解析國(guó)際纖維水泥制品的現(xiàn)況與動(dòng)向
1 概況
1988年美國(guó)愛(ài)達(dá)荷大學(xué)(University of Idaho)的Al Moslemi教授發(fā)起每二年召開(kāi)一次“國(guó)際纖維增強(qiáng)無(wú)機(jī)復(fù)合材料會(huì)議”(International Inorganic—Bonded Fiber Composites Conference,縮寫I IBCC),旨在建立一個(gè)多種纖維增強(qiáng)無(wú)機(jī)復(fù)合材料(包括纖維水泥制品、纖維石膏制品、纖維陶瓷制品等)的研發(fā)、制造、應(yīng)用以及市場(chǎng)開(kāi)拓等方面的國(guó)際信息交流平臺(tái)。自第一屆會(huì)議以來(lái),每屆均有不少制造商、銷售商、原材料供應(yīng)商以及用戶參加,但絕大多數(shù)與會(huì)代表來(lái)自西方發(fā)達(dá)國(guó)家,商業(yè)氣息較濃。值得注意的是在近幾屆會(huì)議上開(kāi)始重視技術(shù)問(wèn)題的探討,并有一些國(guó)際知名的學(xué)者出席,同時(shí)與會(huì)代表中也有較多來(lái)自發(fā)展中國(guó)家。
第十屆國(guó)際纖維增強(qiáng)無(wú)機(jī)復(fù)合材料會(huì)議于2006年11月15 H至18日在巴西圣保羅(Sao Poulo)召開(kāi)。此屆會(huì)議的主辦單位是巴西圣保羅大學(xué)和美國(guó)愛(ài)達(dá)荷大學(xué),協(xié)辦單位有挪威???Elkem)材料公司、巴西巴西里脫(Brasilit)公司與法國(guó)圣戈班(Saint—Gobain)公司等。共有來(lái)自32個(gè)國(guó)家與地區(qū)的140余位代表與會(huì),其中中國(guó)代表6人。此屆會(huì)議的重點(diǎn)為纖維水泥制品,有以下六個(gè)主要議題:(1)新產(chǎn)品與新概念,(2)原材料與工藝,(3)國(guó)際市場(chǎng)的工程材料,(4)耐久性與應(yīng)用,(5)循環(huán)利用與可持續(xù)發(fā)展,(6)拉美與亞洲的市場(chǎng)走向與趨勢(shì)。
會(huì)上共宣講了33篇論文,其中有以下七個(gè)主報(bào)告:(1)高性能纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制作技術(shù)(美國(guó)S.P.Shah與Kuder),(2)Hatschek法制造纖維水泥制品過(guò)程中絮凝劑的最佳使用(西班牙Negr0等),(3)不同合成纖維用作空氣養(yǎng)護(hù)的纖維水泥主要增強(qiáng)材的比較(巴西Savastan0等),(4)纖維水泥優(yōu)化和按既定性能制作制品的微觀力學(xué)模型(美國(guó)Victor Li與 Enhua Yang),(5)纖維水泥制品的裂縫問(wèn)題(瑞士Ak—ers),(6)功能梯度觀念應(yīng)用于纖維水泥復(fù)合材料(巴西 John與Dias等),(7)中國(guó)非石棉纖維水泥制品的發(fā)展 (中國(guó)沈榮熹、林震與張沂),(8)用真空法制造纖維水 泥波瓦(哥倫比亞.Delvast0等)。在會(huì)議期間有若干公 司設(shè)置了展臺(tái),陳列樣品并提供有關(guān)資料。會(huì)議最后一 天組織代表們參觀了由巴西里脫公司與圣戈班公司合 資建造的位于Jacarei的聚丙烯纖維廠,該廠專門生產(chǎn) 用于制造非石棉纖維水泥制品的高強(qiáng)度聚丙烯纖維 (high tenacity PP fiber)。
