石膏板(英文名:Gypsum board)(又稱為墻板,干壁)是一種板狀的人造建筑材料。石膏板是以建筑石膏(主要成分為半水硫酸鈣)為主要原料,加入添加劑后擠壓成板塊形狀,經干燥、打磨而成的材料。制造時可以摻人輕質骨料(如鋸末等)制成空心或引入泡沫以減輕自重并降低導熱性。在石膏粉中加入了纖維(通常是紙或玻璃纖維),增塑劑,發泡劑以及一些防止發霉的添加劑,這些會增加阻燃性能及減少吸水力。
石膏板的歷史可以追溯到公元前3000年的古埃及,當時的人們發現石膏可以用來制造模型和雕像,石膏板的發明者是英國工程師和建筑師弗朗西斯·哈珀(Francis Hart),828年向倫敦皇家自然知識促進學會提交了一份名為《內部裝飾的石膏板》的發明專利申請。,1978年建成中國自主研制的第一條400萬平米紙面石膏板自動化生產線,為中國石膏板產業的發展奠定了基礎。進入21世紀石膏板已經運用的非常普遍,石膏板需求也進入平穩發展期。
石膏板已廣泛用于住宅、辦公樓、商店、旅館和工業廠房等各種建筑物的內隔墻、墻體覆面板(代替墻面抹灰層)、天花板、吸音板、地面基層板和各種裝飾板等,用于室內的不宜安裝在浴室或者廚房。石膏板是良好的隔音絕熱材料、吸聲材料、代木材料,是當前著重發展的新型輕質板材之一,適用于中高檔裝飾,具有重量輕、強度較高、厚度較薄、加工方便、隔聲絕熱、防火、防潮等性能。可以使裝飾空間的居住使用性能更為優良。使用石膏板作為墻體的主要建筑材料,在北美和加拿大是流行的建筑方式。
發展簡史
石膏板的歷史可以追溯到公元前3000年的古埃及,當時的人們發現石膏可以用來制造模型和雕像,甚至用于建造建筑物。但當時的石膏制品只是用來裝飾的,無法承受結構上的負荷。直到19世紀初,石膏板才被發明出來,并逐漸成為了建筑業的重要材料。
石膏板的發明者是英國工程師和建筑師弗朗西斯·哈珀(Francis Hart),他在1828年向倫敦皇家自然知識促進學會提交了一份名為《內部裝飾的石膏板》的發明專利申請。哈珀的石膏板是由兩層紙板夾著一層石膏粉制成的,這種板材比傳統的木質板材更加輕便、防火、隔音,且更易搬動和安裝。這項發明為建筑行業帶來了巨大的革命性變化。石膏板能夠輕松地制造大量的預制板材,在短時間內完成大量的建筑工程,大大提高了建筑效率和質量。
20世紀70年代,中國科技工作者開始從事紙面石膏板技術及裝備研發工作,1978年建成中國自主研制的第一條400萬平米紙面石膏板自動化生產線,為中國石膏板產業的發展奠定了基礎,七八十年代石膏板技術仍然不夠成熟,石膏板優良的屬性沒有完全體現出來,市場對石膏板的接受率不高,隨著國家推廣的人力物力的投入,石膏板產業得以初步發展。
進入20世紀90年代,石膏板走向規模生產道路,品類增多,政府開始加強推進墻體材料改革政策,改后建筑業加速發展,紙面石膏板市場需求日益旺盛,國內企業紛紛投資建廠。
進入21世紀,地產發展“黃金十年”推動石膏板需求的增加。住房標準的改變以及社會認可度的攀升也導致石膏板迅速推廣。2002-2013年石膏板產量保持平均每年27%的增速,2014年石膏板產量突破30億平方米,15年至今房地產市場逐步降溫,石膏板已經運用的非常普遍,石膏板需求也進入平穩發展期。
石膏板隨著工業和建筑業的發展,在吊頂行業乃至建筑領域迅速發展。
