GM加气混凝土空心轻质隔墙板的试制研究隔墙板的试制研究

[摘　要]轻质内隔墙板具有广阔的市场前景和发展潜力。解决氯氧镁(镁质)水泥轻质墙板耐水性差、易吸潮返卤等弊病是该产品推广应用的关键。本研究通过耐水性能试验，了解和分析了镁质水泥制品的材性特点，根据其相结构及水化硬化反应特征，研究的重点是抑制游离氯盐的产生及数量。通过选择改性外加剂以及原料选择和工艺控制等措施达到提高制品耐水性的目的，取得了较为理想的效果。

[关键词] 氯氧镁水泥；轻质内隔墙板；耐水性能

　　据轻质墙板生产厂的体会，GRC墙板在生产中存在着对原材料(低碱度水泥和耐碱玻纤)要求严格、成本高等缺点，应开发一种新墙板产品，以提高市场竞争力和经济效益。经过市场调研和技术资料分析，我们选择了硅镁(GM)加气(微孔)混凝土空心轻质隔墙板产品。

　　氯氧镁(镁质)水泥制品具有生产能耗低、生产工艺简单、成型方便、表面光洁、防火耐磨、轻质高强、易于施工、隔音好、与各种有机和无机纤维粘结性好等优点，但同时也存在弱耐水性、易吸潮返卤、泛霜、翘曲变形等弊病，后者曾一度严重地制约了其推广应用。我国的镁资源丰富，在近几年，镁质水泥制品发展较快，全国生产企业已达数千家，几乎遍及全国各地，其中新型墙材产品占有较大比例。甘肃省近期亦新建了数家镁质墙板厂。如何扬长避短，克服镁质水泥材料材性上的弱点，是大家一直关注和研究解决的课题。

　　镁质水泥的主要水化硬化产物为5 M g ( 0 H )2·MgCl2·8H20 和3Mg(OH)2·MgC12·8H20，简称5·1·8 相(五相)和3·1·8 相(三相)。由于五相和三相在结构上属亚稳态，受潮后易发生水解，产生游离氯盐，还有反应不完全剩余的游离氯盐水溶性大，极易吸湿造成内部湿度过大，长时间会导致制品结构破坏。游离氯盐会形成水溶液并随着水分的蒸发迁移到制品表面，进而结水珠并形成白斑，这就是该制品的吸潮——返卤现象。因此本项目研究的重点就是抑制游离氯盐的产生及数量，并以此来达到提高制品耐水性的目的。

1　原材料选择

1.1　氧化镁

　　氧化镁是制品的主要胶凝材料，要求其活性要高，游离氯盐含量和f-Ca0 等杂质含量低。欠火或过火的氧化镁都会影响活性并造成水化缓慢、制品变形翘曲。为保证产品质量，经对多处产地的产品进行分析比较，选用辽宁省营口市大石桥产品，产品质量达到优等品。主要化学成分见表1 。

1.2　氯化镁

　　要求原料中不参与水化反应的碱金属氯盐NaCl、KCl 含量低。选用国内最大的氯化镁产地青海格尔木产品。主要化学成分见表2 。

1.3　活性混合材

　　加入活性材料可提高反应体系的活性。活性SiO2、Al2O3 等物质有利于提高耐水性。选用粉煤灰(干排)作为活性混合材，既利用了工业废渣，又达到了制品改性目的。粉煤灰技术指标见表3。经检验，品质指标符合GB-1596-91II级粉煤灰要求。

1.4　增强纤维

　　加入纤维增强可提高制品的抗折强度，防止制品变形、开裂，同时亦可改善耐水性。选用高模高强聚乙烯醇纤维作为增强材料。

1.5　微沫剂

　　在制品中加入微沫剂，形成充气微孔，降低了产品重量，提高了隔音性能，同时降低了成本。一般情况是在墙板中加入膨胀珍珠岩以降低容重，但这种填料吸水性大，故不予采用。

1.6　复合外加剂

　　选用有机和无机材料复合的外加剂，以改善制品的耐水性能。

2　改性机理及试验结果

　　首先在原料上把关，使游离氯盐和吸湿性大的有害杂质控制在最低。加入粉煤灰活性材料和复合外加剂使镁质水泥成为多种矿物聚集体。活性SiO2、Al2O3等物质在镁质水泥中可生成新的耐水硬化相稳定结构，从而起到了骨架作用和抑制变形作用。另一方面细填料也增加了制品的密实度，由此也提高了材料的耐水性。耐水的有机高聚物在镁质水泥硬化时穿插生长，改变了硬化相的结构，从而提高了耐水性。