通過(guò)此會(huì)議可獲得國(guó)際纖維水泥制品的現(xiàn)況與動(dòng) 向的最新信息,并有助于借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步推動(dòng)我 國(guó)非石棉纖維水泥制品的發(fā)展。
2 非石棉纖維水泥制品的技術(shù)路線
自上世紀(jì)80年代初發(fā)現(xiàn)石棉粉塵有害人體以來(lái), 國(guó)際上一直致力于研發(fā)非石棉纖維水泥制品。目前絕 大多數(shù)歐盟國(guó)家、美國(guó)、日本與澳大利亞等國(guó)已不生 產(chǎn)、不進(jìn)口、不使用石棉水泥制品,用非石棉纖維水泥 制品取而代之。若干發(fā)展中國(guó)家如中國(guó)、巴西、智利、秘 魯?shù)仍诶^續(xù)生產(chǎn)與使用石棉水泥制品的同時(shí),也在生 產(chǎn)與使用非石棉纖維水泥制品。綜觀國(guó)際上開(kāi)發(fā)非石 棉纖維水泥制品的技術(shù)路線,基本上可歸納為下列四 個(gè)方面。
(1)以原先生產(chǎn)石棉水泥制品的濕法工藝(wet process)為基礎(chǔ),加以適當(dāng)改進(jìn)并增添若干必要裝備, 用來(lái)生產(chǎn)非石棉纖維水泥制品。濕法工藝以抄取法(即 Hatschek process)為主,其次為流漿法。采取此技術(shù)路 線的主要優(yōu)點(diǎn)在于可大大降低改產(chǎn)非石棉纖維水泥制 品的投資費(fèi)用。由于石棉纖維兼有增強(qiáng)作用與過(guò)濾作 用,而絕大多數(shù)石棉代用纖維僅有增強(qiáng)作用而無(wú)過(guò)濾 作用,只有纖維素纖維(cellulose fiber,由木漿纖維經(jīng)。 機(jī)械與化學(xué)處理并經(jīng)精打漿而制成的細(xì)纖維)既有一 定的增強(qiáng)作用又有與石棉相仿的過(guò)濾作用。為此,用濕法工藝生產(chǎn)非石棉纖維水泥制品,必須摻有纖維素纖維。由于制造非石棉纖維水泥制品所用增強(qiáng)纖維、水泥基材與養(yǎng)護(hù)方法的不同,又可分為以下兩類制品。 1)常溫養(yǎng)護(hù)的纖維水泥制品(air—cured fiber ce—ment product)用某種合成纖維作為主要增強(qiáng)材,用適量的、經(jīng)精打漿的纖維素纖維作為過(guò)濾材。水泥基材由普通波特蘭水泥與某些摻合料所組成。制品成型后經(jīng)常溫養(yǎng)護(hù)。主要生產(chǎn)非石棉纖維水泥波瓦與屋面板。 2)蒸壓養(yǎng)護(hù)的纖維水泥制品(autoclaved fiber ce— ment product)用摻量較高、經(jīng)適度打漿的纖維素纖維作為增強(qiáng)材,用普通波特蘭水泥與磨細(xì)石英砂等組成基材,制品成型后經(jīng)蒸壓養(yǎng)護(hù)。主要生產(chǎn)非石棉纖維水泥制品隔墻板、外墻掛板與天花板等。
(2)以原先生產(chǎn)某些石棉水泥制品的擠出法工藝(extrusion process)為基礎(chǔ),加以適當(dāng)改進(jìn)并增添若干必要裝備,主要用來(lái)生產(chǎn)表面壓花的非石棉纖維水泥披迭板。與濕法工藝相比較,該法的主要特點(diǎn)是纖維水泥拌合料的水灰比很低(0.25左右),不需進(jìn)行脫水過(guò)濾而直接在真空一擠出成型機(jī)內(nèi)抽氣后再經(jīng)高壓擠制,制品是整體結(jié)構(gòu),具有較高的致密性與抗凍性。為使石棉代用纖維對(duì)水泥有一定的吸附性并保證制品的勻質(zhì)性,必須摻有適量的纖維素纖維,此種纖維素纖維一般是用木漿經(jīng)干法松解制得的。但該法對(duì)纖維水泥拌合料有相當(dāng)高的要求,既要有足夠的可塑性以利擠出成型,而擠出后的半成品又要有一定的剛度以保持其外形,為此,在拌合料中必須摻有高分子增塑劑,但此種增塑劑的價(jià)格很高,在原材料成本中占50%以上,故目前在國(guó)際上只有少數(shù)國(guó)家用此法制造非石棉纖維水泥制品。
