发泡水泥板工业化生产的研究与应用*

吴 杰 吴迎春 黄 健

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

1 概述

发泡水泥板作为一种新型的无机保温材料，具有原材料大宗性、生产工艺简单、投资规模小、安全防火、性价比优势突出等特点，决定了其从开始进入市场就被广泛接受，工程应用越来越广，市场也越来越庞大，从而造就了相关的材料生产企业、配套设备生产企业的大量涌现。

发泡水泥板的基本生产工艺流程为：材料计量→材料混合→加水搅拌→加入发泡剂→模具浇筑→静置发泡→硬化成型→养护切割→成品包装。其中生产过程中的关键工序有材料配比设计的合理、环境及浆料的温度控制、浆料引入发泡剂后的混合时间及混合均匀程度、静置发泡过程及硬化养护过程中的控制措施等。由于关键工序的控制与否对发泡水泥板的生产尤为敏感，关键工序的精确性及合理性决定了发泡水泥板成品质量的好坏。

2 传统粗犷式的人工生产

这是发泡水泥板发展初期及目前小规模企业最常采用的一种生产方式，受投资规模的影响，往往场地较小、设备简陋、人工为主、工序混乱。下面结合典型案例，从其生产设备、生产工序及过程控制等进行分析。

2.1 原材料和设备

原材料：普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、发泡剂、稳泡剂、聚丙烯纤维等。其中硫铝酸盐水泥是小规模企业经常采用的一种原材料，因为受场地及生产工艺限制，为了提高模具的周转效率及发泡的稳定性，可以利用硫铝酸盐水泥来提高产品的凝结速度及早期强度。

生产设备：电子秤、移动式搅拌机、模具、推车、切割机、塑封机、开水炉等。其中电子秤是作为原材料的称量用，移动式搅拌机是用来搅拌浆料，模具尺寸通常为920 mm×920 mm×320 mm，推车是拆模后用来转移坯体的，切割机是用来切割成品尺寸，塑封机是用来进行产品包装。

2.2 生产工艺

原材料计量：人工按材料配比用电子秤对原材料进行分类计量后，将材料装入一个袋子，通常一个袋子的材料量就是一个模具的材料用量，装好后将袋子依次堆放到模具旁边等待使用。

人工将移动式搅拌机推至模具上方，用磅秤称水（用热水和冷水勾兑至指定的温度，通常在35～45 °C），倒入袋子中与原材料进行搅拌，搅拌约1 min后倒入发泡剂继续搅拌5～6 s，将浆料放入模具。至此，单个模具浇筑完成，将搅拌机移动至下一个模具重复操作。

浆料放入模具后，发泡成型，养护1 d后进行拆模，利用小推车将坯体转运至带切割机的场地去码放。

坯体养护1～2 d后，将坯体搬运至切割机上进行切割，切割完成后进行塑封包装。

2.3 分析

可以看出，以上生产方式基本以人工计量、控制为主，通过必要的设备进行生产操作，分析结论如下：

（a）材料计量采用人工称量，称量随意性大，易产生误差，且存在称错材料的可能。原材料中掺入了硫铝酸盐水泥，虽然提高了产品的前期强度及生产周转效率，但却影响了成品的长期耐久性，易粉化起砂，从而影响施工后的使用质量。

（b）浆料的温度对发泡的影响最为敏感，此生产工艺只控制水温，对浆料的温度、原材料的温度（主要指水泥）无法控制，从而无法对浆料的温度进行测量，温度的偏差易导致浆料的稠度偏差，气泡大小、均匀度及发泡高度均会发生变化，从而导致成品密度及泡孔不同，影响产品的强度、热传导系数等。

（c）单个模具按成品尺寸以0.9 m×0.9 m×0.3 m计算，单个模具体积为0.243 m3，按100 个模具计算，一天的产量约为25 m3，可以看出此生产工艺的效率极低，单个企业的生产规模根本无法满足大体量的项目供应。

