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石膏组合物,砌块和钢骨架轻质高强防裂石膏条板.pdf

  • 上传人:xia****o6
  • 文档编号:458574
  • 上传时间:2018-02-17
  • 格式:PDF
  • 页数:38
  • 大小:3.65MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201410076379.4

    申请日:

    2014.03.04

    公开号:

    CN104891916A

    公开日:

    2015.09.09

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情:

    实质审查的生效IPC(主分类):C04B 28/14申请日:20140304|||公开

    IPC分类号:

    C04B28/14; C04B38/02; E04C1/00; E04C2/06

    主分类号:

    C04B28/14

    申请人:

    长沙裕康建材科技有限公司

    发明人:

    邓菊初

    地址:

    410205湖南省长沙市岳麓区雷锋大道181号

    优先权:

    专利代理机构:

    北京卓恒知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11394

    代理人:

    唐曙晖; 刘明芳

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    内容摘要

    本发明公开的是一种石膏组合物,通过在模具中浇注石膏组合物和硬化所成型的砌块,和通过在装入具有钢丝网或玻璃纤维网的预制立体钢骨架的模具中浇注石膏组合物和进行硬化所成型的钢骨架钢丝网(或玻璃纤维网)轻质高强防裂石膏板材,尤其条板材。该石膏组合物包括:半水石膏,硅酸盐水泥,粉煤灰,弹性体粉,减水剂,发泡剂和水。该组合物还可包括微硅粉,炉渣粉,和/或水渣粉,以及抗冻剂。水的用量应该使得淤浆料的湿容重在1.4-1.85吨/立方米范围内。该立体钢骨架是六面体形的钢骨架,也可以是具有窗框或门框或具有窗框或门框的一部分的异型件。

    权利要求书

    1.  一种建筑用的石膏组合物(A),它包括以下组分:

    其中水的用量应该使得以上除水之外的上述原料组分与水进行混合所形成的混合物的湿容重在1.4-1.85吨/立方米范围内,优选在1.5-1.75吨/立方米范围内,优选在1.55-1.70吨/立方米范围内,优选在1.6-1.65吨/立方米范围内。

    2.
      根据权利要求1的组合物,其中
    半水石膏的用量是250-540重量份;
    硅酸盐水泥的用量是100-250重量份;
    粉煤灰的用量是110-360重量份;
    弹性体粉的用量是7-90重量份;
    减水剂的用量是4-30重量份;和/或
    发泡剂的用量是0.25-28重量份。

    3.
      根据权利要求1或2的组合物,其中
    半水石膏的用量是270-510重量份;
    硅酸盐水泥的用量是120-230重量份;
    粉煤灰的用量是130-340重量份;
    弹性体粉的用量是10-80重量份;
    减水剂的用量是6-20重量份;和/或
    发泡剂的用量是0.4-22重量份。

    4.
      根据权利要求1-3中任何一项的组合物,其中减水剂是选自于磺化三聚氰胺甲醛聚合物树脂型减水剂(SM)、萘系减水剂和聚羧酸减水剂中的一种或两种或三种,和/或
    其中发泡剂是选自于表面活性剂或双氧水中的一种或多种。

    5.
      根据权利要求4的组合物,其中表面活性剂是选自于阴离子表面活性剂,阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或两种或多种;表面活性剂优选是十二烷基硫酸钠和/或十二 烷基苯磺酸钠。

    6.
      根据权利要求1-5中任何一项所述的组合物,其特征在于它还包括:
    平均长度为100um-5.0mm的短纤维增强材料:10-200重量份,优选30-170重量份。

    7.
      根据权利要求1-6中任何一项所述的组合物,其中短纤维增强材料选自于无机短纤维增强材料或有机短纤维增强材料,优选的是选自于有机短纤维增强材料,更优选的是木质纤维素或木粉。

    8.
      根据权利要求1-7中任何一项所述的组合物,其特征在于它还包括:
    微硅粉:10-300重量份,优选20-250重量份;
    炉渣粉20-200重量份,优选40-150重量份;和/或
    水渣粉20-200重量份,优选40-150重量份。

    9.
      根据权利要求1-8中任何一项所述的组合物,其特征在于它还包括防冻剂:1-100重量份,优选3-80重量份。

    10.
      根据权利要求1-9中任何一项的组合物,其中弹性体粉具有1.25um至600um,优选1.5um至550um的平均粒度。

    11.
      一种石膏砌块(B),该砌块(B)是由权利要求1-10中任何一项的组合物进行混合,然后将所得混合物在模具中浇注和硬化而成型的。

    12.
      根据权利要求11中所述的石膏砌块,其特征在于砌块的比重是300-1050kg/m3,优选350-1000kg/m3,优选400-950kg/m3,更优选450-900kg/m3;和/或,该砌块的抗压强度是5-20Mpa,优选6-18Mpa,优选7-16Mpa,更优选8-14Mpa,更优选9-13Mpa,更优选10-12Mpa。

    13.
      根据权利要求11或12的石膏砌块,其特征在于砌块的导热系数是0.05-0.2瓦/平方米·度;优选是0.06-0.18瓦/平方米·度,更优选0.07-0.16瓦/平方米·度,更优选0.08-0.14瓦/平方米·度,更优选0.085-0.13瓦/平方米·度,更优选0.09-0.12瓦/平方米·度。

    14.
      制备石膏砌块或权利要求11的石膏砌块的方法,该方法包括:按照以下原料的相对用量


    将水与除水之外的其它原料组分进行混合,将所得混合物浇注在模具中成型并硬化,然后脱模而获得砌块,
    其中水的用量应该使得以上除水之外的上述原料组分与水通过混合所形成的混合物的湿容重在1.4-1.85吨/立方米范围内,优选在1.5-1.75吨/立方米范围内,优选在1.55-1.70吨/立方米范围内,优选在1.6-1.65吨/立方米范围内。

    15.
      根据权利要求14的方法,其中
    半水石膏的用量是250-540重量份;
    硅酸盐水泥的用量是100-250重量份;
    粉煤灰的用量是110-360重量份;
    弹性体粉的用量是7-90重量份;
    减水剂的用量是4-30重量份;和/或
    发泡剂的用量是0.25-28重量份。

    16.
      根据权利要求14或15的方法,其中
    半水石膏的用量是270-510重量份;
    硅酸盐水泥的用量是120-230重量份;
    粉煤灰的用量是130-340重量份;
    弹性体粉的用量是10-80重量份;
    减水剂的用量是6-20重量份;和/或
    发泡剂的用量是0.4-22重量份。

    17.
      根据权利要求14-16中任何一项所述的方法,其中在混合之前还添加平均长度为100um-5.0mm的短纤维增强材料:10-200重量份,优选30-170重量份。

    18.
      根据权利要求17的方法,其中短纤维增强材料选自于无机短纤维增强材料或有机短纤维增强材料,优选的是选自于有机短纤维增强材料,更优选的是木质纤维素或木粉。

    19.
      根据权利要求14-18中任何一项所述的方法,其特征在于在混合之前还添加:
    微硅粉:10-300重量份,优选20-250重量份;
    炉渣粉20-200重量份,优选40-150重量份;和/或
    水渣粉20-200重量份,优选40-150重量份。

    20.
      根据权利要求14-19中任何一项所述的方法,其特征在于在混合之前还添加防冻剂:1-100重量份,优选3-80重量份,更优选5-60重量份。

    21.
      根据权利要求14-20中任何一项的方法,其中减水剂是选自于磺化三聚氰胺甲醛聚合物树脂型减水剂(SM)、萘系减水剂和聚羧酸减水剂中的一种或两种或三种,和/或
    其中发泡剂是选自于表面活性剂或双氧水中的一种或多种。

    22.
      根据权利要求21的方法,其中表面活性剂是选自于阴离子表面活性剂,阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或两种或多种;表面活性剂优选是十二烷基硫酸钠和/或十二烷基苯磺酸钠。

    23.
      根据权利要求14-22中任何一项的方法,其中弹性体粉具有1.25um至600um,优选1.5um至550um的平均粒度。

    24.
      根据权利要求14-23中任何一项的方法,其中在硬化之后进一步进行烘干或自然养护,得到石膏砌块成品。

    25.
      由权利要求14-24中任何一项的方法制得的石膏砌块,其特征在于砌块的比重是300-1050kg/m3,优选350-1000kg/m3,优选400-950kg/m3,更优选450-900kg/m3;和/或,该砌块的抗压强度是5-20Mpa,优选6-18Mpa,优选7-16Mpa,更优选8-14Mpa,更优选9-13Mpa,更优选10-12Mpa。

    26.
      根据权利要求25的石膏砌块,其特征在于砌块的导热系数是0.05-0.2瓦/平方米·度;优选是0.06-0.18瓦/平方米·度,更优选0.07-0.16瓦/平方米·度,更优选0.08-0.14瓦/平方米·度,更优选0.85-0.13瓦/平方米·度,更优选0.09-0.12瓦/平方米·度。

    27.
      一种钢骨架石膏模制板材(C),其中板材(C)是相对的两个主平面呈现长方形的条板材,或相对的两个主平面呈现正方形的正方板材,或者是上述条板材或上述正方板材的异型板材,它是通过以下步骤制备的:(1)将预制的立体钢骨架放入到板材成型用模具或模胎中,(2)将权利要求1-10中任何一项的组合物(A)进行混合,获得浆料或湿混合物;和然后(3)将所得浆料或湿混合物浇注到上述模具中并让浆料硬化,脱模获得钢骨架石膏模制板材(C)产品。
    其中预制的立体钢骨架是:(i)具有一个方形主框架或方形钢框的立体钢骨架;(ii)以上述(i)的立体钢骨架为基础的异型件,其中立体钢骨架具有窗框或门框,或具有窗框的一部分或门框的一部分,或该立体钢骨架同时具有窗框和门框,或同时具有窗框的一部分和门框,或同时具有包括门框的一部分和窗框;(iii)具有两个方形主框架或方形钢框并且外形轮廓呈现六面体形的一种立体钢骨架,该钢骨架具有相对的两个主平面部分,这两个主平面呈现长方形或正方形,并且任何一个主平面是由具有四条边的方形主框架或具有四条边的方形钢框构成的;或者,(iv)以上述(iii)的立体钢骨架为基础的异型件,其中立体钢骨架具有窗框 或门框,或具有窗框的一部分或门框的一部分,或该立体钢骨架同时具有窗框和门框,或同时具有窗框的一部分和门框,或同时具有包括门框的一部分和窗框。