(3)采用噴射法(spray process)成型工藝。該法迄今為止在國(guó)際上僅局限于制造玻璃纖維增強(qiáng)水泥(GRC)制品,例如大尺寸的GRC外墻板等。主要是使連續(xù)的抗堿玻璃纖維無(wú)捻粗紗經(jīng)切割至一定長(zhǎng)度后用壓縮空氣噴出,再與經(jīng)霧化的水泥砂漿同時(shí)噴射到模板上。近年來(lái)國(guó)際上也開(kāi)發(fā)了用‘預(yù)拌一噴射法’新工藝,但也僅局限于生產(chǎn)某些GRC裝飾構(gòu)件。
(4)以某些經(jīng)適當(dāng)加工的植物纖維為增強(qiáng)材,采用較簡(jiǎn)易的成型工藝與裝備制造中、小尺寸的非石棉纖維水泥制品,如屋面板等,適用于在發(fā)展中國(guó)家建造價(jià)格低廉的住房。例如,巴西正在開(kāi)發(fā)以劍麻纖維為增強(qiáng)材、采用纖維水泥濃漿經(jīng)脫水過(guò)濾再經(jīng)氣動(dòng)加壓制造纖維水泥小尺寸波形板的工藝與裝備;哥倫比亞正在研究以當(dāng)?shù)厥a(chǎn)的一種名為fique的植物纖維為增強(qiáng)材、采用簡(jiǎn)易真空脫水裝置制造小尺寸的纖維水泥波瓦。
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3 石棉代用纖維
目前國(guó)際上抄取法在濕法工藝中約占85%以上。制造常溫養(yǎng)護(hù)的非石棉纖維水泥制品所用石棉代用纖維主要是纖維素纖維與合成纖維,前者在制坯過(guò)程中起過(guò)濾作用,并在制品中起一定的增強(qiáng)作用,后者則主要在制品中起增強(qiáng)作用。歐洲很多國(guó)家與美國(guó)所用纖維素纖維是由以松木為主的針葉樹木漿(又稱軟木漿)制得的,經(jīng)精打漿后此種纖維的長(zhǎng)徑比較大(一般長(zhǎng)度2.70~3.05 inm),常用的松木有山松、縱松、白縱松與濕地松等。為使纖維與水泥基材有較好的界面粘結(jié)并提高其抗堿性,采用經(jīng)漂白的松木漿并使纖維經(jīng)抗堿處理,也往往同時(shí)摻加一定量的未經(jīng)漂白的松木漿。有些國(guó)家針葉樹的產(chǎn)量較少,也使用闊葉樹木漿(又稱硬木漿)制備纖維素纖維,但精打漿后纖維的長(zhǎng)徑比較小(一般長(zhǎng)度0.5~2.5 mm),雖也有較好的過(guò)濾性,但增強(qiáng)效果不如針葉樹木漿。巴西盛產(chǎn)屬闊葉樹的桉樹(又名‘由加利樹’eucalyptus),過(guò)去該國(guó)制造常溫養(yǎng)護(hù)的非石棉纖維水泥制品使用由針葉樹制得的纖維素纖維,近年來(lái)通過(guò)改裝精打漿設(shè)備并優(yōu)化打漿工藝,以盡量減少纖維在打漿過(guò)程中的損傷,不僅完全可取代用針葉樹制得的纖維素纖維,還可適當(dāng)減少纖維的用量。
所用合成纖維主要有高模量維綸纖維、改性腈綸纖維與高強(qiáng)度丙綸纖維,其中以維綸纖維的增強(qiáng)效果為最佳,根據(jù)日本可樂(lè)麗(Kurary)公司最新的研究報(bào)道,發(fā)現(xiàn)維綸纖維在高堿性(pH>12)溶液中的抗拉強(qiáng)度保留率與纖維分子氧化而生成的一C0—C=C一基團(tuán)數(shù)量之問(wèn)有密切的關(guān)聯(lián),溶液溫度愈高、浸泡時(shí)間愈長(zhǎng),則此種基團(tuán)的生成量也愈多,相應(yīng)的抗拉強(qiáng)度保留率也就愈小。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)溶液溫度<40。C時(shí),此種基團(tuán)的生成量極低,故對(duì)纖維的抗拉強(qiáng)度影響不大,由此認(rèn)為維綸纖維在養(yǎng)護(hù)溫度與使用溫度不大于40℃的非石棉纖維水泥制品中有很好的耐久性。
