粉煤灰硅钙板的特性及其在建筑中的运用

　　摘要：草原作为人们旅游度假和居住的圣地， 其相应的建筑配套设施也备受关注。由于草原的地理环境特殊， 所以草原建筑在选材上不同于一般建筑。在国家大力发展绿色环保材料的号召下， 由固体废弃物粉煤灰制备的硅钙板冲击着人们的眼球， 它具备的防火防潮、隔音保温、经久耐用等特性更加适用于草原的建筑。本文对硅钙板的发展研究、特性及在建筑中的应用进行了合理概述。
　　
　　关键词：粉煤灰； 硅酸钙板； 草原建筑； 绿色环保；
　　 　　
　　Abstract:Grassland as a sacred place for people to travel, vacation and live, and its corresponding building facilities have attracted much attention.Because of the special geographical environment of grassland, the selection of grassland architecture is different from the general building.With the vigorous development of green environmental protection material under the call, calcium silicate board made from waste fly ash to prepare the impact on people's eyes, fire proof, sound insulation, durability and other characteristics which have more suitable for grassland construction.In this paper, the development, characteristics and application of calcium silicate board are summarized.
　　
　　Keyword:fly ash; calcium silicate board; grassland architecture; green environmental protection;

　　
　　0、引言
　　
　　草原一直是人们的旅游圣地。在这里人们可以零距离的亲近大自然， 享受这片辽阔的世外桃源。近些年， 随着国民追求幸福感的愈加强烈， 草原不再仅是一块旅游圣地， 更有成为一块居住圣地的发展趋势。大城市喧嚣的生活使得人们更希望返璞归真去追求自然的美， 然而草原凭借着自身优美的环境成为了备受青睐的适宜居住场所之一。但是由于草原独有的气候特点， 使得草原建筑在选材方面的要求不同于一般建筑。草原建筑材料的选择在强度、防火、防潮、保温、耐久性等方面提出了更高的要求。
　　
　　随着我国的建筑市场的快速发展， 新型建筑材料层出不穷。其中废物利用更是成为了新型材料的亮点词汇。粉煤灰硅钙板作为一种绿色环保的建筑材料吸引了大部分人的眼球。故本文对粉煤灰制备的硅钙板在草原建筑上的应用可行性进行了分析与研究。
　　
　　1、硅钙板的发展及研究
　　
　　低密度、高强度、节能环保已经成为了当今社会建材的发展方向。轻质、耐久、防火防潮等特性也成为了大众关注的焦点。
　　
　　硅酸钙板使用最广泛的的国家是美国和日本， 20世纪30年代， 美国就已经对其进行了研发并使用于建筑之中。20世纪50年代日本最先对硅酸钙板的密度进行改良， 开始生产低密度硅酸钙板并在70年代将生产技术推广到世界。随着科学技术的前进与发展， 人们对硅酸钙板进行逐步的探索与改良， 利用其它对身体无害并且环保的材料代替石棉纤维来生产硅酸钙板[1].因此， 硅酸钙板也从石棉硅酸钙板时代过渡到无石棉硅酸钙板时代。上个世纪80年代， 我国开始从生产机理以及生产工艺等方面作为切入点对硅酸钙板进行系统的分析与研究。21世纪初， 我国硅酸钙板产业得到了快速的起步。在国内， 硅酸钙板生产工艺经过优化和改进后形成了以制浆、成型、预养护、蒸压养护、烘干切割等工序为主线的模式进行量产。
　　
　　2、粉煤灰在建筑中的应用
　　
　　粉煤灰是一种固体废物， 是煤燃烧后产生的副产品， 它以一种细灰的形式存在， 其主要成分为：Si O2、Al2O3.粉煤灰本身水硬胶凝性能不明显， 但在水热处理条件下， 可生成具有水硬胶凝性能的化合物， 从而形成一种增加强度和耐久性的材料[2].在相关学者的共同努力下， 成功的将粉煤灰这种固体废物变废为宝， 使其它行业的生产中被重新利用。然而， 建筑行业是粉煤灰应用最广的行业之一。
　　
　　2.1 粉煤灰在混凝土中的应用
　　
　　在混凝土中掺入粉煤灰后发生化学反应从而提高混凝土的各项性能指标已经成为当今建筑行业达成共识的方法。例如将粉磨后达到一定细度的粉煤灰与矿渣粉同时掺入混凝土中， 这样既弥补了在生产高强度混凝土时单独加入粉煤灰造成产品强度略有不足的缺点又弥补了单独加入细矿渣粉带来造价过高的缺点。这样的配料方法使原材料之间的各自缺陷得到了有效的互补， 所以， 该种混凝土的生产成本不仅远低于常规混凝土的生产成本， 而且大大提高了混凝土的各项性能[3].