生产过程的控制基本以人工经验为主，遇到问题很难查找原因，从而也就决定了产品质量的极其不稳定，从而造成产品质量时好时坏的局面。

3 发泡水泥板工业化生产技术研究[1-4]

自动化流水生产是现代工业的基本要求，是产品生命力和竞争力的必然条件，是产品生产质量稳定性及合格率的基本保障，是企业规模提高的必然趋势。

3.1 针对发泡水泥板的基本工艺流程的工业化生产技术研究

原材料：原材料的采购及供应应优先选用品牌及质量过硬的供应商，材料的储存应遵循现代企业的管理要求，水泥、粉煤灰等主要原材料应采用散装并利用筒仓存储，聚丙烯纤维、减水剂等功能外加剂应储存在通风干燥的仓库内，并按产品类别分区堆放，并按照“先进先用”的原则，先进厂的材料先用，超过保质期的材料严禁使用。

材料配比：生产配合比应经工厂实验室配比设计、试验及检测合格后方能用于正式生产，并对正式生产的过程进行监控和及时调整。发泡水泥板的配比设计还应根据季节和气温的不同进行及时调整，以确保不同气候环境条件下的产品质量的稳定性，并满足生产工艺的需求。

材料计量：材料计量应采用全自动化，粉料的计量应采用电子计量秤自动计量，水、发泡剂等流体材料应采用电子计量或流量计等设施，全过程材料计量应无人工参与，以确保产品的计量精确性。另外，需定期对计量设施进行校对，以较少计量的误差。

搅拌机：材料加入搅拌机、搅拌转速、搅拌时间及放料均应为自动化控制，针对发泡水泥板浆料的特性应采用立式涡轮叶片高速搅拌机，在5～6 s短时间的高速搅拌，充分保障发泡剂与浆料的混合均匀性，并及时浇筑进模具内。

浆料温度：发泡水泥的浆料温度是决定发泡稳定性、泡孔大小、泡孔均匀度、发泡高度、发泡速度等的关键因素，因此，需对筒仓内的水泥及粉煤灰的温度、气温进行实时监控，从而调整拌和用水的温度，达到控制浆料温度的目的。拌和用水温度应采用全自动温控热水炉进行控制，以便在较短的时间内满足水温的调整。

生产模具：在目前自动化程度较高的生产方式中，模具根据企业的设想及生产工艺的不同，模具的尺寸往往不同，但通常尺寸都远远高于传统的人工作坊式的生产工艺。目前，现有生产用模具最大尺寸达到4.2 m×1.8 m×0.7 m，单个模具的产量达到4.5 m3。

3.2 拆模切割工艺

目前常用有以下2 种拆模切割工艺。

一种是锯切割工艺。浆料浇筑进模具后，待发泡成型，硬化1～2 d后进行拆模，进行下道工序，受此影响，企业要提高产能，往往只能依靠提高模具的数量来提高产量，进而影响到企业的厂房规模、投资规模。并且受搬运及切割工艺影响（切割工艺采用锯切割，对坯体的强度要求较高），模具的最大尺寸往往受到限制，按单个模具2.1 m×1.2 m×0.6 m计算，单个模具产量为1.5 m3，以100 个周转模具计算，单日的最大产量在150 m3。

另一种是线切割工艺。浆料浇筑进模具后，待发泡成型后，静置30 min进行脱模，脱模采用固定模框垂直吊出工艺，完成后，对坯体进行线切割。此工艺由于切割时对坯体强度没有要求，并且无需转移坯体，因此对模具的尺寸无限制，按单个模具4.5 m3的产量计算，生产100 次，单日最大产量达到450 m3，远远高于其他生产方式。并且采用线切割工艺极大提高了产品的切割效率，节省了锯切割耗费的大量人工成本。因此，可以看出，发泡水泥板的生产效率、产能、产品质量不仅仅需要依靠设备的高度自动化，还需设计合理的工艺流程及生产方式，发泡水泥板的线切割工艺的引进，可以大大提高单个模具的尺寸及模具的周转效率，还节省了锯切割耗费的大量人工，从而从根本上提高了生产工艺的自动化。