    28.
      根据权利要求27的钢骨架石膏模制板材(C),其中,对于(i)或(ii)的预制立体钢骨架,在主框架或钢框的主平面一侧铺设钢丝网或玻璃纤维网;或,对于(iii)或(iv)的预制立体钢骨架,在预制的立体钢骨架的分别构成相对的两个主平面部分的两个主框架或钢框中的一个或两个主框架或钢框的内侧或内表面上铺设钢丝网或玻璃纤维网。

    29.
      根据权利要求27或28的钢骨架石膏模制板材(C),其中主框架或钢框还包括横档和/或立筋和任选的斜撑,或还包括斜撑和任选的横档和/或任选的立筋。

    30.
      根据权利要求27-29中任何一项的钢骨架石膏模制板材(C),其中在立体钢骨架的非主表面部分设置或不设置横档。

    31.
      根据权利要求28-30中任何一项的钢骨架石膏模制板材(C),其中任何一层的钢丝网或玻璃纤维网被一对或多对的钢制夹条所夹持或夹紧,而这些夹条被焊接在构成钢骨架主平面的方形主框架的内侧或一侧,或任何一层的钢丝网被直接焊接在主框架或钢框的内侧或一侧上。

    32.
      根据权利要求31的钢骨架石膏模制板材(C),其中作为夹条,采用细的圆钢或扁钢,优选采用细的圆钢(例如直径2-4mm)。

    33.
      根据权利要求28-32中任何一项的钢骨架石膏模制板材(C),其中作为钢丝网,可使用20-100丝的钢丝网。

    34.
      根据权利要求27-33中任何一项的钢骨架石膏模制板材(C),其中主框架或钢框的棱边采用角钢条材、圆钢条材或扁钢条材,优选的是,棱边采用角钢条材。

    35.
      根据权利要求27-34中任何一项的钢骨架石膏模制板材(C),其中构成钢骨架的相对的两个主平面部分的两个主框架或钢框彼此通过多个连接部件来连接。

    36.
      根据权利要求35的钢骨架石膏模制板材(C),其中该连接部件是:a)具有与主框架的钢材相同或不同的尺寸和形状的连接用钢材,b)木材条或木材片,或b)塑料条或片。

    37.
      根据权利要求35或36的钢骨架石膏模制板材(C),其中连接部件与主框架或钢框的连接方式包括但不限于:1)连接部件插入在主框架上焊接的套管内,任选地用螺钉或榫或锁扣件或栓或扣件进一步加固以防止连接部件从套管的内孔中脱离;2)将连接部件上的通孔与主框架上的通孔对齐,利用螺帽和螺钉固定两者;3)作为连接部件的连接用钢材的两端分别被焊接到两个主框架的对应位置上。

    38.
      根据权利要求37的钢骨架石膏模制板材(C),其中连接用钢材是直径或等效直径为1.5mm-2cm、优选为2mm-1.5cm、更优选3mm-1cm的钢条。

    39.
      根据权利要求27-38的钢骨架石膏模制板材(C),其中,条板材的长度l=0.5-7m,优选l=1.0-5m,和/或,条板材的宽度w=0.2-3m,优选w=0.3-2.5m;和/或,条板材的厚度t=3-40cm,优选t=3.5-30cm;或,其中正方板材的主平面的边长l=w=0.5-7m,优选l=1.0-5m;和/或正方板材厚度t=3-40cm,优选t=3.5-30cm。

    40.
      制备权利要求27-39中任何一项的一种钢骨架石膏模制板材(C)的方法,该方法包括:
    (1)将预制的立体钢骨架放入到板材成型用模具或模胎中,(2)将权利要求1-10中任何一项的组合物(A)进行混合,获得浆料或湿混合物;和然后(3)将所得浆料或湿混合物浇注到上述模具中并让浆料硬化,脱模获得钢骨架石膏模制板材(C)产品,
    其中预制的立体钢骨架是:(i)具有一个方形主框架或方形钢框的立体钢骨架;(ii)以上述(i)的立体钢骨架为基础的异型件,其中立体钢骨架具有窗框或门框,或具有窗框的一部分或门框的一部分,或该立体钢骨架同时具有窗框和门框,或同时具有窗框的一部分和门框,或同时具有包括门框的一部分和窗框;(iii)具有两个方形主框架或方形钢框并且外形轮廓呈现六面体形的一种立体钢骨架,该钢骨架具有相对的两个主平面部分,这两个主平面呈现长方形或正方形,并且任何一个主平面是由具有四条边的方形主框架或具有四条边的方形钢框构成的;或者,(iv)以上述(iii)的立体钢骨架为基础的异型件,其中立体钢骨架具有窗框或门框,或具有窗框的一部分或门框的一部分,或该立体钢骨架同时具有窗框和门框,或同时具有窗框的一部分和门框,或同时具有包括门框的一部分和窗框。

    41.
      根据权利要求40的方法,其中,对于(i)或(ii)的预制立体钢骨架,在主框架或钢框的主平面一侧铺设钢丝网或玻璃纤维网;或,对于(iii)或(iv)的预制立体钢骨架,在预制的立体钢骨架的分别构成相对的两个主平面部分的两个主框架或钢框中的一个或两个主框架或钢框的内侧或内表面上铺设钢丝网或玻璃纤维网。

    42.
      一种钢骨架石膏模制板材(C’),其中板材(C’)是相对的两个主平面呈现长方形的条板材,或相对的两个主平面呈现正方形的正方板材,或者是上述条板材或上述正方板材的异型板材,它是通过以下步骤制备的:
    (1)将预制的立体钢骨架放入到板材成型用模具或模胎中,
    (2)将一种组合物(A’)进行混合,获得浆料或湿混合物,其中该组合物(A’)包括:


    其中水的用量应该使得以上除水之外的上述原料组分与水进行混合所形成的混合物或浆料的湿容重在1.4-1.85吨/立方米范围内,优选在1.5-1.75吨/立方米范围内,优选在1.55-1.70吨/立方米范围内,优选在1.6-1.65吨/立方米范围内;

    (3)将所得浆料或湿混合物浇注到上述模具中并让浆料硬化,脱模获得钢骨架石膏模制板材(C)产品,
    其中预制的立体钢骨架是:(i)具有一个方形主框架或方形钢框的立体钢骨架;(ii)以上述(i)的立体钢骨架为基础的异型件,其中立体钢骨架具有窗框或门框,或具有窗框的一部分或门框的一部分,或该立体钢骨架同时具有窗框和门框,或同时具有窗框的一部分和门框,或同时具有包括门框的一部分和窗框;(iii)具有两个方形主框架或方形钢框并且外形轮廓呈现六面体形的一种立体钢骨架,该钢骨架具有相对的两个主平面部分,这两个主平面呈现长方形或正方形,并且任何一个主平面是由具有四条边的方形主框架或具有四条边的方形钢框构成的;或者,(iv)以上述(iii)的立体钢骨架为基础的异型件,其中立体钢骨架具有窗框或门框,或具有窗框的一部分或门框的一部分,或该立体钢骨架同时具有窗框和门框,或同时具有窗框的一部分和门框,或同时具有包括门框的一部分和窗框。

    43.
      根据权利要求42的钢骨架石膏模制板材(C’),其中,对于(i)或(ii)的预制立体钢骨架,在主框架或钢框的主平面一侧铺设钢丝网或玻璃纤维网;或,对于(iii)或(iv)的预制立体钢骨架,在预制的立体钢骨架的分别构成相对的两个主平面部分的两个主框架或钢框中的一个或两个主框架或钢框的内侧或内表面上铺设钢丝网或玻璃纤维网。

    44.
      根据权利要求42或43的钢骨架石膏模制板材(C’),其中
    半水石膏的用量是250-540重量份;
    硅酸盐水泥的用量是100-250份;
    粉煤灰的用量是150-340份;
    减水剂的用量是4-30重量份;和/或
    发泡剂的用量是0.4-22重量份。

    45.
      根据权利要求42-44中任何一项所述的钢骨架石膏模制板材(C’),其中组合物(A’)还包括:
    平均长度为100um-5.0mm的短纤维增强材料:10-200重量份,优选30-170重量份。

    46.
      根据权利要求45中任何一项所述的钢骨架石膏模制板材(C’),其中短纤维增强材料选自于无机短纤维增强材料或有机短纤维增强材料,优选的是选自于有机短纤维增强材料, 更优选的是木质纤维素或木粉。

    47.
      根据权利要求42-46中任何一项所述的钢骨架石膏模制板材(C’),其特征在于组合物(A’)还包括
    微硅粉:10-300重量份,优选20-250重量份;
    炉渣粉20-200重量份,优选40-150重量份;和/或
    水渣粉20-200重量份,优选40-150重量份。

    48.
      根据权利要求42-47中任何一项所述的钢骨架石膏模制板材(C’),其特征在于组合物(A’)还包括防冻剂:1-100重量份,优选3-80重量份。

    49.
      根据权利要求42-48中任何一项所述的钢骨架石膏模制板材(C’),其中任何一层的钢丝网或玻璃纤维网被一对或多对的钢制夹条所夹持或夹紧,而这些夹条被焊接在构成钢骨架主平面的方形主框架的内侧或一侧,或任何一层的钢丝网被直接焊接在主框架或钢框的内侧或一侧上。

    50.
      根据权利要求49的钢骨架石膏模制板材(C’),其中作为夹条,采用细的圆钢或扁钢,优选采用细的圆钢(例如直径2-4mm)。

    51.
      根据权利要求42-50中任何一项的钢骨架石膏模制板材(C’),其中主框架或钢框的棱边采用角钢条材、圆钢条材或扁钢条材,优选的是,棱边采用角钢条材。

