎn)。在建筑工程、地下工程及工業(yè)廠房的通風(fēng)中，它已經(jīng) 完全取代了不耐燃的有機(jī)玻璃鋼通風(fēng)管，并在逐步取代防癌性能差的鍍鋅鐵皮通風(fēng)管。尤其 是在濕度大的地下工程和長(zhǎng)江以南地區(qū)，它的優(yōu)越性更為顯著。近年來其應(yīng)用普及全國(guó)各地。然而，通過氯氧鎂膠凝材料的研究及制品的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)無機(jī)玻璃鋼通風(fēng)管在生產(chǎn)中及工程應(yīng) 用中仍存在一些質(zhì)量問題。 有的質(zhì)量問題嚴(yán)重影響了工程的使用壽命，應(yīng)引起大家足夠重視

2、。1.通風(fēng)管的質(zhì)量問題1. 1外觀質(zhì)量(1)吸潮返鹵。 在一組試樣的3塊板上各任意切取150X 150mni式樣，放入相對(duì)濕度90%溫度30 40C的怛溫怛濕箱中，24h及48h后取出觀察有無水珠或變潮。這是檢驗(yàn)制品在高 溫高濕的環(huán)境中表面的潮濕情況。產(chǎn)生吸潮返鹵的主要原因是硬化體中殘留的MgC12溶液因蒸發(fā)作用，在靠近表面的縫隙中析出MgC12?6H2O晶體，而MgC12?6H2OH體是強(qiáng)吸潮劑。當(dāng)空氣相對(duì)濕度較大時(shí)，這些晶體會(huì)吸收空氣中的水分，在制品表面凝結(jié)造成表面掛滿水珠，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)水珠連成一片形成流淌現(xiàn)象。如果空氣濕度變低，硬化體表面水分蒸發(fā)，留下了 斑斑白跡。所以，含有未反應(yīng)完全Mg

3、Cl2的鎂水泥硬化體在使用和存放過程中會(huì)隨著環(huán)境濕度的不同發(fā)生吸潮返鹵-干燥的反復(fù)文化。這種變化不僅影響了制品的外觀質(zhì)量，而且降低了制品的耐水性和使用壽命。(2)泛霜。用肉眼觀察或用手指抹管表面，看到有白色鹽析出物，這就是泛霜。通過化學(xué)分析可知這層白霜的主要成分是MgO Mg(OH)2。在配料中，如果出現(xiàn)MgO剩，未與MgC12反應(yīng)的MgO又與空氣中的水分發(fā)生反應(yīng)生成白色的Mg(OH)2。另外，所用鹵水中含有可溶性的堿金屬鹽類；如KCI、NaCI等。在水化過程中，可溶性減金屬鹽沿著制品的微細(xì)孔擴(kuò)散到 表面，當(dāng)水分蒸發(fā)后就留下白色的殘余物，形成所說的“泛霜”。泛霜可造成制品褪色、泛白、顏色不均勻

4、等。(3)翹曲變形。通風(fēng)管道大多是一些薄壁、大幅畫的產(chǎn)品，在生產(chǎn)和使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)翹 曲變形的問題。主要原因：鎂水泥在自然養(yǎng)護(hù)條件下其體積是一個(gè)連續(xù)膨脹過程，其線膨脹率為0.10.2% ,體積膨脹率約為1%菱鎂礦在服燒過程中不可避免地產(chǎn)生局部過燒，使一部分MgO呈死燒狀態(tài)，過燒的Mg冰化過程很慢，當(dāng)已形成強(qiáng)度的水泥石中的Mgg遇水進(jìn)行水化時(shí)，生成Mg(OH)2,體積膨脹120%;輕燒氧化鎂中游離CaO水化時(shí)體積膨脹90%，而鹵片中存在著SO42-,當(dāng)Ca(OH)2轉(zhuǎn)化成石膏時(shí)，固體體積將增加2倍以上，導(dǎo)致制品變形，這也是限制輕燒氧化鎂中游離CaO含量、鹵片中SO42-含量的原因；MgQ M

