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纤维水泥板-纤维水泥应用最广泛的建筑材料之一

作者: 程志强 时间:2022-05-16 14:42:06 阅读:80

前言硅灰石作为一种集众多功能于一身的无机粉体材料,其常呈针状或纤维状结构,天然的物理化学稳定性、高折射率及长纤维结构,注定了其不平凡的应用价值。在水泥浆中加入硅灰石粉改善其力学特性与抗冲刷特性。

 

背景随着我国基础建设的逐步完善,隧道建设向更深更长的方向发展,同时也面临着更加复杂的水文地质环境,其中不良地质下的突水突泥灾害已成为隧道建设的重大灾害之一。在众多突水治理技术中,注浆是最为广泛采用的堵水加固措施。在突水治理中,浆液注入地层后,易受动水冲刷、稀释,影响堵水加固效果;浆液结石体受到施工扰动时,易产生裂纹,直至破坏,失去加固效果。因此,在隧道突水灾害治理过程中,对注浆材料的强度及动水条件下的抗冲刷特性提出了更高的要求

 

目前,工程上广泛采用的注浆材料主要有纯水泥浆、水泥水玻璃浆、化学浆液以及高分子材料水泥浆。动水条件下纯水泥浆遇水易稀释,析水率高,后期强度难保障;水泥水玻璃浆液凝胶时间短,但后期强度降低,体积回缩产生裂缝,影响加固效果;化学浆材具有凝胶时间可控,抗动水冲刷性能好的优点,但由于其反应生成物一般具有毒性,可能污染地下水环境,且成本高昂等缺陷,从而限制了其大规模的工程应用;水泥浆中加入高分子材料(比如硅灰石粉),能有效改善浆液的物理化学性能,是浆液优化改良的重要方向。

 

纤维水泥板-纤维水泥应用最广泛的建筑材料之一

 

纤维水泥板简介

 

纤维水泥板(Fibercementboard,FCB)是指以水泥为基本材料和胶粘剂,矿物纤维水泥和其他纤维为增强材料(如硅灰石粉,纸张,树皮等材料,加入水和化学助剂,经混合搅拌、铺装、加压成型、养护等工序制成的一种人造板材,用作屋顶、天花板、地板、非承重内外墙、屋面望板、隔音板、防火板、建筑模板,而且还用于室内装修、厨房、温室、通风道、地下土建工程以及各种高低层建筑等。因具有优良的性能得到了广泛的应用.自从世界卫生组织(WHO)提出石棉会造成肺癌等一系列疾病,国内外研究者已经发现多种性能良好的替代纤维.

 

 

纤维水泥板是无机胶粘剂人造板中的一种,它兼有水泥和木材的双重优点,且具有许多优良的功能,如强度高、耐候、防潮防水、阻燃、防腐抗菌,机械加工(锯、钻、钉、刨削、 打孔、开槽等)性能好,易装饰以及良好的隔音、隔热等性能, 可广泛用于非承重内外墙板、天花板、活动房等领域.此外, 此类板材采用水泥作为胶凝材料,使用过程中无游离甲醛释放,节约能量,是国家重点推广的新型墙体材料.

 

纤维水泥板的分类

按纤维分

目前,国内大部分水泥板中都采用石棉纤维起增强作用,这种纤维水泥板就叫作温石棉纤维水泥平板(石棉是一种致癌物质);另外一种就是利用硅灰石粉、纸浆、木屑、玻璃纤维来替代石棉纤维起增强作用的水泥平板,统称无石棉纤维水泥平板.

按密度分

纤维水泥板按密度可分为:低密度纤维水泥板(0.9-1.2克/平方厘米),中密度纤维水泥板(1.2/平方厘米-1.5/平方厘米),高密度纤维水泥板(1.5/平方厘米-2.0/平方厘米).低密度纤维水泥板一般用于低档建筑吊顶隔墙等部位,中密度纤维水泥板一般用于中档的建筑隔墙吊顶,高度密纤维水泥板一般用于高档建筑的钢结构外墙、钢结构楼板等.其中,高密度纤维水泥板的缺点是容易变形,中低密度产品的变形系数要小一点.

按压力分

中低密度的纤维水泥板都是无压板,高密度的是压力板.压力板又称为纤维水泥压力板,需要专门的压机生产,无压机的企业做不了.根据密度的高低,纤维水泥压力板分为:(1)普通板,密度1.5-1.75/平方厘米;(2)优等板,密度1.75-1.95/平方厘米;(3)特优板,密度1.95/平方厘米以上.

按厚度分

纤维板按厚度可分为:(1)超薄板,2.5-3.5mm;(2)常规板,4-12mm;(3)厚板,13-30mm;(4)超厚板,31-100mm.一般的厂家生产不了超薄板和超厚板,纤维板的厚度是行业内衡量企业生产能力和技术水平的重要依据.

 

国内外研究现状

近年来国内外对纤维水泥板的研究集中在两个方面,一方面是开发新型的替代纤维,另一方面是提高已有材料的强度等各方面性能.

 

迄今全世界已有40多个国家(包括所有欧盟成员国)在制造硅酸钙板、纤维水泥板时不再使用温石棉.20世纪初,Hatschek发明了用抄取法制备石棉水泥板,开创了用工业化生产纤维增强水泥(FRC)制品的先例.2006WHO文件中明确提出停止使用包括温石棉在内的一切石棉类增强材料,是消除与石棉有关的疾病(石棉肺、肺癌、间皮瘤等)最有效的途径.