    52.
      根据权利要求42-51中任何一项的钢骨架石膏模制板材(C’),其中构成钢骨架的相对的两个主平面部分的两个主框架或钢框彼此通过多个连接部件来连接。

    53.
      根据权利要求52的钢骨架石膏模制板材(C’),其中该连接部件是:a)具有与主框架的钢材相同或不同的尺寸和形状的连接用钢材,b)木材条或木材片,或b)塑料条或片。

    54.
      根据权利要求52或53的钢骨架石膏模制板材(C’),其中连接部件与主框架或钢框的连接方式包括但不限于:1)连接部件插入在主框架上焊接的套管内,任选地用螺钉或榫或锁扣件或栓或扣件进一步加固以防止连接部件从套管的内孔中脱离;2)将连接部件上的通孔与主框架上的通孔对齐,利用螺帽和螺钉固定两者;3)作为连接部件的连接用钢材的两端分别被焊接到两个主框架的对应位置上。

    55.
      根据权利要求42-54的钢骨架石膏模制板材(C’),其中,条板材的长度l=0.5-7m,优选l=1.0-5m,和/或,条板材的宽度w=0.2-3m,优选w=0.3-2.5m;和/或,条板材的厚度t=3-40cm,优选t=3.5-30cm;或,其中正方板材的主平面的边长l=w=0.5-7m,优选l=1.0-5m;和/或正方板材厚度t=3-40cm,优选t=3.5-30cm。

    56.
      制备权利要求42-55中任何一项的钢骨架石膏模制板材(C’)的方法,该方法包括:
    (1)将预制的立体钢骨架放入到板材成型用模具或模胎中,
    (2)将一种组合物(A’)进行混合,获得浆料或湿混合物,其中该组合物(A’)包括:

    其中水的用量应该使得以上除水之外的上述原料组分与水所形成的混合物或浆料的湿容重在1.4-1.85吨/立方米范围内,优选在1.5-1.75吨/立方米范围内,优选在1.55-1.70吨/立方米范围内,优选在1.6-1.65吨/立方米范围内;

    (3)将所得浆料或湿混合物浇注到上述模具中并让浆料硬化,脱模获得钢骨架石膏模制板材(C’)产品,
    其中预制的立体钢骨架是:(i)具有一个方形主框架或方形钢框的立体钢骨架;(ii)以上述(i)的立体钢骨架为基础的异型件,其中立体钢骨架具有窗框或门框,或具有窗框的一部分或门框的一部分,或该立体钢骨架同时具有窗框和门框,或同时具有窗框的一部分和门框,或同时具有包括门框的一部分和窗框;(iii)具有两个方形主框架或方形钢框并且外形轮廓呈现六面体形的一种立体钢骨架,该钢骨架具有相对的两个主平面部分,这两个主平面呈现长方形或正方形,并且任何一个主平面是由具有四条边的方形主框架或具有四条边的方形钢框构成的;或者,(iv)以上述(iii)的立体钢骨架为基础的异型件,其中立体钢骨架具有窗框或门框,或具有窗框的一部分或门框的一部分,或该立体钢骨架同时具有窗框和门框,或同时具有窗框的一部分和门框,或同时具有包括门框的一部分和窗框。

    57.
      根据权利要求56的方法,其中,对于(i)或(ii)的预制立体钢骨架,在主框架或钢框的主平面一侧铺设钢丝网或玻璃纤维网;或,对于(iii)或(iv)的预制立体钢骨架,在预制的立体钢骨架的分别构成相对的两个主平面部分的两个主框架或钢框中的一个或两个主框架或钢框的内侧或内表面上铺设钢丝网或玻璃纤维网。

    58.
      根据权利要求56或57的方法,其中组合物(A’)还包括:
    平均长度为100um-5.0mm的短纤维增强材料:10-200重量份,优选30-170重量份。

    59.
      根据权利要求58的方法,其中短纤维增强材料选自于无机短纤维增强材料或有机短纤维增强材料,优选的是选自于有机短纤维增强材料,更优选的是木质纤维素或木粉。

    60.
      根据权利要求56-59中任何一项所述的方法,其特征在于组合物(A’)还包括
    微硅粉:10-300重量份,优选20-250重量份;
    炉渣粉20-200重量份,优选40-150重量份;和/或
    水渣粉20-200重量份,优选40-150重量份。

