復合式改性菱鎂通風管道也稱第三代無機玻璃鋼通風管道，是用改性的菱鎂水泥作膠結料，用玻璃纖維布作增強材料而制成。主要技術關鍵是，①對菱鎂膠結料的改性；②針對通風管道在使用過程中管道內外所處的介質環境不同，其斷面結構采取了兩種不同性能的菱鎂膠結料復合在一起的新工藝。復合式改性菱鎂通風管道主要用于集中制冷與供暖的建筑物的空調送風。目前我國的空調通風管道主要有3大類：①鍍鋅鐵皮類，②菱鎂類，③以玻璃棉板和其他礦棉板為基體，內外各敷以外保護層的玻璃棉板類。鍍鋅鐵皮通風管道是一種傳統產品。主要缺點是易銹蝕，通風時容易產生噪音，加工較困難，密封差易漏風。玻璃棉板類通風管道是一種新產品，還存在很多不如人意的缺點，目前我國使用較少。在我國菱鎂類通風管道發展較快，建筑物上使用的越來越多；存在的主要缺點是易吸潮返鹵，容易變形，不耐水，較笨重，脆性大，易脆化。復合式改性菱鎂通風管道則克服了菱鎂類空調通風管道的這些缺點，已逐漸成為空調通風管道的選產品。

l    改善韌性及防止脆化的措施

1．1  改善韌性的研究
    脆性大是菱鎂類通風管道的一個突出缺點，以致在產品生產、運輸、安裝、維修中一旦受到撞擊或較大的壓力時，往往產生不同程度的損傷。要解決菱鎂通風管道的脆性弊病，必須提高菱鎂膠結料硬化后的韌性。這樣在一般的外力作用下受力面產生彈性變形，使硬化的外表薄層能保持連續的整體完整性。這也是保證產品耐久性能的重要措施。要提高這類產品的韌性，應采取以下措施。

    （l）添加增韌劑
    增韌劑的種類很多，要進行適當選擇，具體效果見表1。

          表1  增韌劑的增韌效果
編號          增韌劑加入量            試件表面產生初始裂紋的撓度值／%
12212              0                           8
12213              適量                        15

    從表1可以看出，添加適量增韌性可以顯著提高制品韌性，物理、力學及耐久性能也有明顯的提高，見表2。

         表2     增韌劑對菱鎂制品性能的影響

                  增韌劑加                       28d抗折強           28d抗壓強             吸水率           抗折軟化系
編號            入量%                        度／MPa             度／MPa               /%              數增長率/%

1181        0                                              8.7                         25.1                       11.8                     100
1184       0.25（910＃）                       10.3                      32.6                      7.4                      130
1185       0.25（671＃）                       10.4                      35                         7.7                      147
1186       0.25（671＃）                       ll.1                      36.6                      7                         126
      增韌劑加量很少，但可顯著地提高制品的性能，28d抗折、抗壓強度分別提高28％、45％，吸水率高可降低40％，軟化系數高可提高47 ％。吸水率的降低和軟化系數的提高表明了制品耐久性的提高和使用壽命延長。

    （2）設計合理的配方
    復合式改性菱鎂通風管道主要是無機材料，為了改性的需要，在不降低產品防火性能的前提下，也加入了少量有機材料。如在通風管道膠結料中加入適量的天然有機纖維，可以顯著地降低制品的脆性。這些有機短纖維須進行預處理，要盡量不降低料漿的和易性，以便于生產操作。
   （3）適當減小表面膠結料層的厚度
    材料的剛度和材料的厚度成立方關系（I＝bh³／12）。菱鎂通風管道截面都是薄板，表層的菱鎂膠結
料越薄，柔性越好，在受到外力作用時不容易產生表面裂紋；在產品加工時，風管的內外兩個表面的菱鎂
膠結料層在能保護住玻璃絲布的前提下應盡量做薄，以提高產品的韌性。

1．2  防止脆化的措施
    制品脆化的主要原因有以下兩方面：
    （l）使用了高堿玻璃絲布，引起產品脆化。目前市場上的玻璃纖維布有高堿、中堿、無堿和耐堿四
種；菱鎂膠結料是弱堿性體系，一旦體系中的玻璃絲被腐蝕，力學強度就很低了，制品也就產生嚴重脆
化。所以要防止產品脆化，一定要堅持用中堿玻璃絲布（無堿或耐堿的則更好）。
    （2）菱鎂膠結料中摻加了高堿成分，加速玻璃纖維被腐蝕而導致產品脆化。菱鎂膠結料體系的PH值一
般為8－9，顯弱堿性。為了制品改性的需要，有的添加了堿性物質，如日本］P57 188 438則添加碳酸
鈉（Na2CO3?H2O)。這類物質可提高體系的堿度，但會加速對玻璃纖維的腐蝕，所以在以玻璃纖維作增強材
料的菱鎂通風管道配方中是不可取的。有些物質的加入能防止菱鎂制品的脆化，如本文研究生產的菱鎂專
用抗水粉能顯著減少制品的脆化弊病。

