发布于:2006-05-06 08:24:06
来自:装修设计/装饰装修材料
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无机矿物制品是指用水泥、石灰、石膏、菱苦土、珍珠岩、矿棉、岩棉、石棉及其它矿物材料为主要原料制成的产品。
无机矿物制品是建筑工程中应用最早和最多的材料,尤其是水泥和石灰,是现代建筑工程不可缺少的原料。
利用无机矿物原料生产的室内装饰制品主要为各种形式的板材,如石膏装饰板、矿棉装饰吸音板、珍珠岩装饰吸音板等。
无机矿物制品的特点是造价低、原料来源广及防火、防水、防潮、隔热、吸音等性能较好,同时生产工艺简单,因此国内外无机矿物装饰材料的发展很快,产量很高,新的品种也在不断出现。
第一节 无机矿物制品的基本知识
一、无机矿物原料简介
用于室内装饰制品的无机矿物原料按其作用可分为两大类:矿物胶结材料和矿物声热材料。矿物胶结材料可将制品胶结成整体,矿物声热材料用于改善制品的热学性能与声学性能。
矿物胶结材料根据硬化条件又有水硬性和气硬性之分。气硬性胶结材料只有在空气中硬化,在空气中能长久保持强度或继续提高强度,如石灰、石膏等。水硬性胶结材料不仅能在空气中,而且能在水中硬化,保持并继续提高其强度,如各种水泥。
无机矿物制品原料见下图10-1。
(一)矿物胶结材料
任何矿物材料当其与水或适当的盐类水溶液混合后,在常温下经过一定的物理化学变化过程能由浆状或可塑状而变为坚硬固体,并因而能将松散材料胶结为整体者,即称为矿物胶结材料。
矿物胶结材料有气硬性胶结材料与水硬性胶结材料之分,区分这一点,对胶结材料的实际应用有很大的意义。水硬性胶结材料,既可用于地上较干燥的地方,也可用于水下、地下、地上潮湿之处。而气硬性胶结材料一般只宜用于地上,不宜用于过分潮湿之处和水下。
1、石膏
用于建筑材料生产的石膏,包括天然石膏和化学石膏。天然石膏有天然二水石膏(CaSO4·2H2O)和天然无水石膏(CaSO4)。天然二水石膏质地较软,天然无水石膏质地较硬,故又称为硬石膏。工业生产中常用的是天然二水石膏,一般提到“石膏”大多数情况下指的是天然二水石膏。
纯净的二水石膏是透明的或无色的,有纤维状、针状、片状等晶体形态。天然二水石膏矿往往含有较多杂质,从产状看,有透明石膏、纤维石膏、雪花石膏、片状石膏、泥质石膏或土石膏。石膏中二水石膏所占的含量,常称为品位,以此来对石膏分级。一级石膏,含二水石膏95%以上,二级含二水石膏85%以上,三级含75%以上。生产建筑石膏板材大都要用三级以上的石膏。
化学石膏,一般是指的各种工业生产中的副产品,是工业废渣,其中含有一定数量的二水石膏,还含有较多杂质,称呼这些石膏时习惯在其前面加上原主要产品类型或石膏来源类型的名称,如磷石膏、氟石膏、排烟脱硫石膏、芒硝石膏等。
石膏有多种存在形态,石膏加热以后会由二水石膏逐步转化为另一种形态,吸湿以后,又会发生相反的变化。生产石膏建筑制品就是依据石膏的这种性质。
石膏加热脱水变成半水石膏(或其它型式脱水石膏),半水石膏加水拌合成石膏浆,石膏浆中的半水石膏等脱水石膏水化硬化又生成二水石膏,石膏浆入模就制成硬化的石膏制品了。
半水石膏凝结时间短,建筑石膏4-8分钟初凝,10-13分钟终凝;高强石膏3-8分钟初凝,15~30分钟终凝。生产石膏建材制品的生产周期短,就是充分利用了石膏材料凝结硬化快的特性。
2、石灰
石灰是使用历史最久,也是目前建筑工程中应用最广泛的胶凝材料。它不仅可以作为单独的胶结材料使用,也可与其它矿物粉末材料混合制成建筑材料。