 

目前国际上已公认采用湿法工艺(抄取法、流浆法)制造非石棉硅酸钙板与蒸压纤维水泥制品.最适宜的石棉代用纤维是经化学处理(硫酸盐处理)的木浆纤维或纤维素纤维.常见的石棉代用纤维有硅灰石粉、木浆纤维、聚丙烯(PP)纤维、聚乙烯醇(PVA)纤维、芳纶(Kevlar)、玻璃纤维、矿物纤维、碳纤维、钢纤维等.

 

研究表明,经表面处理的针状硅灰石粉是最适用的石棉代用纤维.与温石棉相比,针状硅灰石粉的主要特点是对人体健康无害.与合成纤维、玻璃纤维和其他人造纤维相比,针状硅灰石粉价格低廉,能大幅降低企业生产成本且增强改性效果明显

 

纤维水泥板的应用

以纤维水泥板为基板生产的深加工产品种类繁多,附加值高.从产品的种类、性能、应用等方面调研了硅酸钙板的深加工产品及其生产工艺.对具有代表性的典型生产工艺产品进行了性能检测和比较分析,同时对不同生产工艺及其产品的应用进行了深入分析和比较.

 硅酸钙板.jpg

内外墙用装饰板材

纤维水泥板深加工典型应用领域为内外墙装饰板材,以硅酸钙板为基板,在表面进行涂装,形成各种仿石、仿木、仿金属、个性定制图案,主要用于公共建筑如医院、地铁、隧道、酒店、KTV、商业楼等.用于内墙和外墙的涂装板表面涂层原料和工艺有一定差别.

 

内墙装饰板材包括:以UV转印技术涂装的仿石、仿木装饰板与以3D打印技术涂装的个性定制图案为主要产品,主要用于公共建筑的内墙装饰

 

外墙应用产品包括:采用喷涂水性漆、真石漆或辊涂氟碳漆形成的仿花岗岩或仿金属的多彩图案、金属图案板材,可通过与保温板复合形成保温装饰一体板,代表企业如上海亚士创能,用于公共建筑、酒店、住宅等外墙;或采用压制木纹图案后淋涂的方法制作板材用于别墅仿木外墙装饰。

 

地面用板材

地面用硅酸钙主要用于地面装修材料,以及代替现有地面材料(木质地板、复合地板、自流平砂浆等),其关键在于能够解决表面耐磨性问题,将硅酸钙板用作地面装修材料,不仅可以解决目前地面装修材料存在的部分问题,同时也拓展了硅酸钙板的应用领域.

 

复合保温板

保温板是以硅酸钙板或纤维水泥平板作为基材板,在中间夹层辅以保温泡沫材料(聚苯乙烯泡沫板)(图6),用于建筑物内外墙,具有良好的保温效果.

 

隔声板、吸音板

硅酸钙板/纤维水泥板具有优越的穿孔性能,可通过高速模具来调节孔径大小,并排列出各种美丽的花型,一般会有二十几种布孔款式、孔径和穿孔率.可通过选用不同孔径、厚度及穿孔率来满足高、中、低频及宽频吸声要求.硅酸钙板/纤维水泥板具有强度高、装饰性好、吸音效果佳及防火、防水、高湿场所不变形、不下陷的特点.该产品可用于地铁、影剧院、电视台、纺织厂和噪音超标准的厂房,以及体育馆、车站、商场、学校等大型公共建筑物的吸音墙板(图7)、吊顶板.

  

防火板

硅酸钙板具有极强的防火性,燃烧等级为不燃A级,还具有极佳的防潮性,在任何温度情况下不会发生变形、开裂、也不会发生霉变、腐烂现象.

 

吊顶用板材

吊顶板材在有或无石棉硅酸钙板/纤维水泥板基板上进行深加工精制而成小规格的天花板成品,功能、质感和图案多样,可直接应用于各种场合的吊顶工程.常见产品有穿孔吸音吊顶板、印花系列吊顶板、防尘系列吊顶板、浮雕系列吊顶板和压花系列吊顶板等(图8).

 

防火门

以纤维水泥板为面板,内部采用轻质硅酸钙保温板可以制备防火门产品,对星石公司提供的防火门产品进行了防火性能检测,检测结果显示:防火板在耐火试验期2h内试件背火面平均温升为135℃,未超过试件表面初始平均温度140℃;最高温升为176℃,未超过试件表面初始最高温度180℃;棉垫未被点燃;未出现裂缝;背火面无火焰,其耐火性能达到了A级防火门的国家标准(注:本次检测防火门未安装门框).

 

发展趋势及展望

纤维水泥板具有优异的性能,在很大程度上超过目前北方常用直面石膏板.而其未来的发展趋势必定要和人类的可持续发展相结合,这就对纤维水泥板提出了一些要求:(1)节约水与天然资源;(2)降低能耗;(3)利用可再生与可循环使用的原材料;(4)不使用有害于环境的原材料;(5)通过循环使用,将废弃物降到最低量;(6)降低水的污染,废水排放前需处理;(7)保护自然环境.

 

 


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