硅酸钙板在建筑中的应用

硅酸钙板在建筑中的应用

世界建材工业的发展趋势是培育轻、高、节能环保的建筑材料。建筑工业的发展方向是利用轻、高材料，减少建筑物的重量，减少结构的地震作用，提高抗疲劳动性能，提高施工机械和安装水平。硅酸钙板以其优越的材料性能被广泛应用于世界发达国家的建筑工程中,20世纪90年代硅酸钙板生产技术引入中国,近10余年来我国硅酸钙板的产量增长较快,应用范围越来越广,已经逐步发展成为建筑板材的主导材料之一。为了生产与钢结构建筑相匹配的轻质复合墙板,推进昆钢集团钢结构产业化的发展,在云南省建水县建成1个年产500万m2硅酸钙板、年产120万m2复合墙板的绿色墙板生产基地。本文介绍了硅酸钙板的生产和应用经验,供同行参考,并寻求同行专家的批评和指导。1建筑材料的选用硅酸钙板是以钙质材料、硅质材料及增强纤维为主要材料,经流浆成型、板坯压实、蒸压养护制成的强度高、性能稳定的无机建筑板材。硅酸钙板强度高、涨湿率小、导热系数低、防火性能好。中密度硅酸钙板可用于室内隔墙、吊顶、隔音、装饰、防火等工程,高密度硅酸钙板可用于室外或潮湿环境中。2硅酸钙板的原材料和生产工艺2.1生产硅酸钙板的原材料生产硅酸钙板的主要原料有石英砂、生石灰、硅灰石、水泥、木质纤维、外加剂、水等。2.2硅酸钙板的生产工艺2.2.1原料制备原料制备包括石英砂的湿磨制浆、生石灰的破碎和消化、木纤维的磨制和打浆等工序。2.2.2流浆制板的制作将稀释疏磨达到打浆度要求的木纤维浆泵入逆流式搅拌机,依次加入经过计量的消石灰、水泥、石英粉等,经逆流式搅拌机充分拌和后制成一定浓度的流浆后泵送至储浆池中备用,再经单盘磨浆机匀磨、预搅拌罐搅拌,以一定的浓度和流量输入流浆制板机进入制板作业。2.2.3成型筒制板机从流浆箱均匀流出的料浆,在运行的工业毛毯上滤水、脱水后形成薄料层缠绕在成型筒上,经过多层缠绕达到设定的板坯厚度时,控制系统按板坯设计尺寸自动出刀切断板坯。制板机采用直径1600mm的成型筒,板坯经横向切割修边后成2张标准板。标准板坯用堆垛机堆垛,堆垛采用1张钢模1张板的堆垛方式。2.2.4板的压缩成型板坯经7000t压机加压30min,使板坯在23.5MPa的高压下脱水密实以提高板材的强度和密实度。2.2.5预护和模仿湿板坯在预养窑中进行预养护,待板坯获得一定强度后脱模。预养温度为50~70℃,预养时间为4~5h。2.2.6托勃莫来石mpa板坯脱模后送入蒸压釜中蒸压养护24h,蒸气压为1.2MPa,温度为190℃。在蒸养过程中板坯中的二氧化硅、氢氧化钙和水发生化学反应,生成托勃莫来石晶体和硬硅钙石。水化反应的质量直接影响硅酸钙板的强度、伸缩率、防潮性能。2.2.7干燥、沙光和磨边蒸养好的板坯在隧道窑内的梳式烘干机上烘干,使板坯的含水率达到不大于10%的验收标准,板材再经砂光、磨边和质量检验后可以出厂。3提高产品性能和降低生产成本的主要措施3.1木浆在压蒸过程中的作用山松等针叶木的纤维长度较长,纤维含量大、强度高,是制作优质硅酸钙板的理想木纤维。为保证产品性能,我公司硅酸钙板生产线主要采用针叶木浆,为了降低成本,也适当添加一定数量的阔叶木浆和废纸浆。木浆的制浆工艺有机械法和硫酸盐法。机械法制浆所得的木浆含有大量的半纤维素和木质素,压蒸时会释放多糖和木酸等浸出物,影响纤维和基材的粘接,此工艺在我国应用不多。硫酸盐法制成的木浆中半纤维素和木质素含量较低,能适应压蒸纤维水泥制品的生产。我公司硅酸钙板生产线采用硫酸盐法制浆工艺。性能优良的木浆纤维长度较长、比表面积较大。长度较长的纤维能显著提高硅酸钙板的强度和韧性,而长度较小的纤维仅起填料作用;比表面积大的纤维有较好的吸附性,纤维与水泥基材的界面粘结良好,可充分发挥纤维素纤维的增强作用。为提高木浆纤维的比表面积,需对成品木浆进行打浆处理,但打浆过程中纤维长度因受剪切而变短。为了减弱纤维的剪切效应,磨浆前应充分浸泡木浆,并在较高的磨浆浓度下打浆,这时纤维的剪切效应较弱,而分丝和帚化效应较好。在打浆作业时用显微镜下木浆纤维的形态来判定纤维打浆效果,通过实验确定最适宜的磨浆强化度,在打浆度满足要求的同时保护纤维不致受到较大损伤,同时减小磨浆的能耗。3.2石英粉的纯度石英粉是硅酸钙制品中最重要的原材料之一,占硅酸钙板原材料质量的40%,石英粉中SiO2的纯度对水化反应过程中托勃莫来石晶体的生成影响很大,未参与化学反应的石英粉也作为水泥胶结物中的骨料。但石英砂湿磨耗能很大,为了减少石英粉的湿磨能耗,并更多地使用工业废料,在生产硅酸钙板时优选SiO2含量高于90%的石英砂,并适当掺加一定数量的粉煤灰以降低生产成本。