纤维水泥板及硅酸钙板四部分材料构成

2021-07-12

纤维水泥板及硅酸钙板属于无机复合材料,主要由胶凝材料、增强材料、功能性填料和外加剂四大材料构成、纤维水泥板主要的胶凝材料是水泥,硅酸钙板常以水泥+钙质材料十硅质材料为基材。无论是以水泥为主要胶凝材料,还是以钙质和硅质为主要的原材料配方,基材通常都有较高的抗压强度和刚度,但是其抗拉强度与极限延仲率都较小、材料通常表现为脆性2特征材料。鉴于基材抗拉强度较低、材料脆性的特点,在制品中加人纤维来增强制品的抗拉强度以及韧性。

胶凝材料是生产纤维水泥板与硅酸钙板的基础材料。胶凝材料的属性和特性基本上代表了该制品的属性和特性。

增强纤维材料是板材强度的来源之一、除产生增强作用外,还起到改善凝胶材料在性能上的某些缺陷、提高抗拉强度、降低脆性等作用。功能性填料用于改善制品的特殊性能。根据不同的用途,选择不同性能的功能性材料,以改变纤维增强胶凝材料制品的性能特点,产生具有不同性能的制品,如普通用途的、防火用途的、潮湿场合用途的、室外墙体用途的和屋面瓦用途的等。

外加剂是用于改善工艺性能,以满足生产装备及工艺要求的一种外加材料。外加剂一般对制品的性能不产生影响。当生产配方中所使用的原材料性能无法稳定或者无法满足某些工艺要求时,借助外加剂来改善某些缺陷,以期获得所需要的结果。

1.胶凝材料

纤维增强水泥和纤维增强硅酸钙产品的生产工艺基本相同,但所用原材料有区别。由于材料的不同,其硬化反应机理也不同,生成物也不同。不同的制成工艺对原材料的要求也不样,如自然养护与蒸压养护在胶凝材料的选择上有明显的不同。自然养护制品必须利用水泥作为主要胶凝材料,其硬化反应是利用水泥水化反应产生强度,一般采用常温保水硬化或蒸汽加速硬化数小时后再转为常温保水硬化。蒸压养护制品既可以利用水泥水化产生强度,外加石英粉,在高温高压下与水泥水化产生的氧化钙发生化学反应产生强度;也可以利用石灰和石英作为主要基础材料,通过饱和蒸汽的水热合成反应实现硬化。

对于自然养护产品,胶凝材料的选择主要是不同标号的水泥,也可以包括少量的超细石英,其反应生成物以水化硅酸钙为主;对于蒸压养护产品,胶凝材料包括氧化钙或 Ca(OH)2以及二氧化硅,这些钙质材料和硅质材料共同构成硅酸钙胶凝物,其反应生成物以托勃奠来石为主。也就是说,水泥是一种包括了钙质材料和硅质材料的硅酸钙胶凝材料,其本身就具有胶凝作用并硬化成为水泥石,而氧化钙和 Ca(OH)2。仅属于钙质材料,必须与作为硅质材料的一氧化硅,在一定压力的饱和燕汽作用下发生水热合成反应才能生成胶凝材料.


2.增强纤维材料

在纤维增强制品中,其强度性能除取决于胶艇材料的性能以外,还取决于作为增强材料使用的纤维材料。免蒸压工艺生产的纤维增强无机复合材料制品,增强材料的选择一般遵循以下原则;以木泥或者性能稳定的胶凝材料为基材,木浆纤维与化学纤维复合使用,选择适宜的辅助材料以满足产品的性能设计要求。以胶凝材料为水泥的配方为例,免蒸压产品的基础强度主要来源水泥。因为木浆纤维本身的湿胀率较高,木浆纤维的使用量不宜过高,应该以能满足工艺要求为原则,过高的木浆纤维用量会导致纤维水泥制品的湿胀率增加。在免蒸压抄取工艺中,木浆纤维的用量以满足物料抄取为原则,一般使用批为原材料干基的3%一4%。配方中各材料比例为水泥60%一70%,木浆纤维3%一4%,化学纤维1%~2%,其余的为输助材料。化学纤维,如常用的聚乙烯醇纤维(维纶纤维PVA),其所占比率为1%—2%。除此之外,其余输助材料如硅微粉、云母、硅灰石、石灰石粉等也会被使用到。

对于蒸压养护工艺生产的纤维增强水泥和纤维增强硅酸钙板产品,材料选择一般遵循以下原则:以钙质材料和硅质材料为主要原材料,木浆纤维作为主要的增强纤维,选择适宜的轴助材料。由于大多数化学纤维在高温高压的水热环境下会软化和溶解,对于蒸压养护工艺生产的纤维水泥制品和硅酸钙产品,使用的纤维主要是木浆纤维、因此,在燕压养护的配方设计中,木浆纤维既要满足生产工艺的需求,同时也要承担增强型纤维的作用。与免蒸压的配方设计相比,蒸压养护配方一般都会使用更多的木浆纤维,通常蒸压养护配方中木浆纤维占原材料的7%一10%。需要注意的是,木浆纤维的降解特性对于其使用寿命有影响,在碱性环境中植物纤维的降解速度还会加快。因此,对于只使用木浆纤维作为唯增强纤维的纤维增强水泥制品和硅酸钙板制品,要重视对产品的纤维耐久性能进行评估。


3.功能性填料

功能性填料是赋予纤维增强胶凝材料些特殊的功能而采用的填料物质。比如为改变制品的密度,可以通过外加重质填料提高制品的密度,也可以通过外加轻质填料降低制品的密度。如对室外用产品,由于需要考虑到室外产品对力学性能以及物理性能的不同要求,还可以通过外加硅微粉来改善室外用产品的"湿干强度比"《饱和水强度:烘干强度》,也可以在配方中增加怡水材料,在不改变产品密度的情况下调整吸水率。


4.外加剂

外加剂在大多数情况下只是纤维增强制品在制成工艺方面的需要,也有少部分是用于改变制品的某些性能。对于工艺方面的外加剂,比较常见的是用于改变浆料性能,如料浆稠度、分散性、黏度、絮凝和悬浮性能,消泡剂用于减少料浆的气泡。

纤维增强制品一般都包括上述四大功能类型的物质作为原材料,最为常见的、以自然养护作为硬化手段的、以抄取法工艺作为制板设备的波纹瓦、平瓦、山墙板等室外用产品,通常其生产原材料包括水泥、纤维、絮凝剂。以压猴养护作为硬化手段的、以抄取法工艺作为制板设备时,通常其生产原材料包括生石灰或熟石灰、少量水泥(仅作为湿坯初期硬化定型用途)、石英、纤维和絮凝剂。


胶凝材料:自然养护  水泥;

硅质、钙质材料:压蒸养护  石英粉  水泥  粉煤灰  石灰  电石渣  硅藻土;

增强材料:  

自然养护  木本纤维  石棉  玄武岩  草本纤维  水镁石  聚丙烯  废纸  海泡石  维纶  竹纤维  硅灰石  玻璃纤维  云母;

压蒸养护  木本纤维  石棉  玄武岩  草本纤维  水镁石  玻璃纤维  废纸  海泡石  竹纤维  硅灰石  云母。


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