玻纤菱镁建筑模壳的研究与生产 朱玉杰 朱效甲 刘蓉梅 刘念杰 朱效兵※ （济南市杰美菱镁建材研究所 山东济南 250031） 摘要：本文重点阐述了菱镁建筑模板中的定型模板亦即菱镁建筑模壳的研究成果及其应用效果，对其中的几项关键技术：如模壳的脆性大、易吸潮返卤、模壳的易变形、模壳的不耐水等弊病进行了较深入的探讨并提出了解决措施。 关键词：菱镁建筑模板；模壳；脆性；吸潮返卤；变形；耐水 1 前言 目前用菱镁材料制作建筑模板，已引起国内外很多的关注，实践证明这也是前景乐观的一个新生事物。目前已问世的菱镁建筑模板已有三种：a.菱镁一次性建筑模板；b.菱镁建筑周转模板；c.菱镁定型建筑模板（即建筑模壳）。 这几年我们用菱镁材料生产的一次性建筑模板，不但在国内应用，而且在澳大利亚也取得成功。 利用菱镁材料生产的建筑周转模板在使用效果和周转次数上已达到竹胶板的水平。 定型建筑模板（即建筑模壳）经过两年多的研究与应用已取得了令人满意的效果，并申请了专利，专利号为ZL2008200228997，且制订了行之有效的企业标准（JM003—2008），现在已在武汉等几个城市推广应用，并取得了肯定的效果。 建筑模壳因造型较其它模板和周转模板复杂，性能要求高，所以生产和使用过程中技术含量较高。为便于同行交流，现将我们在试验研究和应用中取得的一些经验与同行切磋。 2 菱镁建筑模壳几项关键技术的探讨及解决措施 2.1 菱镁建筑模壳脆性大弊病的探讨及解决措施 很多搞菱镁建筑模壳者失败的主要原因之一是没有解决模壳脆性大、韧性不足的弊病。在建筑施工浇注砼时必然用插入式振捣器振捣，因模壳太脆导致模壳被振捣破裂，使砼料浆泄漏，导致使用失败。前几年很多地方搞的菱镁桥涵内模所以衰败下去，其中主要原因也是如此。 菱镁建筑模壳脆性大、韧性不足的原因有两个： a.在生产中使用高碱玻璃丝布（或丝）作增强材料。这种材料既不耐碱腐蚀也不抗老化。其实国家在90年代初已经明令禁止生产和使用高碱玻璃纤维丝及布。经我们多次试验和观察，高碱玻纤布放在房顶的露天环境中时间不到一年就已粉化，玻璃纤维变成细粉随风飘扬在空气中，证明了高碱玻璃纤维布耐候性极差。 菱镁制品是一个碱性体系，PH值在9左右，将高碱玻璃丝浸在PH值9的溶液中一个月，玻璃丝表面即被腐蚀的麻点斑斑。这类体系的板状菱镁制品其抗弯强度很低，受力后很容易断裂，断口不是藕断丝连，看不到玻璃丝的痕迹，产品脆性很大，无使用价值。 无数次的教训告诫人们，在菱镁制品中必须严禁使用高碱玻璃纤维布，菱镁建筑模壳更应如此。 b.在菱镁建筑模壳生产配方设计时没有采取增韧措施 菱镁材料属无机材料范畴，众所周知无机材料的韧性远远不及有机材料，所以要提高菱镁制品的韧性，在产品配方设计时必须采取增韧措施，提高菱镁胶结料的韧性，增加玻纤菱镁建筑模壳受弯时的表面初始裂纹挠度值。具体效果见表1。 表1 复合增韧剂的增韧效果
由表1数据充分显示，菱镁建筑模壳在生产时添加适量增韧剂可以显著的提高制品的韧性。这一新技术也适应其它板类菱镁制品。 另外，同一种材料厚度越薄，韧性就越好。根据这一道理，可以把本来很硬而且脆的东西加工成柔软的薄膜，据此在菱镁建筑模壳生产时，在保证外观质量的前提下，尽量将表面料浆层做薄，可以显著地提高产品受弯时的初始裂纹挠度值，从而提高产品的韧性。 关于板类菱镁制品的脆性一直缺乏一个量化指标来评定。我们经过几年的努力总结出了板类菱镁制品脆化系数的测定方法,实践证明行之有效。因为玻纤菱镁建筑模壳属板类菱镁制品，所以可以用该技术检测菱镁建筑模壳的脆性。具体见表2。 表2 板类菱镁制品不同工艺配方的脆化系数比较
