石膏板

背景

干墙是一种由石膏板薄板组成的建筑材料。该板由夹在两层特殊纸之间的一层石膏岩组成。与早期将湿灰泥涂抹在石膏板条上的常见技术相比，干墙是一种更有效的施工方法。

除了易于安装外，干墙还为建筑物提供了防火措施。石膏含有大量以结晶形式结合的水； 10 平方英尺（1.0 平方米）的石膏板含有超过 2 夸脱（2 1）的水。遇火，石膏板中的水分蒸发；面板的温度保持在 212°F (100°C)，直到所有的水都被释放出来，从而保护下面的木框架。即使所有的水都蒸发了，石膏本身也不会燃烧并继续提供实质性的防火保护。

由石膏制成的石膏已被用作建筑材料数千年。事实上，至少在 4000 年前涂抹在埃及大金字塔内墙壁上的石膏仍然完好无损。今天，干墙板被广泛用于世界各地的现代建筑。

原材料

石膏板的主要成分是矿物石膏。它是一种在全球大量矿床中发现的轻密度岩石。每个石膏分子（或二水硫酸钙）由两个水分子（H 2 0）和一个硫酸钙（CaSO 4 ）分子组成。按重量计，该化合物是 21% 的水，但按体积计，它几乎是 50% 的水。

由于石膏中存在的水呈结晶形式，因此材料是干燥的。尽管冰这种结晶水的另一种形式在室温下会变成液体，但结合在石膏分子中的水会保持固态，除非将其加热到 212°F (100°C)，此时它会变成气态并蒸发.

石膏，称为 gypsos 由古希腊人发明，是人类已知的最有用的矿物质之一。在其纯净形式下，它是白色的，但杂质通常会给它带来灰色、棕色、粉红色或黑色等颜色。古代亚述人称它为雪花石膏，并用它制作雕塑。今天，粉状石膏用于多种应用。它是某些品牌牙膏的一种成分，并用作油漆、化妆品和药物等产品的填充剂。汽车窗玻璃在抛光时固定在石膏床上。石膏作为肥料和土壤改良剂应用于农田。它是钙的极好来源，可用于强化面包等食物。它甚至用于在电影中创建模拟暴风雪。

石膏被压碎并加热以去除其 75% 的水分，被称为熟石膏。当向这种白色细粉中加入水时，所得材料很容易成型为任何所需的形状。干燥后，再生石膏恢复其岩石般的品质，同时保持所需的形状。除了用于制作石膏板外，这种材料还用于制作雕塑、陶器、餐具、浴室装置和断骨铸件。

纯石膏是白色的，但杂质通常会赋予它灰色、棕色、粉红色或黑色的。石膏经过粉碎和加热去除 75% 其含水量被称为熟石膏。当向这种白色细粉中加入水时，所得材料很容易成型为任何所需的形状。

北美每年开采数百万吨石膏，石膏板是使用石膏板的主要产品。除了新开采的材料外，多达 20% 的用于制造石膏板的石膏可以从制造工厂或建筑工地产生的废物中回收利用。作为发电厂烟气脱硫过程的副产品生产的石膏为制造优质石膏板提供了一种经济、环保的原材料。

两种纸 用于生产大多数石膏板，两种类型均由回收的 报纸制成。 象牙色马尼拉面纸，如果涂上适当的底漆，很容易接受大多数油漆和其他类型的墙面装饰产品。灰色底纸可以与铝箔层压在一起，制成一种特殊类型的干墙，可以在浴室等环境中阻止水蒸气的流动。特殊品种的石膏板可以用不同类型的纸制成；例如，有些纸被制成具有不同程度的防潮性，而另一种高吸水性纸被设计成在安装后接受一层薄薄的石膏饰面。