基本分類
從不同維度來對石膏板進行分類,主要有以下幾種方式:
1)根據原料不同分類:
石膏板可以根據其主要原料的不同分為紙面石膏板、無紙面石膏板等。
2)根據用途不同分類:
石膏板可以根據其用途的不同分為裝飾石膏板、隔墻石膏板、吸音石膏板、吊頂石膏板等。
3)根據規格不同分類:
石膏板可以根據其規格的不同分為小規格石膏板、大規格石膏板和超大規格石膏板等。
石膏板主要有:紙面石膏板、布面石膏板、裝飾石膏板、石膏空心條板、纖維石膏板、石膏吸音板、定位點石膏板等。
建筑應用
比起一個星期才能完成的板條抹灰建筑方法,使用石膏板就可以在一到兩日內建成一間二層的洋樓,石膏板簡單的施工方法使許多業余的家庭木匠也可以使用。
聲學處理
石膏板施工可以減少聲音經由墻和天花板傳播。好幾本建筑工書籍表明,厚的石膏板可以減少聲音傳播。另一方面,工程師手冊建議使用多層或不同的厚度的石膏板黏合在一起,或者使用為隔聲而特殊設計的石膏板。 同時使用鋼制的龍骨框架、更闊的間距、雙層、填充物等施工方法及細節。在木板墻的兩邊同時加上1/2石膏板在其中一邊加入彈性阻尼再加入玻璃纖維填充,聲音傳播等級(STC) 可以由普通的木板墻的33級提升到59級。
生產工藝
備用:經定量計量后放入水力碎漿機攪拌成原料漿,然后泵入料漿儲備罐備用;發泡劑和水按比例投入發泡劑制備罐攪拌均勻,泵入發泡劑儲備罐(帶加熱裝置,保持35℃以上)備用;促凝劑和石膏粉原料經提升輸送設備進入料倉備用;
流程:料漿儲備罐中的漿料使用計量泵泵入到攪拌機,發泡劑使用動態發泡裝置發泡后進入攪拌機,促凝劑和石膏粉使用全自動計量皮帶稱計量后進入攪拌機,然后所有主輔料在攪拌機混合成合格的石膏漿。
說明:所有主輔料的添加都含括在過程控制系統中,隨生產線速度的不同自動調節,以適應大規模、高速度的要求。
性能參數
(1)生產能耗低。用于生產紙面石膏板的膠結料熟石膏,其單位生產能耗比水泥低78%。
(2)輕質隔熱。用紙面石膏板作隔墻,重量僅為磚墻的1/3 1/4。同時,由于石膏板的多孔結構,其導熱系數為0.30,與磚(0.43)和混凝土(1.63)相比,隔熱性能優良。
(3)具有優異的防火性能。由于石膏受熱時要釋放化合水其耐火極限可達2h以上。
(4)裝飾功能好。石膏板表面平整,板與板之間通過膠結料可牢固地黏結在一起,形成無縫結構,建筑裝飾效果好。
(5)可施工性好。石膏板可釘、可鋸、可粘、施工非常方便,用它做裝飾,可以擺脫傳統的濕法作業,極大地提高施工效率。
(6)舒適的居住功能。由于石膏板具有獨特的“呼吸”性能,因而具有調節室內濕度的能力,使居住舒適。
(7)生產效率高。利于實現大規模生產,在各種建筑板材中,石膏板的生產效率是最高的,便于大規模生產。
(8)投資低。石膏板的生產設備與纖維石膏板、水泥泡花板相比,由于能實現連續機械化生產,設備利用率非常高,設備投資少。
相關產品
用石膏薄板或空心石膏條板組成的輕質隔墻,可用來分隔室內空間,具有構造簡單,便于加工與安裝的特點。19世紀末,各國開始用石膏板材做內隔墻,是一種國際上產量較大和應用較廣的輕質建筑材料。這種隔墻采用輕鋼龍骨或鋼木龍骨做骨架,并可根據使用要求,配以其他材料(如礦棉板、防水涂料和裝飾面材等)組成有隔聲、防水或高級裝修要求的隔墻。20世紀70年代,中國開始對紙面石膏薄板和空心石膏條板進行試驗與生產,并在建筑工程中應用。
