如何加固材质较脆的石材?

2021-08-06

问：如何加固材质较脆的石材?

答：板材的加固分成：板材背面的“背网”加固，板材表面的渗透加固两种方式。

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“背网”加固

“背网”加固是指将强度很高的纤维保护网穴网眼尺寸一般为5×5mm，通过环氧树脂粘接到板材的背面，烘干后使板材的强度得到加强。整卷纤维保护网的宽度从1.2—1.8m分成不同规格，重量一般约900g/m2。

根据板材的实际需要，“背网”加固工艺可用于加固大理石、花岗石、石灰华和缟玛瑙等各类需要加固的大板和薄板。

这边用某牌子的强力背网胶为例子用于板材的背网加固来说明，此款胶水粘度相对都比较低的，常温下达到固化一般需要6~9小时，如果采用烘干炉加热方式，可以很明显缩短完全固化的时间。当环境温度过低时，胶液会变稠而且固化速度变慢，可通过对A胶加温，对石材加温或提高施工环境的温度以使胶液变稀，进而加快固化速度。值得注意的是：本胶的理想固化温度为25℃～75℃;当冬天温度过低时，尽量加温固化，将可得到更佳的固化效果。

凝固时间是背网加固板材的重要工艺参数，他取决于需要背网加固板材的数量、产量，背网工艺的操作方式，以及是否选用烘干炉，或者烘干炉的烘干能力等因素。如果生产线中需要加固的板材数量多、产量要求高，可采用机械化背网加固方式，选择常温自然完全固化方法，或者平板式固化加热的烘干炉。如果产量要求很高，甚至可以选择垂直式烘干炉。

对于一些加固量小、产量低的生产线，可以采用人工背网操作方式，常温自然完全固化方法。

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表面渗透加固

有些石材表面存在许多微细裂纹，有些微细裂纹甚至深入到板材深处，虽然经过加固处理，但其强度仍不能达到磨抛要求或成品板材的要求。这时必须选择对表面进行渗透加固处理。正面的渗透加固工艺包括，将渗透性强的环氧树脂AB胶液渗透到板材表面的缝隙中，经过烘干处理后，再磨抛加工。

表面渗透加固用环氧树脂AB胶这边用高强度渗透胶为例来说明，此胶的凝固温度也是25℃，最低固化温度是10—15℃，常温下固化时间需要4~6小时，在配备自动修补、烘干机组的石材生产线中，烘干设备全部采用平板式水平烘干炉或垂直立式烘干炉，对表面渗透加固后的板材进行高温固化处理，以加快胶水的完全固化。

对于一些产量要求不高的简易石材生产线，可采用常温自然固化方式，但最好是固化24小时后在进行下道工序。

因为石材品种繁多、颜色深浅不一，表面渗透加固处理又都在板材的表面进行，所以在选择板材表面渗透处理采用的高强度渗透胶时，必须考虑其颜色与板材颜色相同，或者能够合理搭配，加固处理后不能留有高强度渗透胶的痕迹，这里就是要对高强度渗透胶进行调色，此时选择的色浆最好是环氧色浆或者色膏，以免影响胶水固化及使用性能。

天然饰面石材是从矿山开采成荒料，在石材加工厂锯切成毛板，再经磨削、抛光、切割而成的。石材荒料30%左右的结构疏松多孔、裂缝分布宽而深，在荒料运输途中，特别是锯切成毛板的过程中易碎裂成废石，造成天然资源的巨大浪费，给石材企业造成重大经济损失。

业内人士对如何加固荒料，保证锯切成材率探索并实践了不少办法。

目前市场上较常规的方式有两种:

1、手工灌注与外部包裹。

针对存在明显孔洞、较大裂缝的荒料，厂家大多采用注射器或者黄油枪等简易设备，将胶水注人其中，使其固化后起到一定的粘接增强作用。工艺操作虽然简单，但存在效率低下、胶水容易渗出浪费的缺点，更重要的是胶水对裂缝的渗透深度有限，对荒料内部加固效果差强人意。

2、还有一种是目前市场主流的加固方式—外部包裹。

采用玻璃纤维增强材料与高分子胶戮剂材料(环氧树脂类或不饱和聚醋树脂类)贴合，对荒料顺切四个面的外部进行加固。

通过四周的包裹增强，可基本防止荒料在锯切过程中缺边掉角，但对于荒料内部，特别是内部裂隙发达的荒料增强效果甚微，在锯切过程中由于锯片强烈的来回震动，会造成原本松散开裂的内部石块掉落，从而造成卡锯甚至垮塌现象，严重影响正常生产。

3、另外还有真空浸渍加固荒料的工艺。

该工艺将待加固荒料整体浸泡在装满胶水的缸体内，同时将缸体连带荒料置人真空罐中，进行抽真空操作让胶水充分渗透进入荒料内部，再将荒料进行加热后固化，从而对荒料由内到外起到良好的加固效果。