由于改性腈綸纖維在非石棉纖維水泥制品中的增強(qiáng)與增韌效果不如高模量維綸纖維,故此種纖維在國(guó)際市場(chǎng)上的耗用量不如后者??紤]到高模量維綸纖維與改性腈綸纖維的價(jià)格較高和供貨渠道等問(wèn)題,近年來(lái)巴西里脫公司與圣戈班公司共同研發(fā)了高強(qiáng)度丙綸纖維。此種丙綸纖維與原先所用的丙綸纖維相比較,除了有較高的抗拉強(qiáng)度與彈性模量外(分別為850MPa與6GPa),關(guān)鍵在于纖維制備過(guò)程中通過(guò)表面處理顯著提高了纖維與水泥基材的界面粘結(jié)強(qiáng)度(由0.22 MPa增加至0.7 MPa),因而較好地發(fā)揮了丙綸在水泥基材中的增強(qiáng)與增韌作用。在同一抄取法生產(chǎn)工藝線上,用高強(qiáng)度丙綸纖維所制成的常溫養(yǎng)護(hù)的非石棉纖維水泥波瓦的抗折斷裂荷載值與用高模量維綸纖維制成者相近,但斷裂能與抗沖擊性顯著高于后者。近年來(lái)巴西已用高強(qiáng)度丙綸纖維大量生產(chǎn)非石棉纖維水泥波瓦與平板,該國(guó)在2001年至2003年用高模量維綸纖維總共生產(chǎn)了7500萬(wàn)m2的非石棉纖維水泥制品,而在2003年至2005年則已用高強(qiáng)度丙綸纖維總共生產(chǎn)了11900萬(wàn)m2的非石棉纖維水泥制品。
目前國(guó)際上生產(chǎn)蒸壓非石棉纖維水泥制品所用代用纖維主要是未漂白的由針葉樹硫酸鹽木漿制成的纖維素纖維,或名牛皮紙漿(kraft pulp),其木質(zhì)素(1ignin)含量一般為3%左右,有時(shí)也摻有適量的漂白漿。若單純使用漂白漿則所制得的產(chǎn)品的脆性較大。 近年來(lái)瑞土的H.U.S.技術(shù)公司開(kāi)發(fā)成功用回收的硬紙板與廢報(bào)紙經(jīng)精打漿后制成纖維素纖維,與普通波特蘭水泥、細(xì)磨石灰石、微硅粉等均勻混合制成纖維水泥漿,在流漿法制板機(jī)上制成厚度為8N20 mm板坯,經(jīng)常溫養(yǎng)護(hù),再經(jīng)表面噴涂后出廠,主要作為建筑物的內(nèi)、外墻板與天花板等,已在若干拉美國(guó)家與泰國(guó)生產(chǎn)和使用。
4 水泥基材與摻合料
制造常溫養(yǎng)護(hù)的非石棉纖維水泥制品主要使用普通波特蘭水泥,有時(shí)也用粉煤灰替代部分水泥,一般使用高鈣粉煤灰。印度一公司對(duì)低鈣粉煤灰采取增鈣措施(在粉煤灰中添加適量的消石灰與石膏),也可取代30%~35%的水泥。
制造常溫養(yǎng)護(hù)的非石棉纖維水泥制品所用摻合料主要有磨細(xì)石灰石與微硅粉等。磨細(xì)石灰石在制品中主要起降低干縮率與濕脹率的作用,其在纖維水泥原料組成中的摻量,按質(zhì)量百分比計(jì)一般不低于l0%。微硅粉(micro silica)是挪威??喜牧瞎窘?jīng)專門加工制成的,由于此種粉狀摻合料具有獨(dú)特的化學(xué)與物理性能,20多年來(lái)被廣泛用于濕法制造常溫養(yǎng)護(hù)的非石棉纖維水泥制品。微硅粉中含有大量非晶態(tài)的、高火山灰活性的Si0:,故可與波特蘭水泥水化生成的Ca(0H):起反應(yīng)生成CSH凝膠,增進(jìn)了纖維(尤其是合成纖維)與水泥基材的界面粘結(jié)。微硅粉中大部分粒子為超細(xì)的球狀體,粒徑范圍為20nm~1txm(以150nm-200nm居多),故可填充水泥基材中的孔隙,不僅有利于增進(jìn)纖維與水泥基材的界面粘結(jié),同時(shí)還可增進(jìn)纖維水泥薄料層之間的粘結(jié)。