石膏板(英文名:Gypsum board)(又称为墙板, 干壁)是一种板状的人造建筑材料。石膏板国家标准是由硫酸钙(石膏)加入添加剂再挤压而成板块形状,再煅烧、打磨而成。制造时可以掺人轻质骨料(如锯末等)制成空心或引入泡沫以减轻自重并降低导热性。在石膏粉中加入了纤维(通常是纸或玻璃纤维),增塑剂,发泡剂以及一些防止发霉的添加剂,这些会增加阻燃性能及减少吸水力。
石膏板的历史可以追溯到公元前3000年的古埃及,当时的人们发现石膏可以用来制造模型和雕像,石膏板的发明者是英国工程师和建筑师弗朗西斯·哈珀(Francis Hart),828年向伦敦皇家自然知识促进学会提交了一份名为《内部装饰的石膏板》的发明专利申请。,1978年建成中国自主研制的第一条400万平米纸面石膏板自动化生产线,为中国石膏板产业的发展奠定了基础。进入21世纪石膏板已经运用的非常普遍,石膏板需求也进入平稳发展期。
石膏板已广泛用于住宅、办公楼、商店、旅馆和工业厂房等各种建筑物的内隔墙、墙体覆面板(代替墙面抹灰层)、天花板、吸音板、地面基层板和各种装饰板等,用于室内的不宜安装在浴室或者厨房。石膏板是良好的保温绝热材料、吸声材料、代木材料,是当前着重发展的新型轻质板材之一,具有重量轻、强度较高、厚度较薄、加工方便、隔声绝热和防火保湿等性能,可以使装饰空间的居住使用性能更为优良。使用石膏板作为墙体的主要建筑材料,在北美和加拿大是流行的建筑方式。
发展简史
石膏板的历史可以追溯到公元前3000年的古埃及,当时的人们发现石膏可以用来制造模型和雕像,甚至用于建造建筑物。但当时的石膏制品只是用来装饰的,无法承受结构上的负荷。直到19世纪初,石膏板才被发明出来,并逐渐成为了建筑业的重要材料。
石膏板的发明者是英国工程师和建筑师弗朗西斯·哈珀(Francis Hart),他在1828年向伦敦皇家自然知识促进学会提交了一份名为《内部装饰的石膏板》的发明专利申请。哈珀的石膏板是由两层纸板夹着一层石膏粉制成的,这种板材比传统的木质板材更加轻便、防火、隔音,且更易搬动和安装。这项发明为建筑行业带来了巨大的革命性变化。石膏板能够轻松地制造大量的预制板材,在短时间内完成大量的建筑工程,大大提高了建筑效率和质量。
20世纪70年代,中国科技工作者开始从事纸面石膏板技术及装备研发工作,1978年建成中国自主研制的第一条400万平米纸面石膏板自动化生产线,为中国石膏板产业的发展奠定了基础,七八十年代石膏板技术仍然不够成熟,石膏板优良的属性没有完全体现出来,市场对石膏板的接受率不高,随着国家推广的人力物力的投入,石膏板产业得以初步发展。
进入20世纪90年代,石膏板走向规模生产道路,品类增多,政府开始加强推进墙体材料改革政策,改后建筑业加速发展,纸面石膏板市场需求日益旺盛,国内企业纷纷投资建厂。
进入21世纪,地产发展“黄金十年”推动石膏板需求的增加。住房标准的改变以及社会认可度的攀升也导致石膏板迅速推广。2002-2013年石膏板产量保持平均每年27%的增速,2014年石膏板产量突破30亿平方米,15年至今房地产市场逐步降温,石膏板已经运用的非常普遍,石膏板需求也进入平稳发展期。
石膏板随着工业和建筑业的发展,在吊顶行业乃至建筑领域迅速发展。
基本分类
从不同维度来对石膏板进行分类,主要有以下几种方式:
1)根据原料不同分类:
石膏板可以根据其主要原料的不同分为纸面石膏板、无纸面石膏板等。
2)根据用途不同分类:
石膏板可以根据其用途的不同分为装饰石膏板、隔墙石膏板、吸音石膏板、吊顶石膏板等。
3)根据规格不同分类:
石膏板可以根据其规格的不同分为小规格石膏板、大规格石膏板和超大规格石膏板等。
石膏板主要有:纸面石膏板、布面石膏板、装饰石膏板、石膏空心条板、纤维石膏板、石膏吸音板、定位点石膏板等。
建筑应用
比起一个星期才能完成的板条抹灰建筑方法,使用石膏板就可以在一到两日内建成一间二层的洋楼,石膏板简单的施工方法使许多业余的家庭木匠也可以使用。
声学处理
石膏板施工可以减少声音经由墙和天花板传播。好几本建筑工书籍表明,厚的石膏板可以减少声音传播。另一方面,工程师手册建议使用多层或不同的厚度的石膏板黏合在一起,或者使用为隔声而特殊设计的石膏板。 同时使用钢制的龙骨框架、更阔的间距、双层、填充物等施工方法及细节。在木板墙的两边同时加上1/2石膏板在其中一边加入弹性阻尼再加入玻璃纤维填充,声音传播等级(STC) 可以由普通的木板墙的33级提升到59级。
