0、前言
國務院在墻體材料“十五’規劃中指出：“必須大力研究開發具有高效、節能、節土、利廢、環保的輕質、高強、保溫、隔熱、防火型新型復合墻體材料”。發展技術先進的優質墻體材料能顯著提高房屋建筑功能，實現建筑節能；同時還能最大幅度地提高工廠的自動化和機械化水平，提高生產效率，穩定產品質量，從而提高綜合經濟效益。中國菱鎂行業協會在中菱鎂協字2006年第28號文《菱鎂產業結構調整指導目錄》中，將“優質環保節能新型菱鎂裝飾（防火）板，裝飾工藝品，工農業用制品構件和墻體材料及生產中消納工業、農業廢棄物與資源化的關鍵技術與裝備開發”列為鼓勵類的產品。加快發展以煤矸石、粉煤灰、建筑渣土、冶金和化工廢渣等固體廢棄物和農作物秸稈粉、鋸末等為原料的新型墻體材料，有利于提高資源綜合利用率、改善環境、促進循環經濟發展。
1、項目研究的技術路線
我們研究開發的鎂質復合保溫建筑墻板成套技術是以鎂、硅等復合膠凝材料為主體，摻入大量的工農業廢棄物，通過高分子聚合物等改性制成的輕質高強墻體材料，內層合理設置了隔熱、隔聲的無機發泡型材或其它保溫材料。墻板經生產流水線澆注、振動密實、整平、養護，脫模而成，生產自動化程度高，可廣泛應用于辦公、商務、居民樓房的分戶、分室、走廊、廚房的內部隔墻。
在該課題的研究中，我們對鎂質復合保溫墻板的物理力學性能、大摻量使用粉煤灰、秸稈粉等工農業廢棄物、耐水性和抗返鹵性、保溫隔熱、隔聲性能、調濕功能、生產成型線和生產工藝等方面進行試驗研究。
經過3年多的試驗研究，我們與石家莊聯創卓越建筑材料有限公司聯合研制開發了鎂質復合保溫建筑墻板（見圖1）及其機械化生產成型流水線，取得了良好的使用效果。我們又與煙臺、濰坊等地進行了技術合作，得到了用戶的認可。“一種免泡水改性菱鎂輕質復合保溫板”于2008年獲得國家專利(ZL 200620011787.2)。這種復合保溫墻板已被列入“山東省新型墻材建筑節能技術產品應用認定”目錄中。
2、試驗
2.1原材料
(1)輕燒氧化鎂
其化學成分為：Mg0 85.23%，f-Mg0 60.80%，f -Ca01.75%，n.n.n 6.60%，細度：180目篩篩余3.60%，遼寧海城產。
(2)1業氯化鎂
工業氯化鎂即水氯鎂石(MgCI2·6Hz0)，化學成分為：MgCI：46.12%，KCI 0.36%，NaC10.52%，CaCI2 0.28%，山東海化集團產。
(3)粉煤灰
電廠Ⅱ級灰，主要成分見表1。
(4)秸稈粉
主要降低制品密度，增加韌性，試驗使用的是通過10目篩的秸稈細粉。
(5)短忉纖維中堿玻璃纖維短切絲，長6～15 mm。
(6)M.Ⅲ改性劑
抗返鹵劑和耐水劑，均為山東省建筑科學研究院研制生產。2.2試驗基本條件
實驗室溫度(20±2)℃，鹵水密度1.22g/m3，MgCI2含量約為23%。
采用4 cmx4 cmx16 cm三聯模成型，脫模后在標準養護溫度下養護至規定齡期，然后破型，分別進行抗折、抗壓、耐水性以及吸濕增重、放濕減重試驗。所用儀器主要有WDW-100型電子萬能材料試驗機、HWS-270型恒溫恒濕養護箱等。
3、粉煤灰對菱鎂膠凝材料力學性能的影響
粉煤灰作為摻合料，不僅可以取代部分氧化鎂，降低產品的生產成本，保護環境，而且能與氧化鎂性能互補，改善菱鎂制品的一系列性能。粉煤灰己逐漸成為菱鎂膠凝材料中一種重要的無機填充材料。
粉煤灰的顆粒越細，微小玻璃球形顆粒越多，比表面積也越大，粉煤灰活性越高，其中的活性成分越容易和菱鎂膠凝材料中的Mg(OH)2化合。另外，隨著顆粒細度的增加，標準稠度需水量減少，漿體的密實度及強度增大。
3.1粉煤灰對菱鎂膠凝材料強度的影響
粉煤灰摻量對菱鎂膠凝材料抗折、抗壓強度和軟化系數的影響分別見圖2、圖3、表2。
從圖2、圖3呵以看出，隨著粉煤灰摻量的增加，菱鎂膠凝材料的抗折和抗壓強度呈逐漸卜．降的趨勢，但抗折強度下降的幅度比抗壓強度要小。當粉煤灰摻量在90%以內時，抗折強度下降幅度在10%～20%；當粉煤灰灰摻量在60%以內時，抗壓強度下降幅度在10%～30%；粉煤灰摻量再增大，抗壓強度下降幅度更人。
