石膏在建筑板材行业的应用

齐 齐 哈 尔 大 学

结晶矿物岩石学课程论文

题 目 石膏在建筑板材行业的应用

学 院 材料科学与工程学院

专业班级 无机082班

学生姓名 田小垒

成 绩

2011年 4 月 8 日

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《结晶矿物岩石学》课程论文

摘要：中国建筑材料工业协会开展2006年节能宣传周活动方案以来，各个行业内掀起一场节能的热潮，各个企业也以节能环保作为自己新产品的闪光点，成为自己的金子招牌。节约能源是我国的基本国策，建筑节能是节约能源的重要部分，节能住宅对保护环境和提高住宅舒适度有非常重要的作用，国家建设部一直在推广新型建筑节能墙体材料,石膏板及轻钢龙骨组成的轻型墙体材料QST体系属于建设部推荐使用的新型墙体材料。从长远发展看,纸面石膏板在非承重内墙和吊顶的工程中,将成为一种主流板材,纸面石膏板行业将是一个具有旺盛生命力的行业。

关键词：节约能源 墙体材料 纸面石膏板 2

主流板材

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1 石膏的有关性质、建筑用途

1.1 石膏的的有关性质

硫酸钙化学式CaSO4。熔点1450℃，相对密度2.96，难溶于水。它的二水合物CaSO4•2H2O俗称石膏（或生石膏）。

半水合物CaSO4•1/2H2O称熟石膏（或烧石膏）。

石膏是一种矿物，为单斜晶体，呈板状或纤维状，也有细粒块状的，呈淡灰、微红、浅黄或浅蓝色。石膏加热至128℃，失去大部分结晶水，变成熟石膏；163℃以上，结晶水全部失去。硫酸钙和石膏可用作联合制造硫酸和水泥的原料，还可做油漆的白颜料、纸张的填料和豆腐的凝结剂。

自然界存在的硫酸钙矿物有两种： （1）硬石膏矿的组分是CaSO4。

（2）石膏矿的组分是CaSO4•2H2O，为了与CaSO4• H2O（俗称熟石膏或烧石膏）区别，CaSO4•2H2O又称生石膏，它加热至128℃，失去大部分结晶水，转变为熟石膏。加热到163℃以上，失去全部结晶水 ，变成无水硫酸钙。熟石膏加水后调制成的浆状物会逐渐凝固成硬块，这一过程相当于CaSO4• H2O转化为CaSO4•2H2O的反应，它放出大量热，使CaSO4•2H2O 互相连结成一块多孔的固体，其体积比原来的浆状物大，这种膨胀作用使石膏能用于制造轮廓清晰的铸模和雕塑制品以及骨科用的石膏绷带。石膏还是制造水泥的原料，可调节水泥的凝固时间。在土壤中加入石膏，可降低土壤的碱性。

化学式CaSO4，式量136.14。白色粉末或无色晶体，密度2.61g/cm3。微溶于水，溶解度在约311K(40℃)以下随温度升高而加大，其后加热则溶解度减小。常见的有生石膏，即CaSO4•2H2O，加热至423K(150℃)转化为熟石膏，即[(CaSO4)2]•H2O，白色粉末，

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它加水仍由浆状物凝为生石膏；若加热至436K(163℃)失全部结晶水成无水石膏，再加水则重新变为生石膏甚难。其微溶的溶液使水“发硬”，但遇纯碱可得碳酸钙沉淀，这是微溶物转化为难溶物之一例(CaSO4+Na2CO3=CaCO3↓+Na2SO4)。用于石膏制品、水泥凝固的调速剂、油漆腻子、纸张填料、“点”豆腐、中药和改良盐碱土。

1.2 石膏的建筑用途

建筑中使用最多的石膏品种是建筑石膏，其次是模型石膏，此外，还有高强度石膏、无水石膏水泥和地板石膏。

生产石膏的原料主要是天然二水石膏，又称软石膏或生石膏，是含两个结晶水的硫酸钙。天然二水石膏可制造各种性质的石膏。

生产石膏的主要工序是加热与磨细。由于加热温度和方式不同，可生产不同性质的石膏。

（l）建筑石膏:建筑石膏是将天然H水石膏等原料在107℃～170℃的温度下煅烧成熟石膏，再经磨细而成的白色粉状物。

建筑石膏硬化后具有很好的绝热吸音性能和较好的防火性能吸湿性能；颜色洁白，可用于室内粉刷施工，特别适合于制作各种。洁白光滑细致的花饰装饰，如加入颜料可使制品具有各种色彩。

