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抹灰石膏的使用探討

抹灰石膏是一種建筑內墻及頂板表面抹面的材料,是傳統的水泥砂漿的換代產品,采用建筑石膏為基料,并輔以優化性能材料及多種外加劑和集料配制而成的氣硬性抹灰材料。抹灰石膏作為一種新型的內墻抹灰材料,具有輕質、防火、保溫隔熱、吸音、高強、不收縮、不易開裂、施工方便的特點,得到市場廣泛的認可和大力推廣。抹灰石膏與基層粘接牢固,可避免水泥砂漿抹面出現的空鼓,開裂、脫落等現象,抹灰石膏特別適用于加氣混凝土墻體的抹灰。

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抹灰石膏優點

1 粘結力強

由于加入了多種聚合物,其保水性好。抹灰石膏幾乎與各種墻體基材都能很好的粘結,對于加氣混凝土墻體效果尤其明顯,抹灰時不用刷任何界面劑。由于抹灰石膏具有微膨脹性,能有效抑制抹灰的收縮開裂現象,墻面抹灰層不會出現空鼓、開裂、脫落現象。

2 具有裝飾作用

抹灰石膏墻面致密光滑不起灰,****、無味、不破裂,有較高的強度而不收縮,外觀典雅,達到高級抹灰效果。

3 阻燃性好

抹灰石膏凝結后,有大量結晶水,在發生火災時,石膏中大量結晶水釋放出來,形成的蒸氣阻擋了火焰的蔓延。同時在整個脫水過程中吸收了大量的熱,從而提高了耐火性能。

4 保溫隔熱性好

抹灰石膏硬化體是一種多孔質材料,導熱系數在相同厚度下,是混凝土制品的30%、粘土磚的45%。同時抹灰石膏固化后可有效防止聲波傳遞,隔間效果良好。

5 施工方便

抹灰石膏有良好的和易性、保水性,現場加水攪拌均勻后即可直接上墻抹灰,操作自如,勞動強度低,材料消耗少。

6 節省工期

抹灰石膏抹灰層凝結硬化快,養護周期短,整個硬化及強度達標過程僅1-2d,施工工期比傳統水泥砂漿可縮短70%左右。

7 具有良好的呼吸功能

抹灰石膏在硬化過程中,可形成微小蜂窩狀呼吸孔,當室內環境濕度較大時,能自動吸濕。在相反條件下,能自動釋放儲備的水分,反復循環,將室內濕度控制在適宜范圍之內,為居住者創造良好舒適的生活環境

8 有利冬季施工

抹灰石膏具有早強快凝的特性,施工不受季節限制,尤其在冬季(-5℃以上)仍可施工,其水化速度不因氣溫低而明顯減慢,只要拌合水不結冰即可抹灰,是冬季室內抹灰施工的好材料。

抹灰石膏應用的歷史

      石膏是一種****上**古老的建筑材料之一,直到現在石膏仍然是一種**常用的建筑材料。據歐洲石膏組織(EuroGypsum Organization)的相關資料報道,抹灰石膏的最早應用可以追溯到距今 11 000 年以前,如考古學家發現,在公元前 9000 年左右,位于土耳其中部的加泰土丘休于古城(CatalHuyuk)的遠古居民就已經開始采用抹灰石膏作為裝飾壁畫的基底。公元前 7000 年左右的以色列人就開始采用石膏作為一種地面找平材料。公元前 3000 年左右的埃及人在修建金字塔的過程中就開始采用石膏抹灰材料對石料進行修補、填縫、砌筑、抹灰及地面找平等應用。公元前 700 年的希臘人將石膏材料廣泛應用于雕塑、各種藝術品及建筑中,很明顯希臘人利用石膏膠凝性能的技術源于埃及,在實際應用中希臘人還發現與石灰石相比,石膏抹灰摸上去更溫暖而且更容易溶解。古羅馬作家 Plinius the Elder 在《自然史》中提到,羅馬人從希臘人及古巴比倫人那里學習到了石膏的技術。當時羅馬人不僅已認識到石膏抹灰與石灰抹灰的區別,而且還首次認識到石膏材料只能用于室內非結構承重部位,如他們將石膏用于龐貝古城建筑的內墻抹灰;在實際抹灰中羅馬人還開發了多層石膏抹灰工藝,而且從底到面的抹灰石膏中的砂子數量及砂子顆粒尺寸逐次減小,這無疑對于提高抹灰石膏的抗裂性有重要意義。關于石膏的應用技術古羅馬人 Vitruvius 在《建筑十書》(公元前 80~70 年)中已有簡要論述。