制造
过程

干墙的制造包括将石膏芯材料放在两层纸之间，干燥产品，然后将其整理成标准尺寸的面板。

添加剂的混合

• 1 根据所生产墙板的种类，将某些添加剂与将形成干墙核心的熟石膏混合。每种附加成分的量少于石膏粉量的 1% 的一半。添加淀粉以帮助纸饰面粘附在芯上，并添加纸浆以增加芯的拉伸强度（抵抗纵向压力）。生产耐火等级石膏板时加入未膨胀蛭石；在某些情况下，还会添加粘土。
• 2 将水加入熟石膏混合物中以形成适当稠度的浆液。 沥青 添加乳液和/或蜡乳液以在最终产品中实现所需的防潮水平。包括诸如洗涤剂之类的发泡剂，并且在混合过程中空气被夹带到材料中。成品石膏板将含有50%以上的空气；这最大限度地减少了板的重量，并使其更容易切割、安装和钉或拧到框架上。制作防火石膏板时，将玻璃纤维添加到湿芯材料中。

制作三明治

• 3 将石膏浆倒在一层纸上，纸层正在长板机上展开。另一层纸在浆料顶部展开。然后夹层通过一个辊系统，将石膏芯压实到合适的厚度。最常见的厚度为 0.37 英寸（9.5 毫米）、0.5 英寸（12.7 毫米）和 0.62 英寸（15.7 毫米）。

整理边缘

• 4 条石膏板工厂的自动化装配线长 300-800 英尺（93-247 米）。随着石膏板沿着传送带继续，边缘就形成了。各种形状的边缘都是可能的，这取决于面板的最终用途。选项包括传统的方形边缘、榫槽类型、锥形和/或斜角边缘，甚至是圆形边缘。
• 5 将面纸紧紧地缠绕在每个边缘上并密封到背面纸上。

切割面板

• 6 边缘成型时，石膏芯已充分凝固，可以用刀将连续条切成标准的面板尺寸。该板通常为 48 英寸（1219 毫米）或 54 英寸（1572 毫米）宽，通常被切割成 8 英尺（2400 毫米）或 12 英尺（3600 毫米）长的面板。

干燥过程

• 7 面板被传送到一条传送线，然后将它们送入一个长长的干燥炉。例如，在一家工厂，燃气烤箱长 470 英尺 (143 m)。面板以 500°F (260°C) 进入烤箱，并在它们穿过系统的 35-40 分钟内暴露在逐渐降低的热量中。干燥机中的湿度和温度受到严格控制。

成品

• 8 从烘箱中取出后，干墙板在被捆绑成 30 或 40 块板的“升降机”并转移到仓库等待装运之前进行目视检查。每块板都标有 UPC 条形码，用于零售级别的仓库库存、计费和价格扫描。

产品演进

石膏板自世纪之交发明以来，在提高其性能特性的同时，在使其重量更轻方面取得了逐步进展。在 1950 年代后期，标准石膏板（非防火）每平方英尺重 2 磅（每平方米 9.8 公斤）；现在各种标准石膏板的平均重量约为每平方英尺 1.6 磅（每平方米 8 公斤）。这不仅使搬运和安装更容易，而且还降低了运输成本。

防火和防潮石膏板是在 1950 年代末和 1960 年代初开发的。 1988 年，随着受控密度 (CD) 天花板的开发，另一项创新出现了。在该产品中，核心被压缩以在标准密度核心的两侧形成薄而致密的石膏层。虽然 CD 板的厚度为 0.5 英寸（12.7 毫米），但它比传统的 0.62 英寸（15.7 毫米）厚的石膏板更耐流挂。

另一个调查领域涉及处理墙板废物的更好方法。在建筑施工过程中会产生干墙废料，既是从面板上切割成适合所需形状的边角料，也可以是无法使用的损坏面板。 1990 年，估计有 170 万吨（15 亿公斤）石膏板废料在美国的垃圾填埋场中堆积。研究已经开始在粉碎这种材料并将其用作土壤处理而不是简单地丢弃它的领域中.看起来效果与专门为农业用途制造的石膏产品所达到的效果非常相似。