　　
　　2.2 粉煤灰在建筑用砖中的应用
　　
　　以粉煤灰作为原材料生产的粉煤灰蒸压砖和粉煤灰烧结砖在建筑行业中较为常见。粉煤灰蒸压砖是对粉煤灰等工业废渣进行蒸压养护后制成的一种新型墙体材料。它的主要优点是极大限度的利用了工业和建筑业的废弃物制成高强轻质、绿色环保的产品。粉煤灰烧结砖也可以按照粉煤灰的掺入量多少并结合粘土等胶结材料生产出粉煤灰烧结砖和高掺量粉煤灰烧结砖[4].它的优点同样是高强轻质、绿色环保。
　　
　　2.3 粉煤灰在板材中的应用
　　
　　硅钙板是一种绿色环保的新型建筑材料， 主要用作墙体和装饰。它主要以硅质材料和钙质材料为主要原料， 掺加其它辅助材料制成。粉煤灰硅钙板主要是以粉煤灰、硅钙渣等为硅质材料， 以水泥、脱硫石膏等为钙质材料， 通过混合制浆、压制成型、蒸压养护、烘干切板等工艺流程制出成型板材。
　　
　　3、粉煤灰硅钙板的特性
　　
　　在国家大力倡导生产绿色环保建材的号召下， 硅钙板应运而生， 新型环保材料硅钙板代替石膏板的趋势日益显着， 他独有的防火、耐潮、使用寿命超长等优点是石膏板不能比拟的优点， 目前我国硅酸钙板以水泥、石灰、石英粉等为原材料经过制浆、成型、蒸压养护、烘干切割等一些列生产工序而制得。在绿色环保的大前提下做到了变废为宝。
　　
　　关于粉煤灰硅钙板的特性， 在通过试验后采用横向与纵向对比的方法进行介绍， 分析粉煤灰硅钙板、纤维石膏板以及石棉水泥板的异同点， 从而凸显出粉煤灰硅钙板特有的性质。
　　
　　3.1 强度
　　
　　通过相关试验可知：粉煤灰硅钙板的容重 （g/cm3） :0.8~1.1;纤维石膏板的容重 （g/cm3） :1.1~1.2;石棉水泥板的容重 （g/cm3） :1.6~2.0.粉煤灰硅钙板的抗弯强度 （MPa） :7.6~11.9;纤维石膏板的抗弯强度 （MPa） :8.4~11.3;石棉水泥板的抗弯强度 （MPa） :≮23.9.通过以上数据可以发现， 粉煤灰硅钙板是一种容重较小， 强度较高的轻型板材。如果需要生产高强度板材， 可以在其生产过程中加入其他具有较高抗拉强度的物质， 从而使硅钙板的强度得到进一步的提升。
　　
　　3.2 防火性
　　
　　依据建筑设计防火规范相关要求， 选取6mm厚的粉煤灰硅钙板进行试验， 经过9.4min板材背面温度升高至220℃， 进而达到该材料的耐火极限。将板材耐火试验持续60min后， 可以观察到板材无烟火穿透， 并且板材表面不会出现较大的裂缝也没有塌落现象发生。然而， 在纤维石膏板和石棉水泥
　　
　　板耐火试验中发现， 纤维石膏板的耐火极限约为10min左右， 石棉水泥板的耐火极限仅为5.8min.通过上述耐火性试验可见， 粉煤灰硅钙板耐火性明显优于石棉水泥板， 其属于一种不易燃烧板材。
　　
　　3.3 抗水性
　　
　　在完成抗水性试验后得出粉煤灰硅钙板的软化系数为：0.7~0.8;纤维石膏板的软化系数为：0.2~0.4;石棉水泥板的软化系数为：0.8~0.9.粉煤灰硅钙板的湿胀率为0.034%;纤维石膏板的湿胀率为0.231%;石棉水泥板的湿胀率 （%） 为0.058%.由此可见， 粉煤灰硅钙板的软化系数比纤维石膏板的软化系数高出很多， 并且与石棉水泥板的软化系数相近。以上数据凸显出粉煤灰硅钙板具有良好的抗水性， 可以用于较潮湿的地点。
