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1、半干法石膏空心砌块得工业化生产安徽森科新材料有限公司教授级高工、董事长张庚福一、石膏砌块浇注法目前国际上与中国国内石膏砌块得生产工艺均为:以建筑石膏为主要原料（亦可加入轻集料）、纤维增强材料、发泡剂等辅助材料,经加水搅拌、浇注成型与干燥而制成得块状轻质建筑石膏制品,其生产设备除部分手工式外,大部分为机械成型,即“立模成型、液压顶升”。建筑石膏粉（磷石膏与脱硫石膏等）未粉碎得颗粒级配不好,颗粒分布比较集中，比表面积小，20-200m得颗粒高达60%,导致石膏粉加水后得流变性差，颗粒离析、内摩擦角大、分层现象严重。为使石膏胶凝材料得流动性,现有石膏砌块得成型方法,不论手工式或机械式均为浇注法,为确
2、保建筑石膏粉等与水得混合物得流动性,提出了石膏得标准稠度需水量,一般在0、7左右,而实际生产中得水膏比远大于“标稠”,即0、8-0、9:1、0,德国石膏砌块生产得水膏比在0、9左右,某些石膏（如钛石膏）得水与石膏得比甚至达到110-120:100。而建筑石膏水化反应结晶得需水量仅为18、62%（理论值）,多余得自由水（60-70%）需要干燥（人工或自然）后方可出厂。自然干燥要求堆场大（年产100万平米石膏砌块堆场约需60-80亩地）,干燥时间一般在30天左右,如遇雨天与湿度大得天气,干燥时间更长,且需人工搬运码垛,增加工时费等,且破碎率高。人工干燥（即热源烘干）,烘干窑投入成本大（一般100万
3、平米/年产）,约需300万元左右，耗能成本一般在8元/itf左右浇注法石膏砌块由于水膏比大，除去结晶水18、62%停论值）,多余得60-70%得水存在石膏硬化体中，干燥后形成孔隙，孔隙率约在60溢右，其晶体形貌图如下（磷石膏）：浇注法磷石膏砌块2000倍SEM照片从晶体形貌瞧，晶体结构细长不粗壮，且端头尖细、毛刺，排列不规则，孔隙率大,其物理力学性能：抗折一般在2、00MP驻右，软化系数小于0、6,物理力学性能比现有市场墙材差，搬运过程破碎率较高，密度轻（一般小于1050kg/m3）。为降低水膏比，国内在石膏砌块生产与实验中，采用如下方法：1、手工浇注：由于手工生产，石膏浆体得流动性要求小，其
4、水膏比可大大降低，一般在0、6:1、0左右，降低了干燥压力。2、高效减水剂，国内不少助剂厂在探索用减水剂来降低水膏比，据说可降低水膏比10-20%,但生产中至今未遇到真实得减水剂，同时价格昂贵，生产实用价值不高。3、球磨粉碎，通过球磨处理，可改变颗粒级配与形貌，增加石膏胶体流动度，降低水膏比约10%供验室实验），但生产实践上未见。4、在石膏胶凝材料中增加改性剂，增加流动度，这就是很好得途径，笔者经过长期实践，其水膏比也仅降低10溢右，未能彻底改变水膏比多得现状。由于石膏砌块干燥压力大（堆场大、烘干成本高，生产周期长），不能形成工业化生产长期以来，为解决高水膏比得干燥问题，业内石膏砌块企业从生产
5、实践中总结出如干燥下方法：1）芯孔水平放置法：利用风得水平方向流动得特点，把砌块芯孔水平放置,便于通风，加快干燥速度;2）建干燥楼，把砌块放到楼房上，增加高度，增加风力，因高度增加,高开湿度大得地面，便于去湿。3）建干燥窑，通过加热干燥上述干燥方法虽有一定效果，但未根本解决石膏砌块得干燥瓶颈，且成本高，占地面积大，搬运成本高，由于物理力学性能差，破碎率高，虽然就是绿色建材，但严重得制约了石膏砌块得发展。二、半干法石膏砌块得提出应用研究就是为生产第一线服务得，市场得需求就是应用研究得方向，石膏砌块浇注法多余自由水得干燥制约了其发展，能否有一种半干法石膏砌块得生产工艺彻底解决其发展瓶颈问题。为此，
6、依据对石膏材性得多年研究与其工艺实践，我们提出了半干法石膏砌块得研究课题。半干法石膏砌块得研究得基本原则就是：1、 半干法石膏砌块得各项指标仍执行JC/T698-2010;2、 半干法石膏砌块得水化与浇注法一法，只就是加水量大大减少，即熟石膏（半水石膏）CaSO、1/2H20+水一水化反应（空气中）一二水石膏（CaSO、2H20）;3、 半干法石膏砌块得机械化生产仍就是模腔成型，但工艺流程与浇注法不同，浇注改为布料。研究表明,半干法石膏砌块与浇注法石膏砌块得结晶理论基本一致,但水化过程与水化反应速率大不一样。从溶解析晶理论瞧,建筑石膏浇注法在高水膏比时初始水化反应快,但晶体产生后,由于水包裹晶
7、核,阻碍了晶体得析晶与晶体结构得生成,延缓了水化、析晶过程（实践中,水膏比得高低可调节石膏得初终凝时间）,由于多余自由水在晶体中得存在,使晶体结构致密性差,空隙率大,晶体结构形貌不粗壮,凝结硬化体力学性能差。而半干法在低水膏比得时候,由于无多余自由水迟缓水化反应,其晶核产生,晶体形成反应速率快,其水化热高于浇注法5-10（初终凝时间远短于浇注法）,由于无多余自由水,再加上添加SK半干法石膏助剂,晶体结构粗壮,致密,硬化密度大,力学性能高,由于配方中除供给结晶得需水量外,还有多余得少量得自由水,可确保完全水化反应,只就是生产中最好水化反应一致,不要因水与石膏粉得界面接触不均匀而影响同步水化,因此