    61.
      根据权利要求56-60中任何一项所述的方法,其特征在于组合物(A’)还包括防冻剂:1-100重量份,优选3-80重量份。

    说明书

    石膏组合物,砌块和钢骨架轻质高强防裂石膏条板
    技术领域
    本发明涉及石膏组合物,砌块和钢骨架钢丝网(或玻璃纤维网)轻质高强防裂石膏板,尤其涉及钢骨架钢丝网(或玻璃纤维网)轻质高强防裂石膏条板。
    背景技术
    目前我国墙体材料中,传统墙体材料依然占主导地位,存在产业结构落后、生产能耗高、污染环境等问题。近年来,虽然出现了一些保温砌块,但保温性能不够理想,且根据建筑材料的特点,在提供材料保温性能的同时,还不能降低材料在轻质、强度和施工方便等方面的性能和指标,由于墙体保温与其强度、轻质等性能往往是相互矛盾的,这对墙体保温材料的研制提出了较大的挑战。
    本发明人的中国专利申请CN102432262A公开了一种轻质高强复合基砌块,它使用10-80重量份的建筑石膏粉、10-30重量份的硅酸盐水泥、10-40重量份的粉煤灰和0.1-1.5重量份的硼砂作为主要原料,在每立方米的容积中使用500-1100公斤的原料,加水搅拌成料浆,直到料浆达到1600-1650kg/立方米时停止加水。然后,由于仅仅通过水的损失(被吸收或养护过程中的蒸发)来形成微小气泡空隙,使得所形成的终产品砌块的干容重只能低至1100kg/m3,如果进一步通过添加水来降低干容重,发现砌块的强度、耐水性、抗冻性能、抗软化性能等性能显著下降,因为水泥、尤其石膏粉都是对水的添加量非常敏感的物质。
    本发明人的中国专利申请201310524565.5(CN103553532A)公开了一种复合基自保温砌块,它是由以下组分进行搅拌,浇注成型使其硬化而成型的:半水石膏240-500份;硅酸盐水泥80-200份;粉煤灰160-300份;高效减水剂SM8-16份;发泡剂0.5-1.6份。然而,当通过浇注成型和硬化形成砌块时,尤其当形成大型的砌块如条板材或大型墙体板材或大型立方体材料时,从硬化脱模后的砌块按照浇注时的竖向截面上仔细观察,从上往下,气泡的大小逐渐缩小并且单位体积中气泡的密度(或数量)逐渐变小(即气泡的分布密度变小),进一步导致在砌块的不同方向上的密度不同和性能不同。尤其当制造浇注高度大的砌块或板材时,依赖发泡剂的作用如表面张力无法克服重力消泡作用。
    现有技术中公开了各种的石膏条板,它们一般具有以下优点:在工厂成型干燥,到工地经吊装安装后即可快速成墙;在工厂生产过程中,可快速成型,快速烘干,产量大,易于形成规模;石膏条板壁薄,可节省墙体空间面积,提高住房实际利用面积;石膏条板具有隔音、防火等多种功能,可较好地满足墙体功能要求;石膏条板具有自呼吸功能,是一种生态型的 墙材;以及,石膏条板可切、可刨、打孔不碎裂,二次加工性能优越;
    现有技术中的石膏条板也有很多缺陷,其中包括:未经处理的石膏条板不耐水,遇到水浸泡时,易发软,易散;强度不高,一般强度只有2-3.5Mpa,很少有超过3.5Mpa的高强石膏板;市面上的石膏条板均为空心裸板,在搬运、吊装过程中易破损;最大的问题在于:所有条板(不管是水泥板、石膏板抑或其他板),在温度与压力作用下,易开裂,从而影响其进入市场。
    发明内容
    本发明的目的是提供:一种石膏组合物;石膏模制品,例如砌块、尤其复合基自保温砌块,和钢骨架钢丝网(或玻璃纤维网)轻质高强防裂石膏板,尤其涉及钢骨架钢丝网(或玻璃纤维网)轻质高强防裂石膏条板;以及它们的制备方法。本发明能够改善自保温砌块的保温性能,保证砌砖强度、耐水,抗冻抗渗性好,并且重量轻,在砌块或板材的各个方向上气泡或泡孔的大小均匀并且气泡的密度分布均匀。
    本发明人经过大量的实验,尝试了大量的无机物原料如高岭土、膨润土、海泡石、浮石、珍珠岩等等进行配方设计,仍然无法令人满意地克服在本发明人先前申请的专利中所披露的砌块产品的缺陷(即气泡的不均匀性问题或密度的不均匀性问题)。转而尝试使用有机物材料以寻求突破,结果出乎预料地发现,通过在本发明人之前公开的混凝土原料中进一步采用弹性体粉或弹性体颗粒(或,橡胶粉或橡胶颗粒)作为添加剂或助剂,不仅显著提高了在砌块中气泡或泡孔的大小均匀和分布密度的均匀性,而且提高了气泡的密度均匀性,显著减少了瘪泡,改变了砌块的内部骨架结构,与此前公开的砌块相比在实现同样强度的情况下进一步减轻了重量(砌块密度)或在同样的砌块重量(砌块密度)下实现了更高的强度,此外,进一步提高了保温性能和抗冻性能。与此同时,不影响其它性能如耐水性或抗软化性能。在添加弹性体粉或橡胶粉的情况下,甚至不添加发泡剂也能够获得高强度和质轻的砌块(或砌砖)。更优选的是,在配方中进一步添加选自于无机短纤维增强材料和有机短纤维增强材料中的短纤维增强材料作为填料或添加剂,橡胶粉与增强纤维相结合,能够不仅提高强度,而且能够进一步改进模制品(如砌块或板材)的比重或密度(或称作干容重)的均匀性;尤其在配方中添加有机短纤维填料,进一步减轻质量,改进模制品的均匀性的效果会更好。
    根据本发明的第一个实施方案,提供一种建筑用的石膏组合物(A),它包括以下组分:
    半水石膏:   210-580重量份,优选250-540份,更优选270-510重量份;
    硅酸盐水泥:   75-280重量份,优选100-250份,更优选120-230重量份;
    粉煤灰:     80-380重量份,110-360重量份,优选130-340份,更优选150-320重量份,更优选170-300重量份;
    弹性体粉:   5-100重量份,优选7-90重量份,更优选10-80重量份,进一步优选12-70重量份,仍然进一步优选15-60重量份,更优选20-50重量份;
    减水剂:
    1.5-40重量份,优选4-30重量份,更优选6-20重量份,更优选8-16重量份
    发泡剂:
    0重量份或0.1-30重量份,优选0.25-28重量份,优选0.4-22重量份,更优选0.45-12重量份,进一步优选0.5-7重量份,再进一步优选0.55-6重量份,优选0.60-4重量份,更优选0.65-3.0重量份,更优选0.7-1.8份;和
    水:适量
    其中水的用量(即所述的适量,例如750-1300重量份,如850-1200重量份,或900-1100重量份)应该使得以上除水之外的上述原料组分与水所形成的混合物(即混凝土,或浆料)的湿容重在1.4-1.85吨/立方米范围内,优选在1.5-1.75吨/立方米范围内,优选在1.55-1.70吨/立方米范围内,优选在1.6-1.65吨/立方米范围内。
    优选的是,上述组合物还包括:
    短纤维增强材料10-200重量份,优选30-170重量份,进一步优选50-150重量份,进一步优选60-130重量份,更优选70-110重量份,仍然更优选80-100重量份。
    这里的短纤维增强材料的平均长度为100um(微米)-5.0mm,优选150um-4.0mm,更优选200um-3.0mm,仍然进一步250um-2.0mm,更优选300um-1.5mm,仍然更优选350um-1.0mm,更优选400um-800um。
    短纤维起着布筋并减少微裂纹的作用。一般,短纤维增强材料选自于无机短纤维增强材料和有机短纤维增强材料。从减轻质量和改进模制品的所谓均匀性考虑,优选使用有机短纤维增强材料。优选的是,有机短纤维增强材料选自植物纤维或合成聚合物短纤维。其中,植物纤维选自于木质纤维素、木粉、麻纤维(粉)、棕纤维(粉)或其它类似的植物纤维。该合成聚合物短纤维选自聚酰胺、聚酯等,更优选采用回收的废聚合物纤维如回收的聚酰胺或聚酯。这些短纤维具有以上定义的平均长度。
    更优选的是,上述组合物还包括:
    微硅粉10-300重量份,优选20-250重量份,进一步优选30-200重量份,进一步优选35-150重量份,更优选40-120重量份,仍然更优选50-80重量份。
    更优选的是,上述组合物还包括:
    防冻剂1-100重量份,优选3-80重量份,更优选5-60重量份,进一步优选7-50重量份,仍然优选8-40重量份,最优选9-20重量份,再进一步优选8-12份。
    在申请中使用的弹性体粉或弹性体颗粒(或,橡胶粉或橡胶颗粒)具有的平均粒度为:1.25um至600um、优选1.5um至550um、优选5um至500um、进一步优选8um至450um、更优选12um至420um、仍然更优选15um至400um、优选20um至380um、尤其优选25um至350um、更优选30um至320um、更优选40um至280um、更优选50um至250um,例如100um、150um、200um。
    上述组合物可用于形成石膏模制品(B):例如石膏砌块或砌砖,如复合基自保温砌块或砌砖;或例如石膏板材,如钢骨架钢丝网(或玻璃纤维网)轻质高强防裂石膏条板。该石膏模制品(如砌块或砌砖,或板材)是由该组合物进行混合之后浇注和硬化而成型的。更具体地说,它是由组合物中除水之外的原料组分与水混合后进行浇注和硬化而成型的。通常在模具(或模胎)中浇注和硬化。该模制品(如砌块)呈现为长方体形、正方体形、圆柱体形、棱柱体形(它包括三棱柱体、四棱柱体、五棱柱体、六棱柱体、七棱柱体、八棱柱体、九棱柱体、十棱柱体,等等)。该模制品也可以呈现为板材的形式,例如两个主平面呈现长方形的条板材或两个主平面呈现正方形的正方板材。这两种板材也可称作广义的砌块。尺寸较少的砌块可以呈现为砌砖形式,尺寸较大的砌块可以呈现为板材形式。
    因此,根据本发明的第二个实施方案,提供一种砌块(B),例如石膏砌块或砌砖,如复合基自保温砌块或砌砖;该砌块是由上述组合物进行混合之后浇注(例如浇注在模具中)和硬化而成型的。更具体地说,该砌块(B)是由水与以上除水之外的上述原料组分进行混合和然后浇注到模具中并硬化而成型的。
    在本发明中,限定混合物(或混凝土)的湿容重(即水灰比),是为了确保兼顾模制品的轻质性与高强度。经过探索,合理的水灰比要求每个立方米混凝土的湿容重在1.4-1.85吨/立方米范围内。过多的水加入,将使模制品(如砌块)强度显著降低,过少的水加入,模制品无法保证轻质性要求。
    在本申请中“弹性体”与“橡胶”可互换使用。