依硬化条件不同,石灰也有气硬石灰与水硬石灰之分。建筑工程中常用的为气硬性石灰。它是用主要成分为碳酸钙或含一部分碳酸钙,并含有较少粘土杂质(8%以下)的石灰岩煅烧而制成的以氧化钙为主要成分的气硬性胶结材料,通称石灰。
石灰的硬化是由于氧化钙在水中生成氢氧化钙,它由胶体转为结晶,或氢氧化钙与空气接触被空气中的二氧化碳碳化成碳酸钙。
3、水玻璃
水玻璃是将硅酸钠溶于水而制成,在建材生产中常以液态应用,故又名液体玻璃。它与普通玻璃的区别是能溶于水,以后又能在空气中硬化。
水玻璃为一种矿物胶,与有机胶相比,水玻璃不燃烧,也不腐朽。
水玻璃在空气中CO2的作用下,由于干燥和析出无定形含水氧化硅而硬化。与其它胶质材料相比,水玻璃具有较高的耐酸性。但它不能抵抗强酸及碱作用,也不能抵抗水的长期作用。
4、菱镁土
菱镁土为用菱镁矿或白云岩经煅烧、磨细而成的气硬性胶结材料。它的主要成分为MgO或MgO与CaCO3的混合物。
菱镁土如用水搅和,所得浆体凝结极慢,硬化后强度极低,所以应当用各种盐类的水溶液拌和。常用的盐溶液有氯化镁、硫酸镁、硫酸亚铁等。菱镁土与这些盐溶液拌合后生成复杂的混合物。生成物从过饱和溶液中凝成胶体以后又生成结晶,即产生了菱镁土的硬化。当温度提高时,硬化过程会加快进行。
(二)矿物声热材料
在矿物装饰制品中,常加入一些具有绝热、吸声或其它性能的材料使制品具有一些特殊功能。常用的几种材料介绍如下。
1、石棉
石棉是一种非金属矿物,呈白、灰、褐及绿等色。常用的是温石棉,纤维柔软,状如棉花。石棉具有绝热、吸声、耐火、耐酸碱、电绝缘等特性。
2、矿渣棉
矿渣棉是将熔融状态的冶金矿渣用喷吹法或离心法制成絮状,具有绝热、吸声、耐腐蚀、不燃以及价廉、利废等特点。可以呈松散状态或制成毡状使用。
3、岩棉
将白云岩、花岗岩、玄武岩等天然岩石熔化后用喷射法或离心法可制成岩棉,其性能与矿渣棉相同。
4、膨胀珍珠岩
将珍珠岩矿物晾干、破碎、筛分、预热、焙烧,体积骤然膨胀(约20倍)而成灰色或灰色松散粒状,结构呈蜂窝状,是一种高效能绝热材料。
5、膨胀蛭石
将蛭石晾干、破碎、筛分、焙烧,体积膨胀20倍以上,成为许多薄片组成的层状碎片。也是一种高效能绝热材料。
二、无机矿物制品的基本制造方法简介
无机矿物制品的成型主要靠矿物胶结材料的凝结硬化,有着基本类似的生产方法,无机矿物制品的基本生产工艺见图10-2。
图10-2 无机矿物制品的基本生产工艺
其中I号流程主要生产以水泥为胶结材料的制品,Ⅱ号流程主要生产以石膏为胶结材料的制品,Ⅲ号流程主要生产以添加部分有机树脂为胶结材料以及以水淬高炉矿渣为胶结材料的制品。
三、装饰无机矿物制品的种类与特点
(一)种类
矿物装饰制品的分类比较复杂,制品的原料、结构、功能、工艺等等方面互相组合或交叉,按单一某方面分类较困难。由于制品大部分以石膏胶结材料可粗略分为石膏装饰板、装饰绝热吸声板、复合装饰板等三大类。第一类石膏装饰板是以装饰性为主的石膏板材;第二类装饰吸声板是兼具吸声与绝热性能的装饰板材;第三类复合装饰板是多种材料掺合制成的装饰板材。无机矿物装饰制品分类见图10-3。
建筑工程中还有许多结构性板材。这些板材除了主要用作隔断、承重等功能性用途外,往往也带有一定装饰性或特种功能如吸音、隔热等,如水泥木丝板、纸浆水泥板、石膏刨花板等等。它们也常作为装饰板的基材,经特种加工后成结构性装饰材料。
(二)基本结构特点与应用
矿物装饰材料一般均为板材,规格(mm)常用的有300×300×9,500×500×9,600×600×11,900×900×(12~12)等。有各种表面结构如平面型、压花型、浮雕型、嵌缝型、半穿孔型、全穿孔型、盲孔型等;表面的装饰有油漆、贴砂、喷饰、印花、彩画等;内部处理有防水、防潮、防火、吸音、折波等等。