       后來羅馬人通過對歐洲的征服戰爭將石膏技術帶到了中歐與北歐,現在人們通過對羅馬人統治時代一些歐洲建筑物的考察發現,當時羅馬人已知道在石膏抹灰中摻加麥桿與馬毛進行增強。隨著西羅馬帝國在公元 476 年的滅亡,石膏技術似乎一下子失傳了,因而人們對中世紀石膏抹灰的應用知之甚少。中世紀早期德國哈茨山脈(Harz)地區的人們采用不可溶硬石膏進行城墻及建筑物內墻的抹灰,公元 9~13 世紀的一些修道院、教堂及宮殿建筑中都有石膏抹灰的應用,到文藝復興時代石膏抹灰更多用于藝術品創造。到 15 世紀末隨著城鎮的擴建,石膏技術好像又復活了,到 17~18 世紀的巴洛克及洛可可時期,石膏抹灰在宮殿及教堂的內墻應用已非常流行,由于熟練的石膏抹灰工匠較為缺乏,在德國及意利甚至出現一些專門培訓石膏抹灰工匠的學校。歐洲人在多次的大火災中開始認識到了石膏抹灰的防火性能,1667 年英國國王路易十四頒布法令,要求所有的木結構建筑內外墻都要進行石膏抹灰,以達到提高木結構房屋防火的目的。

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      我國的石膏技術運用較晚,**早可追溯到 2000 多年前的秦漢時期,石膏用于古萬里長城的砌筑中,但技術水平較低,目前基本已完全風化。在長沙馬王堆漢墓的建造中,也發現了石膏運用在砌筑灰漿中,但同樣存在技術水平較低的問題。


抹灰石膏的市場發展



       盡管抹灰石膏有非常久遠的應用歷史,但由于缺乏科學的煅燒裝備及工藝、也沒有現代的加外劑技術及配方技術,古代的煅燒石膏及用煅燒石膏與砂子現場配的抹灰石膏的品質及穩定性也不會得到較好的保證。20 世紀 50 年代末,隨著德國干混砂漿的快速發展,德國可耐福集團開發了單層石膏基抹灰干混砂漿產品,20 世紀 60年代中期他們又發明了單層石膏抹灰砂漿噴涂機 PFT-G5C及機噴用抹灰石膏產品 MP75,并在隨后開啟了抹灰石膏機械化施工的革命,從此抹灰石膏的技術及市場發展進入了一個新的發展階段。在一些工業發達國家,抹灰石膏的總用量已達到全部抹灰用量的 50%以上,有的甚至達到 70%,抹灰石膏的研究、生產、標準、裝備及施工等已形成體系。根據歐洲石膏協會的數據表明,現在歐洲有 65 個抹灰石膏的供應商,每年有 300 萬~400 萬 m2 的抹灰石膏應用到建筑的內墻及頂棚,其中僅德國的抹灰石膏就占到 200 萬 m2。與歐洲的磚、石或混凝土實體墻不同,北美的建筑形式多采用柱板式房屋,因而他們會更多地選用石膏板而不是石膏抹灰砂漿,據統計,2005 年美國生產了建筑石膏 2600 萬 t,而絕大部分都被用來生產石膏板,其中僅 1%用于生產抹灰石膏。我國抹灰石膏的研究與發展相對較晚,直到 20 世紀 80年代初期相關科研院所才開始進行抹灰石膏的研究。如冶金部武漢冶金建筑研究所與湖北應城石膏制粉廠研制出了**早的石膏抹灰材料,并于 1983 年 12 月通過湖北省科委組織的鑒定;北京建筑材料科學研究院在 1983~1989 年,先后承擔國家建材局“六五”攻關項目“粉刷石膏研究”、“七五”攻關項目“粉刷石膏系列產品開發”2 個課題,被評為建設部科技成果推廣項目,并獲得北京市科委“新產品、新技術推廣證書”及國家建材局科技進步三等獎;1990 年初《石膏基粉刷材料成套技術》被列為建設部“八五”攻關重點項目,主要由重慶建筑大學、江蘇建科院和山東建科院承擔,重點研究了脫硫石膏、天然石膏和氟石膏制取粉刷石膏的工藝、配方、性能及施工工藝;隨著相關技術問題的不斷解決,抹灰石膏開始逐漸進入市場,北京建筑材料科學研究院于 1995 年開始立項,總投資數千萬元,從國外引進了年產 6 萬 t 的雙筒回轉窯石膏煅燒生產線,該生產線采用法國 OCI 公司的設計,生產設備由西班牙 MONTERDA 公司提供,生產控制由計算機自動控制,并于 2002 年建成并正式投入使用。進入 21 世紀以來,由于抹灰石膏的研究、生產、應用技術已趨于完善,而且其性能優點也開始被施工人員接受,抹灰石膏在國內進入了較快速的發展。根據中國硅酸鹽學會石膏專業委員會專家估計,2004 年國內的抹灰石膏用量已達到 100萬 t。