由于微硅粉的上述效應(yīng),因而可提高非石棉纖維水泥制品的抗折強(qiáng)度、抗凍性與耐久性。根據(jù)長(zhǎng)期積累的使用經(jīng)驗(yàn),為使微硅粉能充分發(fā)揮作用,應(yīng)力求防止其中超細(xì)粒子的集聚,使之能均勻分布于纖維水泥中,為此,必須在使用時(shí),通過(guò)高速攪拌制備成濃度合適的懸浮液,??喜牧瞎镜脑诘?屆會(huì)議上所發(fā)表的論文也證明微硅粉在纖維水泥料漿中的分散狀況對(duì)纖維水泥制品的最終性能有明顯的影響。目前??喜牧瞎驹谑袌?chǎng)上也提供濃度為50%的微硅粉料漿。關(guān)于微硅粉對(duì)人體健康的影響,根據(jù)多方面的檢測(cè)結(jié)果表明,由于微硅粉中Si0:晶體的含量很低以及重金屬與有機(jī)物的殘留量極少,若在操作過(guò)程中采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施,應(yīng)認(rèn)為對(duì)人體是無(wú)害的。??喜牧瞎驹诒緦脮?huì)議上對(duì)于該問(wèn)題也作了較詳細(xì)的論述。微硅粉在纖維水泥原料組成中的摻量,按質(zhì)量百分比計(jì)一般為5%~7%。
歐洲有些國(guó)家在用抄取法生產(chǎn)常溫養(yǎng)護(hù)的非石棉纖維水泥制品時(shí)還摻加適量的海泡石微纖維。此種微纖維主要由西班牙Tolsa集團(tuán)公司使天然礦物海泡石經(jīng)特殊加工制得的,纖維長(zhǎng)度僅0.2-2txm,抗拉強(qiáng)度不高,不能作為石棉代用纖維,但由于具有很高的比表面(BET比表面可達(dá)320m2/g)、極高的吸附能力,故在纖維水泥漿中可形成均布的三維網(wǎng)絡(luò),起著增稠、觸變等作用,并可增進(jìn)纖維水泥薄料層之間的粘結(jié)。
蒸壓非石棉纖維水泥制品的水泥基材是由波特蘭水泥與磨細(xì)石英砂按一定比例配制的,一般不摻磨細(xì)石灰石與微硅粉,而加有可促進(jìn)托貝莫來(lái)石生成或降低濕脹率的某些摻合料。
用濕法生產(chǎn)非石棉纖維水泥制品,為在纖維水泥漿過(guò)濾過(guò)程中減少水泥與其它粉料的流失,必須在料漿中摻加高分子絮凝劑(通常使用分子量不低于300萬(wàn)的聚丙烯酰胺),但若此種絮凝劑的摻量不當(dāng),不僅影響制品的強(qiáng)度,還有可能降低成型機(jī)的產(chǎn)量。有鑒于此,西班牙馬德里綜合大學(xué)研制成一種聚焦射束儀,可實(shí)時(shí)在線測(cè)定絮凝劑的作用效果,并及時(shí)調(diào)節(jié)其摻量
用擠出法制造非石棉纖維水泥制品,必須摻加適量的高分子增塑劑,因而產(chǎn)品的成本很高,根據(jù)美國(guó)西北大學(xué)的最新研究結(jié)果,若用某些經(jīng)專門制備的黏土質(zhì)材料替代部分高分子增塑劑,可使低水灰比的纖維水泥拌合料仍然具有較好的可擠出性,并且擠出后的制品仍可保持其外形,因而有可能適當(dāng)降低制品的成本。
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5 非石棉纖維水泥制品的耐久性
國(guó)際上使用石棉水泥制品已有近一百年的歷史,自上世紀(jì)80年代初發(fā)現(xiàn)石棉粉塵有害人體后,轉(zhuǎn)向用石棉代用纖維制造非石棉纖維水泥制品,對(duì)新一代的纖維水泥制品的長(zhǎng)期耐久性乃是當(dāng)前國(guó)際上十分關(guān)注的問(wèn)題。