2    管道變形原因及其防止措施
      菱鎂通風管道大多是一些厚度小、幅面大的產品，生產和使用過程中很容易出現的一個質量問題就是易變形。因此，研究解決該類產品在生產和使用過程中的變形是保證產品質量的關鍵。
2．1   風管內外層厚度不同而導致的變形

      菱鎂制品的硬化過程是一個連續的體積膨脹過程。每種硬化產物的形成過程都伴隨著相應的體積膨脹。在產品生產時若面層和底層厚薄不同，兩層就會產生不同的膨脹內應力。當膨脹內應力超過了自身的約束力時，兩層就會產生不能同步的脹縮而造成產品的變形，兩層厚度不同是生產操作造成的。只要加強管理和生產控制，使風管的內外兩層厚薄一致就可避免這一弊病的發生。
2．2     養護及硬化不充分導致的變形

    （1）養護不充分造成變形
       菱鎂制品硬化過程是一個連續的體積膨脹過程。根據這一硬化膨脹特點，對剛生產的菱鎂制品必須加強養護，使硬化反應在養護過程中盡可能完全。只有‘達到這一程度才能賦予制品以良好的物理力學及耐久性能。
       許多菱鎂制品生產廠不重視制品的養護。養護溫度達不到要求；不注重保潮養護，使制品內部水分很快散失而處于干燥狀態。制品終止了硬化反應，致使其內部存在著大量的游離的MgO和MgCI2。這種制品一旦遇到適宜的溫度及濕度，內部游離的MgO和MgCL。會再度進行反應，產生膨脹內應力，造成制品變形，乃至出現表面裂紋。

       (2）局部硬化不充分導致制品變形
       制品養護控制的主要技術指標是濕度、溫度和養護時間。若制品形狀復雜，外廓尺寸比較大，養護措施又不很得力，往往在同一個產品各處養護程度不均衡而造成風管變形。還應特別指出的是水在菱鎂制品養護和硬化反應中起到雙重的作用。水一方面參與了硬化反應的化學反應過程：SMgO＋MC12＋13HZO＝SMg
（OH）2MgCI2?8H2O。另外水還是硬化反應的媒介。基于此，復合式改性菱鎂通風管道生產中必須有一段時間的保潮養護。

3    提高耐水性的措施
      菱鎂通風管道使用環境比較復雜。根據調查，有的游泳館使用的通風管道輸送的空氣介質溫度高達 40－ 50℃，空氣濕度 85 ％以上。地下室、廁所、卷煙廠、紡織廠的通風管道也基本長期處于比較潮濕的環境中。處于這些環境，菱鎂類通風管道必須具備良好的耐水性能，表3列出了未經抗水改性的普通菱鎂制品的耐水性實驗結果。

                       表3     未經抗水改性的普通菱鎂制品的耐水性
編號        28d抗折強度                  28d抗壓強度                               浸水1個月軟化系數
                      ／MPa                           ／MPa                                             抗折       抗壓
8151             7.95                                          21                                             0.38              0.32
8152             7.60                                          19.6                                          0.38              0.19
1181             8.70                                         25.1                                         0.38               0.52

       由試驗結果可以看出，未經抗水改性的菱鎂制品在水中浸泡一個月，強度喪失60－80％，基本失去使用性能。表4列出了經抗水改性的鎂鎂硬化體浸水半年的耐水性能試驗結果。

                       表4   改性菱鎂硬化體浸水半年的耐水性能
編號    半年干抗折             浸水半年濕抗          半年抗折       半年抗壓         浸水半年濕抗          半年抗壓
          強度 /MPa          折強度//MPa             軟化系數        強度/MPa              壓強度/MPa          軟化系數
14-2        5.8                              6.6                       1.14                  19.8                     18.8                     0.95
14-3          6.7                              7.1                        1.06                  20.9                      20.2                    0.97            
14-4          5.1                              6.7                        1.3                    19                           20                       1.05
14-5          5.4                              5.8                        1.07                  16.9                      17.7                    10.5

