硅酸鈣板在建筑中的應用

硅酸鈣板在建筑中的應用

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，提高抗疲勞動性能，提高施工機械和安裝水平。硅酸鈣板以其優(yōu)越的材料性能被廣泛應用于世界發(fā)達國家的建筑工程中,20世紀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,應用范圍越來越廣,已經(jīng)逐步發(fā)展成為建筑板材的主導材料之一。為了生產(chǎn)與鋼結(jié)構(gòu)建筑相匹配的輕質(zhì)復合墻板,推進昆鋼集團鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,在云南省建水縣建成1個年產(chǎn)500萬m2硅酸鈣板、年產(chǎn)120萬m2復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)和應用經(jīng)驗,供同行參考,并尋求同行專家的批評和指導。1建筑材料的選用硅酸鈣板是以鈣質(zhì)材料、硅質(zhì)材料及增強纖維為主要材料,經(jīng)流漿成型、板坯壓實、蒸壓養(yǎng)護制成的強度高、性能穩(wěn)定的無機建筑板材。硅酸鈣板強度高、漲濕率小、導熱系數(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到打漿度要求的木纖維漿泵入逆流式攪拌機,依次加入經(jīng)過計量的消石灰、水泥、石英粉等,經(jīng)逆流式攪拌機充分拌和后制成一定濃度的流漿后泵送至儲漿池中備用,再經(jīng)單盤磨漿機勻磨、預攪拌罐攪拌,以一定的濃度和流量輸入流漿制板機進入制板作業(yè)。2.2.3成型筒制板機從流漿箱均勻流出的料漿,在運行的工業(yè)毛毯上濾水、脫水后形成薄料層纏繞在成型筒上,經(jīng)過多層纏繞達到設(shè)定的板坯厚度時,控制系統(tǒng)按板坯設(shè)計尺寸自動出刀切斷板坯。制板機采用直徑1600mm的成型筒,板坯經(jīng)橫向切割修邊后成2張標準板。標準板坯用堆垛機堆垛,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壓機加壓30min,使板坯在23.5MPa的高壓下脫水密實以提高板材的強度和密實度。2.2.5預護和模仿濕板坯在預養(yǎng)窯中進行預養(yǎng)護,待板坯獲得一定強度后脫模。預養(yǎng)溫度為50~70℃,預養(yǎng)時間為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)生化學反應,生成托勃莫來石晶體和硬硅鈣石。水化反應的質(zhì)量直接影響硅酸鈣板的強度、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)的梳式烘干機上烘干,使板坯的含水率達到不大于10%的驗收標準,板材再經(jīng)砂光、磨邊和質(zhì)量檢驗后可以出廠。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械法和硫酸鹽法。機械法制漿所得的木漿含有大量的半纖維素和木質(zhì)素,壓蒸時會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作用。為提高木漿纖維的比表面積,需對成品木漿進行打漿處理,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,磨漿前應充分浸泡木漿,并在較高的磨漿濃度下打漿,這時纖維的剪切效應較弱,而分絲和帚化效應較好。在打漿作業(yè)時用顯微鏡下木漿纖維的形態(tài)來判定纖維打漿效果,通過實驗確定最適宜的磨漿強化度,在打漿度滿足要求的同時保護纖維不致受到較大損傷,同時減小磨漿的能耗。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的純度對水化反應過程中托勃莫來石晶體的生成影響很大,未參與化學反應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)硅酸鈣板時優(yōu)選SiO2含量高于90%的石英砂,并適當摻加一定數(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)護是硅酸鈣板生產(chǎn)的關(guān)鍵工序,對制品的強度、密度、干濕變形等性能均有重要影響。在蒸壓養(yǎng)護過程中,SiO2和Ca(OH)2發(fā)生化學反應生成托勃莫來石晶體與硬硅鈣石的混合物,研究認為托勃莫來石的結(jié)晶度約為15%時,蒸壓制品的強度最高,收縮率最低,而結(jié)晶度進一步提高則對制品的強度反而不利。蒸壓溫度為180~190℃時最利于托勃莫來石的生成,當溫度大于200℃時,則生成硬硅鈣石,制品的強度顯著降低。從上述分析可知,蒸養(yǎng)溫度過高、蒸養(yǎng)時間過長,不僅要消耗過多的能量,也不利于形成結(jié)晶度含量適當?shù)耐胁獊硎w,同時損傷木纖維素。我公司在生產(chǎn)硅酸鈣板過程中經(jīng)過反復試驗,研究確定對應抗折強度最大、收縮率最小的硅酸鈣板制品的蒸壓養(yǎng)護工藝條件,并將實驗確定的升溫速率、恒溫溫度、恒溫時間、降溫速率、蒸汽壓力作為蒸壓養(yǎng)護工藝標準。蒸壓釜中的殘余蒸汽排入預養(yǎng)護的隧道窯中作為板坯預養(yǎng)護的熱源。3.4生產(chǎn)、運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、預養(yǎng)、蒸養(yǎng)、烘干、砂光、磨邊等幾個間斷工序組成。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)段實現(xiàn)分區(qū)段的全自動控制、機械化生產(chǎn)。區(qū)段工藝交接處板坯運輸?shù)臋C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)計時實現(xiàn)板坯的軌道化運輸,軌道交接地段設(shè)置軌道轉(zhuǎn)向機械,實現(xiàn)軌道小車在各工藝區(qū)段之間的通暢運輸。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)品的應用4.1外墻、外墻安裝硅酸鈣板可以用于輕鋼龍骨復合墻體的壁板,也可用于輕質(zhì)混凝土灌漿墻的壁板。硅酸鈣板強度高、防潮、防火性能好,可用于輕鋼龍骨復合墻體。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)灌聚苯乙烯顆粒混凝土形成的輕質(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,廣泛應用于建筑工程中。硅酸鈣板也可用于通風管道和鋼梁、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合裝飾板;其強度、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用越來越廣泛。世界發(fā)達國家的成功經(jīng)驗證明增大深加工產(chǎn)品的品種,擴大深加工產(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、機場、地鐵、體育場館、大型音樂廳、影劇院等工程。4.2.3復合墻板質(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?；炷列纬奢p質(zhì)復合墻板。輕質(zhì)復合墻板產(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)復合墻板時,可滿足國家規(guī)范對圍護墻體的隔聲、保溫、隔熱和防火等要求,適當技術(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鼓勵發(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,應改進工藝,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,木纖維的價格對硅酸鈣板的生產(chǎn)成本影響很大,應研究種植經(jīng)濟林。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