板类菱镁制品的脆化系数，我们在企业标准中规定不小于0.7,表2中编号济南A和宜兴08083两种产品是由我们提供生产技术生产，其脆化系数超出规定的指标，产品表现出了良好的韧性。用此技术生产的玻纤菱镁建筑模壳使用效果良好。 2.2 菱镁建筑模壳吸潮返卤弊病的探讨及解决措施 菱镁建筑模壳的主体材料是MgO和MgCl2，硬化过程的主要化学反应是：5MgO+MgCl2+13H2O=5Mg(OH)2MgCl2·8H2O(简称518相)，518相是菱镁制品各项技术性能的来源，生成的518结晶相越多，产品技术性能越好。 有的学者曾报道产品中还有相当数量的318相，我们通过热分析和х射线衍射分析，皆未发现318相。分析原因，我们认为现在的菱镁制品生产配方碱度都较高，而318结晶相是在较低碱度下生成的硬化产物，因而产品中未曾发现318相。因而在研究产品吸潮返卤时，318相不是研究的对象。518结晶相是否具有吸潮返卤能力，有的学者提出这一问题，我们经过反复试验未发现518相能吸潮返卤；但518结晶相热稳定性较差，在热分析中发现从70℃开始分解： 70℃→90℃ 5Mg(OH)2MgCl2·8H2O───→5Mg(OH)2+MgCl2+8H2O 分解后的Mg(OH)2以水镁石结晶相存在，在90℃恒温30分钟后制品中的518结晶相不复存在，全部变成水镁石（Mg(OH)2结晶体），MgCl2全部游离出来，由于这些游离MgCl2的出现，制品由不吸潮返卤变成严重吸潮返卤。菱镁制品的吸潮返卤根源是制品中游离MgCl2的存在，这已是不争的事实。要解决菱镁建筑模壳的吸潮返卤弊病，就必须从治理游离MgCl2着手，具体措施是： a.在菱镁建筑模壳生产时设计合理的配方及合理的生产工艺参数，使硬化反应尽量进行xx，使制品中的游离MgCl2减少到{zd1}程度，直至失去吸潮返卤能力。根据我们的实践，制品中的游离MgCl2只要小于5%，制品就失去了吸潮返卤能力，这样的菱镁制品在标准的潮湿环境中放置3天，其单位面积吸湿率不超过10mg/cm2,制品具有很强的抗吸潮返卤能力。 b.采取双管齐下的措施：菱镁建筑模壳生产时在料浆中加入憎水防水剂，使制品外表面及内部的空隙、空洞、毛细管内壁形成一个极其微薄的憎水薄膜，阻断水分的传输途径，将游离的MgCl2屏闭在制品中，使制品失去吸潮返卤能力。 c.生产中，在正确养护机理与养护工艺的指导下，抓住养护三要素（温度、湿度、时间），充分创造518结晶相的生成条件，促使多生成又要防止已生成的518相重新分解而析出游离MgCl2,尽量减少制品吸潮返卤条件。 生产中只要抓住以上三项措施，就可以解决菱镁制品的吸潮返卤弊病。 2.3 菱镁建筑模壳翘曲变形弊病的探讨及解决措施 玻纤菱镁建筑模壳是一个外形较复杂的薄壳结构，在模壳生产过程中若各项工艺参数控制不严格，产品很容易产生法兰弯曲、大面产生鼓洼、形状扭曲、法兰外边缘贯穿性裂纹等弊病。此弊病产生的根本原因是因为菱镁建筑模壳在硬化过程和使用过程中体积稳定性较差造成的。 