應用領域
1.耐水耐火紙面石膏板:是即具有耐水功能又具有耐火性能的紙面石膏板。從外表看和耐水紙面石膏板樣,?切開板芯也可看到很多的玻璃纖維。?其耐水性能和耐水紙面石膏板羊,耐火性能與耐火紙面石膏板等同。
2.高密度耐沖擊型紙面石膏板:這種紙面石膏板基本不進行發泡工藝,大大增加了板芯密度,紙面的厚度也比普通的紙面石膏板要厚,專門適用于抗沖擊性能要求較高的使用場所(如人流密度較高的公共場所的隔墻、醫院的走道等)。這種板材由于密度較高,其隔聲性能和防火性能都比一般的紙面石膏板要好。這類石膏板單位面積重量,12.5mm厚的板材約為12kg/平方米,一般的紙面石膏板?為810kg/平方米,紙面為標褐色。
3.隔聲紙面石膏板:專門針對隔聲要求而改進配方的一種紙面石膏板,而紙為淡藍色。雙面單層12mm厚的隔墻,內部不需填充巖棉就可達到40dB的隔聲(同樣的系統采用-般的紙面石膏板為35?38dB)
4.紙面石膏板復合錯板:專門使用在具有防輻射要求的射線室、手術室等。以往都是先施工鉛板,然后再安裝石膏板,這類板材使得兩道工序一次完成,大大縮減了施工周期。
5.防蒸汽紙面石膏板:紙面石板的背面貼了層鋁箔。使用在石膏板背面會出現冷凝水的場所,如屋面、空調出風口處、外墻內保溫的襯板等。
6.井道石膏板:用于電梯井道瓶統的紙面石膏板,這種系統也將得到更為廠泛的運用。井道石宵板厚度均為25mm,是即具有耐火又具有耐水性能的石膏板,與耐水耐火板不同的是尺寸為600610mm寬。性能的石膏板,與耐水耐火板不同的是尺寸為600/610mm寬。
7.穿孔紙面石青板:用在有吸音要求的場所。可以滿足設計師的要求做到連續穿孔的效果。
8.防火石膏板:表面是玻璃纖維布面的,用作鋼結構防火外包和管道的防火外包。這種產品運用廣泛,因為防火涂科價格高,易老化,施工和維護起來都麻煩,很多涂料其實達不到預定的防火要求,做完防火涂料后還是要做外包裝飾處理。采用這種防火外包系統,就合二為一了,而且石膏是無機化合物,不存在老化的風險。
9.石膏板復合保溫板:這種產品是將紙面石膏板和XPS,?EPS或者是PF用特定的膠水復合在一起,?保溫性能好,多用于外墻內保溫的做法。
紙面石膏板應用
1、普通紙面石膏板:為象牙白色面紙、灰色背紙,是最為經濟的品種。適用于無特殊要求的使用場所,使用場所連續相對濕度不超過65%。因價格原因,很多人喜歡使用9.5mm厚的普通紙面石膏板來做吊頂,但由于9.5mm普通紙面石膏板比較薄、強度不高,在潮濕條件下容易發生變形,建議做吊頂最好選用12mm以上的石膏板,同時也可預防接縫開裂。
2、耐水紙面石膏板:為綠色面紙、綠色背紙,其板芯和護面紙均經過了防水處理,適用于濕度較高的潮濕場所和地區,使用場所連續相對濕度不超過95%。在多雨季節,最好選用耐水紙面石膏板。
3、耐火紙面石膏板:為紅色面紙、灰色背紙,其板芯內增加了耐火材料和大量玻璃纖維。如果切開紙面石膏板,可以從斷面處看見很多玻璃纖維。質量好的耐火紙面石膏板應該選用耐火性能好的無堿玻纖,一般的產品都選用中堿或高堿玻纖。根據國家標準GB11979-89規定,耐火紙面石膏板遇火穩定時間,優等品不小于30min,一等品不小于25min,合格品不小于20min。