    对于本申请中使用的弹性体粉或橡胶粉的类型没有特殊要求,这里所述的弹性体是橡胶的上位概念。也就是说,该“弹性体”是指合成的橡胶(如丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶等)、合成弹性体(如聚氨酯弹性体等)或天然橡胶及其混合物。从成本考虑,优选的是,弹性体粉选择废橡胶或废弹性体的颗粒物或粉末。例如,橡胶粉从废旧轮胎的废橡胶加工而成。或者,橡胶粉从橡胶或轮胎加工中的边角料或废料制备。或者橡胶粉从废旧日用品的废橡胶加工而成。
    一般来说,在本发明的上述组合物配方中,当弹性体粉或橡胶粉的添加量大于或等于10重量份时,可添加或甚至不添加发泡剂,而当弹性体粉或橡胶粉的添加量在5-10重量份范围 之内时,必须添加发泡剂才能达到理想的轻质性与理想的强度同时得到兼顾的要求,优选的是添加0.25-28重量份的发泡剂。另外,当添加大于或等于5重量份的弹性体粉或橡胶粉时,在不添加防冻剂的情况下也能够获得较好的防冻效果,而当弹性体粉或橡胶粉的添加量大于或等于10重量份时,在不添加防冻剂的情况下能够获得理想的防冻效果。如果需要,通过添加弹性体粉或橡胶粉不仅能够减少发泡剂的用量,因此减少发泡剂对于模制品(如砌块)的某些性能的影响,而且能够减少粉煤灰的用量,例如若使用1重量份的弹性体粉或橡胶粉则能够减少(或对应于)5-7重量份(例如6重量份)的粉煤灰用量。
    根据本发明的第三个实施方案,提供一种从上述的建筑用的石膏组合物制备砌块(B)的方法,该方法包括:按照本发明的组合物的配方,将水与除水之外的其它原料组分(例如添加到混合装置或设备中)进行搅拌混合,将所得混合物浇注在模具中成型并硬化一段时间(例如2-10分钟),然后脱模而获得砌块,即:
    在混合设备内的水(即所述的适量,例如750-1300重量份,如850-1200重量份,或900-1100)中加入上述用量的所述减水剂和发泡剂,然后加入上述用量的半水石膏、硅酸盐水泥、粉煤灰和弹性体粉,搅拌,浇注(例如浇注到模具中)成型并使其硬化,然后脱模,得到所述的模制品;
    其中水的用量应该使得上述原料与水所形成的混合物的湿容重在1.4-1.85吨/立方米范围内,优选在1.5-1.75吨/立方米范围内,优选在1.55-1.70吨/立方米范围内,优选在1.6-1.65吨/立方米范围内。
    优选的是,在搅拌之前还添加上述用量的短纤维增强材料。
    在上述方法中,优选的是,在搅拌之前还添加上述用量的微硅粉。
    在上述方法中,优选的是,在搅拌之前还添加上述用量的防冻剂。
    优选的是,在硬化之后进一步进行烘干或自然养护,得到本发明所述的砌块(B),例如复合基自保温砌块。
    根据本发明的第四个实施方案,提供一种从上述的建筑用的石膏组合物(A)制备的钢骨架石膏模制板材(C),其中板材(C)是相对的两个主平面(a和b)呈现长方形的条板材(例如钢骨架钢丝网轻质高强防裂石膏条板,或钢骨架玻璃纤维网轻质高强防裂石膏条板),或相对的两个主平面(a和b)呈现正方形的正方板材(例如钢骨架钢丝网轻质高强防裂石膏正方板材,或钢骨架玻璃纤维网轻质高强防裂石膏正方板材),它是通过以下步骤制备的:(1)将预制的立体钢骨架放入到板材成型用模具(或模胎)中,(2)将上述组合物(A)的各个组分进行搅拌混合(例如添加到混合器中进行搅拌混合),获得浆料或湿混合物;和然后(3)将所得浆料或湿混合物浇注到上述模具中并让浆料硬化一段时间(例如2-10分钟或3-6分钟或3-5分钟),然后脱模,获得钢骨架石膏模制板材(C)产品。
    根据本发明的第五个实施方案,提供一种从上述的建筑用的石膏组合物(A)制备钢骨架石膏模制板材(C)的方法,其中板材(C)是相对的两个主平面(a和b)呈现长方形的条板材(例如钢骨架钢丝网轻质高强防裂石膏条板,或钢骨架玻璃纤维网轻质高强防裂石膏条板),或相对的两个主平面(a和b)呈现正方形的正方板材(例如钢骨架钢丝网轻质高强防裂石膏正方板材,或钢骨架玻璃纤维网轻质高强防裂石膏正方板材),该方法包括以下步骤:(1)将预制的立体钢骨架放入到板材成型用模具(或模胎)中,(2)将上述组合物的各个组分添加到混合器中进行搅拌,获得浆料或湿混合物;(3)将所得浆料或湿混合物浇注到已放置了钢骨架的上述模具中并让浆料硬化一段时间(例如2-10分钟或3-6分钟或3-5分钟),和(4)脱模,获得钢骨架石膏模制板材(C)产品。
    当在组合物(A)中添加弹性体粉(或橡胶粉)和短纤维增强材料时,能够提高模制品的强度,同时通过弹性体粉(或橡胶粉)松弛板材内部应力有利于避免板材表面产生裂纹。
    根据本发明的第六个实施方案,提供从一种建筑用的石膏组合物(A’)制备的钢骨架石膏模制板材(C’),该组合物(A’)包括:
    半水石膏   210-580重量份,优选250-540份,更优选270-510重量份;
    硅酸盐水泥   75-280重量份,优选100-250份,更优选120-230重量份;
    粉煤灰     110-380重量份,优选150-340份,更优选170-320重量份;
    减水剂
    1.5-40重量份,优选4-30重量份,更优选6-20重量份,更优选8-16重量份
    发泡剂
    0.25-28重量份,优选0.4-22重量份,更优选0.45-12重量份,进一步优选0.5-7重量份,再进一步优选0.55-6重量份,优选0.60-4重量份,更优选0.65-3.0重量份,更优选0.7-1.8份;和
    水:适量
    其中水的用量(即所述的适量,例如750-1200重量份,如850-1000重量份)应该使得以上除水之外的上述原料组分与水所形成的混合物(即混凝土,或浆料)的湿容重在1.4-1.85吨/立方米范围内,优选在1.5-1.75吨/立方米范围内,优选在1.55-1.70吨/立方米范围内,优选在1.6-1.65吨/立方米范围内;
    其中板材(C’)是相对的两个主平面(a和b)呈现长方形的条板材(例如钢骨架钢丝网(或玻璃纤维网)轻质高强防裂石膏条板),或相对的两个主平面(a和b)呈现正方形的正方板材,它是通过以下步骤制备的:(1)将预制的立体钢骨架放入到板材成型用模具(或模胎)中,(2) 将上述组合物(A’)的各个组分添加到混合器中进行搅拌,获得浆料或湿混合物;(3)将所得浆料或湿混合物浇注到上述模具中并让浆料硬化一段时间(例如2-10分钟或3-6分钟或3-5分钟),和(4)脱模,获得钢骨架石膏模制板材(C’)产品。
    优选的是,上述组合物(A’)还包括:
    以上所述的短纤维增强材料:10-200重量份,优选30-170重量份,进一步优选50-150重量份,进一步优选60-130重量份,更优选70-110重量份,仍然更优选80-100重量份。
    当在组合物(A’)中添加短纤维增强材料时,能够提高板材(C’)的强度,同时在一定程度上有利于减少板材(C’)表面的裂纹。短纤维起着布筋并减少微裂纹的作用。
    优选的是,该组合物(A’)还包括:微硅粉10-300重量份,优选20-250重量份,进一步优选30-200重量份,进一步优选35-150重量份,更优选40-120重量份,仍然更优选50-80重量份。
    优选的是,该组合物(A’)还包括:防冻剂1-100重量份,优选3-80重量份,更优选5-60重量份,进一步优选7-50重量份,仍然优选8-40重量份,最优选9-20重量份,再进一步优选8-12份。
    本发明人发现,在本发明的组合物配方范围之中,在提高模制品(如砌块或板材)的强度以及耐水性、抗冻性能、抗软化性能等方面,一重量份的微硅粉的用量相当于4-6重量份(例如大约5重量份)的硅酸盐水泥的用量。
    对于本发明中以上或以下所有实施方案中使用的防冻剂没有特殊要求,现有技术中使用的防冻剂均可用于本发明中。例如分为冰点降低型和表面活性剂型,湖南先锋建材有限公司生产的XF型防冻剂(鼎立牌),山东省滨州市滨城区鑫源化工有限公司生产的型号为SC_2008AR或PG-Z型早强防冻剂的防冻剂。北京华千新技术有限公司生产的K-15型的防冻剂(华千牌)。
    本发明人在CN102432262A的基础上仅仅添加发泡剂在砌块内产生大量的气泡,发现砌块的干容重能够进一步降低,达到质量更轻的目的,但是,砌块的强度、耐水性、抗冻性能、抗软化性能等性能仍然不能令人满意。
    在本发明人的201310524565.5(CN103553532A)中公开了一种砌块,其中,在不使用硼砂的情况下,将特定的减水剂与特定的发泡剂配合使用,能够实现理想的反应条件,并且导致(由原料加水混合之后所得到的)混合物的内部结构和组成的优化。
    然后,在CN103553532A的基础上经过上千次以上的实验,对于大量的原料和其用量进行选择,进一步使用弹性体粉或橡胶粉,在所得到的模制品(如砌块)中气泡或泡孔的大小和密度(或数量)更均匀,模制品的性能进一步提高,尤其一起还添加短纤维增强材料,更进一步 改进了模制品的比重和密度(干容重)的均匀性,尤其当制备大尺寸的板材时。一方面,原料与水所形成的混合物(即料浆)的湿容重无需严格控制到1600-1650kg/立方米,可以进一步扩展,甚至达到1.4-1.85吨/平方米范围;另一方面,模制品(指:砌块,或板材的非金属部分)的干容重(或比重)能够进一步降低至300-1050kg/m3,优选降低至350-1000kg/m3,更优选降低至400-950kg/m3,但是,仍然能够维持高的性能,如在强度、耐水性、抗冻性能、抗软化性能等性能都保持在理想的水平。
    由本发明的以上实施方案获得的模制品(指:板材的非金属部分)或砌块的抗压强度能够维持在5-20Mpa,优选6-18Mpa,优选7-16Mpa,更优选8-14Mpa,更优选9-13Mpa,更优选10-12Mpa范围。另外,模制品(例如砌块,如复合基自保温砌块)的导热系数是0.05-0.2瓦/平方米·度;优选是0.06-0.18瓦/平方米·度,更优选0.07-0.16瓦/平方米·度,更优选0.08-0.14瓦/平方米·度,更优选0.085-0.13瓦/平方米·度,更优选0.09-0.12瓦/平方米·度。模制品的导热系数可根据具体需要来调节。
