水泥板生产工艺探讨

导语：水泥板生产工艺探讨一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要：探讨了原材料、生产装备、工艺路线对免蒸压无石棉纤维增强水泥板生产工艺的影响，以期找到最经济合理的生产工艺，为相关企业提供参考借鉴。

关键词：免蒸压；常温养护；原材料；生产装备；工艺路线；物理性能

中国环境标志产品认证针对于无石棉纤维增强水泥板行业而言，它表明该产品不仅质量合格，而且在生产、使用和处理处置过程中符合特定的环境保护要求（严禁使用石棉等对人体有害的增强纤维）、同时在生产过程中节约资源、减少能源的浪费、降低废气的排放等环境优势，对生态环境更为有利。因此，不使用石棉纤维、采用常温养护的免蒸压无石棉纤维增强水泥板（以下简称免蒸压板）势必成为无石棉纤维增强水泥板行业发展的方向。本文探讨了原材料、生产装备、工艺路线等对免蒸无石棉纤维增强水泥板生产工艺的影响。

1原材料

增强纤维：选用高强度高模量聚乙烯醇（PVA或维纶）纤维，一级品，长度为4mm和6mm（建议1∶2混合使用）；拉伸强度＞12cN/dtex，模量（0.1%~0.4%）：≥260cN/dtex。根据国内外对用维纶生产的无石棉纤维水泥板的耐久性研究结果表明，认为此种制品即使暴露于大气中仍具有较高的强度，但其韧性随时间的增加而有所下降。这主要是由于纤维与水泥基体界面的黏结不断提高所致。木浆纤维：耐热230℃（短时间可达280℃），化学处理原木浆，卡伯值≤35，平均水份≤11%，水份偏差≤30%。木浆纤维是天然针叶木材经过化学处理得到的有机纤维，通过筛选、分裂、高温处理、化学处理、中和、筛分成不同长度和粗细度的纤维，以适应不同应用材料的需要。由于处理温度高达250℃以上，在通常条件下是化学上非常稳定的物质，不为一般的溶剂、酸、碱腐蚀，具有无毒、无味、无污染、无放射性的优良品质，不影响环境，对人体无害，属绿色环保产品，这是其它矿物纤维所不具备的。纤维微观结构是带状弯曲的，凹凸不平且多孔，交叉处是扁平的，有良好的韧性、分散性和化学稳定性，吸水能力强，增稠抗裂性能优良。纤维素纤维：主体纤维长度2~3mm，弹性模量为8~10GPa，直径15~20μm，比表面积为20000~30000cm2/g，耐酸碱性保持率≥95%。纤维素纤维在坯体中主要呈纵横分布，可有效降低微裂尖端的应力集中，可使板材因内干缩或湿胀引起的拉应力削弱或消除，阻止微裂缝的发生和扩展。由于板材中纤维素纤维的存在，可以有效地减少多次冻融循环而引起的内抗拉应力集中，阻止微裂缝的进一步扩展。另外，由于板材抗渗性的提高，当然也有利于改善其抗冻融性。纤维素纤维有助于吸收板材受冲击时的能量，并且由于纤维的阻裂效应，在板材受冲击荷载作用时，纤维可以阻止内部裂缝的迅速扩展，故而可以有效增强板材的抗冲击性和韧性。纤维素纤维使水泥水化更完全，显著降低板材结构的空隙，使板材更密实，从而提高板材的抗冻性、抗水渗透性，赋予板材更好的耐久性。胶原纤维：由胶原纤维纤维素加工而成的绒状物。主体纤维长度3mm，灰分含量≤5%，挥发份≤8%，149μm筛筛余小于5%；胶原纤维强度好，无环境污染,纤维的树枝状结构在改善混合料混合性能、促进其它原料的分散。有较好的作用；耐温性能优于纤维素纤维，丙烯晴纤维等，有一定的弹性，对改进材料的柔软性和压缩性和密封性能有较好的作用,可以减少丁腈橡胶用量,提高冲击韧性。耐碱玻璃纤维：普通玻璃纤维的耐碱性较差，在水泥基体的碱性环境中极易失去其强度和刚性。20世纪60年代，虽然玻璃纤维增强水泥基材料的研究已经比较深入，但其制品一直未被推广应用；20世纪70年代初期，英国建筑研究院向普通玻璃纤维中加入二氧化锆，研制成功了耐碱玻璃纤维后，玻璃纤维增强水泥制品才由英国的PilkingtonBrothers公司大量生产推广应用。