　　
　　3.4 隔热与隔音
　　
　　粉煤灰硅钙板的导热系数 （W/m·K） :0.183~0.203;纤维石膏板的导热系数 （W/m·K） :0.179~0.263;石棉水泥板的导热系数 （W/m·K） :0.487~0.703.粉煤灰硅钙板的隔音量为45d B;纤维石膏板的隔音量为46d B;石棉水泥板隔音效果为40d B.通过上述实验数据可见， 在同等试验条件下粉煤灰硅钙板的导热系数与纤维石膏板的导热系数相近似， 但是比石棉水泥板的导热系数小。因此， 粉煤灰硅钙板同样也是一种应用于建筑中并作为隔热、保温以及隔声的优良选材。
　　
　　3.5 耐久性
　　
　　测定粉煤灰硅钙板耐久性试验采用的方法是将板材经过碳化、冻融循环以及干湿循环后与初始板材试件进行相关性能对比从而得出结论。试验结果显示：粉煤灰硅钙板经过碳化处理后的抗弯强度和抗冲强度与初始板材强度基本一致 （强度变化范围在0.1%左右） ;粉煤灰硅钙板在经过25次冻融循环 （-20℃~+20℃） 后其抗弯、抗冲强度虽有下降， 但其数值下降范围均在0.1%左右， 并且在硅钙板表面没有出现起层、龟裂现象；干湿循环试验结果基本与冻融循环试验结果相似， 板材强度并没有发生大幅度的变化。由此可见粉煤灰硅钙板的相应性能较稳定， 是一种可用于一般建筑行业或者是特定环境条件下建筑物的耐久建材[5].
　　
　　4、粉煤灰硅钙板在建筑中的应用
　　
　　粉煤灰硅钙板不仅在强度、防火性、抗水性、隔音以及耐久性方面表现突出， 而且可以方便的进行锯、钻、钉、刨等。或是在其表面进行喷浆、贴瓷砖。目前， 硅钙板主要被用于建筑行业的作墙体、吊顶装饰板。硅钙板隔墙通常配套轻钢龙骨使用， 在钢骨架两面各铺一层硅钙板 （一般采用竖向铺板， 以减少水平接缝） 形成二层硅钙板隔墙。使用硅钙板吊顶常配套凹型轻钢龙骨来施工。板的安装方法与隔墙相同。
　　
　　5、结论
　　
　　（1） 粉煤灰硅钙板是一种适应时代潮流的新型环保材料， 其发展前景良好， 不仅将固体废弃物粉煤灰变废为宝， 还提高了板材的相应性能， 真正的做到了绿色高效的发展。
　　
　　（2） 草原的特殊环境对建筑材料的选择提出了更高的要求， 然而粉煤灰硅钙板具有防火防潮、隔音保温、经久耐用特性完全符合草原建筑的环境要求。
　　
　　（3） 粉煤灰硅钙板在草原建筑上的应用适应了生态文明建设的需要， 走上了生态化发展的轨道， 实现了高水平的绿色发展。因此， 这样的应用必然会带来明显的社会效益。粉煤灰制备的硅钙板在草原建筑上的应用也终将成为草原建筑方面的一个亮点。
　　
　　参考文献
　　[1]叶俊沛。硅钙渣、脱硫石膏、粉煤灰等固体废弃物制硅酸钙板试验研究[D].内蒙古科技大学， 2014.
　　[2]李维卡。浅谈粉煤灰在混凝土中的应用[J].科技与企业， 2013, （22） :209.
　　[3]彭洪。混凝土高性能复合矿物掺合料的制备研究[J].建筑技术开发， 2011, 38 （03） :29-32.
　　[4]李庆繁， 李卫国， 宋波。粉煤灰在烧结砖中应用的思考及建议[J].粉煤灰， 2009 （01） :80-81.
　　[5]李锋。我国建材发展趋势及对煤炭行业的影响[J].煤炭经济研究， 2015, 35 （01） :27-31.