    本发明的模制品(指:板材的非金属部分)或砌块的比重是300-1050kg/m3,优选350-1000kg/m3,优选400-950kg/m3,更优选450-900kg/m3,更优选500-850kg/m3,更优选550-800kg/m3,进一步优选600-750kg/m3
    当制备钢骨架钢丝网石膏板材(模制品)时,本发明的模制品(指:板材的非金属部分)能够进一步降低密度或干容重,例如在200-700kg/m3,300-600kg/m3,或350-500kg/m3的范围,虽然抗压强度可能降低至8-13.0Mpa,9-12.5Mpa,或10-12.0Mpa,但是绝热性能却显著提高,例如导热系数是0.015-0.09瓦/平方米·度;优选是0.02-0.08瓦/平方米·度,更优选0.03-0.075瓦/平方米·度,更优选0.035-0.075瓦/平方米·度,更优选0.04-0.07瓦/平方米·度,更优选0.045-0.065瓦/平方米·度。
    另外,在组合物(A)中通过将减水剂和发泡剂与弹性体粉配合使用,尤其一起还使用短纤维增强材料,甚至在不使用抗冻剂的情况下,本发明获得的模制品具有良好的抗冻性能,其中抗冻性足以达到:可抗20个周期以上的冻融、优选30个周期以上、更优选超过40个周期、进一步优选超过50个周期的冻融。如果在原料中添加抗冻剂,则能够进一步提高最终产品砌块的抗冻性能。
    对于本发明的以上或以下实施方案中使用的发泡剂的选择没有特别严格的限制,能够使用具备起沫或产生泡沫的功能的那些发泡剂,例如一般可以使用表面活性剂或双氧水,该表面活性剂是选自于阴离子表面活性剂,阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或两种或多种。优选的是这些表面活性剂具备起沫的功能。作为发泡剂,从成本考虑或从性价比考虑,优选使用阴离子表面活性剂,如十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
    在本发明的原料中使用表面活性剂或双氧水作为发泡剂,它们都具有起沫的功能。这些发泡剂的存在,可能改变了淤浆状混合物(或湿混合物)的表面张力,增强了物料的转移(质量传递)或彼此渗透或扩散的能力,让活性物质填充了半水石膏中的晶格缺陷或空隙,激发了各种原料之间的反应活性。本发明获得的湿混合物(淤浆料)在浇注之后经过短短的2-3分钟就可实现初始固化,经过3-8分钟或4-7分钟就可充分地脱模。如此短的固化时间,使得本发明特别适合于大规模工业化生产轻质石膏模制品,例如建筑砌块或例如钢骨架钢丝网(或玻璃纤维网)轻质高强防裂石膏条板或板材。
    对于本发明的以上或以下实施方案中使用的减水剂的选择,可以使用选自于磺化三聚氰胺甲醛聚合物树脂型(SM)减水剂、萘系减水剂或者聚羧酸减水剂中的一种或两种或更多种(如三种)。
    本发明所述的模制品长期(例如1个月-5年)浸泡在水中不变软。本发明的模制品的软化系数≧0.7,优选≧0.8。
    优选的是,本发明中所使用的半水石膏来源于在加工磷矿时作为废渣所获得的磷石膏或火电厂的工业废渣—脱硫石膏。
    在本申请中,限定混合物(或混凝土)的湿容重(即水灰比),是为了确保兼顾轻质性与高强度。经过探索,合理的水灰比要求每个立方米混凝土的湿容重在1.4-1.85吨/立方米范围内。过多的水加入,将使砌块强度显著降低,过少的水加入,砌块无法保证轻质性要求。
    在本申请的上述任何技术方案中,优选的是,预制的立体钢骨架是外形轮廓呈现六面体形的一种立体钢骨架,该骨架具有相对的两个主平面部分(a’和b’),这两个主平面呈现长方形或正方形。任何一个主平面是由具有四条边的方形主框架或具有四条边的方形钢框构成的。钢骨架的这两个主平面部分(a’和b’)中的至少一个(例如a’和/或b’)是由方形的主框架(具有竖边S1与横边S2)以及横档3(横向筋3)和/或立筋(竖向筋)和任选的斜撑3(斜向筋)构成,或由方形的主框架(具有竖边S1与横边S2)以及斜撑3(斜向筋)和任选的横档3(横向筋)和/或任选的立筋3(竖向筋)构成,或仅仅由方形的主框架(具有竖边S1与横边S2)组成。一般,在立体钢骨架的非主表面部分可以设置或不设置横档(横向筋)和/或立筋(竖向筋)和任选的斜撑(斜向筋)。
    在本申请的上下文中,“任选”表述有或没有,或表示进行或不进行。“主框架”与“钢框”可互换使用。
    优选的是,在预制的立体钢骨架的分别构成相对的两个主平面部分(a’和b’)的两个主框架(或钢框)中的至少一个主框架(或钢框)的内侧或内表面上铺设钢丝网或玻璃纤维网。一般,任何一层的钢丝网或玻璃纤维网被一对或多对的钢制夹条(3)所夹持或夹紧,而这些夹条 被焊接在构成钢骨架主平面a’或b’的方形主框架的内侧或一侧,另外,钢丝网也可以被直接焊接在主框架(或钢框)的内侧或一侧上。一般,作为夹条(3),采用细的圆钢或扁钢,优选采用细的圆钢(例如直径2-4mm)。因此,通过在放置了预制的立体钢骨架的模具中浇注石膏组合物,进行硬化,和脱模,得到了钢骨架钢丝网或玻璃纤维网轻质高强防裂石膏板材(C)产品。其中钢丝网或玻璃纤维网包埋在板材的两个主表面当中的至少一个之内。这里所述的夹条也可以视作横档或横向筋,或视作斜撑或斜向筋。
    在本申请中,对于钢丝网没有特别的限制,例如可使用20-100丝的钢丝网,如30丝,40丝,50丝,60丝,70丝或80丝的钢丝网,优选使用50和60丝的钢丝网。
    在以上所述的六面体形的钢骨架中,该六面体的主框架的棱边一般采用角钢条材、圆钢条材或扁钢条材。优选的是,该六面体的棱边采用角钢条材。
    构成相对的两个主平面部分(a’和b’)的两个主框架彼此通过多个(例如4-16个,6-12个)连接部件(7)来连接。该连接部件(7)可以是,例如:a)具有与主框架的钢材相同或不同的尺寸和形状的连接用钢材(如角钢、圆钢或片钢),优选的是较细的钢条,b)木材条或木材片,或b)塑料条或片,包括工程塑料条或片。连接部件(7)与主框架的连接方式包括但不限于:1)连接部件插入在主框架上焊接的套管(套管内孔截面例如呈现圆形、正方形或三角形)内,任选地还可以用螺钉或榫或锁扣件或栓或扣件进一步加固以防止连接部件从套管的内孔中脱离;2)将连接部件上的通孔与主框架上的通孔对齐,利用螺帽和螺钉固定两者;3)连接用钢材(尤其是较细的钢条)的两端分别被焊接到两个主框架的对应位置上。
    一般情况下,以上组合物(A)与组合物(A’)之间的区别或主要区别在于前者使用弹性体粉或橡胶粉。
    当在预制的立体钢骨架的构成相对的两个主平面部分(a’和b’)的两个主框架中的至少一个主框架或钢框的内侧或内表面上铺设钢丝网或玻璃纤维网时,尽管在以上所述的一种建筑用的石膏组合物(A’)中没有使用弹性体粉或橡胶粉,但是,由于在从该组合物制备的钢骨架石膏模制板材(C’)的主表面内包埋了钢丝网或玻璃纤维网,该主表面具有很好的防裂纹效果。而且,板材的强度得到显著提高。
    模具内腔的长与宽的尺寸稍大于钢骨架的长与宽,以刚好容纳钢骨架为宜。优选的是,在成型的石膏板材中,钢骨架的主框架或钢框的四条边构成了板材的四条边。如果使用钢骨架的主框架或钢框的四条边采用角钢,则主框架或钢框的四条边的角钢构成了板材的四条棱边或四条有棱角的边。
    对于在本申请中使用的模具或模胎没有特别的要求,例如可以是双模瓣形,如对开形。
    在本发明中,作为立体钢骨架,可常用外形轮廓呈现六面体形的预制立体钢骨架,该骨 架具有相对的两个主平面部分(a’和b’)。该骨架是:
    1)相对的两个主平面呈现长方形的立体钢骨架。它用于形成条板材。立体钢骨架的厚度t=3-40cm,优选t=3.5-30cm,更优选4-20cm,例如8、12、16cm。立体钢骨架的长度l=0.5-7m,优选l=1.0-5m,更优选l=1.5-4m,进一步优选=2.5-3.5米,更优选2.7-3.0米。立体钢骨架的宽度w=0.2-3m,优选w=0.3-2.5m,更优选w=0.4-2.0m,更优选w=0.45-1.5m,更优选w=0.5-1.2m,优选0.6-1.0m。
    2)相对的两个主平面呈现正方形的立体钢骨架。它用于形成正方板材。立体钢骨架的厚度t=3-40cm,优选t=3.5-30cm,更优选4-20cm,例如8、12、16cm。立体钢骨架的正方形主平面的边长l=w=0.5-7m,优选l=1.0-5m,更优选l=1.5-4m,进一步优选=2.5-3.5米,更优选2.7-3.0米。
    在本发明中,板材C或C’具有a和b两个主表面。该板材是:
    C1:条板材
    从条板材的主平面考察,条板材的长度l=0.5-7m,优选l=1.0-5m,更优选l=1.5-4m,进一步优选=2.5-3.5米,更优选2.7-3.0米。条板材的宽度w=0.2-3m,优选w=0.3-2.5m,更优选w=0.4-2.0m,更优选w=0.45-1.5m,更优选w=0.5-1.2m,优选0.6-1.0m。条板材厚度(即墙厚度)t=3-40cm,优选t=3.5-30cm,更优选4-20cm,例如8、12、16cm。
    C2:相对的两个主平面呈现正方形的板材
    板材主平面的边长l=w=0.5-7m,优选l=1.0-5m,更优选l=1.5-4m,进一步优选=2.5-3.5米,更优选2.7-3.0米。板材厚度(即墙厚度)t=3-40cm,优选t=3.5-30cm,更优选4-20cm,例如8、12、16cm。
    从板材模制品的主平面看,能看见或看不见钢丝网的痕迹,这取决于钢丝网包埋的深度。
    当竖立放置时,用于形成条板材模制品的立体钢骨架具有包括四条边的主框架。还可以具有横向筋和/或竖向筋,或具有斜筋,或具有斜交筋,这些斜交筋构造出菱形方格。
    在浇注施工时,将钢骨架放置于模具内。例如对于条板材的加工:将钢骨架放置于模具内,其中钢骨架的宽度处于垂直方向,钢骨架的长度和厚度方向处于水平方向。钢丝网或玻璃纤维网位于侧边之内。从模具的上方或从钢骨架的上方浇注浆料。
    在本申请中,通常在浇注之前在模具内表面涂覆脱模剂。对于在模具内使用的脱模剂没有特殊要求,现有技术中使用的脱模剂都可用于本发明中,如钾肥皂脱模剂。
    在优选的情况下,以上组合物(A)或组合物(A’)中还包括:
    炉渣粉20-200重量份,优选40-150重量份,更优选60-120重量份。
    在以上组合物(A)或组合物(A’)中还可以包括:
    水渣粉20-200重量份,优选40-150重量份,更优选60-120重量份。
    在优选的情况下,本发明的板材是有钢骨架护体,有钢丝网(或玻璃纤维网)护面,和有适量纤维布筋的一种防裂石膏板材或条板。
    根据本发明的第七个实施方案,提供上述钢骨架石膏模制板材(C或C’)作为建筑物内墙或外墙的用途。
    当本发明的板材用于内墙或外墙时,尤其用于外墙时,该板材可以制成异型件。作为异型件,该板材包括窗框或门框,或包括窗框或门框的一部分(例如一半),或该板材同时包括窗框和门框,或同时包括窗框的一部分(例如一半)和门框,或同时包括包括窗框和门框的一部分(例如一半)。异型件形式的板材是通过在模具内放置一种立体钢骨架,然后往模具中浇注上述石膏组合物并硬化而成型的,其中立体钢骨架具有窗框或门框,或具有窗框的一部分(例如一半)或门框的一部分(例如一半),或该立体钢骨架同时具有窗框和门框,或同时具有窗框的一部分(例如一半)和门框,或同时具有包括门框的一部分(例如一半)和窗框。在使用时,例如在建筑物的建造过程中,一个窗框的一部分与另一个窗框的一部分彼此通过焊接而构成一个完整的窗框;或者,一个门框的一部分与另一个门框的一部分彼此通过焊接而构成一个完整的门框。
    当本发明的板材用于外墙时,钢骨架的两个主框架通过多个较细的钢连接件或木材连接件或塑料连接件(如工程塑料连接件)来连接。连接方式如以上所述。
    在本申请中,“砌块”与“砌砖”可互换使用。“抗冻剂”与“防冻剂”可互换使用。
    本发明模制品(例如砌块,如复合基自保温砌块,或例如板材)中各组分具有如下作用和效果:
    1)多种粉料复合,有利于优势互补。半水石膏遇水后转化成二水石膏后,由于晶格粗大,显微结构中存在许多空穴,其优点是导热系数低,保温性能好。但其缺点是水容易从模制品表面渗入,导致模制品强度低、软化系数低、抗冻性差。为提高模制品的强度和抗冻性,配方中加入硅酸盐水泥与粉煤灰,上述物质加入后,颗粒进入石膏空隙,使整体结构变得相对致密,模制品的吸水率下降,且整体强度提高,当强度足够抵抗冰冻时模制品内部产生的膨胀应力时,模制品表现为抗冻性大大提高。控制各种配方的比重,可以不同的调节产品的强度和质量。
    2)在混合过程中加入减水剂,可以有效地激活水泥、粉煤灰与微硅粉中的活性物质,有利于提高其强度。同时减水剂可以有效地改善混合浆料所形成模制品的结构,使其趋向致密,强度更高,加入减水剂的量不同,砌砖的结构也会不同,强度随之改变。
    3)在混合过程中加入发泡物质以及橡胶粉,可以促使混合浆料形成大量相互独立的微气 泡,其功能除了减轻模制品的容重外,还可进一步提高模制品的保温性能。在现有技术中,是通过养护干燥时水的蒸发而出现的微观气泡空隙。加入发泡物质,可以改变砌砖的内部结构,用更少量的水,能够更好的达到高强度和质轻的效果,从而可以就解决质量轻和高强度这对拮抗作用。发泡剂的量不同,砌砖的气泡也不同。
    比如采用十二烷基硫酸钠作为发泡剂:0.1-30重量份;优选0.25-28重量份;进一步优选0.3-22重量份;再进一步优选0.4-16重量份;更进一步优选0.4-10重量份;最优选0.5-4重量份。如果采用双氧水作为发泡剂,在反应过程中,产生的气泡更加均匀,能够用更少量的水,并且可以提高砌砖的强度,用量为:0.1-30重量份,优选0.25-28重量份,优选0.4-22重量份,更优选0.45-12重量份,进一步优选0.5-7重量份,再进一步优选0.55-6重量份,优选0.60-4重量份,更优选0.65-3.0重量份,更优选0.7-1.8份;
    4)为保证轻质性与高强度,合理的水灰比至关重要。在现有技术中,过多的水加入,在生产的过程中会产生大量的泡沫,同时还影响到组分的配比和硬化作用,将使模制品强度显著降低,过少的水加入,就必须加入更过的原料干粉,模制品无法保证轻质性要求。经过探索,合理地水灰比要求每个立方米混凝土的湿容重在1.4-1.85t,优选1.45-1.8t进一步优选1.5-1.75t,再进一步优选1.55-1.7t,更进一步优选1.6-1.65t。
    5)为提高模制品的强度和抗冻性,配方中加入硅酸盐水泥与粉煤灰,还可加入微硅粉,上述物质加入后,颗粒进入石膏空隙,使整体结构变得相对致密,模制品的吸水率下降,且整体强度提高,当强度足够抵抗冰冻时模制品内部产生的膨胀应力时,而橡胶粉和有机短纤维的添加也能够消除微观内应力,模制品表现为抗冻性大大提高。微硅粉的加入量可以是10-300份;优选20-250重量份,进一步优选30-200重量份,进一步优选35-150重量份,仍然更优选40-80重量份;
    6)在混合过程中加入防冻剂可以更好地改善模制品或砌砖的抗冻性能。适当的控制防冻剂的比重可以在不影响强度和轻质的性能下,提高防冻性能。经过探索,防冻剂加入量为1-100重量份;优选3-80重量份,更优选5-60重量份,进一步优选7-50重量份,仍然优选8-40重量份,最优选9-20重量份;
    7)在各种原料进行搅拌、混合之前添加弹性体粉或橡胶粉,尤其,添加短纤维增强材料如木质纤维素,两者相结合使得当组合物被浇注时在模制品的垂直方向上气泡的大小均匀并且气泡的密度(数量)也均匀,克服了仅仅用发泡剂时的浆料底部消泡现象明显的缺陷。在组合物中添加弹性体粉或橡胶粉也能够改善模制品的抗冻性能。短纤维起着布筋的作用并且与弹性体粉一起减少微裂纹的产生。
    8)采用在构成相对的两个主平面部分(a’和b’)的两个主框架中的至少一个主框架或 钢框的内侧或内表面上铺设钢丝网或玻璃纤维网的预制立体钢骨架,通过在放置了该钢骨架的模具内浇注上述任何一种组合物,能够制备板材模制品,后者具有优异的防裂性能和强度。纤维网起着控制粗裂纹的作用。
    9)本发明的板材具有以下特点:
    (1)在石膏条板六个面的转角处,设置了以角钢焊成的钢骨架,该钢骨架主要有三大功能:
    a)防止搭接部位开裂,传统石膏条板的搭接以桦楔相契合的方式搭接,搭接缝的粘结材料一般与板的材料截然不同,当有温度应力时,易沿搭接缝的两边开裂。设置钢加固后,两板之间的连接为钢骨架对钢骨架,相互靠拢后,只需点焊即可。
    b)防止吊、运、装过程中的磕碰引起的缺角缺边,使条板上墙后的成型好。
    c)可保证安装快捷,两板拼合后,点焊即可定位。
    (2)在钢骨架的内侧铺设了钢丝网或玻璃纤维网,可有效地防止石膏条板的两个主面开裂。开裂的概率下降90%以上。
    (3)在配方中加入木质纤维素,增加了板内的柔韧度,进一步减少了条板开裂的可能性。
    (4)采用本公司用于自保温砌块的上述石膏组合物配方,可以达到:
    a)高耐水性(条板试块可长期浸泡在水中不散不发软,软化系数可达80%以上。
    b)高强性(条板试块的抗压强度可达10-12Mpa)
    c)轻质性,一般控制干容重在800kg/m3左右,亦即72kg/㎡左右。如有必要,还可控制在600kg/m3亦即54kg/㎡左右。
    d)高保温性,经检测的导热系数在0.09w/㎡·k左右。具有很好的节能效果。
    e)采用实心板,可确保其隔音效果一流。
    f)耐火性可达A级,一般,可在1200℃的高温下坚持2.5-3小时。
    (5)本产品具有良好的二次加工性能(可切、可刨、打孔不碎裂)。
    (6)本产品可以预埋管线、开关插件,保证住宅在二次装修时不损坏墙面。
    (7)本产品在天气干燥时刻放出水份,天气潮湿时吸收水份,亦即具有自呼吸功能,故而为一种生态型墙材,这为建设绿色、生态、宜居住宅打下基础。
    (8)由于条板或正方板材的两个主面异常光洁,可直接在安装好的墙面上着色即制花纹,起到装饰效果,简化了室内二次装修工艺。
    (9)本产品最大的优势在于可快速安装,形成与工业化住宅相匹配的建筑速度。
    本发明通过改善模制品的显微结构,防止单纯的石膏结晶中的缺陷,使结构趋向致密,同时,又设法让其存在无数的均匀微气泡,改善其自保温性能。看似矛盾的两种趋 势统一在一个混合体中,使其保温性、轻质性、抗冻性、耐火性以及抗压强度均能控制在一个符合优质模制品性能指标的范围内,成功解决了致密与疏松的临界点,使产品性能趋近完美。
    本发明提供的模制品的制备方法,以工业废弃物-脱硫石膏、磷石膏等化学石膏或天然石膏经煅烧后的半水石膏及水泥、粉煤灰等为原料,通过掺加多种添加剂,加水混合搅拌后浇注成型,省去了传统砌块(属于模制品)的烧结、蒸养工艺。制得的模制品(如轻质复合基自保温砌块,或上述石膏板材的非金属部分)的重量轻(300-1050kg/m3,优选350-1000kg/m3,优选400-950kg/m3,更优选450-900kg/m3,更优选500-850kg/m3,更优选550-800kg/m3,进一步优选600-750kg/m3)、抗压强度高(在5-20Mpa,优选6-18Mpa,优选7-16Mpa,更优选8-14Mpa,更优选9-13Mpa,更优选10-12Mpa范围。),抗冻性好(可抗20个周期(按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度试验方法(ISO法)》),优选25个周期,进一步优选30个周期、更进一步优选40个周期的冻融),保温效果好(导热系数为0.05-0.2瓦/平方米·度;优选是0.06-0.18瓦/平方米·度,更优选0.07-0.16瓦/平方米·度,更优选0.08-0.14瓦/平方米·度,更优选0.085-0.13瓦/平方米·度,更优选0.09-0.12瓦/平方米·度。),耐火等级高(A级),耐水性强(可以经过1个月,优选1年,进一步优选5年,再进一步优选10年,更进一步优选20年,更优选30年,最优选70年,浸泡在水中不变软),且软化系数高(≧0.7,优选≧0.8,进一步优选≧0.9),因而是一种优异的建筑节能墙体材料。
    附图说明
    图1是在本发明的实施例1-25中使用的双框架型的立体钢骨架的正面示意图。
    图2是在本发明的实施例1-25中使用的双框架型的立体钢骨架的正面示意图。