歐洲與若干拉美國(guó)家(巴西、智利、秘魯、阿根廷與哥倫比亞)生產(chǎn)常溫養(yǎng)護(hù)的纖維水泥屋面板與波瓦,這些制品要長(zhǎng)年暴露于大氣中,耐久性問(wèn)題就更為重要。比利時(shí)Etex集團(tuán)公司所屬研發(fā)機(jī)構(gòu)REDC0對(duì)用維綸纖維或丙綸纖維作為主要增強(qiáng)材所制成的常溫養(yǎng)護(hù)的纖維水泥板、瓦進(jìn)行了快速老化與大氣暴露的試驗(yàn)研究??焖倮匣拿恳恢芷跒閘4h,其中包括試件常溫水浸泡6h,60℃烘干0.5h,在C0:濃度為25%的常溫空氣中置放3h,60c{C烘干3h。試驗(yàn)結(jié)果表明,在上述條件下經(jīng)2000周期的快速老化后,試件的抗折強(qiáng)度未發(fā)生明顯下降,在試件中取出的維綸纖維及丙綸纖維的極限抗拉強(qiáng)度與分子量也均無(wú)明顯變化。這表明此兩種分布于水泥基材中的合成纖維并未發(fā)生質(zhì)變。 REDC0對(duì)在瑞士、比利時(shí)與智利等國(guó)經(jīng)長(zhǎng)期大氣暴露的板、瓦(含有維綸纖維的制品的最長(zhǎng)暴露時(shí)問(wèn)為18年,含有丙綸纖維的制品的最長(zhǎng)暴露時(shí)間為10年)中取出纖維作檢驗(yàn),其結(jié)果也表明這兩種纖維未發(fā)生質(zhì)變。巴西圣保羅大學(xué)對(duì)用維綸纖維或丙綸纖維所制成的常溫養(yǎng)護(hù)的非石棉纖維水泥瓦的快速老化試驗(yàn)結(jié)果表明,雖老化后制品的韌性有所降低,但制品的物理、力學(xué)性能總體上仍然符合標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求。
用抄取法生產(chǎn)的蒸壓非石棉纖維水泥板在有些西方國(guó)家主要用來(lái)作為住宅建筑的披迭式外墻條板,由于產(chǎn)品是層狀結(jié)構(gòu),并且作為主要增強(qiáng)材的纖維素纖維的吸水率又較高,因而此種板材的抗反復(fù)凍融性較差,從而影響其耐久性。美國(guó)西北大學(xué)的試驗(yàn)結(jié)果表明,通過(guò)對(duì)板坯補(bǔ)充加壓有助于增進(jìn)纖維水泥薄層間的粘結(jié),提高其抗反復(fù)凍融的性能。
有些發(fā)展中國(guó)家試圖用本國(guó)盛產(chǎn)的植物纖維制造低廉的非石棉纖維水泥制品,但關(guān)鍵在于如何防止高堿性的波特蘭水泥水化產(chǎn)物對(duì)植物纖維的化學(xué)侵蝕。巴西圣保羅大學(xué)等將劍麻纖維切短后經(jīng)化學(xué)打漿處理,使其中木質(zhì)素含量降低至3%左右,再使之經(jīng)精打漿達(dá)到較高的打漿度。將纖維漿與波特蘭水泥、磨細(xì)石灰石混合成為纖維水泥漿,經(jīng)脫水過(guò)濾與加壓制成纖維水泥屋面板。此種屋面板經(jīng)水養(yǎng)護(hù)20d后再經(jīng)7d碳化處理,使水泥水化生成的Ca(OH 2轉(zhuǎn)化成為CaC0,,以防止對(duì)纖維的化學(xué)侵蝕。他們按歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 494對(duì)板的試件進(jìn)行反復(fù)加熱與淋水試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)經(jīng)l00周期后試件的抗折強(qiáng)度、密實(shí)度與韌性均有明顯提高,對(duì)此種制品的長(zhǎng)期大氣暴露試驗(yàn)至今仍在進(jìn)行中。
6 發(fā)展前景