穿孔吸声处理是矿物装饰板的一大特点。穿孔方式和花样也很多,这样声波通过微孔时,声能会部分转化为热能,从而达到吸声效果。
这类装饰材料有许多优良性能。如石膏装饰板具有轻质、高强、防潮、不变形、防火、滞燃、可调节室内温度等特点,并且施工方便,加工性能好,可锯、可钉、可刨、可粘结等优点。添加珍珠岩、岩棉、矿棉等吸声隔热材料的装饰吸音板,对高、中频有良好的吸收效果。在穿孔结构合适时,对低频噪声也有良好的吸收作用。此外,对热传递也有阻滞作用。
由于矿物装饰板有上述装饰与特殊功能,故广泛应用于影剧院、会堂、音乐厅、播音室、录音室等用以控制和调整室内混响时间,消除回声,改善室内的音质,提高语言清晰度。用于旅馆、医院、办公室、商场以及吵闹场所,如工厂车间用以降低室内噪声,改善生活环境和劳动条件。
第二节 纸面石膏板
纸面石膏板作为一种墙体材料,在建筑上占有重要地位。纸面石膏板是以建筑石膏为主要原料,掺入纤维、外加剂(发泡剂、缓凝剂等)和适量轻质填料,加水拌和成料浆,浇注在进行中的纸面上,成型后再覆以上层面纸。料浆经过凝固形成芯板,经切断、烘干,则使芯板与护面纸牢固地结合在一起。纸面石膏板具有质轻、保温隔热性能好,防火性能好,可钉、可锯、可刨、施工安装方便,主要用作建筑物内隔墙和室内吊顶材料。
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生产的前一段与一般石膏板材相类似,脱模成基板后,再用聚酯树脂进行表面处理,处理方法与一般不饱和聚酯树脂的涂饰工艺相同。
压制工序是比较特殊的工序,也是基材生产的关键,压力的大小,初压时间的迟早,保压时间的长短,直接关系到产品的质量。一般压力控制在8MPa左右,初压与恒压时间视材料的凝结情况而定。
(三)装饰板的性能
装饰板的主要物理力学性能为:容重0.98g/cm3,光洁度87度,抗弯强度9.3MPa,表面硬度(HB)34,含水率2.4%,导热系数0.17W/m·K。
装饰板具有轻质、高强、隔音、防火等优良性能。由于采取了防水措施,也可作外墙装饰之用。
二、矿棉装饰吸声板
矿棉装饰吸声板是一种高级装饰材料。按其工艺不同有半干法矿棉吸声板与湿法矿棉吸声板,按表面加工方法不同有普通型、沟槽型、印刷型、浮雕型等四种类型的装饰板。
(一)原料
1、矿棉
是吸声板的基材,要求颜色为黄色或白色,太深则影响着色,渣球量应低于2%,容重小于0.24g/cm3。
2、粘接剂
使用玉米淀粉或木薯淀粉,其糊化温度不同,白色无杂质。
3、防水剂
用石蜡制成的乳化液,浓度40%。
4、增强剂
石棉,有效纤维大于73%,纤维长度与直径比为200;聚丙烯酰胺,分子量30万单位,浓度15%。
此外,必要时可加入防腐剂、固着剂等。
(二)生产工艺
生产分两步进行,先将各种原料混合加工成基材板,再进行装饰加工。
1、基材的加工
将一定量的矿棉放入容器中加水搅拌,使棉与渣球分离,渣球沉于底部,捞出矿棉,再洗涤一次后将棉干水分并称量。有时矿棉也用造粒机分解成粒状棉后再使用,将粘胶剂、防水剂等添加剂按配比混合搅拌成料浆,成型在长网抄取机上进行,料浆经滤水、真空吸水、挤压成为一定厚度毛坯,切割后烘干即成矿棉基板。
2、装饰加工
盲孔加工:用半成品经滚压轧出大小形状不同的不透孔,增加吸音效果,再进行板边精加工,着色,烘干即为成品。
沟槽型板的加工:盲孔板经专门的铣削机分别加工出纵横两方向的沟槽,或铣出圆形,着色,烘干即成。