由表4可以看出，經過改性后，在水中浸泡半年試體抗折和抗壓軟化系數基本不降低，多數都有所提高，顯示了良好的改性效果。
      解決菱鎂制品耐水問題主要有3種措施：①在制品中添加經篩選的憎水劑，使其在硬化后的制品內部的毛細孔壁和孔隙及孔洞內壁表面形成一層增水薄膜，以盡量減少制品硬化產物受到水的溶蝕。同時這些添加劑還應具備對體系有很強的消泡作用，以增加制品密實性，阻止水分向制品內部滲透。②添加一些具有一定活性，能進行硬化反應的抗水劑，使其在制品內部自身進行硬化反應或參與菱鎂組分的硬化反應，產生具有一定強度且耐水的新硬化物相，這樣可以保持制品的長期耐水性。第三種措施是在體系中添加某些外加劑，改變菱鎂硬化物相的結晶狀態，使結晶體本身和結晶體之間的相互結構更加細小、致密，晶體間相互粘連牢固。增加了制品的抗水性能，如磷酸及其鹽類就是國內外使用較普遍的一類。但這類產品品種甚多，并非每一種都能達到上述目的，使用前一定要經過試驗篩選。

                                      表5   改性菱鎂硬化體長期耐水性
  試驗編號     水中浸泡時間／a                    表面摩氏硬度／級                  相當硬度
       1                       10                                                    3                               方解石
      2                      10                                         4                               螢石
      3                      10                                         4                               螢石
      4                      10                                         4                               螢石
                  室內存放10a的
      5                                                                 3                              方解石
                   未浸水對比樣
      表5列出了改性菱鎂硬化體的長期耐水性試驗結果。試件在更換的淡水中浸泡10a，表面不起砂、不粉化、硬度不但不降低，反而有所增長。復合式改性菱鎂通風管道就是用這種改性良好的菱鎂水泥作膠結料而制成的，由此保證了制品具有良好的物理。力學及耐久性能。

4    管道斷面結構的設計

    復合式改性菱鎂通風管道用于夏天遇冷風冬天通熱風。根據使用環境的濕度要求，有時還要在管道內加濕，因此管道內經常處于潮濕狀態。管道外部則不同。根據這一特點，通風管的斷面結構設計成內層和外層性能不同的兩種結構層。制作內層的改性菱鎂膠結料配方應特別耐水，強度高、韌性好，體積穩定性好，不易變形。用于內層的玻璃纖維布一定保證在風管長期使用中的抗腐蝕性。

    風管的外層除具有良好的使用性能外還應具有良好的外觀性能。根據用戶的不同要求可以制做成不同色彩的產品。在外層改性菱鎂膠結料的配方設計上要特別注意不能吸潮返鹵，不能泛霜，要具有足夠的強度和韌性，防止在運輸安裝和使用過程中因碰撞損壞管體。

    復合式改性菱鎂通風管成型時，在內層成型完畢后緊接著在內層上表面敷設外層。內層和外層膠結料都屬同類改性菱鎂材料，所以兩層粘接特別牢固，不會出現分層現象。斷面結構見圖1所示。用戶若對通風管道有保溫要求時，可以制做保溫型管道。具體做法是在內層和外層之間加一層聚苯乙烯泡沫板玻璃棉板或礦棉板，其結構見圖2所示。

圖1空調通風管斷面結構                                     圖2保溫型空調通風管斷面結構
    經過幾年的生產和應用實踐證明，復合式改性菱鎂通風管道的斷面結構是合理的，應用效果良好。
    關于解決復合式改性菱鎂空調通風管道的易吸潮返鹵問題，因已有專文，不再贅述。

5    結語
    （l）復合式改性菱鎂通風管道近兩年通過北京等幾大城市幾十個大工程的應用，皆取得良好效果，實踐證明這項技術是比較成功的。
    （2）本文對菱鎂制品的易變形及耐水性差的問題進行了探討并提出了相應的解決措施。
    （3）脆性大和易脆化是困擾玻璃纖維增強菱鎂制品的主要技術難題之一。菱鎂膠結料增韌改性并選用不易被腐蝕的中堿或耐堿玻璃纖維布作為增強材料使復合式改性菱鎂通風管道避免了脆性大和易脆化的弊病。
    （4）通風管道采用復合工藝制作。產品具有薄壁、高強、高韌性沙b形美觀等優點。它是無機玻璃鋼通風管道的換代產品。