自20世紀(jì)80年代初以來(lái),國(guó)際纖維水泥制品行業(yè)發(fā)生了很大的變化,由單純生產(chǎn)石棉水泥制品逐步轉(zhuǎn)向生產(chǎn)多種非石棉纖維水泥制品。目前除了俄羅斯等獨(dú)聯(lián)體國(guó)家、絕大多數(shù)的非洲與中東國(guó)家仍然只生產(chǎn)和使用石棉水泥制品外,西方發(fā)達(dá)國(guó)家已基本實(shí)現(xiàn)了纖維水泥制品的非石棉化。中國(guó)與巴西等發(fā)展中國(guó)家在繼續(xù)生產(chǎn)石棉水泥制品的同時(shí)也生產(chǎn)非石棉纖維水泥制品,若干亞洲國(guó)家(如印度、韓國(guó)、泰國(guó)、越南等)也在為開(kāi)發(fā)非石棉纖維水泥制品做準(zhǔn)備。我國(guó)代表在會(huì)上較全面地介紹了近年來(lái)中國(guó)四種非石棉纖維水泥制品(蒸壓纖維素纖維水泥板、擠出成型纖維水泥板、維綸纖維水泥管以及GRC裝飾制品)的開(kāi)發(fā)成果,并指出,盡管當(dāng)前中國(guó)石棉水泥制品的市場(chǎng)份額仍然顯著高于非石棉纖維水泥制品,由于非石棉纖維水泥制品的某些性能優(yōu)于石棉水泥制品,已被設(shè)計(jì)師們認(rèn)可并在很多工程中被推廣使用,非石棉纖維水泥制品必將在中國(guó)有更大的發(fā)展。
非石棉纖維水泥制品在國(guó)際上的發(fā)展主要取決于價(jià)格、質(zhì)量與長(zhǎng)期耐久性三個(gè)要素。雖然在很多國(guó)家已實(shí)現(xiàn)非石棉纖維水泥制品的工業(yè)化生產(chǎn),但此種制品的價(jià)格仍然高于石棉水泥制品,主要是石棉代用纖維的價(jià)格較高。為此,除了應(yīng)充分發(fā)揮現(xiàn)有石棉代用纖維(維綸、丙綸與木漿)的增強(qiáng)作用適當(dāng)降低其摻量外,還應(yīng)進(jìn)一步探索采用來(lái)源廣、耐久性好、價(jià)格較低的其它石棉代用纖維。與此同時(shí),對(duì)于非石棉纖維水泥制品的應(yīng)用及市場(chǎng)定位也應(yīng)該轉(zhuǎn)變觀念,非石棉纖維水泥制品不應(yīng)是單純的石棉水泥制品的代用品,而應(yīng)體現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)的提高和用途的擴(kuò)大。美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)先進(jìn)土木工程材料實(shí)驗(yàn)室Victor Li與E.Yan9應(yīng)用微觀力學(xué)模型(micromechanical model),對(duì)合成纖維增強(qiáng)水泥制品的力學(xué)性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),不僅使該復(fù)合材料具有較高的抗折強(qiáng)度與抗拉延性,并且還可適當(dāng)降低合成纖維的摻量,這一研究成果為開(kāi)發(fā)高性能纖維水泥制品指明了方向。巴西Dias等建議將梯度材料(FGM)的觀念應(yīng)用于纖維水泥制品,傳統(tǒng)觀念是按最大應(yīng)力設(shè)計(jì)均質(zhì)材料,而FGM觀念是按實(shí)際應(yīng)力分布進(jìn)行材料設(shè)計(jì),即在制品應(yīng)力較大的部位可配置較多的纖維,而在其應(yīng)力較小的部位配置較少的纖維,因而有可能在不影響制品長(zhǎng)期性能的前提下適當(dāng)降低總的纖維耗量。他們的上述建議也為在保證非石棉纖維水泥制品質(zhì)量的前提下降低生產(chǎn)成本指出一個(gè)方向。
鑒于越來(lái)越多的國(guó)家將放棄石棉水泥制品而轉(zhuǎn)向生產(chǎn)非石棉纖維水泥制品,與會(huì)代表們一致希望今后應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展更廣泛的國(guó)際交流與合作。
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