几种岩矿棉在蒸压条件下的物相变化研究

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作为外墙外保温材料,岩矿棉板是将各种生产原材料按一定配比熔融然后急速冷却成纤,再经过一些工序后制成。由于冷却时间较短,不利于结晶,所以岩矿棉的物相均为非品态的玻璃相。在特定的环境条件下(如高温、高湿、高压或长期室外条件等),岩矿棉板的这种相态就有可能会发生程度不同的变化(由玻璃态转变为结品态),进而导致其原有的性能发生变化,也就是说,岩矿棉板的耐受性是其抵御这些条件变化,保持其固有性能的能力。为了模仿和分析岩矿棉板在这些因素综合作用的条件下这种能力的大小,本次研究对岩矿棉板样品进行了蒸压实验,分别探讨了其在蒸压条件下物相和微观结构的变化情况。
本实验中的原材料主要是岩矿棉的制品——
岩棉板和矿渣棉板,其中,2个岩棉板样品分别取自国外公司采用全套国外技术在中国建立的岩棉生产企业和典型的国外生产企业,编号分别是:
XE1、DR2:2个矿渣棉板样品分别取自国内大型矿棉企业和中小型民营企业,编号分别是:BX1、HZ2,4个样品的化学成分分析结果见表1。
蒸压过程是在高压釜中进行的,将岩矿棉板样品在高压釜中经过相对较高的温度(最高220℃)和压力处理并保持5h后,进行XRD及其它测试分析,进而研究其物相及微观结构的变化情况。
图lA和B分别为岩棉样品XEl和DR2经不同温度水的饱和蒸汽蒸压处理5h后的XRD谱图。图IC和D分别为矿渣棉样品BX1和HZ2经不同温度水的饱和蒸汽蒸压处理5h后的XRD诺图。从图1A和B的XRD图谱可以看出,分别经过5种相对较高的温度和压力处理的岩棉板XEI没有出现明显的结晶相,仍为非晶态玻璃相物质。
说明在温度为130~220℃和水蒸气的饱和压力下,岩棉板XEl和DR2的物相均未发生明显变化。
随着蒸压温度的逐渐升高,两者的XRD谱线(b-e)在20约为30°附近的凸包有微弱的升高趋势,升高的原因可能是结晶趋势较强的富钙玻璃分相在高温高压下结晶趋势进一步增强而导致的。当蒸压温度升高到220℃时,XRD谱线(c一f)在20约为30°附近的凸包有微弱的降低趋势,可能反映了原玻璃纤维中具有较高结晶倾向的玻璃分相被优先和水反应,形成尚未结品的水化产物而消耗所致。可见,岩棉板XE1和DR2均具有一定的抗高压能力,在相对高温高压下,均未发生质变。

在图1C中可以看到,在温度为130℃时矿渣棉板BX1并未出现结品相,当温度上升为150℃
时开始有品相析出,经分析,此时的品相为纤硅钙石,但含量较低,大部分仍为非品态。当温度升高至180℃时,晶相发生变化,纤硅钙石的晶相消失,CaCO;晶相出现,含量更低。当温度升高到200℃时,晶相未发生改变,仍为CaCO,含量有所增加。而当温度达到220℃时,发现析晶量极低,说明CaCO3晶相发生分解。在图1D的XRD图谱中,可以看到没有明显结晶峰的出现,说明矿渣棉板HZ2在经过处理后物相未发生明显变化,仍为非晶态。但与XEl和DR2的XRD谱线变化相似,HZ2样品的XRD谱线(b一e)在20约为30”附近的凸包有微弱的升高趋势,可能是由于结品趋势较强的富钙玻璃分相在高温高压下结品趋势进一步增强而引起的。
当蒸压温度升高到220℃时,XRD谱线(e-f)在20约为30”附近的凸包有微弱的降低趋势,可能也是由原玻璃纤维中具有较高结晶趋向的玻璃分相被优先水化成非品态水化物所致。
通过上述对比可以看出,岩棉板XE1和DR2在不同温度水的饱和蒸汽蒸压处理后,均没有明显结晶峰出现,说明该环境中样品的物相没有发生明显变化。矿渣棉板BX1和HZ2在不同温度水的饱和蒸汽蒸压处理后可以看到,BX1易在相对较高的温度压力条件下发生相变,析出少量纤硅钙石或CaCO,晶相,这将严重影响到其性能。笔者认为这主要是由于BXl中碱性氧化物含量较高而酸性氧化物含量降低,而使得其中的Ca0易于与水和空气中的CO2发生反应,生成了CaCO;而HZ2的物相在该环境下并未发生十分显著的变化。
本实验得出的结论为:酸性氧化物和碱性氧化物的含量多少影响着岩矿棉的酸度系数,碱性氧化物含量较高而酸性氧化物含量较低即酸度系数偏低的情况下,产品性能将受到严重影响。
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