生产工艺
备用:经定量计量后放入水力碎浆机搅拌成原料浆,然后泵入料浆储备罐备用;发泡剂和水按比例投入发泡剂制备罐搅拌均匀,泵入发泡剂储备罐(带加热装置,保持35℃以上)备用;促凝剂和石膏粉原料经提升输送设备进入料仓备用;
流程:料浆储备罐中的浆料使用计量泵泵入到搅拌机,发泡剂使用动态发泡装置发泡后进入搅拌机,促凝剂和石膏粉使用全自动计量皮带称计量后进入搅拌机,然后所有主辅料在搅拌机混合成合格的石膏浆。
说明:所有主辅料的添加都含括在过程控制系统中,随生产线速度的不同自动调节,以适应大规模、高速度的要求。
性能参数
(1)生产能耗低。用于生产纸面石膏板的胶结料熟石膏,其单位生产能耗比水泥低78%。
(2)轻质隔热。用纸面石膏板作隔墙,重量仅为砖墙的1/3 1/4。同时,由于石膏板的多孔结构,其导热系数为0.30,与砖(0.43)和混凝土(1.63)相比,隔热性能优良。
(3)具有优异的防火性能。由于石膏受热时要释放化合水其耐火极限可达2h以上。
(4)装饰功能好。石膏板表面平整,板与板之间通过胶结料可牢固地黏结在一起,形成无缝结构,建筑装饰效果好。
(5)可施工性好。石膏板可钉、可锯、可粘、施工非常方便,用它做装饰,可以摆脱传统的湿法作业,极大地提高施工效率。
(6)舒适的居住功能。由于石膏板具有独特的“呼吸”性能,因而具有调节室内湿度的能力,使居住舒适。
(7)生产效率高。利于实现大规模生产,在各种建筑板材中,石膏板的生产效率是最高的,便于大规模生产。
(8)投资低。石膏板的生产设备与纤维石膏板、水泥泡花板相比,由于能实现连续机械化生产,设备利用率非常高,设备投资少。
相关产品
用石膏薄板或空心石膏条板组成的轻质隔墙,可用来分隔室内空间,具有构造简单,便于加工与安装的特点。19世纪末,各国开始用石膏板材做内隔墙,是一种国际上产量较大和应用较广的轻质建筑材料。这种隔墙通常采用钢木龙骨做骨架,并可根据使用要求,配以其他材料(如矿棉板、防水涂料和装饰面材等)组成有隔声、防水或高级装修要求的隔墙。20世纪70年代,中国开始对纸面石膏薄板和空心石膏条板进行试验与生产,并在建筑工程中应用。
应用领域
1.耐水耐火纸面石膏板:是即具有耐水功能又具有耐火性能的纸面石膏板。从外表看和耐水纸面石膏板样, 切开板芯也可看到很多的玻璃纤维。 其耐水性能和耐水纸面石膏板羊,耐火性能与耐火纸面石膏板等同。
2.高密度耐冲击型纸面石膏板:这种纸面石膏板基本不进行发泡工艺,大大增加了板芯密度,纸面的厚度也比普通的纸面石膏板要厚,专门适用于抗冲击性能要求较高的使用场所(如人流密度较高的公共场所的隔墙、医院的走道等)。这种板材由于密度较高,其隔声性能和防火性能都比一般的纸面石膏板要好。这类石膏板单位面积重量,12.5mm厚的板材约为12kg/平方米,一般的纸面石膏板 为810kg/平方米,纸面为标褐色。
3.隔声纸面石膏板:专门针对隔声要求而改进配方的一种纸面石膏板,而纸为淡蓝色。双面单层12mm厚的隔墙,内部不需填充岩棉就可达到40dB的隔声(同样的系统采用-般的纸面石膏板为35 38dB)
4.纸面石膏板复合错板:专门使用在具有防辐射要求的射线室、手术室等。以往都是先施工铅板,然后再安装石膏板,这类板材使得两道工序一次完成,大大缩减了施工周期。
5.防蒸汽纸面石膏板:纸面石板的背面贴了层铝箔。使用在石膏板背面会出现冷凝水的场所,如屋面、空调出风口处、外墙内保温的衬板等。
6.井道石膏板:用于电梯井道瓶统的纸面石膏板,这种系统也将得到更为厂泛的运用。井道石宵板厚度均为25mm,是即具有耐火又具有耐水性能的石膏板,与耐水耐火板不同的是尺寸为600610mm宽。性能的石膏板,与耐水耐火板不同的是尺寸为600/610mm宽。
7.穿孔纸面石青板:用在有吸音要求的场所。可以满足设计师的要求做到连续穿孔的效果。
8.防火石膏板:表面是玻璃纤维布面的,用作钢结构防火外包和管道的防火外包。这种产品运用广泛,因为防火涂科价格高,易老化,施工和维护起来都麻烦,很多涂料其实达不到预定的防火要求,做完防火涂料后还是要做外包装饰处理。采用这种防火外包系统,就合二为一了,而且石膏是无机化合物,不存在老化的风险。
9.石膏板复合保温板:这种产品是将纸面石膏板和XPS, EPS或者是PF用特定的胶水复合在一起, 保温性能好,多用于外墙内保温的做法。