　　镁质水泥制品在吸湿后结构及性能将产生变化，因此我们在试验中制作了空白组(K 组)、掺加粉煤灰组(F组)、掺加粉煤灰和复合外加剂组(S组)3种配比的试件，分别将试块置于室内、恒温(2O℃土3℃)高湿(相对湿度＞ 90%)、浸水等条件下，观察其外观变化，检验、对比其耐水性能。

　　由于行业标准《建筑用菱苦土》(JC/T449-91)中仅要求对镁质水泥检测1d和3d的抗压强度和抗折强度；另据研究资料介绍，镁质水泥7d 强度可达到28d 强度的80%；再考虑到工厂生产的墙板一般约在养护14d 后出厂。因此我们选择14d龄期的试件进行性能测试和对比。试件尺寸40mm×40mm×160(mm)。

2.1　强度对比

　　强度对比表4 。

2.2　外观变化

　　如表5 所示：

　　(1)室内放置(平均温度23.3℃，平均相对湿度6O%)。S、F、K 3 组试件放置14d 后外观均无明显变化和太大差别。

　　(2)恒温(20℃土3℃)，高湿(相对湿度＞ 9O%)。2.3　恒温(20℃土3℃)高湿(相对湿度＞9O%)环境下的耐水性能软化系数通常指材料在饱水状态下的抗压强度与其干燥状态下的抗压强度之比，是衡量材料耐水性能的重要指标。此处对在恒温高湿环境下试件的强度变化，借用软化系数的概念来表述。在恒温湿环境下的耐水性能对比见表6。

2.4　软化系数

　　软化系数是耐水性能的一个重要指标。在JC680-1997 中没有这项检测内容和检测方法。因此参照气硬性材料石膏砌块的技术标准JC/T698-1998中防潮石膏砌块软化系数测试方法，而实测条件较之更为严格。

　　由于该材料为微孔结构，3 组试件吸湿14d 后吸水率均较大。但S 组保持较高的强度及软化系数，压型破坏时试件仍较坚硬不变形，尤其是在破坏后内部仍然干燥；而K 组除强度及软化系数降低外，压型破坏时试件松软变形并出水。由此可以认为，在同样吸湿的情况下，K组试件材料内部结构因此而受到了破坏，而S 组中改性剂发挥了作用。在饱水环境下的耐水性能对比见表7。

2.5　基本配方

　　经过试验确定GM 板的基本配方，见表8 。

3　工艺选择及控制

3.1　成型工艺

　　采用料浆发泡立模浇注成型工艺。工艺流程如图1 所示。

3.2　配料

　　严格控制原料质量，根据氧化镁的活性、含量来确定，尽量降低氯化镁用量和加水量的配比，减少游离氯盐的产生并满足成型时水泥浆流动性的要求。

3.3　搅拌

　　将计量好的氯化镁、水、粉煤灰和纤维加入搅拌机均匀分散，再将氧化镁、外加剂和微沫剂加入搅拌至均匀。

3.4　浇注成型

　　将料浆注入模具，均匀分布充满模腔。镁质水泥制品水化硬化过程是一个放热过程，为避免在制品内部产生温度梯度造成内、表层结构不一以及产生膨胀应力引起变形等，成型环境温度超过3O℃时要采取降温措施。

3.5　脱模养护

　　浇注后静停2～3h 后抽管，7～8h 后脱模。然后放置室内自然养护至强度稳定后出厂。

4　墙板主要技术性能指标

　　GM 板主要技术性能指标见表9。

5　技术经济分析

　　GM 板技术经济分析见表10。

　　研制结果表明，产品性能符合《硅镁加气混凝土空心轻质隔墙板》JC680-1997 技术要求，且耐水性能的提高使产品应用有了一定的保障，研制达到了预期的目的，取得了较为满意的效果。但由于我们试制的时间比较短，研究的深度还不够，进一步改进提高的空间还较大。通过增加研究的深度和广度，可进一步提高产品的性能，降低生产成本并取得更好的效益。