5、C12-H2O系統(tǒng)水化過程是一個(gè)強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)過程，而生產(chǎn)的管道體積又大， 若環(huán)境溫度較高，則反應(yīng)升溫過程，板材本體溫度過高，反應(yīng)不充分，造成較大的結(jié)晶應(yīng)力和熱膨脹應(yīng)力，使 制品體積膨脹。1 . 2力學(xué)性能(1)抗彎強(qiáng)度低。標(biāo)準(zhǔn)JC646 1996對(duì)抗奇強(qiáng)度的指標(biāo)和檢驗(yàn)方法都作了詳細(xì)的規(guī)定，主要是考慮了通風(fēng)管道是薄壁(38mm、大幅面(可達(dá)56m2)的產(chǎn)品，而且長(zhǎng)期懸空使用， 使用壽命要求在30年以上，所以抗彎強(qiáng)度是一項(xiàng)非常重要的力學(xué)性能指標(biāo)?？箯潖?qiáng)度低的主要原因是使用了不合格的玻璃纖維布，如高喊布或玻璃絲布的經(jīng)緯都太稀疏、或是玻璃布 厚度太?。讳伔诺牟ＡЧ紝訑?shù)太少，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。(2)

6、耐水性差。通風(fēng)管道長(zhǎng)期在潮濕的環(huán)境下使用，其力學(xué)性能不顯著降低的性質(zhì)稱為 耐水性。通風(fēng)管道使用的環(huán)境比較復(fù)雜，如地下、防空洞、煤礦等地方基本長(zhǎng)期處于潮濕的 環(huán)境，而長(zhǎng)江以南地區(qū)濕度更大，這要求通風(fēng)管道必須有良好的耐水性。但普通的或改性效果不好的管道耐水性很差，軟化系數(shù)只有0.20.4,即強(qiáng)度喪失6080%基本失去使用性能。 通風(fēng)管道水化硬化的主要產(chǎn)物是518相（五相）和318相（三相），兩者皆為晶體結(jié)構(gòu)，一般是針桿狀形態(tài)。它們相互交叉搭接，穿插排列成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，變成堅(jiān)固的水泥石而產(chǎn)生較高 的機(jī)械強(qiáng)度。但三、五相在結(jié)構(gòu)上屬亞穩(wěn)態(tài)，它們晶體間相互交叉穿插，但并沒有結(jié)合成整 體；只是類似于石膏晶體相穿

7、插，粘附形成一體；在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中存在著大量熱力學(xué)不穩(wěn)定的 接觸點(diǎn)，當(dāng)暴露于水中后，晶體間的穿插和吸附作用消失，易發(fā)生水解，使制品耐水性變差。（3）韌性差、脆性大是通風(fēng)管道在安裝、維護(hù)中所經(jīng)常遇到的問題。在這一過程中，制品肯 定要受到外來較大的撞擊和壓力，如腳踩、手按、重物的碰施、甚至是受銳器的強(qiáng)烈沖擊等。制品表面受到破壞， 或產(chǎn)生放射狀大裂紋或產(chǎn)生網(wǎng)狀細(xì)裂紋， 降低了管道的耐久性。 最直觀 的檢驗(yàn)是用剛脫模或養(yǎng)護(hù)好或安裝前的管道，大面朝上用手向下用力按壓，韌性差的管道會(huì) 發(fā)生“嘎巴、嘎巴”似管壁斷裂的聲音，人更是不敢站上去；韌性好的管道卻聽不到任何聲 音，人站在管道上面有一種顫悠悠的感覺。2影響

8、質(zhì)量的主要因素2.1輕燒氧化鎂 輕燒氧化鎂是天然菱鎂礦經(jīng)800- 900C,段燒，MgCO命解成MgQ再經(jīng)磨細(xì)而成。鎂水泥所用的氧化鎂必須具有活性。氧化鎂的活性是指它與水或MgC1酪液混合后具有發(fā)生水化反應(yīng)的能力，亦稱水活性。話講氧化鎂也是衡量輕燒粉質(zhì)量和進(jìn)行配料計(jì)算的重要依據(jù)?；钚匝趸V含量總是比總氧化鎂含鎂要低。這之間的差值一是在低燒中與 燒失最相關(guān)的氫氧化鎂和碳酸鎂含量，二是反應(yīng)活性很差的過燒氧化鎂，而過燒氧化鎂的存 在使制品體積安定性變并。平常人們講的“80粉”、“85粉”都是指總氧化鎂含量，所以要把這二者區(qū)別開來?，F(xiàn)在菱鎂行業(yè)使用的輕燒氣化鎂標(biāo)準(zhǔn)是JC/T449- 91“建筑材料用菱

