發泡水泥板工業化生產的研究與應用*

吳 杰 吳迎春 黃 健

1. 上海建工材料工程有限公司 上海 200086；2. 上海同凝材料科技發展有限公司 上海 201204

1 概述

發泡水泥板作為一種新型的無機保溫材料，具有原材料大宗性、生產工藝簡單、投資規模小、安全防火、性價比優勢突出等特點，決定了其從開始進入市場就被廣泛接受，工程應用越來越廣，市場也越來越龐大，從而造就了相關的材料生產企業、配套設備生產企業的大量涌現。

發泡水泥板的基本生產工藝流程為：材料計量→材料混合→加水攪拌→加入發泡劑→模具澆筑→靜置發泡→硬化成型→養護切割→成品包裝。其中生產過程中的關鍵工序有材料配比設計的合理、環境及漿料的溫度控制、漿料引入發泡劑后的混合時間及混合均勻程度、靜置發泡過程及硬化養護過程中的控制措施等。由于關鍵工序的控制與否對發泡水泥板的生產尤為敏感，關鍵工序的精確性及合理性決定了發泡水泥板成品質量的好壞。

2 傳統粗獷式的人工生產

這是發泡水泥板發展初期及目前小規模企業最常采用的一種生產方式，受投資規模的影響，往往場地較小、設備簡陋、人工為主、工序混亂。下面結合典型案例，從其生產設備、生產工序及過程控制等進行分析。

2.1 原材料和設備

原材料：普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、發泡劑、穩泡劑、聚丙烯纖維等。其中硫鋁酸鹽水泥是小規模企業經常采用的一種原材料，因為受場地及生產工藝限制，為了提高模具的周轉效率及發泡的穩定性，可以利用硫鋁酸鹽水泥來提高產品的凝結速度及早期強度。

生產設備：電子秤、移動式攪拌機、模具、推車、切割機、塑封機、開水爐等。其中電子秤是作為原材料的稱量用，移動式攪拌機是用來攪拌漿料，模具尺寸通常為920 mm×920 mm×320 mm，推車是拆模后用來轉移坯體的，切割機是用來切割成品尺寸，塑封機是用來進行產品包裝。

2.2 生產工藝

原材料計量：人工按材料配比用電子秤對原材料進行分類計量后，將材料裝入一個袋子，通常一個袋子的材料量就是一個模具的材料用量，裝好后將袋子依次堆放到模具旁邊等待使用。

人工將移動式攪拌機推至模具上方，用磅秤稱水（用熱水和冷水勾兌至指定的溫度，通常在35～45 °C），倒入袋子中與原材料進行攪拌，攪拌約1 min后倒入發泡劑繼續攪拌5～6 s，將漿料放入模具。至此，單個模具澆筑完成，將攪拌機移動至下一個模具重復操作。

漿料放入模具后，發泡成型，養護1 d后進行拆模，利用小推車將坯體轉運至帶切割機的場地去碼放。

坯體養護1～2 d后，將坯體搬運至切割機上進行切割，切割完成后進行塑封包裝。

2.3 分析

可以看出，以上生產方式基本以人工計量、控制為主，通過必要的設備進行生產操作，分析結論如下：

（a）材料計量采用人工稱量，稱量隨意性大，易產生誤差，且存在稱錯材料的可能。原材料中摻入了硫鋁酸鹽水泥，雖然提高了產品的前期強度及生產周轉效率，但卻影響了成品的長期耐久性，易粉化起砂，從而影響施工后的使用質量。

（b）漿料的溫度對發泡的影響最為敏感，此生產工藝只控制水溫，對漿料的溫度、原材料的溫度（主要指水泥）無法控制，從而無法對漿料的溫度進行測量，溫度的偏差易導致漿料的稠度偏差，氣泡大小、均勻度及發泡高度均會發生變化，從而導致成品密度及泡孔不同，影響產品的強度、熱傳導系數等。

（c）單個模具按成品尺寸以0.9 m×0.9 m×0.3 m計算，單個模具體積為0.243 m3，按100 個模具計算，一天的產量約為25 m3，可以看出此生產工藝的效率極低，單個企業的生產規模根本無法滿足大體量的項目供應。