從圖2、圖3、表2還可以看出，摻入粉煤灰的試樣與不摻的相比較，浸水后的抗折強度反而提高，抗壓強度也下降很少，說明粉煤灰對菱鎂制品的耐水性有明顯的改善。
3.2粉煤灰對菱鎂膠凝材料體積穩定性的影響
為研究粉煤灰對體積穩定性的影響，沈威等測定了摻入粉煤灰前后菱鎂水泥的反應熱效應，結果見表3。
表3結果表明，摻入粉煤灰后，菱鎂水泥的反應放熱速率降低，反應加速期到來的時間推遲，早期放熱量降低，這樣，有利于改善制品的體積穩定性，減少制品的熱變形。
3.3粉煤灰對菱鎂膠凝材料性能影響的機理分析
粉煤灰顆粒。般為球形或小規則的蜂窩狀，表面往往有許多的孔洞，所以其表面積較大，由于518結晶相在粉煤灰周圍或表面的附聚，使基體中518相的數量相對減少，從而降低了菱鎂材料的力學性能。同時，粉煤灰顆粒表面上吸附了溶液中的OH-和CI'等，延緩了基體中518結晶相的成核作用，降低了菱鎂水泥的反應熱，減少了制品的膨脹變形，改善了體積穩定性。
粉煤灰在菱鎂水泥中發揮了火山灰活性的作用。粉煤灰等無機活性填充材料中含有很多活性的Sioz、AlzOy Fe203，受體系中Mg2'、OH-和Cl．等激發，在體系中反應能夠生成MgS103、Fe (OH)，、Al(OH)，等凝膠和絮凝物，堵塞內部毛細通道，不容易被水破壞，使518相更穩定，因此，能夠提高制品的耐水性。但考慮到菱鎂水泥漿體堿度較低(pH在8~9)，粉煤灰對耐水性的改善主要是潤滑和微集料的作用，增強固相間的膠結，使菱鎂水泥的微觀構改善，形成框架結構（見圖4），減少水分子侵入的可能性，從而提高耐水性。因此，對耐水性而言，粉煤灰在菱鎂水泥中應以大摻量為好，在保證制品于強度的前提下，粉煤灰摻量越大菱鎂制品的耐水性越好。
4、秸稈粉對菱鎂制品力學性能的影響
4.1秸稈粉對制品強度的影響（見圖5、圖6）
從圖5、圖6可以看出，秸稈粉的加入，使制品的密度降低，抗折強度提高，但使抗壓強度及抗壓耐水性降低。秸稈粉摻量每增加10%，抗折強度提高10%～20%，抗壓強度降低5%～10%。當秸桿粉摻量為30%～40c/c時的抗折強度最高，摻量超過40%后抗壓強度及抗壓耐水強度降低幅度加快。因此，菱鎂制品中秸稈粉的加入量不宜超過Mg0的40%。
4.2正交試驗
正交試驗因素與水平見表4，正交試驗結果見表5。
正交試驗結果分析：
(1)粉煤灰：50%~70%的粉煤灰對菱鎂制品的性能影響都不大，隨著用量的增加，抗壓強度值僅略有降低，這進一步證明了大摻量的粉煤灰可以應用子菱鎂制品中。
(2)秸稈粉：秸稈粉對菱鎂制品的影響最大，隨著用量的增加，制品密度降低，抗折強度提高，這樣有利于減小產品質量，提高產品韌性，但隨之也使抗壓強度及抗壓耐水性的降低，因此，秸稈粉的摻量一定要在保證產品力學性能下確定。
(3)短纖維：短纖維的使用提高了制品的抗折強度，尤其是提高了抗折耐水性，因此，在滿足生產工藝和成本的前提下，盡可能地多摻用短纖維。
5、鎂質復合墻板的綜合性能
按照JG/T 169-2005《建筑隔墻用輕質條板》標準要求，我們研制生產的鎂質復合墻板經國家建筑材料測試中心、國家固定滅火系統和耐火構件質量監督檢驗中心、河北建設工程檢測有限公司檢測，結果見表6。
6、結語
(1)研制開發的鎂質復合保溫建筑墻板可以大摻量地利用粉煤灰等工業廢渣以及農作物秸稈等農業廢棄物達60%，符合國家產業政策及山東省新型墻材建筑節能技術產品的要求，有利于資源綜合利用，節約土地，改善環境。
(2)該復合墻板力學性能突出，抗彎破壞荷載為板自重7.1倍．抗壓強度7.2 MPa，含水率1.9%，制品不吸潮返鹵，耐水性好。
(3)該復合墻板保溫性能優越，無毒，無污染，傳熱系數低，隔聲性能好，符合我國建筑節能的要求，是一種綠色節能型新型墻材，特別適用于建筑分戶墻和不采暖的樓梯間隔墻。