聚烯烃多分歧纤维：一种使用聚烯烃进行喷射成型，拥有多分歧构造的纤维，融点100~135℃，在水中能和各种粒子和纤维素纤维进行均匀的混和、具有良好的亲水性。与一般的树脂纤维相比，具有分枝构造的纤维直径分布（树枝部分2μm、树干部分30μm），拥有较大的比表面积。微米级别的多分歧纤维能够对水泥粒子及各种填充物进行物理捕捉，从而抑制水分散时的沉降，非常有利于抄取法生产效率的提高，使制品表面既美观又坚固、防止龟裂。胶凝材料：P•Ⅱ42.5R水泥，74μm筛余≤8%，烧失量≤3.5%，安定性符合标准要求。内照射指数（IRa）≤0.4，外照射指数（Ir）≤0.4。填充材料：重质碳酸钙，白色粉末，无臭无味，在空气中稳定，相对密度：2.6~2.7g/cm3，25/4℃，熔点：1339℃，74μm筛筛余≤3%，碳酸钙含量＞90%。辅助材料有以下几种：云母粉：含砂量≤1.5%，烧失量≤5.5%，松散密度≤350kg/m3，粒径分布：0.45mm筛筛余≤5%、149μm筛筛余≥85%，含水率≤1%，放射性水平：内照射指数（IRa）≤0.4、外照射指数（Ir）≤0.4。硅灰石粉：硅灰石含量≥80%，烧失量≤3.5%，沉降值≥55ml/30g，松散密度≤550kg/m3，含水率≤1%，粒径分布：0.25mm筛筛余≤10%、80m筛筛余≥40%，放射性水平：内照射指数（IRa）≤0.4、外照射指数（Ir）≤0.4。微硅粉：SiO2含量≥92%，烧失量≤6%，比表面积≥15m2/g。球状，平均粒径为0.15μm。微硅粉是提高免蒸压板力学和耐久性的理想掺合料。微硅粉对于提高和改善免蒸板的性能有很好的作用，在基材水化机理方面解释，是微硅粉具有高火山灰活性，即与水泥水化产生的Ca(OH)2发生反应生成更多的水化硅酸钙凝胶，导致强度增加。在纤维增强效应方面解释，是掺入微硅粉后，使纤维与水泥基材之间的握裹力得到明显的改善，从而最终制品的纤维增强效果得到显著提高。同时，微硅粉可以有效改善抄取法生产免蒸压板的分层问题。无机颜料：要求水溶物不能出现明显分层现象，44μm筛筛余≤5%，105℃挥发物≤1%。增强剂：抄取法或流浆法生产的免蒸板为层状结构，理论上讲，这种结构的板材在经过冻融后易分层，所以，其并不适合寒冷地区户外使用。事实上，各地在户外使用此类板材时，也对此类板材的抗冻融性能做了严格规定，JC/T396—2012《外墙用非承重纤维增强水泥板》就规定了：冻融循环次数为严寒地区100次，寒冷地区75次，夏热冬冷地区50次，夏热冬暖地区25次。可使用增强剂改善板材的结合强度，在抄取法或流浆法成型缠绕时喷具有保水增黏作用的增强剂，制成混合纤维增强的免蒸压板再通过适当压机加压，可大幅提高板材的层间结合强度。表1是福建某纤维增强无石棉水泥板企业研发中心的测试结果。可以看出，采用混合纤维增强的免蒸压板板坯未经加压，增强剂的效果并不明显，但料层间喷增强剂后再通过平压工艺，可以明显改善层间结合强度。据此设计的免蒸压板可以通过100次的冻融循环测试。防水剂：从免蒸压板的组成来看，硅酸盐是主要的组成材料。众所周知，硅酸盐成分的材料，在水化完成后存在大量的开放的毛细孔，这些毛细孔的自然吸水是无法避免的。免蒸压板吸水后，很多性能会下降：①板材力学性能的降低；②板材抗冻性能的下降；③影响材料自身的耐久性。所以，低的吸水率对室外产品非常重要。可以通过增加板材的密度降低板材的孔隙率来降低吸水率，也可以通过添加某些专门的吸水率降低剂来降低板材的吸水率。表2是不同类型的免蒸板试件添加吸水率降低剂（Prine-C）后的吸水率改变情况。由表2可知，某些吸水率降低剂的使用，可以使免蒸压板试件的吸水性能改善61%以上。