印刷型板的加工:半成品通过印刷机上的模板,涂上预先配好的涂料,印出各种花纹图案,在花纹上也可撒上细砂,再经烘干而成。
浮雕型板的加工:半成品着色后,通过装有浮雕型板的压力机压出各种花纹,然后再经切割开榫制成。浮雕型板是专业厂制造的,加工费用高。
(三)矿棉装饰吸声板的性能
矿棉装饰吸音板具有吸音、防火、隔热的综合性能,而且可制成各种色彩的图案与立体形表面,是一种室内高级装饰材料。其性能见表10-2。
表10-2 矿棉装饰吸声板的性能
性 能 板尺寸(长×宽×厚)(mm)
600×300×9 600×300×9 1200~3000×375~400×15
容重(g/cm3)含水率(%)弯曲破断荷载(N)导热系数(W/m·K)吸声率(NRC)导火等级 0.412120.0460.46(粘贴法)难燃1级 0.412120.0460.51(粘贴法)难燃1级 0.412120.0460.57(吊装法)难燃1级
第五节 复合装饰板
复合装饰板有轻质硅酸吊顶板、菱镁装饰板、珍珠岩植物复合板、矿渣石膏装饰板。本节介绍后两种。
一、珍珠岩植物复合板
(一)原料
1、一年生植物的秸、秆、草
稻草、稻壳、麦秸、玉米棒、高粱秸、麻秆、麻屑、葵花秆、葵花壳、花生壳、棉秆、芦苇、毛竹、甘蔗渣、茅草等一年生植物的秸、秆、草。
2、珍珠岩尾矿
珍珠岩矿石经破碎筛分后80目以上的废弃物。一般占原矿量的30%。
3、胶结料
有机、无机两大类。可采用树脂、废旧塑料、水玻璃、氧化镁、石膏、石灰、水泥、粉煤灰等。
4、其它添加剂
可加增水剂、阻燃剂、防霉剂、防老化剂,根据不同需要加入。
(二)性能与应用
珍珠岩植物复合板的性能与规格见表。
10-3 珍珠岩植物复合板的性能与规格
性 能 性 能 指 标 规格(mm)
有机树脂热压板 冷压成型板
容重(g/cm3)抗压强度(MPa)抗弯强度(MPa)吸水厚度,膨胀率(24,%)膨胀收缩(气干吸水饱和,%)导热系数(W/m·K)含水率(%) 0.5-1.0114-188-11-0.88-0.14- 0.6-1.353-2055-12-0.2-0.50.125-0.1810-12 2400×1200×6-252000×1000×6-25
珍珠岩植物复合板具有防火、防水、防霉、防蛀、吸音、隔热、装饰性强、可锯、可钉等性能,可用作内外墙板、天花板、地板、门板、框架建筑挂板、组合式轻体多能商品房、车船用板等。
二、矿渣石膏装饰板
石膏是气硬性胶凝材料,抗水性差,掺和一定比例的矿渣,可以大大提高石膏硬化体的抗水性,使制品的一些物理性能得到改善。
(一)原料
1、半水石膏
氟石膏煅烧产品,细度900孔/cm2筛余量小于15%。
2、石灰
用磨细生石灰,细度4900孔/cm2筛余量小于15%,有效氧化钙大于80%。
3、矿渣
水淬粒状高炉渣。
4、水泥
425号硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。
5、璃玻纤维
中碱玻璃纤维,5-10mm。
6、纸浆纤维
水泥包装纸或其它木浆纤维,水浸湿清除绳线、杂草等,打成浆体后使用。
7、添加剂
缓凝剂和矿渣活性激发剂。
(二)矿渣石膏装饰板与其它两种石膏板材性能比较
表10-4 矿棉石膏装饰板与其它两种石膏板材性能比较
类别 品种 含水率(%) 断裂荷载(N) 受湿挠度(mm)
平面板 矿渣石膏装饰板石膏装饰板防潮石膏装饰板 0.60.36- 202.86201.88- 1.02.55.8
盲孔板(孔面积7.8%) 矿渣石膏装饰板石膏装饰板 1.150.35 197.96146.02 1.53.7