但该工艺操作需大型专用设备辅助，效率较低，对胶水要求较高且浪费较大，成本难以控制，仅有少数品种的荒料适用，因此未得到普遍推广。

1.高压灌注

顾名思义，高压灌注是将特制胶水采用增压设备注人荒料内部，待其固化后起到加固荒料的一种工艺。该工艺通过对荒料裂隙进行密封，选择合适胶水注人点，采用最高达30kg压力的专用设备，保证整个灌注过程可控，裂隙填补率高，从而保证荒料能够加固实现顺利锯切。高压灌注主要设备有高压灌注机、空气压缩机。主要材料有注胶嘴、裂缝密封胶、荒料灌注胶、清洗剂。

2.高压灌注工艺流程

①荒料预处理荒料表面大多粘附有泥污，特别是绳锯切割时留下的淤浆会填塞在裂缝及凹槽处，这些杂物会影响后续胶水在裂缝中的流动，因此需要进行清洗。采用高压水枪对上述部位进行彻底冲洗，使得裂缝充分暴露以便后续操作。冲洗结束后，将荒料置于避雨条件下自然晾干(肉眼观察无可见水即可)。

②裂缝密封荒料晾干后，操作人员对该颗荒料的裂缝进行观察分析，利用翻石器将没有裂缝的荒料面作为底部放置在枕木上以便操作。并用记号笔在其它五个面预留注胶嘴位置标记。注胶嘴位置的预留应遵从如下原则:

同一条裂缝注胶嘴安装间距以20一40cm为宜; 2.2.2裂缝分叉处应安装注胶嘴。

③注胶准备注胶嘴位置预留后，取适量密封胶(AB组分)按1:1质量比调试均匀，用刮刀将密封胶刮人注胶嘴外的裂缝之中，然后再沿裂缝3一4cm宽度区域再厚刮一层密封胶(如图1所示)，保证裂缝密封彻底。最后用密封胶将注胶嘴安装在预留位置。

④高压灌注裂缝表面密封以及注胶嘴安装完毕后，于室温条件下静置24h。待胶戮剂充分固化后即可进人高压灌注步骤。先检测气密性，将同一条裂缝的注胶嘴用配套的塑料塞塞住，任意留下一个接压缩空气接口，启动空压机对裂缝进行充压至0.3MPa，观察裂缝漏气情况，若无漏气则可进行灌胶操作。若漏气则需采用对漏气点进行补漏，并重新等待密封胶充分固化。因此，裂缝密封需要严格、细致操作，以免影响后续工艺，降低效率。

连接高压灌胶机的出胶接头到注胶嘴上，并拧紧固定好，将同一条裂缝上的高位注胶嘴塞打开放空，在灌胶机上方的混胶容器中将灌注胶按比例搅拌均匀，启动空压机，打开气阀进行高压灌注进胶，待放空的高位注胶嘴处出现胶水外冒时，关闭气阀停止进胶，从注胶嘴处卸除高压灌胶机的出胶接头，并快速用塑料塞将其与放空处塞住密封好。

至此，该条裂缝已充分进胶，只需静置充分固化。其它裂缝重复上述操作即可。

⑤操作，需要注意的事项: 

1、打开气阀时，要注意压力表的进气压力，一般操作压力不宜超过0.3MPa; 

2、在混胶容器中调胶一次调胶以1—2kg为宜，不可配置过多造成浪费。室温(25℃)可操作时间为1H，此外，若配胶过多操作不及可能会造成胶爆聚现象，从而导致灌胶机管路堵塞等异常情况; 

3、灌注完毕后，应及时将适量清洗剂倒人混胶容器中，开启气阀，同时将出胶接头放人混胶容器中，使清洗剂循环对设备及管路进行清洗，避免残留的胶水固化管路中而造成设备故障。

⑥高压灌注胶具有如下特点: 

1、低粘度:混合粘度仅120mpa·s，高压情况下胶水能渗透进人荒料内部细微裂缝中; 

2、低温固化:在冬季气温仅5℃条件下也能很好地固化; 

3、潮湿固化:荒料内部一般含水高，普通胶水进人后易失效，并不能起到很好的增强加固的效果。灌注胶分子结构中含有大量疏水结构，可以在荒料内部的潮湿面充分浸润并完全固化，使破损的荒料内部能够粘接牢固; 

4、强度高:经过测试，柯盛石材荒料高压灌注胶应用于潮湿石材——石材粘接，拉伸剪切强度大于15MPa，高于相应国家标准。

3、结语

高压灌注加固适用于解决一般通透型裂缝造成的荒料破损问题，具有机器自动化、实现恒压灌注的特点，该工艺劳动强度低、成本低，能够实现高效率和高效益。该工艺已经通过了湖南省科技厅组织的技术鉴定，达到了国际领先水平。目前，该技术已经面向全球市场推广，国内的水头、云浮、上海、北京石材市场以及国外的土耳其、埃及、印度等国家使用，取得了一致好评。

目前高压灌注荒料超500颗，成材率超95%，涉及多个品种，如白玉兰、金蝴蝶、奥特曼等。对于石材行业具有普遍的实用意义。