生產過程的控制基本以人工經驗為主，遇到問題很難查找原因，從而也就決定了產品質量的極其不穩定，從而造成產品質量時好時壞的局面。

3 發泡水泥板工業化生產技術研究[1-4]

自動化流水生產是現代工業的基本要求，是產品生命力和競爭力的必然條件，是產品生產質量穩定性及合格率的基本保障，是企業規模提高的必然趨勢。

3.1 針對發泡水泥板的基本工藝流程的工業化生產技術研究

原材料：原材料的采購及供應應優先選用品牌及質量過硬的供應商，材料的儲存應遵循現代企業的管理要求，水泥、粉煤灰等主要原材料應采用散裝并利用筒倉存儲，聚丙烯纖維、減水劑等功能外加劑應儲存在通風干燥的倉庫內，并按產品類別分區堆放，并按照“先進先用”的原則，先進廠的材料先用，超過保質期的材料嚴禁使用。

材料配比：生產配合比應經工廠實驗室配比設計、試驗及檢測合格后方能用于正式生產，并對正式生產的過程進行監控和及時調整。發泡水泥板的配比設計還應根據季節和氣溫的不同進行及時調整，以確保不同氣候環境條件下的產品質量的穩定性，并滿足生產工藝的需求。

材料計量：材料計量應采用全自動化，粉料的計量應采用電子計量秤自動計量，水、發泡劑等流體材料應采用電子計量或流量計等設施，全過程材料計量應無人工參與，以確保產品的計量精確性。另外，需定期對計量設施進行校對，以較少計量的誤差。

攪拌機：材料加入攪拌機、攪拌轉速、攪拌時間及放料均應為自動化控制，針對發泡水泥板漿料的特性應采用立式渦輪葉片高速攪拌機，在5～6 s短時間的高速攪拌，充分保障發泡劑與漿料的混合均勻性，并及時澆筑進模具內。

漿料溫度：發泡水泥的漿料溫度是決定發泡穩定性、泡孔大小、泡孔均勻度、發泡高度、發泡速度等的關鍵因素，因此，需對筒倉內的水泥及粉煤灰的溫度、氣溫進行實時監控，從而調整拌和用水的溫度，達到控制漿料溫度的目的。拌和用水溫度應采用全自動溫控熱水爐進行控制，以便在較短的時間內滿足水溫的調整。

生產模具：在目前自動化程度較高的生產方式中，模具根據企業的設想及生產工藝的不同，模具的尺寸往往不同，但通常尺寸都遠遠高于傳統的人工作坊式的生產工藝。目前，現有生產用模具最大尺寸達到4.2 m×1.8 m×0.7 m，單個模具的產量達到4.5 m3。

3.2 拆模切割工藝

目前常用有以下2 種拆模切割工藝。

一種是鋸切割工藝。漿料澆筑進模具后，待發泡成型，硬化1～2 d后進行拆模，進行下道工序，受此影響，企業要提高產能，往往只能依靠提高模具的數量來提高產量，進而影響到企業的廠房規模、投資規模。并且受搬運及切割工藝影響（切割工藝采用鋸切割，對坯體的強度要求較高），模具的最大尺寸往往受到限制，按單個模具2.1 m×1.2 m×0.6 m計算，單個模具產量為1.5 m3，以100 個周轉模具計算，單日的最大產量在150 m3。

另一種是線切割工藝。漿料澆筑進模具后，待發泡成型后，靜置30 min進行脫模，脫模采用固定模框垂直吊出工藝，完成后，對坯體進行線切割。此工藝由于切割時對坯體強度沒有要求，并且無需轉移坯體，因此對模具的尺寸無限制，按單個模具4.5 m3的產量計算，生產100 次，單日最大產量達到450 m3，遠遠高于其他生產方式。并且采用線切割工藝極大提高了產品的切割效率，節省了鋸切割耗費的大量人工成本。因此，可以看出，發泡水泥板的生產效率、產能、產品質量不僅僅需要依靠設備的高度自動化，還需設計合理的工藝流程及生產方式，發泡水泥板的線切割工藝的引進，可以大大提高單個模具的尺寸及模具的周轉效率，還節省了鋸切割耗費的大量人工，從而從根本上提高了生產工藝的自動化。