發展趨勢
作為一種建筑材料,紙面石膏板的發展與建筑體系和建筑施工技術的發展是密不可分的。紙面石膏板作為QST建筑體系的重要組成部分,很大程度上受QST體系的影響和制約。現代建筑的發展,要求建筑材料能提供與之相適應的性能,紙面石膏板正是向著更輕、更快、更強、系統、防火、隔聲、環保的方向發展。同時,由于紙面石膏板產品的低附加值性和日益激烈的市場競爭,促使各生產廠家積極開發新的高附加值的產品系列、拓寬其應用領域,使紙面石膏板擺脫原來單一作為結構和覆面材料的模式,而變得更具裝飾性。
未來石膏板從商業和公共建筑裝飾裝修向住宅裝飾裝修領域的推廣、從吊頂裝飾向隔墻裝飾應用的推廣,將推動石膏板的市場需求進一步增加。
隨著經濟持續發展、節能環保意識的加強以及居民消費習慣的改變,既有建筑改造翻新、二次裝修過程中對石膏板的使用比例將不斷提高。
相關標準
對比國外
紙面石膏板產品領域,對應的現行有效的國外先進國家或地區的標準主要有:美國材料試驗協會標準《紙面石膏板》ASTMC1396/C1396M-17和歐洲(英國)標準《石膏板——定義、要求和測試方法》BSEN520:2004+A1:2009。通過中國現行《紙面石膏板》GB/T9775-2008國家標準和上述兩個國外先進標準比較,主要技術性能指標差別不大,技術要求互有高低,總體而言,各有特色,主要差異和特點有以下幾點:(1)中國標準的斷裂荷載等力學性能指標、尺寸指標要求不比美標和歐標低,部分甚至還要高;(2)中國標準中的護面紙與芯材粘結性和面密度指標,歐美標準中均未包括,而這二項性能指標對產品的使用應用具有重要影響;(3)與歐美標準比較,中國標準涉及功能性指標較少。如美標的耐霉菌性、透濕系數以及歐標的隔聲、吸聲量、熱阻系數、空氣濕滲透系數等指標(歐標為可選指標)中國標準均未列入;(4)防火和防水等主要功能指標,三個標準均已列入,但具體指標表示形式和試驗方法不同,如防火性,美標是以火焰傳播系數、耐火極限來表征,歐標以高溫下芯材粘結力、對火反應、耐火性來表征,而中國標準則是以遇火穩定性指標進行表征,試驗方法上更接近于歐標。有關三種表征方法之間的關系尚未進行相關研究,孰優孰劣尚無定論;(5)有關環保健康方面指標,美標有單質硫限量、耐霉菌性(耐霉菌板),歐標有相關限制描述,中國標準未列入相關要求;(6)上述三個標準均未包含有關護面紙顏色的要求。
中國現行《紙面石膏板》GB/T9775-2008國家標準主要在產品品種、產品功能、產品結構和應用等方面與國際先進水平相比還存在較大的差距。在產品品種和產品功能方面,國外先進國家和地區其產品品種豐富、功能齊全,可滿足建筑室內、外不同部位不同功能要求的建筑和裝修需求。美國紙面石膏板按功能和應用不同,分成13大類、共22個品種。歐標按功能和應用分為8個品種,而中國僅分為7個品種(除表1列出的4個,其他3個為行業標準,分別為JC/T803-2007《吸聲穿孔用石膏板》、JC/T997-2006《裝飾紙面石膏板》以及JC/T2077-2011《復合保溫石膏板》),相比而言差距不小,不能滿足用戶功能化、個性化、精準性需求,迫切需要通過修訂標準彌補差距。
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