無機玻璃鋼管道常見問題分析和對策
摘要： 本文分析了無機玻璃鋼管道常見的問題，并就此提出了一些對策，供參考。
隨著我國建筑業迅猛發展，許多公用建筑、地下設施及需要空調設施的工業廠房都使用了大量的通風管道。以前這類管道基本上是用鍍鋅鐵皮和樹脂基玻璃鋼制作，但這兩種管道都存在嚴重的不足，樹脂基玻璃鋼通風管道易燃燒，即使加入阻燃劑也不能完全解決；鐵皮通風管道易腐蝕，據調查，用于地下防空洞等潮濕環境中，一年多后鐵皮即被銹蝕損壞，通常情況下其壽命也不超過10年；另外，鐵皮管道易產生共振，噪音大，耐火臨界溫度低，這些都限制了它在工程中的應用。
無機玻璃鋼通風管道(又稱菱鎂通風管道)以氯氧鎂水泥為基體，以玻璃纖維為增強材料，加入適當的填充材料和改性劑等制成。由于無機玻璃鋼管道是一種無機材料，它具有不燃燒、耐腐蝕等性能，生產成本低，而且生產工藝簡單，設備投資少，利潤較高，所以，近幾年發展迅速，已在形成相當大的規模。
2 無機玻璃鋼管道存在的不足
2.1 韌性差、脆性大
韌性差、脆性大是困擾無機玻璃鋼通風管道的主要問題之一，產品在生產、運輸、裝卸、安裝、維修中一旦受到撞擊、大的震動或較大壓力時，往往產生不同程度的損傷。受外力破壞有兩種情況，一種是受銳器的強烈沖擊或碰撞，造成制品貫穿性的斷裂；另一種是受柔性外壓力，如手按、腳踩、負重等，制品表面遭受破壞，或產生放射狀大裂紋，或產生網狀細裂紋，降低管的耐久性。因為管道的內外兩表面都是一層硬化了的鎂質膠接料薄層，它是保護管道內部不受損壞的屏障，一旦這一保護層破壞了，水份、CO2、含酸、堿的冷凝水及其它腐蝕性氣體就很容易沿著這些裂紋縫隙浸透到內部，使內部的玻璃纖維失去保護，制品遭到破壞，使用壽命降低。
2.2 易變形
無機玻璃鋼通風管道多是一些薄壁、大幅面的產品，在生產和使用過程中容易變形。這是因為菱鎂制品的硬化是一個連續的體積膨脹過程，而硬化后的干燥過程又會產生干燥收縮。不均勻的膨脹和干燥收縮都會使產品變形，一旦產品變形就會影響在工程中的使用效果。[-page-]
2.3 易吸潮返鹵，耐水性差
易吸潮返鹵，耐水性差是普通菱鎂制品的固有弊病。無機玻璃鋼通風管道使用環境較復雜，如游泳館使用的通風道輸送的是40～50℃、濕度85%以上的空氣等；用于地下、防空洞、煤礦等的通風管道，也基本上長期處于潮濕的環境中，在這樣的環境中，菱鎂通風管道必須具備良好的耐水性能，表面不吸潮、不返鹵。但普通的或改性效果不佳的菱鎂通風管道，其耐水性能較差，在水中浸泡一個月，其軟化系數只有0.3左右，即強度喪失60%～80%，基本失去使用性能，而且表面起砂、粉化，這樣的產品已不能繼續使用。
表1 菱鎂粉化學成分、物理性能控制指標
4 質量監控和改進措施
4.1 嚴把原材料質量關
菱鎂粉生產廠應精選菱鎂礦，提高礦石品位，控制煅燒溫度在合理范圍內；而通風管道生產企業應嚴格控制入廠原材料的質量，盡量減少有害成分。菱鎂粉、鹵片(粉)的化學成份控制指標見表1、表2。3 影響無機玻璃鋼通風管質量的原因
3.1 原材料不合格
(1)菱鎂粉
菱鎂粉又稱菱苦土或輕燒鎂粉，是生產通風管道的主要原料。按照標準JC/T449-91《建筑材料用菱苦土》規定，活性CaO≤2%，活 性MgO＞70%，物理測安定性合格。
活性鈣是制品中主要的不安定因素，因它遇水發生水合反應，生成Ca(OH)2，Ca(OH)2再與MgCl2反應，生成Mg(OH)2和CaCl2，這將加速制品硬化，體積膨脹變大，致使內部結構破壞。[-page-]