9、苦土”，后來又修改為JC/T449 2000“鎂質(zhì)膠凝材料用原料”。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的主要控制指標(biāo)為 總Mgo游離CaO燒失量、凝結(jié)時(shí)間、細(xì)度和安定性；但都未設(shè)活性MgQ旨標(biāo)。容易給生產(chǎn)配方計(jì)算帶來失誤。新制定的菱鎂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WBT1019-20O2菱鎂制品用輕燒氧化鎂”已于2002年11月1日起實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)中增加了活性MgQ量指標(biāo)，并規(guī)定MgO的檢驗(yàn)方法。筆者建議通風(fēng)管使用一等品以上的輕燒氧化鎂。2.2工業(yè)氯化鎂工業(yè)氯化鎂是氛氧鎂水泥的調(diào)和劑。它以MgCl2?6H2Q式存在，有海產(chǎn)和鹽湖產(chǎn)兩種。前者分鹵塊、鹵片等，后者主要是結(jié)晶體。目前市場(chǎng)上流通的一部分海產(chǎn)氯化鎂質(zhì)量較差，主要是NaCl、KCL C

10、aCl2、SO42-等有育雜質(zhì)合錄過高，從而引起制品吸潮返鹵、泛霜、變形等弊病，因此生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制其化學(xué)成分，建議通風(fēng)管使用的工業(yè)氯化 欽指標(biāo)如表1。 表1通風(fēng)管用工業(yè)氧化鎂控制指標(biāo) 化學(xué)成分MgCl2 KCl NaCl CaCl2 SO42-含量/% 45 0.5 1.0 0.5 2.82 . 3增強(qiáng)玻璃纖維布 由于鎂水泥漿體的PH值在8. 5-9. 5,比硅酸鹽水泥漿體的12. 5-13低的多，因此可以用中堿玻璃纖維網(wǎng)布來做通風(fēng)管道的增強(qiáng)材料。玻纖布的厚度及鋪放層數(shù)對(duì)通風(fēng)管道的抗奇強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度有很大影響。JC646 - 1996標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通風(fēng)管道中玻璃纖維布的厚度及鋪設(shè)層數(shù)都作了明確規(guī)定

11、，見表2。筆者發(fā)現(xiàn)，由于社會(huì)上不正當(dāng)?shù)膬r(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，一部分生產(chǎn)廠又開始使用國(guó)家明文規(guī)定嚴(yán)禁使用的陶土塔蝸拉制的高堿玻纖布。在山東德州、武城，河北棗強(qiáng)。江蘇宜興等地，部分銷售商和生產(chǎn)廠使用的0.4mm玻纖網(wǎng)布價(jià)格只有0 .45元m（幅寬0.9m）,真正的中堿布反而不好賣， 出現(xiàn)了一種不正常現(xiàn)象。 通風(fēng)管中使用高堿布，在短期內(nèi)產(chǎn)品強(qiáng)度也很高，處理好也能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但試驗(yàn)表明，一年后管道的強(qiáng)度下降 約40%,以后強(qiáng)度還要逐年降低，而且管道還會(huì)開裂、粉化等，因此應(yīng)特別加強(qiáng)對(duì)玻璃纖維 布的管理和使用。表2中、低壓系統(tǒng)無機(jī)玻璃鋼風(fēng)管玻璃纖維布厚度與層數(shù)（mm圓形風(fēng)管直徑 D或矩形風(fēng)管長(zhǎng)邊b封管管體玻璃纖維布

12、厚度風(fēng)管法蘭玻璃纖維布厚度0.30.40 . 30 . 4玻璃布層數(shù)D(b) 3005487300D(b) 500751 08500D(b) 1000861 391000D(b) 1500971 41 01500D(b) 20001 492 01 62.4生產(chǎn)配比 通風(fēng)管道的生產(chǎn)配比主要根據(jù)Mg(X MgCl2、H2(yMgCl2。兩個(gè)比值來計(jì)算，Mg(y MgCl2越大，強(qiáng)度越高；H2(y MgCl2越小，強(qiáng)度越高。但要注意比值對(duì)吸潮返鹵性、變 形及科漿和易性的影響。生產(chǎn)中出現(xiàn)的一個(gè)誤區(qū)是很多人把Mg(YMgCl2中的MgO看成是總MgQ而實(shí)際上一是參與化學(xué)反應(yīng)的活性MgO勺量。筆者建議，通