3.3蒸压温度对托勃莫来石的影响蒸压养护是硅酸钙板生产的关键工序,对制品的强度、密度、干湿变形等性能均有重要影响。在蒸压养护过程中,SiO2和Ca(OH)2发生化学反应生成托勃莫来石晶体与硬硅钙石的混合物,研究认为托勃莫来石的结晶度约为15%时,蒸压制品的强度最高,收缩率最低,而结晶度进一步提高则对制品的强度反而不利。蒸压温度为180~190℃时最利于托勃莫来石的生成,当温度大于200℃时,则生成硬硅钙石,制品的强度显著降低。从上述分析可知,蒸养温度过高、蒸养时间过长,不仅要消耗过多的能量,也不利于形成结晶度含量适当的托勃莫来石晶体,同时损伤木纤维素。我公司在生产硅酸钙板过程中经过反复试验,研究确定对应抗折强度最大、收缩率最小的硅酸钙板制品的蒸压养护工艺条件,并将实验确定的升温速率、恒温温度、恒温时间、降温速率、蒸汽压力作为蒸压养护工艺标准。蒸压釜中的残余蒸汽排入预养护的隧道窑中作为板坯预养护的热源。3.4生产、运输和物流硅酸钙板的生产工艺由制板(含配料、制板、堆垛)、压实、预养、蒸养、烘干、砂光、磨边等几个间断工序组成。为提高生产效率,我们公司硅酸钙板生产线各工艺区段实现分区段的全自动控制、机械化生产。区段工艺交接处板坯运输的机械化程度对生产效率和生产成本影响较大。硅酸钙板生产线在工艺设计时实现板坯的轨道化运输,轨道交接地段设置轨道转向机械,实现轨道小车在各工艺区段之间的通畅运输。3.5纤维原料分离木浆纤维对粉料的吸附能力较弱,为了避免在料浆脱水成型过程中木浆纤维与基材粉料分离,影响硅酸钙板的成型质量,制浆时需添加云母、膨胀珍珠岩、膨润土等填充料。填充料的合理使用在提高硅酸钙板质量和性能的同时可以减少水泥和木纤维的用量,降低生产成本。4硅酸钙板及深入加工产品的应用4.1外墙、外墙安装硅酸钙板可以用于轻钢龙骨复合墙体的壁板,也可用于轻质混凝土灌浆墙的壁板。硅酸钙板强度高、防潮、防火性能好,可用于轻钢龙骨复合墙体。室内隔墙可用8~10mm厚的中密度板,卫生间隔墙、外墙采用10~12mm厚的高密度板。壁板之间填充玻璃棉等保温、隔声材料。轻钢龙骨和双层硅酸钙板形成的空腔内灌聚苯乙烯颗粒混凝土形成的轻质灌浆墙具有自重轻,与主体结构连接牢固,门窗洞口处理灵活,钢梁、钢柱包裹便捷等优点,广泛应用于建筑工程中。硅酸钙板也可用于通风管道和钢梁、柱的包裹以及装饰装修和家具制造等。4.2硅酸钙板的深加工产品4.2.1建筑和交通设施工程硅酸钙板经表面釉化或喷涂处理而成的装饰面板,可用于建筑隔墙、吊顶、内外墙饰面、家具制造等,也可用于公共建筑和交通设施工程。装饰面板附加值较高,市场占有量较大。其防腐、防火性能优于金属装饰板和有金属面层的复合装饰板;其强度、防潮性能优于石膏板;就施工便捷而言优于瓷砖和装饰石材。装饰面板在建筑工程中的应用越来越广泛。世界发达国家的成功经验证明增大深加工产品的品种,扩大深加工产品使用范围是硅酸钙板发展的主要方向。4.2.2钢结构防火性能硅酸钙板为不燃A级材料,在高温下不产生明火及有害气体,具有良好的防火性能。可以用于钢结构的防火包裹、通风管道、防火隔墙等工程。硅酸钙板具有优越的穿孔性能,可以制造优质吸声板,用于火车站、机场、地铁、体育场馆、大型音乐厅、影剧院等工程。4.2.3复合墙板质量要求以3.5~4.0mm厚的硅酸钙板为基板,2层面板内灌聚苯乙烯颗粒混凝土形成轻质复合墙板。轻质复合墙板产品厚度有75、90、100、120、150mm。住宅建筑的内隔墙和外墙分别采用90、120mm厚的轻质复合墙板时,可满足国家规范对围护墙体的隔声、保温、隔热和防火等要求,适当技术处理后可满足建筑外墙和卫生间隔墙的防水、防潮要求。轻质复合墙板的推广使用可提高建筑物的抗震性能、减轻建筑物自重、缩短建设工期、增大建筑有效使用面积,提高建筑的装配化水平,促进住宅产业化的发展。5钙卡行业的发展趋势和方向5.1符合环境,符合环保要求,符合环保要求硅酸钙板是国家重点鼓励发展的新型墙体材料,是符合国家节能环保政策和可持续发展战略,并顺应世界建材工业发展趋势的具有广阔发展前景的绿色建材产品。5.2相关节能技术硅酸钙板的生产应该向节约能源和资源的方向发展。在硅酸钙板的生产中石英砂的湿磨和板坯的蒸养需要消耗大量的能源,应改进工艺,以节约能源。建筑工程中石棉纤维被禁用后生产硅酸钙板主要使用木纤维,木纤维的价格对硅酸钙板的生产成本影响很大,应研究种植经济林。5.3硅酸钙板产品的研发装饰板、吸声板、防火板、艺术板