MgO含量對制品性能也有顯著影響。含量過高時，反應速度快，凝結時間短，易產生熱應力及結晶應力，造成內部破壞；含量過低時，反應慢，強度低。因此，生產中應嚴格控制。
(2)鹵片(粉)
鹵片(粉)的來源和生產工藝使之不可避免地含有一些雜質，如NaCl、KCl、CaCl2等。大型企業生產的鹵片質量一般是有保證的，雜質含量都能控制在要求范圍內。而一些小企業生產的鹽鹵，由于無合理的工藝、設備，鉀、鈉含量都超標，造成制品返鹵，制品一旦返鹵，在相對濕度大于90%時，表面會變潮，出現水珠，影響表觀質量和與之連接的金屬件的使用壽命，同時制品強度也降低、易變形和開裂。
3.2 玻璃布
菱鎂膠接料是一個堿性體系，高堿玻璃纖維在這種環境中被腐蝕的速度很快，一旦體系內的玻璃纖維被腐蝕，力學強度將大大降低，制品就會嚴重脆化。
現在許多無機玻璃鋼通風管道生產廠家短期行為嚴重，為了降低生產成本，片面追求利潤，大量使用陶土坩堝生產的高堿玻璃纖維布作通風管道的增強材料，造成管道質量低劣，后期強度顯著降低，影響了工程質量。
3.3 料漿配制及操作工藝
鎂質膠凝材料是一種氣硬性材料，它要求配比精確，改性合理。配比精確是使制品結構長期穩定、不變形、在高熱高濕環境下不吸潮返鹵的重要保證。因此，投料生產時必須精確確定配比，準確投料，以保證整個反應過程完全，且無剩余反應料。
目前無機玻璃鋼通風管道多是采用手糊法生產，由于是手工操作，在攤鋪料漿時就容易造成局部偏厚，尤其是攤鋪后一層料漿時更容易出現；制品幅面越大，這種情況出現的機會就越多。這些局部偏厚的地方會產生較大的膨脹，相應的就會產生方向指向四周的膨脹內應力，由于這些內應力的作用促使這些局部區域向表面膨脹，造成整個表面不平整，嚴重時制品出現裂紋、變形。
3.4 制品養護
菱鎂制品屬無機膠凝材料，在28天齡期內，制品內部要進行水化、硬化反應，這樣制品才能產生強度。如果養護不充分，產品不但強度低，而且易變形，物理力學性能及耐久性能都達不到使用要求。[-page-]
而現在許多無機玻璃鋼通風管道生產廠不重視制品養護，養護不充分，養護溫度達不到要求，不注意保潮，使制品內部水分很快散失而處于干燥狀態，制品終止了硬化反應，因此制品內部存在著大量游離的MgO和MgCl2，制品在使用過程中遇到適宜的溫度和濕度，內部游離成分又會進行硬化反應，在已定型的制品內部產生膨脹內應力，造成制品變形。這種情況在無機玻璃鋼通風管道和大幅面薄板等產品上表現的比較突出。無機玻璃鋼管道常見問題分析和對策
表2 鹵片(粉)化學成分控制指標
4.2 嚴格控制生產配比和工藝
無機玻璃鋼通風管道生產配方較復雜，組份也較多，主要是無機材料，因此，必須保證配料準確，并將攪拌時間控制在要求范圍內；另外，配方中加入某些填充材料后，要保證不降低料漿的和易性，以便于成型操作；另外，成型時要將玻纖布鋪平拉直，每層料漿厚度要盡可能一致。
4.3 實施改性技術 要解決無機玻璃鋼通風管道所存在的韌性差、易變形、易吸潮返鹵、耐水性差的弊端，除了在原材料、生產配比、操作工藝上嚴格控制外，必須實施改性技術，這也是提高菱鎂制品質量的關鍵技術所在。