8、加入分散剂非常重要。通过大量实验,半干法石膏砌块有如下技术问题需解决:1、 由于水膏比低,水化反应激烈,一般水化热高出浇注法5-10,某些建筑石膏粉甚至高出10,由于反应激烈,易造成硬化体产生细微裂缝;2、 初终凝时间比浇注法缩短1-2min;3、 在水膏比低得情况下如何确保水与石膏得完全结合,完全水化;4、 密度大,如何降低密度以满足标准要求;5、 半干法石膏胶凝材料粘性极大,选择好不粘得界面材料;6、 半干法石膏胶凝材料对环境温度、水温、粉体温度等敏感性极强,其配方如何满足生产要求;7、 同类石膏,但不同品质,不同类石膏其配方均不一致,其工业化生产时候通过大量得实验以最终确定其配方8、 调
9、整好初终凝时间与现有浇注法基本一致,使石膏砌块高生产效力保持;在解决好上述技术问题后,与其配套得机械设备设计必须满足如下技术要求:1、 浇注法石膏砌块就是在静态得状态下水化、硬化,而半干法石膏砌块就是在动态得状态下水化、硬化,其动态得应力、速率应不破坏其水化时晶体结构;2、 在配方中分散剂得配合下,如何确保水与石膏粉体得充分结合;3、 机械工艺流程时段必须与石膏胶凝体得初终凝时间一致;4、 满足石膏砌块标准控制尺寸时,芯孔率得最大化与石膏胶凝材料添加轻质材料协同,满足表观密度得要求;5、 半干法石膏砌块得石膏浆体敏感性极强,其机械生产得自动控制与动力等如何适应其要求;6、 模腔布料均匀,成型砌
10、块硬化体力学性能一致。7、 如何确保上榫口光滑标准。8、 配料精准,无废料。三、半干法石膏砌块工业化生产得成功半干法石膏砌块提出后,得到现有石膏砌块企业与即将上该项目得仁人志士得广泛认同,给了我们研究得力量与动力。经过近两年来得研发、小试、中试、工业化生产终于成功,现将相关情况介绍如下:经过小试、中试半干法石膏砌块得基本配方已研制成功，即SK半干法石膏砌块助剂，其功能包含：调晶、调凝、分散、增粘、防潮等功效，针对不同得石膏适度调整其组合以满足生产与性能要求。半干法磷石膏（庐江锦龙新型环保建材有限公司）小试得典型配方各项性能测试表如下：2h干法石膏砌块各项参数测试表（样块160*40*40mm）
11、水膏比抗折抗压软化系数表观密度0、71、653、230、6110950、62、134、580、6711840、52、625、930、7212730、452、866、600、7513180、43、107、270、7813620、353、347、950、8014070、33、588、620、8314510、251、水膏比0、5、0、45、0、4较大，水膏比0、25因水太小无法成型,2、因水膏比小，初凝时间非常短，多次反复试验选择调凝剂、调晶剂、分散剂、粘结剂等后方可满足工艺要求。由上表可知，水膏比0、3时干法石膏砌块2h抗折、抗压及软化系数最高，但表观密度也就是最高，需加入适当得轻质材料进行填充才
12、可降低其表观密度。小结:1、干法石膏在水膏比0、3左右各项指标最好，远高于水膏比0、7、2 、干法石膏水膏比0、3得密度最大，超过标准要求；3 、干法石膏水膏比0、3得软化系数最佳，远大于水膏比0、7；结论：干法石膏水膏比在0、3左右通过添加调凝剂、调晶剂、分散剂、粘结剂等助剂得协同作用，通过外力就是可以成型石膏硬化体，且力学性能与防水性能大大提高。扫描电镜其晶体结构形貌，水膏比0、3时晶体排列致密，粗状10000倍电镜SEM登片干法石膏空心砌块中试及成果1、构思、设计、制造：石膏砌块单模腔（666*500*150mm）立式试9平台；主要包括：成型、搅拌、计量、配料，分料等。2、选择各种助剂：
13、调凝剂、调晶剂、分散剂、粘结剂、玻璃纤维、膨胀珍珠岩等：a）选择庐江锦龙新型建材有限公司建筑磷石膏粉、普通自来水；b）以水膏比0、3为基点，向上、向下调整水膏比；c）磷石膏粉加料量从10kg开始，延增至25-30kg,经过数百次试验，得出各项测试数据如下：干法石膏砌块各阶段测试记录（样块666*500*150mm）水膏比磷石膏粉水玻璃纤维分散剂调晶剂粘结剂缓凝剂抗折(MPa)抗压(MPa)软化系数0、2598、89250、50、0250、0350、050、53、027、270、690、2698、89260、50、0250、0350、050、53、127、520、710、2798、89270、5
14、0、0250、0350、050、53、237、780、730、2898、89280、50、0250、0350、050、53、348、050、750、2998、89290、50、0250、0350、050、53、468、330、770、3098、89300、50、0250、0350、050、53、588、620、790、3198、89310、50、0250、0350、050、53、378、110、750、3298、89320、50、0250、0350、050、53、177、640、720、3398、89330、50、0250、0350、050、52、997、190、680、3498、89340、50、0250、0350、050、52、816、770、650、3598、89350、50、0250、0350、050、52、656、370、620、3099、14300、50、0250、0350、050、253、157、570、640、3099、09300、50、0250、0350、0