建筑石膏不宜用于室外工程和 65℃以上的高温工程。

总之，建筑石膏可用于室内粉刷，制作装饰制品，多孔石膏制品和石膏板等。 （2）模型石膏：煅烧二水石膏生成的熟石膏，若其中杂质含量少，SKI较白粉磨较细的称为模型石膏。它比建筑石膏凝结快，强度高。主要用于制作模型、雕塑、装饰花饰等。

（3）高强度石膏：将H水石膏放在压蒸锅内，在 l.3大气压（124℃）下蒸炼生成。a型半水石膏，磨细后就是高强度。这种石膏硬化后具有较高的密实度和 强度。高强度石膏适用于强度要求高的抹灰工程，装饰制品和石膏板。掺入防水剂后，其制品可用于湿度较高的环境中。也可加入有机溶液中配成粘结剂使用。

（4）无水石膏水泥：将天然二水石膏加热至400℃～750℃时，石膏将完全失去水份，成为不溶性硬石膏，将其与适量激发剂混合磨细后即为无水石膏水泥。无水石膏水泥适宜于室内使用，主要用以制作石膏板或其它制品，也可用作室内抹灰。

（5）地板石膏：如果将天然二水石膏在800℃以上煅烧，使部分硫酸钙分解出氧化钙，磨细后的产品称为高温煅烧石膏，亦称地板石膏。地板石膏硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性也好，所以主要用作石膏地板，用于室内地面装饰。

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2 石膏板材的种类及主要介绍

2.1 装饰石膏板

装饰石膏板是以建筑石膏为主要原料，掺加少量纤维材料等 制成的有多种图案、花饰的板材。如石膏印花板、穿孔吊顶板、石膏浮雕吊顶板、纸面石膏饰面装饰板等等，是一种新型的室内装饰材料，适用于中高档装饰，具有轻质、防火、防潮、易加工、安装简单等 特点。特别是新型树脂仿型饰面防水石膏板板面覆以树脂，饰面仿型花纹，其色调图案逼真、新颖大方、板材强度高、耐污染、易清洗， 可用于装饰墙面，做护墙板及踢脚板等，是代替天然石材和水磨石的理想材料。

2.2 石膏空心条板

石膏空心条板是以建筑石膏为主要原料，掺加适量轻质填充料或纤维材料后加工而成的一种空心板材。这种板材不用纸和粘 结剂，安装时不用龙骨，是发展比较快的一种轻质板材。主要用于内墙和隔墙。

2.3 纤维石膏板

纤维石膏板是以建筑石膏为主要原料，并掺加适量纤维增强 材料制成，这种板材的抗弯强度高于纸面石膏板，可用于内墙和隔墙，也可代替木材制作家具。

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2.4 纸面石膏板

纸面石膏板是以建筑石膏为主要原料，掺入适量添加剂与纤维做板芯，以特制的板纸为护面，经加工制成的板材。纸面石膏板具有重量轻、隔声、隔热、加工性能强、施工方法简便的特点。 2.4.1 常见种类

纸面石膏板的品种很多，市面上常见的纸面石膏板有以下四类： （1）普通纸面石膏板

象牙白色板芯，灰色纸面，是最为经济与常见的品种。适用于无特殊要求的使用场所，使用场所连续相对湿度不超过65％。因为价格的原因，很多人喜欢使用9.5mm厚的普通纸面石膏板来做吊顶或间墙，但是由于9.5mm普通纸面石膏板比较薄、强度不高，在潮湿条件下容易发生变形，因此建议选用12mm以上的石膏板。同时，使用较厚的板材也是预防接缝开裂的一个有效手段。

（2）耐水纸面石膏板

其板芯和护面纸均经过了防水处理, 根据国标的要求，耐水纸面石膏板的纸面和板芯都必须达到一定的防水要求（表面吸水量不大于160 g，吸水率不超过10％）。耐水纸面石膏板适用于连续相对湿度不超过95％的使用场所，如卫生间、浴室等。

（3）耐火纸面石膏板

其板芯内增加了耐火材料和大量玻璃纤维, 如果切开石膏板，可以从断面处看见很多玻璃纤维。质量好的耐火纸面石膏板会选用耐火性能好的无碱玻纤，一般的产品都选用中碱或高碱玻