隨著我國建筑業迅猛發展，許多公用建筑、地下設施及需要空調設施的工業廠房都使用了大量的通風管道。以前這類管道基本上是用鍍鋅鐵皮和樹脂基玻璃鋼制作，但這兩種管道都存在嚴重的不足，樹脂基玻璃鋼通風管道易燃燒，即使加入阻燃劑也不能完全解決；鐵皮通風管道易腐蝕，據調查，用于地下防空洞等潮濕環境中，一年多后鐵皮即被銹蝕損壞，通常情況下其壽命也不超過10年；另外，鐵皮管道易產生共振，噪音大，耐火臨界溫度低，這些都限制了它在工程中的應用。
無機玻璃鋼通風管道(又稱菱鎂通風管道)以氯氧鎂水泥為基體，以玻璃纖維為增強材料，加入適當的填充材料和改性劑等制成。由于無機玻璃鋼管道是一種無機材料，它具有不燃燒、耐腐蝕等性能，生產成本低，而且生產工藝簡單，設備投資少，利潤較高，所以，近幾年發展迅速，已在形成相當大的規模。
2 無機玻璃鋼管道存在的不足
2.1 韌性差、脆性大
韌性差、脆性大是困擾無機玻璃鋼通風管道的主要問題之一，產品在生產、運輸、裝卸、安裝、維修中一旦受到撞擊、大的震動或較大壓力時，往往產生不同程度的損傷。受外力破壞有兩種情況，一種是受銳器的強烈沖擊或碰撞，造成制品貫穿性的斷裂；另一種是受柔性外壓力，如手按、腳踩、負重等，制品表面遭受破壞，或產生放射狀大裂紋，或產生網狀細裂紋，降低管的耐久性。因為管道的內外兩表面都是一層硬化了的鎂質膠接料薄層，它是保護管道內部不受損壞的屏障，一旦這一保護層破壞了，水份、CO2、含酸、堿的冷凝水及其它腐蝕性氣體就很容易沿著這些裂紋縫隙浸透到內部，使內部的玻璃纖維失去保護，制品遭到破壞，使用壽命降低。
2.2 易變形
無機玻璃鋼通風管道多是一些薄壁、大幅面的產品，在生產和使用過程中容易變形。這是因為菱鎂制品的硬化是一個連續的體積膨脹過程，而硬化后的干燥過程又會產生干燥收縮。不均勻的膨脹和干燥收縮都會使產品變形，一旦產品變形就會影響在工程中的使用效果。[-page-]
2.3 易吸潮返鹵，耐水性差
易吸潮返鹵，耐水性差是普通菱鎂制品的固有弊病。無機玻璃鋼通風管道使用環境較復雜，如游泳館使用的通風道輸送的是40～50℃、濕度85%以上的空氣等；用于地下、防空洞、煤礦等的通風管道，也基本上長期處于潮濕的環境中，在這樣的環境中，菱鎂通風管道必須具備良好的耐水性能，表面不吸潮、不返鹵。但普通的或改性效果不佳的菱鎂通風管道，其耐水性能較差，在水中浸泡一個月，其軟化系數只有0.3左右，即強度喪失60%～80%，基本失去使用性能，而且表面起砂、粉化，這樣的產品已不能繼續使用。
| 類 別 | 項 目 | 指 標 |
| 化學成分 | 活性 MgO/% | ＞70 |
| 活性 CaO/% | ＜2 | |
| 燒失量/% | 5～9 | |
| 物理性能 | 細度(120目篩篩余)/% | ＜3 |
| 安定性 | 合格 |
4 質量監控和改進措施
4.1 嚴把原材料質量關
菱鎂粉生產廠應精選菱鎂礦，提高礦石品位，控制煅燒溫度在合理范圍內；而通風管道生產企業應嚴格控制入廠原材料的質量，盡量減少有害成分。菱鎂粉、鹵片(粉)的化學成份控制指標見表1、表2。3 影響無機玻璃鋼通風管質量的原因
3.1 原材料不合格
(1)菱鎂粉
菱鎂粉又稱菱苦土或輕燒鎂粉，是生產通風管道的主要原料。按照標準JC/T449-91《建筑材料用菱苦土》規定，活性CaO≤2%，活 性MgO＞70%，物理測安定性合格。
活性鈣是制品中主要的不安定因素，因它遇水發生水合反應，生成Ca(OH)2，Ca(OH)2再與MgCl2反應，生成Mg(OH)2和CaCl2，這將加速制品硬化，體積膨脹變大，致使內部結構破壞。[-page-]