凹形雕花板 矿渣石膏装饰板 0.57 183.26 1.8
矿渣石膏装饰板的特点是防水性较好,受潮受湿状态下的强度较好,故可用于比较潮湿的装饰部位。
第六节 建筑装饰基材板
这类板材广泛用于建筑装修,有些板材本身既具有一定装饰性,有些则只需作表面装饰处理如油漆、贴面等即成为装饰板材,在此作简单介绍。它们可分为石膏类、水泥类、菱镁类。应用最多的是前两类。
一、石膏纤维板
以石膏为基材,加入适量有机或无机纤维为增强材料,经打浆、铺装、脱水、成型、烘干而制成的一种无面纸纤维石膏板。它具有质轻、高强、耐火、隔声、韧性高的性能,可进行锯、钉、刨、粘等,其用途与纸面石膏板同。
二、纤维增强石膏压力板
纤维增强石膏压力板(又称AP板)是以天然硬石膏(无水石膏)为基料,加入防水剂、激发剂、混合纤维增强,用圆网抄取工艺成型压制而成的轻型建筑薄板。它具有硬度高、平整度好、抗翘曲变形能力强等特点,可用于各种室内隔墙、墙体复面和吊顶。
三、石膏刨花板
石膏刨花板是以石膏为粘结剂,木质刨花为增强原料,添加其它辅助材料经拌合、铺装、压制而成的板材。它有较高的力学性能,优良的耐火性和不燃性,产品可以砂光、锯割、打钉和拧螺钉,也可用墙纸、装饰纸、薄膜、单板等复贴而增加其装饰性,是一种新型的室内建筑与装饰材料。可用于隔墙板、天花板、壁橱、地板拼块等。
四、纤维水泥平板
以矿物纤维、纤维素、纤维分散剂和水泥为主要原料,经抄坯、成型、养护而成的薄型建筑平板。这种板材加工性能良好,表面易装饰,可喷涂和贴壁纸。广东省埃特尼特有限公司采用不同原材料及配比,生产出不燃平板、埃特墙板和防火板三个品种。这些板材可用于工业与民用建筑物的内、外墙板、天花板、壁柜、门扇及需要防火的部位。
五、无机纤维增强平板
简称TK板,是以低碱水泥、中碱玻璃纤维和短石棉为原料、经圆网成型机抄制成型,再蒸养硬化而成的薄型平板。这种板材抗冲击性好、加工方便,用于隔墙、吊顶和墙裙板。
六、纤维水泥加压板
简称FC加压板。它是以各种纤维和水泥为主要原料,经抄取成型、加压蒸养而成的高强度薄板。这种板材的密度较大,表面光洁,强度高于同类产品,用于内墙板、卫生间墙板、吊顶板、楼梯和免拆型混凝土模板。
七、水泥刨花板
水泥刨花板是以水泥、木材刨花为主要原料,加入适当水和化学助剂,经搅拌成型、加压、养护等工序制成的薄型建筑平板。它具有自重轻、强度高、防火、防水、保温、隔音、防蛀等性能,可进行锯、粘、 钉、装饰等加工,主要用一建筑物内外墙板、天花板、壁橱板等。
八、水泥木丝板(万利板)
水泥木丝板是以木材下脚料经机械刨切成均匀木丝,加入水泥、水玻璃等经成型、铺模、冷压、干燥、养护而成的一种吸声、保温、隔热材料。
其性能与应用同水泥刨花板,但因其骨架为木丝,故强度与吸声性能较好。
九、硅酸钙板材
硅酸钙板材是用粉煤灰、电石泥等工业废料为主制成的建筑用板材。常用品种有纤维增强板和轻质吊顶板两种。
纤维增强硅酸钙板是以粉煤灰、电石泥为主,用矿物纤维和少量其它纤维增强制成的轻质板材。这种板材纤维分布均匀、排布有序、密实性好,具有防火隔热、防潮防霉等特点,可以任意涂饰、印刷花纹、粘贴各种贴面材料,可以用常规工具锯、刨、钉、钻等加工,用于吊顶、隔墙板、墙裙板等,适合于地下工程等潮湿环境使用。
轻质硅酸钙吊顶板是在硅酸钙板材原料中掺入轻质骨料制成的轻质高强吊顶板材,其容重为400kg/m3-800kg/m3。轻质硅酸钙吊顶板轻质高强、耐水防潮、声学及热学性能优良,可用于礼堂、影剧院、餐厅、会议室吊顶及内墙面
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