（4）防潮石膏板

具有较高的表面防潮性能，表面吸水率小于160g/㎡，防潮石膏板用于环境潮度较大的房间吊顶、隔墙和贴面墙。

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2.4.2 用途

纸面石膏板韧性好，不燃，尺寸稳定，表面平整，可以锯割，便于施工,主要用于吊顶、隔墙、内墙贴面、天花板、吸声板等。 2.4.3 性能特点

纸面石膏板是以天然石膏和护面纸为主要原材料，掺加适量纤维、淀粉、促凝

剂、发泡剂和水等制成的轻质建筑薄板。纸面石膏板作为一种新型建筑材料，在性能上有以下特点：

（1）生产能耗低，生产效率高：生产同等单位的纸面石膏板的能耗比水泥节省78％。且投资少生产能力大，工序简单，便于大规模生产。

（2）轻质：用纸面石膏板作隔墙，重量仅为同等厚度砖墙的1/15，砌块墙体的1/10，有利于结构抗震，并可有效减少基础及结构主体造价。

（3）保温隔热：纸面石膏板板芯60％左右是微小气孔，因空气的导热系数很小，因此具有良好的轻质保温性能。

（4）防火性能好：由于石膏芯本身不燃，且遇火时在释放化合水的过程中会吸收大量的热，延迟周围环境温度的升高，因此，纸面石膏板具有良好的防火阻燃性能。经国家防火检测中心检测，纸面石膏板隔墙耐火极限可达4小时。 （5）隔音性能好：采用单一轻质材料，如加气砼、膨胀珍珠岩板等构成的单层墙体其厚度很大时才能满足隔声的要求，而纸面石膏板隔墙具有独特的空腔结构，具有很好的隔声性能。

（6）装饰功能好：纸面石膏板表面平整，板与板之间通过接缝处理形成无缝表面，表面可直接进行装饰。

（7）加工方便，可施工性好：纸面石膏板具有可钉、可刨、可锯、可粘的性能，用于室内装饰，可取得理想的装饰效果，仅需裁制刀便可随意对纸面石膏板进行裁切，施工非常方便，用它做装饰材料可极大的提高施工效率。

（8）舒适的居住功能：由于石膏板的孔隙率较大，并且孔结构分布适当，所以具有较高的透气性能。当室内湿度较高时，可吸湿，而当空气干燥时，又可放出一部分水分，因而对室内湿度起到一定的调节作用，国外将纸面石膏板的这种功能称为“呼吸”功能，正是由于石膏板具有这种独特的“呼吸”性能，可在一定范围内调节室内湿度，使居住条件更舒适。

（9）绿色环保：纸面石膏板采用天然石膏及纸面作为原材料，决不含对人体有害的石棉（绝大多数的硅酸钙类板材及水泥纤维板均采用石棉作为板材的增强材料）。

（10）节省空间：采用纸面石膏板作墙体，墙体厚度最小可达74mm，且可保证墙体的隔音、防性能。

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2.4.4 如何鉴别纸面石膏板

（1）目测

外观检查时应在0.5m远处光照明亮的条件下，对板材正面进行目测检查，先看表面，表面平整光滑，不能有气孔、污痕、裂纹、缺角、色彩不均和图案不完整现象，纸面石膏板上下两层护面纸需结实，可预防开裂且打螺钉时不至于将石膏板打裂；再看侧面，看石膏质地是否密实，有没有空鼓现象，越密实的石膏板越耐用。

（2）用手敲击

检查石膏板的弹性。用手敲击，发出很实的声音说明石膏板严实耐用，如发出很空的声音说明板内有空鼓现象，且质地不好。用手掂分量也可以衡量石膏板的优劣。

（3）尺寸允许偏差、平面度和直角偏离度

尺寸允许偏差、平面度和直角偏离度要符合合格标准，装饰石膏板如偏差过大，会使装饰表面拼缝不整齐，整个表面凹凸不平，对装饰效果会有很大的影响。

（4）看标志

在每一包装箱上，应有产品的名称、商标、质量等级、制造厂名、生产日期以及防潮、小心轻放和产品标记等标志。 2.4.5 纸面石膏板选购的四大要点

一是索要质检报告了解产品质量。 二是检查外观质量，仔细察看石膏板正面是否有油渍或水印，石膏板正面是否平整，有没有较多和较深的波纹状沟槽和划伤。 三是检查护面纸与板芯粘结程度。要随机找几张板材，在端头露出石膏芯和护面纸的地方用手揭护面纸，如果揭的地方护面纸出现层间撕开，表明板材的护面纸与石膏芯粘结良好;如果揭的地方护面纸与石膏芯层间出现撕裂，则表明板材粘结不良。 四是检查厚度。检查其厚度是否达标，是否符合国家标准。 2.4.6 生产线工艺流程

备料：改性淀粉、缓凝机、纸浆、减水剂、水经定量计量后放入水力碎浆机搅拌成原料浆，然后泵入料浆储备罐备用[1]；

发泡剂和水按比例投入发泡剂制备罐搅拌均匀，泵入发泡剂储备罐（带加热装置，保持35℃以上）备用；

促凝剂和石膏粉原料经提升输送设备进入料仓备用；

配料：料浆储备罐中的浆料使用计量泵泵入到搅拌机，发泡剂使用动态发泡装置发泡后进入搅拌机，促凝剂和石膏粉使用全自动计量皮带称计量后进入搅拌机，然后所有主辅料在搅拌机混合成合格的石膏浆。