        泰山石膏 2004 年對國內粉刷石膏的情況進行過較詳細的市場調研,當時大型全自動化粉刷石膏生產線在國內非常少,僅在北京、寧夏、新疆有幾條,全國幾百家企業中絕大多數企業的規模都較小,一般產量在 2000 t 左右,**小的產量僅幾百噸,而且生產裝備簡陋,基本沒有什么質量控制,產品質量也不太穩定,應用的地區主要在北京、天津、上海、新疆、河北、山東等地。經過近 10 年的發展,國內抹灰石膏的用量已得到了快速增長。根據中國砂漿網的統計,2012 年抹灰石膏的用量已達到 260 萬 t。近兩三年隨著機噴應用的快速發展,抹灰石膏的增長已經進入一個加速期。根據中國建筑材料聯合會預拌砂漿分會的統計資料,2014 年抹灰石膏的用量已達到 350 萬 t。如果對比我們與歐洲的抹灰石膏的****用量不難發現,我們抹灰石膏的****用量已遠超過歐洲總用量,但通過我們對市場的了解及相關市場產品的測試與分析發現,國內抹灰石膏的品質與歐洲產品相比還存在一些差距。石膏原材料的穩定性一直是制約抹灰石膏性能充分發揮的一個主要障礙,而原材料的穩定又與石膏煅燒裝備及煅燒工藝密切相關,要提高國內抹灰石膏的品質還需在裝備與工藝上進行更多的研究與投入;另外,由于我們在機噴方面才剛剛真正起步,而歐洲已發展了50~60 年,在產品、施工工藝等方面已積累了大量的實際應用經驗,顯然未來在這方面我們要做的工作還不少。如果我們將石膏原材料的穩定性及機噴技術完全解決并掌握好了,未來抹灰石膏的市場將會有更大的發展。

抹灰石膏的技術進展


3.1 原材料的陳化技術

       目前市場上絕大多數抹灰石膏都是采用天然或脫硫石膏煅燒制備的以 β 半水石膏相為主的建筑石膏作為主要原材料,由于煅燒裝備及煅燒工藝的特點,實際煅燒出來的建筑石膏中往往存在一定的過燒產物,即可溶性Ⅲ型無水石膏。由于Ⅲ型無水石膏在水蒸氣或水作用下會快速轉化為半水石膏,通常煅燒出來的建筑石膏在經過一段時間自然陳化后,其中的Ⅲ型無水石膏會吸收空氣中的水蒸氣而逐漸自然轉變為 β 半水石膏,進而建筑石膏的需水量也會相應地逐漸降低、凝結時間和抗壓強度也會逐漸有所延長和增長,**后建筑石膏的性能不僅趨于穩定而且也趨于優化。國內一些抹灰石膏的生產企業在實際的生產與研究中也發現了陳化對抹灰石膏性能的影響,他們都提出煅燒后的石膏必須經過有效陳化將Ⅲ型無水石膏的量降低到可控范圍后才能保證抹灰石膏的品質及性能穩定。事實上,關于石膏的陳化問題不僅是我們存在,歐美發達國家在煅燒石膏時也存在同樣的問題。尤其是為了提高生產效率并實現節能,快速沸騰閃燒及粉磨煅燒一體化的煅燒方式在歐美已越來越普遍,采用這種快速煅燒的一個主要問題就是煅燒石膏中存在較多的過燒Ⅲ型無水石膏;另外由于抹灰石膏的包裝、儲存及運輸裝備的發展與進步,煅燒好的建筑石膏實際上多數情況下存放在大包或筒倉內,在這種相對密閉的條件下,煅燒好的石膏基本上很難得到充分陳化,進而石膏的品質也得不到較好的保證。針對這個問題,德國石膏煅燒裝備供應商 Claudius Peter 公司在幾年前推出一種加速石膏陳化的裝置,如圖 1 所示,并在保加利亞 AD 公司的石膏煅燒生產線上進行了安裝與測試評估。




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