MgO含量對制品性能也有顯著影響。含量過高時，反應速度快，凝結時間短，易產生熱應力及結晶應力，造成內部破壞；含量過低時，反應慢，強度低。因此，生產中應嚴格控制。
(2)鹵片(粉)
鹵片(粉)的來源和生產工藝使之不可避免地含有一些雜質，如NaCl、KCl、CaCl2等。大型企業生產的鹵片質量一般是有保證的，雜質含量都能控制在要求范圍內。而一些小企業生產的鹽鹵，由于無合理的工藝、設備，鉀、鈉含量都超標，造成制品返鹵，制品一旦返鹵，在相對濕度大于90%時，表面會變潮，出現水珠，影響表觀質量和與之連接的金屬件的使用壽命，同時制品強度也降低、易變形和開裂。
3.2 玻璃布
菱鎂膠接料是一個堿性體系，高堿玻璃纖維在這種環境中被腐蝕的速度很快，一旦體系內的玻璃纖維被腐蝕，力學強度將大大降低，制品就會嚴重脆化。
現在許多無機玻璃鋼通風管道生產廠家短期行為嚴重，為了降低生產成本，片面追求利潤，大量使用陶土坩堝生產的高堿玻璃纖維布作通風管道的增強材料，造成管道質量低劣，后期強度顯著降低，影響了工程質量。
3.3 料漿配制及操作工藝
鎂質膠凝材料是一種氣硬性材料，它要求配比精確，改性合理。配比精確是使制品結構長期穩定、不變形、在高熱高濕環境下不吸潮返鹵的重要保證。因此，投料生產時必須精確確定配比，準確投料，以保證整個反應過程完全，且無剩余反應料。
目前無機玻璃鋼通風管道多是采用手糊法生產，由于是手工操作，在攤鋪料漿時就容易造成局部偏厚，尤其是攤鋪后一層料漿時更容易出現；制品幅面越大，這種情況出現的機會就越多。這些局部偏厚的地方會產生較大的膨脹，相應的就會產生方向指向四周的膨脹內應力，由于這些內應力的作用促使這些局部區域向表面膨脹，造成整個表面不平整，嚴重時制品出現裂紋、變形。
3.4 制品養護
菱鎂制品屬無機膠凝材料，在28天齡期內，制品內部要進行水化、硬化反應，這樣制品才能產生強度。如果養護不充分，產品不但強度低，而且易變形，物理力學性能及耐久性能都達不到使用要求。[-page-]
而現在許多無機玻璃鋼通風管道生產廠不重視制品養護，養護不充分，養護溫度達不到要求，不注意保潮，使制品內部水分很快散失而處于干燥狀態，制品終止了硬化反應，因此制品內部存在著大量游離的MgO和MgCl2，制品在使用過程中遇到適宜的溫度和濕度，內部游離成分又會進行硬化反應，在已定型的制品內部產生膨脹內應力，造成制品變形。這種情況在無機玻璃鋼通風管道和大幅面薄板等產品上表現的比較突出。無機玻璃鋼管道常見問題分析和對策
表2 鹵片(粉)化學成分控制指標
| 項 目 | 指 標/% |
| MgCl2 | ＞45 |
| NaCl | ＜2 |
| KCl | ＜0.5 |
| CaCl2 | ＜0.5 |
無機玻璃鋼通風管道生產配方較復雜，組份也較多，主要是無機材料，因此，必須保證配料準確，并將攪拌時間控制在要求范圍內；另外，配方中加入某些填充材料后，要保證不降低料漿的和易性，以便于成型操作；另外，成型時要將玻纖布鋪平拉直，每層料漿厚度要盡可能一致。
4.3 實施改性技術 要解決無機玻璃鋼通風管道所存在的韌性差、易變形、易吸潮返鹵、耐水性差的弊端，除了在原材料、生產配比、操作工藝上嚴格控制外，必須實施改性技術，這也是提高菱鎂制品質量的關鍵技術所在。