说明：所有主辅料的添加都含括在自动控制系统中，随生产线速度的不同自动调节，以适应

大规模、高速度的要求

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2.4.7 成型输送部分

上纸开卷后经自动纠偏机进入成型机，下纸开卷后经自动纠偏机、刻痕机、震动平台进入成型机，搅拌

机的料浆落到震动平台的下纸上进入成型机，在成型机上挤压出要求规格的石膏板，然后在凝固皮带上完成初凝、在输送辊道上完成终凝，经过定长切断机切成需要的长度（2400mm、3000mm或其它），经横向机转向，转向后两张石膏板同时离开横向机，然后使用靠拢辊道使两张板材的间距达到要求后，经分配机分配进入干燥机干燥 烘干部分

采用燃油型导热油炉做为热源，热油经过翅片换热器换出热风后经风机送入干燥机内部完成烘干任务，本干燥机分为2区，能很好的完成石膏板干燥的干燥曲线，避免过烧、不干等缺陷。该工艺环保、节能、热效率高、工艺参数容易控制。 横向部分

干燥机完成干燥任务后，经出板机送入横向系统，完成石膏板的定长切边、全自动包边，然后经过成品输送机送入自动堆垛机堆垛，堆垛完成后使用叉车运送到打包区检验包装，全套生产流程完成

纸面石膏板选用时应考虑的主要技术指标：断裂荷载，吸水率，表面吸水量，遇火稳定性 ，火焰传播系数。

纸面石膏板内隔墙还应考虑墙体的隔声性能和耐火性能。

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3 石膏板材行业的发展前景

节约能源是我国的基本国策，建筑节能是节约能源的重要部分，节能住宅对保护环境和提高住宅舒适度有非常重要的作用，社会效益与经济效益非常显著，近期建设部系统正大力推进健康住宅理念。目前，各地新建居住都在大力提倡使用建筑节能材料。

经过这么多年的使用,国人对石膏板的优点有了很多体会。其一，从产品特性上,纸面石膏板与轻钢龙骨等产品配套使用,具有轻质、防火、隔声、抗震、节能环保、装饰效果好、综合造价低等特点。除应用于非承重的隔墙吊顶外,还可以用于工程中的外墙保温、墙面装饰、旧房改造、吸声、降噪等。而且从性价比来看,石膏是其他任何材料也不能替代的。其二，石膏板的生产能耗很低,在正规的年产2 000万平方米的生产线上,每平方米石膏板的综合能耗(包括用电)不超过1.5kg标煤,每平方米双面单层石膏板隔墙,其生产能耗不超过3公斤标煤,而每平方米单砖黏土砖墙的生产能耗是4～12公斤标准煤(取决于不同窑型)。其三，石膏板施工是干作业,劳动强度低，施工方便，不会对生态环境造成不利后果。石膏板能够实现大规模的产业化生产。纸面石膏板厂可以实现大规模的自动化生产，产品质量稳定，劳动生产率高。目前,我国单机年产量最大为3 000万平方米,国际上的单机年产量最大已达到5000万平方米。因此,目前石膏板在建筑领域里有了举足轻重的地位，有它存在的经济价值和生态价值，必将为我们的建筑节能工作带来巨大的贡献。

在国外，石膏建材的运用比较广泛，据了解，欧洲目前正在建造一种适合于8层以下的模块式的轻型建筑体系，这种模块式盖房，先用钢材框架在工地搭建出房屋结构，用铆钉连结。然后将在工厂制造好的板材运到工地组装，三天盖一幢四层楼房。内墙是有各种颜色的隔热、保温板，外墙有防雨防水板材。在欧洲混凝土结构已经很少了，自从有了保温隔热技术以后，单层墙就被双层墙取代了，其中采用内绝热技术的占96%，采用外绝热技术的占1%，采用自绝热技术的占3%，这为石膏板的大量采用提供了广泛的机会。

石膏板行业在我国还只是处于起步阶段,未来还有很大的发展空间与迅猛的发展势头。 我们相信这种被人忽视地绿色建材，必将在节能环保倡导的大环境下，达到快速长足地发展。

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参考文献

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[3] 石宗利,朱桂华.高强耐水轻质基复合生态墙板研制鉴定材料[J].湖南大学,中南大学,长沙归一建材科技有限公司.2005.8 [4] http://baike.baidu.com/view/587593.htm

[5] 杨再银.世界石膏工艺发展现状及趋势[J].石膏建材,2005.（6）:56～58

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