玻纖增強氯氧鎂水泥技術進展及其應用

    玻璃纖維增強氯氧鎂水泥(Glass fiber Rein-forced Magnesium oxychloride,GRMC)材料的科技水平攸關我國GRMC行業的發展未來。本文在回顧GRMC的發展歷史之后,簡要介紹了我國20多年來設立的重要研究項目,以及目前GRMC新產品的研發現狀與存在的主要問題。
    玻纖增強氯氧鎂水泥的發展歷史。氯氧鎂水泥是1867年法國化學家Sorel發明的MgO-MgCl2-H2O體系的氣硬性膠凝材料,主要水化產物是5Mg(OH)2MgCl2•8H2O(簡稱5•1•8),原材料是輕燒氧化鎂粉和氯化鎂,具有早強、高強、快凝、低堿度、粘結力強、耐磨、防火、裝飾效果好和抗鹽鹵腐蝕等優點,其缺點是不抗水、吸潮返鹵、易變形、腐蝕鋼筋。經過國內外學術界的長期研究,通過摻加復合抗水外加劑已經解決了長期抗水性問題,通過鋼筋表面涂覆防腐涂層已經解決了鋼筋銹蝕問題,通過控制產品配合比和氯化鎂的雜質含量,大大減輕了吸潮返鹵的可能性,通過摻加礦物填料等技術手段可以使變形降低80%,因而氯氧鎂水泥制品在建筑建材和木材節約等領域得到了廣泛的應用。
    為了制作氯氧鎂水泥大型制品,早期一般采用竹筋和葦筋增強制作建筑構件,如房屋屋架、楞條、門窗、包裝箱、礦井支架、軌枕、水溝蓋板與背板、蔬菜大棚架、活動房屋、井蓋、糧倉等。在上世紀80年代,采用玻璃纖維增強制作大幅面或薄壁制品,如輕型屋面板、防水板、通風管道、電纜橋架、波形瓦(璃瓦)、裝飾構件(羅馬柱、浮雕)、太陽能灶、工藝美術品(雕塑、花盆、噴泉)、煙筒、農用防滲渠、建筑落水管等。大致在1990年前后,市場上把玻纖增強氯氧鎂水泥制作的通風管道等制品稱為無機玻璃鋼,該概念在水泥混凝土學術界一直沒有得到承認。GRMC制品與普通的玻纖增強水泥(Glass fiber Reinforced Gement,GRC)制品相比,具有非常明顯的技術優勢,由于氯氧鎂水泥的PH值只有8.5-9.5,對中堿玻纖沒有腐蝕性,而GRC必須采用“低堿度硫鋁酸鹽水泥+抗堿玻纖”的所謂“雙保險”技術,因而在性能和造價方面,GRC無法與GRMC抗衡。
    GRMC也有來自于氣硬性氯氧鎂水泥自身的固有缺陷,有的GRMC產品曾風行(如浴缸和煙筒等),隨后就銷聲匿跡;有的迅猛發展,長盛不衰(如通風管道和防火板等),已經成為氯氧鎂水泥行業的支柱產品;有的幾起幾落,部分劣質產品造成較嚴重的工程質量事故,甚至人身傷亡事故,被一些地區禁用,影響了整體行業的聲譽。不同GRMC產品其命運截然不同,一個重要的原因就是其用途是否與材性匹配。
為了解決氯氧鎂水泥材料的耐久性問題,有關部門曾經設立了不同的重大科研項目,進行科技攻關,取得了一大批科研成果,并成功應用于GRMC制品中。
    政府的重要科研項目計劃。1986年,科委為了解決青海鹽湖提鉀過程中大量副產品―水氯鎂石的綜合利用問題,將“鎂水泥開發研究”課題列入了級“七五”重點科技攻關項目“青海鹽湖提鉀及綜合利用研究”項目,進行了長達5年的聯合攻關,發表了大量的學術論文,取得了一大批科研成果,隨即帶來了氯氧鎂水泥行業10多年的繁榮與發展,在節能減排、發展低碳經濟等方面發揮的作用愈來愈重要。但是大部分成果(如復合抗水外加劑技術等)仍然沒有大規模推廣應用。為了解決當前制約行業發展的一些關鍵性技術問題,氯氧鎂水泥的基礎理論研究又重新受到了我國政府部門的高度重視,設立了一些重要的科研項目,如利用青海鹽湖提鉀及綜合利用研究,材料在青海鹽湖交通工程中的應用技術和示范研究,鎂水泥鎂資源高值開發利用、青海鹽湖水氯鎂石部分熱解制備鎂水泥新工藝研究、鎂水泥材料在青海鹽湖交通工程中的應用技術和示范研究,鎂水泥鋼筋混凝土復合構件的性能研究等。這些課題分別就鹽湖氯氧鎂水泥材料及其耐久性的基礎理論問題、抗水性氯氧鎂水泥材料的制備技術及其微觀機理、研究新型氯氧鎂水泥的合成工藝條件、新型氯氧鎂水泥的物理力學性能與耐久性、新型鎂水泥混凝土的物理力學性能與耐久性、鎂水泥鋼筋混凝土梁、板、柱典型構件的承載能力和結構設計方法等進行了卓有成效的研究。
    研發現狀與存在主要問題。當前,玻纖增強氯氧鎂水泥技術市場十分混亂。早期建立的、比較成熟的企業技術相互封鎖,缺乏交流;新企業引進技術無門,從而滋生了許許多多“技術公司”或“科技公司”這類公司北京、武漢和河南等地較多,往往掛靠,或者疑似掛靠在清華大學、建材院、武漢大學等學術機構,起一個似是而非的、容易引起與知名高校名字混淆的名稱,根本就不具備氯氧鎂水泥技術,甚至連行業基本的氧化鎂、氯化鎂和玻纖布等原材料標準都不了解,也不知道什么是摩爾比,憑借一些申請文件,甚至是假的申請,以及一些大學和研究機構的“檢驗報告”,欺騙涉足行業不深者。
    技術開發急功近利。許多不懂氯氧鎂水泥技術的民間機構或個人,利用氯氧鎂水泥強度高的特點,盲目發展一些所謂的新產品,很多產品都是曇花一現。他們在技術不成熟時就急功近利地推廣,憑借一些新的產品造型,尋找新的用途,即使有一些缺點,往往認為不影響使用,可以通過正規大學或者研究機構來解決,由于研究人員并沒有考慮到氯氧鎂水泥的這些用途,并不能立即解決這些新問題。
GRMC新產品在近幾年的開發中,問題比較多地體現在產品的抗水性、行業標準不全、改性劑等幾個方面。    特別是目前氯氧鎂水泥改性劑的市場混亂,外加劑的型號繁多,使用效果不明,廠家并不向用戶提供外加劑的主要成分,這是與我國的混凝土外加劑標準精神不相符的。
    發展GRMC新產品、開發氯氧鎂水泥新技術,必須立足于技術發展的現狀,而不能超越現狀,科技工作者一定要有嚴謹的態度。