2生产装备的选择

2.1增强纤维分散、预处理装备当没有直接可利用的纸浆纤维时，对浆板纸需经碎纸机、磨浆机的联机作业，使纸浆纤维的长度、帚化率、叩解度达到使用要求。在制浆混拌前，PVA、维纶纤维、耐碱玻纤等要让纤维充分分散（分散方法有风力分散、静电分散、掺加分散助剂等）。鉴于PVA纤维具有很高强度和弹性模量，可承受较强的剪切应力，目前国内较多采用的是（PVA纤维分散机）传统的强制式双卧轴搅拌机结构。2.2填充材料和辅助材料的搅拌装备高剪切乳化机是分散微硅粉等超细粉料的最佳装备：它具有高速混合、分散、快速细化、溶解、均质五大特征。机械和液压高速剪切力是高剪切乳化机工作的关键，高速旋转的转子与定子精密配合，所产生的高剪切线速度和高频机械效应带来的机械剪切及液压剪切力，确保物料在每分钟内承受几十万次的剪切，物料在高剪切乳化机的定转子精密间隙中受到强烈的离心挤压、剪切、喷射、液层摩擦、碰撞、撕裂细化及湍流、紊流、涡流等复杂液流综合作用下，使不相溶的液相、液气相、液固相在相应成熟工艺条件的共同作用下，瞬间均匀细化地混合、分散、均质，如此循环往复，最终获得高品质的产品。

3工艺路线的设计思路

（1）性能不同的增强纤维在与基体结合力上存在各自的优劣点，经过长期生产实践证明，混合纤维增强即采用两种或两种以上不同材质、不同性能的纤维作为组合增强材料，组合增强纤维中这些纤维相互取长补短，因而能使制品获得较优异的性能。例如德国Flugurit公司在抄取法制造免蒸压板时，同时掺加木浆纤维与聚丙烯纤维；印尼CONWOOD公司在抄取法制造免蒸压木纹板时，同时掺加废木浆纤维与高强度高模量聚乙烯醇（PVA）纤维；等等。由此可看出，混合纤维增强无石棉免蒸压板将是今后免蒸压板生产工艺一个研究方向。（2）免蒸板作为常温养护制品的强度主要来自水泥水化产生的强度以及可以起到增强作用的辅助材料，如PVA纤维和一些辅材。水泥品种及用量对于纤维水泥产品的基础有决定性影响，对于生产工艺也有一定影响。

4免蒸板的物理性能

免蒸压板的物理力学性能检测结果均符合JC/T412.1-2018NAFAR4PS的要求。免蒸板的物理力学性能除了湿胀率较压蒸板高外，其它并无很大分别。而免蒸板生产方式避免了高温高压养护，对增强纤维创造了更多选择的机会，同时众多优秀的化学纤维能与水泥基材长期共生共存，对制品后期强度不减而增，这是压蒸制品所不具有的优势，因此只要做好免蒸板材防水措施，人类是可以很好利用它发挥建材作用的。

5结论

（1）采用适宜的混合纤维比单一纤维更能满足免蒸板物理力学性能的提高。（2）采用抗硫酸盐硅酸盐水泥成型的免蒸板具有较高的抗折强度和抗冲击强度，干缩率小，致密性、抗冻性和耐腐蚀性等优点；一方面可提高生产资料的周转、减少预养时间、提高生产效率。（3）化学纤维和微硅粉的良好分散（纤维不成团、粉料不结团）是做好免蒸板的前提。（4）加压能平衡免蒸板板坯组织、提高纤维与基材结合、提高材料致密度、提高抗渗性、抗冻性和耐久性。（5）适宜的养护制度是保证免蒸板质量的关键因素。（6）免蒸板在外墙和户外的运用，封闭防水是不可或缺的工序。（7）生产方式的环保性，这样不使用石棉纤维、使用常温养护的免蒸无石棉纤维增强水泥板势必成为无石棉纤维增强水泥板行业发展的方向。使用常温养护可节省大量的热力设备投入，更为重要的是可以减少碳排放，做到清洁生产。

作者:徐定丰 单位:金强（福建）建材科技股份有限公司