13、風(fēng)管配料的Mg MgCl2為7 9, H2CXMgCl2為15一18,但也要根據(jù)溫度。濕度以及填充材料的不同來進(jìn)行調(diào)整。2.5養(yǎng)護(hù)條件 在溫度20 35C、相對(duì)濕度60一70%的室內(nèi)環(huán)境下，成型24h即可脫模， 脫模后不要立即拆除表面的聚脂薄膜，保溫保濕養(yǎng)護(hù)3一5d。養(yǎng)護(hù)溫度過高會(huì)引起制品內(nèi)水分快速蒸發(fā)，水化反應(yīng)過早地停止，導(dǎo)致制品泛霜、翹曲變形；溫度過低會(huì)延緩能機(jī)硬化速 度，延年脫模時(shí)間，降低強(qiáng)度；現(xiàn)在有的生產(chǎn)企業(yè)受生產(chǎn)場(chǎng)地限制，沒有專門的養(yǎng)護(hù)室，脫 模后的管放到室外露天堆放。更有甚者，成型后即把管連同模具一起放于室外，遭受太陽(yáng)的 暴曬。有的企業(yè)受模具數(shù)量限制，上午成型的管道僅凝固5個(gè)多小時(shí)

14、就脫模，以便下午再次使用模具。這些做法都會(huì)破壞管道的早期性能，并危機(jī)后期性能。3改性技術(shù)的發(fā)展 針對(duì)現(xiàn)在通風(fēng)管道存在的種種不足，經(jīng)系統(tǒng)試驗(yàn)研究，研制成功第三代 菱鎂膠凝材料改性劑。該技術(shù)通過了山東省科技廳鑒定，申報(bào)了發(fā)明專利，并成功地應(yīng)用于 通風(fēng)管道中，解決了通風(fēng)管道的種種弊病。3.1改善表面性能通過外加改性劑的方式可大幅提高管道的表面質(zhì)量，使其不吸潮返鹵、不泛霜。原理如下：改變管道的表面性能，使其親水性降低；憎水性提高，并將游離 的MgCl2。屏蔽起來；外摻的改性劑具有很強(qiáng)的減水功能，可在保證料漿流動(dòng)性、和易性 不變的前提下，降低料漿中的鹵水用量，亦即是降低了游離MgCl2的含量，料漿水灰比

15、的降低也減少了制品的毛細(xì)通道，同時(shí)提高了制品的耐水性；加入一些無機(jī)活性填料，加活性 處粉、硅灰、粉煤灰等，活性SiO2能與體系中過剩的Mg2+反應(yīng)，生成抗水性較強(qiáng)的MgSiO3膠凝結(jié)品化合物。3. 2提高耐水性能改性劑提高耐水性的機(jī)理：可以改變硬化相的結(jié)晶外貌，使518相變得更細(xì)小、更致密。通過電鏡分析知道，未改性的鎂水泥體主要是一些針桿狀結(jié)晶，在此網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)中存在大量熱力學(xué)不穩(wěn)定的結(jié)晶接觸點(diǎn)，遇水易發(fā)生水解。改性后的結(jié)構(gòu)以短棒狀或 板塊狀品體為主，耐水性得到提高；加入的高分子聚合物能在絡(luò)合物周圍產(chǎn)生高聚物并包覆Mg(OH)2結(jié)晶體，形成良好的防水保護(hù)層，同時(shí)堵塞結(jié)晶體中的毛細(xì)通道。3 . 3

16、改善力學(xué)性能主要途徑是，在體系中摻入增韌劑，增強(qiáng)系統(tǒng)中有機(jī)物和無機(jī)物之間的親和力，起到分子橋的作用，從而使制品具有良好的抗沖擊性和韌性；加入消泡 劑，可有效地減少料漿中的氣泡，從而提高制品的密實(shí)度，提高強(qiáng)度和耐水性；并能改善管 道的發(fā)面質(zhì)量。3. 4改善料裝件和物的性能加入緩凝劑，可延長(zhǎng)料漿的初凝時(shí)間，提高和易性，并能提高制品的強(qiáng)度和耐水性。 這一部分的內(nèi)容， 筆者已在“新型建筑材料”2002年第7期作了詳 細(xì)介紹，在此不再重復(fù)。應(yīng)則該技術(shù)生產(chǎn)的改性無機(jī)玻璃鋼通風(fēng)管道，經(jīng)國(guó)家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測(cè)試，性能符合JC646 1996標(biāo)準(zhǔn)中一等品的要求，見表3。表3改性無機(jī)玻璃鋼通風(fēng)管性能表觀密度g?cm-3吸水率%執(zhí)彎強(qiáng)度MPa軟化系數(shù)法蘭抗沖擊強(qiáng)度kj?m-2實(shí)測(cè)值1.610900.92304結(jié)束(1)無機(jī)玻璃鋼通風(fēng)管道具