麦秸石膏复合材料力学性能和抗火性能研究

为提高麦秸利用率,增强石膏板力学性能,改善现有木基石膏板的抗火性能,试验以粒径分别为0.30~0.60和0.18~0.30mm的粗、细2种麦秸纤维为增强相,以建筑石膏为连续相,采用复合常温固化型结构胶粘剂代替添加石膏缓凝剂的传统方式,提出了麦秸石膏复合材料初步成型和加湿增强的两步法制备工艺,并与杉木纤维和杉木刨花石膏复合材料的力学性能和抗火性能进行对比。结果表明,细麦秸纤维石膏复合材料的物理力学性能优于粗麦秸纤维石膏复合材料,其内结合强度、静曲强度、弹性模量和吸水厚度膨胀率分别为0.33MPa、7.1MPa、2370MPa和2.82%,满足《LY/T1598-2011石膏刨花板》标准的要求。由于麦秸本身具有较低的导热系数和较高的灰分含量,麦秸石膏复合材料具有较杉木石膏复合材料更优的抗火性能,其点燃时间较杉木纤维石膏复合材料高,无明显热释放速率峰值。与杉木纤维石膏材料和杉木刨花石膏材料相比,细麦秸纤维石膏复合材料的总热释放量分别低48.18%和35.87%,CO2生成速率主峰分别低42.25%和38.81%,CO生成速率主峰相近,残重率略高。试件残照表明麦秸石膏复合材料试件燃烧后外观形貌更完整,炭化程度减轻。通过扫描电镜发现,麦秸纤维的外表面较光滑,石膏主要吸附在麦秸的内表面,较小纤维单元有利于增加石膏与麦秸内表面的接触面积。因此,从微观上说明了细麦秸纤维石膏复合材料的力学性能较高的原因。麦秸秆光滑的外表面几乎充满SiO2,这也说明了麦秸石膏复合材料有较好抗火性能的原因。研究可为石膏基复合材料的功能提升和麦秸石膏复合材料产品的工程应用提供参考。

石膏刨花板研究综述

石膏板具有优异的抗火性能，在轻型木结构中主要用作楼板和墙板的抗火覆面板。通过在石膏基体中复合木材刨花等植物纤维制备石膏刨花板，可不改变板材原有的生产制备工艺而提高其力学性能。生产石膏刨花板的石膏原料主要来源于工业石膏，刨花主要为农业或工业副产品，兼顾变废为宝和材料成本可控等优势，因此具有广泛的应用前景。文中综述了石膏刨花板中不同缓凝剂的作用机理、不同植物纤维类型的增强效果、后处理方式和外加剂对板材性能改善的机理等板材制备工艺，以及石膏刨花板的物理力学性能和抗火性能等研究现状，指出目前土木工程用石膏刨花板存在的不足及需进一步研究的方向，可为石膏刨花板的进一步系统研究以及工程应用提供参考。