-时 间： 2007/7/3 17:01:43
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几种可工厂化生产沼气池体材料
的理化性能特点及塑砼材料的优越性
目前，可工厂化生产的沼气池体材料主要有以下几种：采用不饱和聚脂树脂和玻纤布以及滑石粉为填料的玻璃钢池体；采用氧化镁、氯化镁、滑石粉和玻纤布并经适量改性剂改性的无机玻璃钢也就是氯氧镁（也叫作菱镁、镁纤）池体；本实验室采用硫铝酸盐低碱早强水泥为胶凝材料配之以玻纤增强，并以适量粉煤灰为填料、硅酸钠分解液为封闭液的的硫铝纤池体和本实验室研制的以普通硅酸盐水泥为主胶凝料，不饱和树脂经水解后为塑化剂辅之以玻纤、聚丙纤维和钢纤维增强的塑砼材料池体。
现将上述几种材料的理化性能做一比较：
一、抗压强度：
按现有的南方“三位一体”和北方“四位一体”布局，沼气池体多数埋在地下，池体上面有的建厕所，有的盖畜禽圈舍，这就要求池体必须要有足够的强度来支撑负荷；此外，土质、水位的差异也使池体长期在不稳定环境中承受不均衡压力；为此材料的承压能力极为重要，它涉及到了沼气池的结构稳定性和整体安全性，是判定所选材料是否可用于沼气池体生产的首要标准。
上述材料中理论抗压强度最高的是塑砼池体和玻璃钢池体（玻璃钢池体壁厚达到8mm并加胶衣时）可达到80mPa以上，而氯氧镁池体和硫铝纤池体的抗压强度大多都在35-45mPa左右；其中氯氧镁池体的抗压强度可以提高，但从技术角度讲，提高强度则需增大氯化镁使用浓度，而一般的改性方法则无法抑止其返卤，只要产品返卤（产品外壁结霜）强度便急剧下降，尤其是在极为复杂的地下环境中，其耐候性则大打折扣。硫铝纤产品虽然强度低一些，但其化学稳定性较好，理论上讲也可以使用15-20年左右；塑砼为水凝性材料，玻璃钢为有机材料，两种材料的检测强度相近，但塑砼材料在水化凝固状态下保持了混凝土的本质，其强度指标十分稳定。玻璃钢则不同，在水中长期浸泡后分子发生离析，结构密度降低，强度缓慢下降。
二、耐久性：
耐久性也就是耐候性，玻璃钢池体氯氧镁池体的耐久性问题与其强度稳定性关系直接，在此不作赘述。那么塑砼材料是怎样保障其耐久性的呢？
沼气发酵一般为三个阶段，第一阶段为渣料水解；第二阶段酸化；第三阶段沼气菌生成繁殖产气；渣液水解后在各种酶的作用下转化成低分子化合物，如脂肪酸、醇等等，其中主要为挥发性酸，如已酸、丙酸和丁酸，约有70%的甲烷都是由已酸形成的，而大量的已酸对池壁势必产生腐蚀作用，此外，其中的硫化氢气体也可生成硫酸和亚硫酸，同样对池壁有腐蚀作用。
塑砼材料在研制过程中曾大范围地选择了抗酸腐蚀材料，材料选择标准完全针对沼气运行特性，最终从提高产品致密性入手研制出水凝性均布超细颗粒和柔性纤维、钢性纤维及高分子聚合物的复合致密性体系，并对该体系的制块进行了碳化试验，耐氯离子侵蚀试验和抗硫酸盐侵蚀试验。
两项试验的科学指标证明，塑砼材料的耐久性超过普通混凝土一倍以上（甚至更多）其他几种材料如玻璃钢等均无法与之相比。
碳化试验：在标准碳化试验规范内取C50高强度混凝土和相同的塑砼样块进行同温，同时比较，量取其碳化深度，其结果为：C50混凝土被蚀深度为1.37mm；塑砼为0；
氯离子侵蚀试验：氯离子是一种极强的阳极氧化剂，其粒径很小，很容易进入物体孔隙中，且扩散能力很强，所以，氯离子的渗透性是反映物体耐久性的重要指标。采用扩散系数的测定法，在塑砼中的氯离子扩散系数远低于高强混凝土的扩散系数，其主要原因是塑砼中大比例的超细微粉发挥了作用，这种超细微粉的细度是水泥的100倍，在塑砼中它有效地填充了胶凝料的孔隙，阻止了氯离子的浸入。所以得出了0.483的优异指标，而高强混凝土则为1.11；
耐硫酸盐侵蚀试验：同样与C50混凝土比较：在饱和硫酸钠溶液中浸泡48小时，得出塑砼强度变化±0.1Kpa，而C50混凝土则为1.0Kpa；
现代科学的试验手段充分证明了塑砼材料优良的理化性能，尤其是用于工厂化沼气池体的生产，它可确保产品的耐久性，同时也为沼气业的稳定发展提供了基础性的保障。如果选用的材料不当池体只能支撑三五年、七八年，那么到时出现池体塌陷等严重的事故不仅给农户带来损失，对整个沼气业的发展乃至农业循环经济的良好性也是一个不小的冲击。
三、气密性：
良好的气密性是厌氧反应的必要条件，早期用红砖和水泥做的池，当进入农户后多数都可以闻到院内有一种硫化氢气体的味道，什么原因呢？沼气中的甲烷分子棱边长为0.25λm而水化后的空隙为1.5-3λm,其孔隙大于甲烷分子5-6倍，当池内压力增大时，甲烷分子可以轻松地从池壁溢出（一般在12千帕以上气压时）所以在气密性上混凝土浇筑池的性能相对最差，当然有了封闭剂情况要好一些；玻璃钢池在使用初期气密性较好，但经过两三个冬季之后池漏现象也频频发生，氯氧镁池一般返卤循环两三年后强度大幅度下降，气密性基本难保（但使用优质氧化镁和经科学改性的配方制作的池体除外）这种材料的池体耐久性到底如何我们可以看一下菱镁瓦，它们材料基本相同，菱镁大波纹瓦一般2-3年便开始漏雨，有时甚至风化到漏玻纤布的程度；用来做沼气池体它的气密性能便可想而知了。硫铝纤材料毕竟是用特种水泥做胶凝料加之外加剂的作用，当池内压力在12Kpa左右时气密性能够得到保证；在结构稳定性好的情况下十几年不漏气是有保障的。塑砼材料加入了大比例的超细微粉，微粉细度可以阻止氯离子入侵，甲烷分子没有氯离子的浸透性和扩散性，只要池体的结合部封闭到位，气密性是可以保证的，按照本实验室提供的技术，池内壁还做了柔性封闭处理，以确保池体自然下沉时不漏气。
四、其他：
玻璃钢池一般壁厚在8--10mm左右，重量较轻，安装方便，运输方便，但价格都在1300元以上（指6立方容积）其它如氯氧镁、硫铝纤、塑砼池的壁厚都在12mm到18mm之间，共同的缺陷是运输、安装均不如玻璃钢池方便。不过运输和安装毕竟只是一个过程，而这个过程又经专业化队伍去完成，不会因此给用户带来更多麻烦；何况塑砼池进一步提高了强度，厚度也降到了10 -12毫米，重量不过二百六七十公斤，安装运输也都很方便。从其经济性角度讲：后三种材料的池体厂价一般可以控制在900-1100元之间，即使增加一些运费也比玻璃钢池便宜得多，就我国农村经济现状和各项理化指标相比较而言，塑砼材料池体应推为首选，这不是商业化的一家之言，而是经过反复实践的科学结论。
材料来源：本网实验室
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