菱镁制品硬化过程是一个典型的体积膨胀过程，膨胀的原因是因为硬化产物518相的生成，518相的生成过程伴随着体积膨胀（已有专文，在此不再赘述），由表3和图1的结果显示的非常充分。由试验结果可以看出，试验初期是一个典型的体积膨胀过程，5天到达膨胀峰值，膨胀率高达1.88‰，这个膨胀过程既有518相生成过程的化学膨胀，也有化学反应过程放热的热膨胀，两种膨胀叠加在一起，促进了体积膨胀的迅速发展，当硬化反应的激烈期过后热膨胀逐渐xx，试件出现轻微收缩，至解除保潮后，试件中的自由水分蒸发，出现干缩，至32天干缩值降至0.81‰，由此可以看出菱镁制品即使经过较长时间的养护，进入使用期后其体积仍然比生产初期的体积大，所以正常生产的菱镁制品是不会干缩裂纹的，有些菱镁制品生产厂产品出现干缩裂纹，多数都是因缺乏专业知识，粗制滥造引起的恶果。
表3 菱镁制品养护过程中体积稳定性检测结果
图1 菱镁制品养护过程中的体积稳定性
2.4 菱镁建筑模壳不耐水弊病的探讨及解决措施 菱镁制品耐水性能的好坏是制品耐久性能的重要体现，众所周知，未改性的菱镁制品本身是不耐水的。我们的试验结果列于表4。 表4 未掺加抗水改性剂的菱镁制品的耐水性能
通常人们都用软化系数表示耐水性，从表4结果可以看出，不经过耐水改性的制品浸水一个月抗折强度损失62%，只保留了38%，而抗压浸水一个月强度损失81%，只保留了19%，这些制品已经是极不耐水，不能用于潮湿及有水的环境中。 要提高菱镁制品的耐水性，其途径有两个： a.加入某些改性剂，改变菱镁制品硬化物相的结构状态，使结晶相变得细小紧密，使水不容易渗透到结晶相内部，避免或减少了对结晶相的溶蚀，目前多采用的是磷酸盐，有些磷酸盐效果颇佳，磷酸的效果较逊色。 b.采用某些憎水剂，加入后在菱镁制品的表面、孔洞、空隙、毛细孔内壁形成极薄的憎水薄膜，阻断水分的传输，阻止结晶相的溶蚀以其提高制品的耐水性。 目前许多菱镁学者还在探讨其他途径，也都取得了不同程度的进展。在生产上一般是采取双管齐下的办法，采取综合措施，效果都比较理想。我们的试验结果列于表5。 表5 改性菱镁硬化体浸水半年耐水性能试验结果
由表5的试验结果可以看出，采取综合措施解决菱镁制品的耐水性弊病效果是很显著的；改性后的菱镁制品经半年浸水强度降低很少，有的还有提高，尤其抗折软化系数都有明显的提高，有的提高31%,现已近十年,这些制品没有发现不耐水的迹象。 有不少菱镁建筑模壳是用在地下工程，就是普通的建筑工程在施工时模壳都要接触水泥沙浆和水，所以，在菱镁建筑模壳生产时必须施加耐水改性措施。 3 结语 1．菱镁建筑模板是一项很有发展潜力的新生事物，其中的菱镁建筑模壳由于使用效果好，是很 受建筑业关注的一项新产品。 2．本文总结了玻纤菱镁建筑模壳脆性大、易吸潮返卤、易变形、不耐水的试验研究成果并提出了解决措施，制订了编号为JM003—2008“玻纤菱镁建筑模壳”企业标准指导和控制生产。本研究成果在我国武汉等大城市进行了推广，取得了良好效果。 3．因该产品是一项新生事物，有待同行共同切磋技术，使之日趋完善。 参考资料： 1.中国菱镁 1999年第3期，《菱镁水泥硬化特点的研究及其对生产的指导》，作者朱玉杰 2.《氯氧镁水泥及其应用》 余红发著
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