纸面石膏板应用
1、普通纸面石膏板:为象牙白色面纸、灰色背纸,是最为经济的品种。适用于无特殊要求的使用场所,使用场所连续相对湿度不超过65%。因价格原因,很多人喜欢使用9.5mm厚的普通纸面石膏板来做吊顶,但由于9.5mm普通纸面石膏板比较薄、强度不高,在潮湿条件下容易发生变形,建议做吊顶最好选用12mm以上的石膏板,同时也可预防接缝开裂。
2、耐水纸面石膏板:为绿色面纸、绿色背纸,其板芯和护面纸均经过了防水处理,适用于湿度较高的潮湿场所和地区,使用场所连续相对湿度不超过95%。在多雨季节,最好选用耐水纸面石膏板。
3、耐火纸面石膏板:为红色面纸、灰色背纸,其板芯内增加了耐火材料和大量玻璃纤维。如果切开纸面石膏板,可以从断面处看见很多玻璃纤维。质量好的耐火纸面石膏板应该选用耐火性能好的无碱玻纤,一般的产品都选用中碱或高碱玻纤。根据国家标准GB11979-89规定,耐火纸面石膏板遇火稳定时间,优等品不小于30min,一等品不小于25min,合格品不小于20min。
发展趋势
作为一种建筑材料,纸面石膏板的发展与建筑体系和建筑施工技术的发展是密不可分的。纸面石膏板作为QST建筑体系的重要组成部分,很大程度上受QST体系的影响和制约。现代建筑的发展,要求建筑材料能提供与之相适应的性能,纸面石膏板正是向着更轻、更快、更强、系统、防火、隔声、环保的方向发展。同时,由于纸面石膏板产品的低附加值性和日益激烈的市场竞争,促使各生产厂家积极开发新的高附加值的产品系列、拓宽其应用领域,使纸面石膏板摆脱原来单一作为结构和覆面材料的模式,而变得更具装饰性。
未来石膏板从商业和公共建筑装饰装修向住宅装饰装修领域的推广、从吊顶装饰向隔墙装饰应用的推广,将推动石膏板的市场需求进一步增加。
随着经济持续发展、节能环保意识的加强以及居民消费习惯的改变,既有建筑改造翻新、二次装修过程中对石膏板的使用比例将不断提高。
相关标准
对比国外
纸面石膏板产品领域,对应的现行有效的国外先进国家或地区的标准主要有:美国材料试验协会标准《纸面石膏板》ASTMC1396/C1396M-17和欧洲(英国)标准《石膏板——定义、要求和测试方法》BSEN520:2004+A1:2009。通过中国现行《纸面石膏板》GB/T9775-2008国家标准和上述两个国外先进标准比较,主要技术性能指标差别不大,技术要求互有高低,总体而言,各有特色,主要差异和特点有以下几点:(1)中国标准的断裂荷载等力学性能指标、尺寸指标要求不比美标和欧标低,部分甚至还要高;(2)中国标准中的护面纸与芯材粘结性和面密度指标,欧美标准中均未包括,而这二项性能指标对产品的使用应用具有重要影响;(3)与欧美标准比较,中国标准涉及功能性指标较少。如美标的耐霉菌性、透湿系数以及欧标的隔声、吸声量、热阻系数、空气湿渗透系数等指标(欧标为可选指标)中国标准均未列入;(4)防火和防水等主要功能指标,三个标准均已列入,但具体指标表示形式和试验方法不同,如防火性,美标是以火焰传播系数、耐火极限来表征,欧标以高温下芯材粘结力、对火反应、耐火性来表征,而中国标准则是以遇火稳定性指标进行表征,试验方法上更接近于欧标。有关三种表征方法之间的关系尚未进行相关研究,孰优孰劣尚无定论;(5)有关环保健康方面指标,美标有单质硫限量、耐霉菌性(耐霉菌板),欧标有相关限制描述,中国标准未列入相关要求;(6)上述三个标准均未包含有关护面纸颜色的要求。
中国现行《纸面石膏板》GB/T9775-2008国家标准主要在产品品种、产品功能、产品结构和应用等方面与国际先进水平相比还存在较大的差距。在产品品种和产品功能方面,国外先进国家和地区其产品品种丰富、功能齐全,可满足建筑室内、外不同部位不同功能要求的建筑和装修需求。美国纸面石膏板按功能和应用不同,分成13大类、共22个品种。欧标按功能和应用分为8个品种,而中国仅分为7个品种(除表1列出的4个,其他3个为行业标准,分别为JC/T803-2007《吸声穿孔用石膏板》、JC/T997-2006《装饰纸面石膏板》以及JC/T2077-2011《复合保温石膏板》),相比而言差距不小,不能满足用户功能化、个性化、精准性需求,迫切需要通过修订标准弥补差距。
参考资料
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