    图3是在本发明的实施例1-25中使用的双框架型的立体钢骨架的正面示意图。
    图4是在本发明的实施例1-25中使用的双框架型的立体钢骨架的俯视图(或顶视图)(当钢骨架竖立时)。
    图5是图4的立体钢骨架的俯视图的局部放大图。
    图6是具有一个主框架(即单个主框架型)的立体钢骨架的正面示意图。
    图7是具有一个主框架的立体钢骨架的俯视图(或顶视图)(当钢骨架竖立时)。
    图8是图7的立体钢骨架的顶视图的局部放大图。
    图9是具有窗框的立体钢骨架的正面示意图。
    图10是具有窗框的一半的立体钢骨架的正面示意图。
    图11是具有门框的立体钢骨架的正面示意图。
    图12是具有门框的一半的立体钢骨架的正面示意图。
    图13是实施例33中使用的只有一面具有钢丝网的双框架型立体钢骨架的俯视图。
    图14是图13的局部放大示意图。
    附图标记:
    1:主框架;2:钢丝网,3和3’表示:用于夹持钢丝网的夹条,或横档或斜撑;4:加强筋;5:窗框或门框的固定钢筋;6:钢丝网的钢丝;7:连接部件;8:窗框;9:门框;S1:主框架的长边,S2:主框架的短边;a’:主平面,b’:另一个主平面;l:长度;w:宽度;t:厚度。
    具体实施方式
    在下面的实施例中,如果在搅拌物料的过程中测得浆料的湿容重偏高,可以通过增加水来调整。
    在实施例中使用的预制的立体钢骨架是:(i)具有一个方形主框架或方形钢框的立体钢骨架;(ii)以上述(i)的立体钢骨架为基础的异型件,其中立体钢骨架具有窗框或门框,或具有窗框的一部分或门框的一部分,或该立体钢骨架同时具有窗框和门框,或同时具有窗框的一部分和门框,或同时具有包括门框的一部分和窗框;(iii)具有两个方形主框架或方形钢框并且外形轮廓呈现六面体形的一种立体钢骨架,该钢骨架具有相对的两个主平面部分,这两个主平面呈现长方形或正方形,并且任何一个主平面是由具有四条边的方形主框架或具有四条边的方形钢框构成的;或者,(iv)以上述(iii)的立体钢骨架为基础的异型件,其中立体钢骨架具有窗框或门框,或具有窗框的一部分或门框的一部分,或该立体钢骨架同时具有窗框和门框,或同时具有窗框的一部分和门框,或同时具有包括门框的一部分和窗框。
    在以上钢骨架中,对于(i)或(ii)的预制立体钢骨架,在主框架或钢框的主平面一侧铺设钢丝网或玻璃纤维网;或,对于(iii)或(iv)的预制立体钢骨架,在预制的立体钢骨架的分别构成相对的两个主平面部分的两个主框架或钢框中的一个或两个主框架或钢框的内侧或内表面上铺设钢丝网或玻璃纤维网。
    如果使用钢骨架的主框架或钢框的四条边采用角钢,则主框架或钢框的四条边的角钢构成了板材的四条棱边或四条有棱角的边。在对比例1以及实施例1-30中,钢骨架的主框架或钢框的四条边都采用角钢。在实施例31中,钢骨架的主框架或钢框异型件的边都采用圆钢。在实施例32中,钢骨架的主框架或钢框异型件的边都采用扁钢。
    对比例1
    A)砌块的制备
    按照与CN103553532A的实施例1类似的方法制备砌块,组分的用量有变化,另外不添加防冻剂。在搅拌桶中加入820kg水,然后加入减水剂(SM)12kg,十二烷基硫酸钠1.5kg, 然后加入半水石膏350kg、普通硅酸盐水泥(425型)220kg、和粉煤灰280kg的混合粉料。高速搅拌,搅拌转速400-800rpm。搅拌时间20-30s。测得淤浆料(或混凝土)的湿容重为1.63吨/立方米。然后分别在内表面涂覆了钾肥皂脱模剂的两种不同尺寸的砌块模具中,以及在内表面已涂覆了钾肥皂脱模剂且已装入立体钢骨架的板材模具(双瓣式)(厚度t=12cm,长度l=3.0米,宽度w=0.6m,其中钢骨架的宽度处于垂直方向,钢骨架的长度和厚度方向处于水平方向。该钢骨架具有由包括四条边的方形主框架或方形钢框构成的相对的两个主平面。钢骨架上没有布置钢丝网或玻璃纤维。从如此放置的钢骨架的上方即宽度方向浇注浆料)中浇注上述淤浆料。两种砌块产品和一种板材产品分别成型硬化约6-8min后脱模,第一种石膏砌块的尺寸为40cm(宽)×60cm(长)×14cm(厚)和第二种石膏砌块的尺寸为50cm(宽)×100cm(长)×14cm(厚),石膏板材的尺寸为3.0米(长度)×0.6m(宽度)×12cm(厚度)。脱模后的砌块和板材分别推入低温烘干室(温度约为60-80℃)烘干15小时后获得砌块或板材成品,送入堆场。脱模后的砌块或板材亦可自然养护,养护时间7d左右,分别获得砌块或板材成品。
    在养护之后,按照砌块被浇注时的上下位置,从硬化后的第一种砌块的表面部分和底部分别取样8cm3立方体,称重,表面样品的密度(即表层密度)为750kg/m3,底部样品的密度(即底层密度)为881kg/m3。可见,上、下部位的密度是不均匀的,说明在浇注砌块时底部物料有显著的消泡现象,在物料中气泡上下分布不均匀。
    制得的第一种砌块的指标为:干容重817kg/m3,抗压强度11.2Mpa,导热系数0.11w/㎡·℃,抗冻周期≥20,耐火等级A级,软化系数0.81,耐水性≥10年,可以经数年泡在水中不变软。
    尺寸较小的第一种砌块、较大尺寸的第二种石膏砌块以及石膏板材在室内放置1年时间,经历四季变化。然后用手持放大镜对于三者各自的主表面进行观察,发现在第二种砌块的主表面上出现微小裂纹,在石膏板材上产生明显的裂纹,而在第一种砌块中没有产生裂纹。这说明在较大尺寸的模制品中泡孔密度的不均匀性会导致在经历一段较长的时间(例如1年)之后模制品表面产生裂纹。这尤其对于制造那些主表面的面积较大(即浇注高度较大)的模制品如板材是不合适的。
    实施例1
    A)石膏砌块以及石膏板材的制备
    在搅拌桶中加入820kg水,然后加入减水剂(SM)12kg,十二烷基硫酸钠1.5kg,然后加入半水石膏350kg、普通硅酸盐水泥(425型)220kg、粉煤灰280kg和聚丁二烯橡胶(PBR)粉末(200um平均粒度)6Kg的混合粉料。高速搅拌,搅拌转速400-800rpm。搅拌时间20-30s。测得淤浆料(或混凝土)的湿容重为1.63吨/立方米。然后分别在内表面涂覆了钾肥皂脱模剂 的砌块模具中以及在内表面已涂覆了钾肥皂脱模剂且已装入立体钢骨架(厚度t=12cm,长度l=3.0米,宽度w=0.6m,其中钢骨架的宽度处于垂直方向,钢骨架的长度和厚度方向处于水平方向,两层钢丝网(50丝)分别位于构成相对的两个主平面的两个主框架(或钢框)之内侧。钢丝网被两对的圆钢制夹条(3)所夹紧,而夹条被焊接在构成主平面a’和/或b’的方形主框架的内侧或一侧。从如此放置的钢骨架的上方即宽度方向浇注浆料)的板材模具(双瓣式)中浇注上述淤浆料。两种产品成型硬化约6-8min后脱模,石膏砌块的尺寸为40cm(宽)×60cm(长)×14cm(厚),石膏板材的尺寸为3.0米(长度)×0.6m(宽度)×12cm(厚度)。脱模后的砌块和板材分别推入低温烘干室(温度约为60-80℃)烘干15小时后获得砌块或板材成品,送入堆场。脱模后的砌块或板材亦可自然养护,养护时间7d左右,获得砌块或板材成品。
    B)石膏砌块以及石膏板材的性能指标
    1)制得的砌块成品的指标为:干容重807kg/m3,抗压强度14.2Mpa,导热系数0.09w/㎡·℃,抗冻周期≥25,耐火等级A级,软化系数0.83,耐水性≥10年,可以经数年泡在水中不变软。
    2)按照砌块或板材被浇注时的上下位置,从硬化后的砌块成品或板材成品的表面和底部分别取样8cm3立方体,称重,测得:砌块的表面样品的密度(即表层密度)为791kg/m3,砌块的底部样品的密度(即底层密度)为820kg/m3;板材的表面样品的密度(即表层密度)为788kg/m3,砌块的底部样品的密度(即底层密度)为824kg/m3。可见,上、下部位的密度是比较均匀的,说明在浇注砌块或板材时底部没有明显的消泡现象。在实施例1中,在添加橡胶粉的情况下,尽管没有添加防冻剂,但砌块或板材的防冻性能仍然是比较理想的。
    3)板材的光洁度和老化裂纹:钢丝网被包埋在主表面之内,板材成品的主表面的光洁度非常好;板材成品在室内放置1年的时间,经历四季变化,然后肉眼观察板材的主表面或用手持放大镜观察,都没有发现明显的裂纹或开裂。同时,另一部分的板材样品在室外露天放置1年,经历四季变化,然后肉眼观察板材的主表面或用手持放大镜观察,都没有发现明显的裂纹或开裂。可见,与现有技术的常见裂纹的石膏条板相比,包埋了钢丝网的本发明板材显著降低了裂纹或开裂的可能性。
    实施例2
    A)石膏砌块以及石膏板材的制备:重复实施例1,只是水的添加量为860kg和进一步在搅拌之前还添加100kg的木质纤维素。淤浆料(或混凝土)的湿容重为1.58吨/立方米。
    B)石膏砌块以及石膏板材的性能指标
    制得的砌块成品的指标为:干容重801kg/m3,抗压强度16.3Mpa,导热系数0.09w/㎡·℃,抗冻周期≥30,耐火等级A级,软化系数0.81,耐水性≥10年,可以经数年泡在水 中不变软。
    按照砌块或板材被浇注时的上下位置,从硬化后的砌块成品或板材成品的表面和底部分别取样8cm3立方体,称重,测得:砌块的表面样品的密度(即表层密度)为798kg/m3,砌块的底部样品的密度(即底层密度)为812kg/m3;板材的表面样品的密度(即表层密度)为795kg/m3,板材的底部样品的密度(即底层密度)为816kg/m3
    实施例3
    重复实施例1,只是聚丁二烯橡胶(PBR)粉的添加量为10Kg,SDS用量为0.1Kg。
    实施例4
    重复实施例1,只是聚丁二烯橡胶(PBR)粉的添加量为20Kg,不使用发泡剂。
    实施例5
    重复实施例2,只是聚丁二烯橡胶(PBR)粉的添加量为50Kg。
    实施例6
    重复以上实施例5,只是两层钢丝网(50丝)被两层玻璃纤维网替代。每一层的玻璃纤维网被三对的圆钢制夹条(3)所夹紧,而这些夹条被焊接在构成钢骨架主平面的主框架(或钢框)之内侧。
    以上实施例的砌块和板材的结果列于下表1。
    表1:

    “NA”表示未测试。
    实施例1与对比例1相比可看出,弹性体粉(或橡胶粉)的添加能够显著提高模制品在其浇注时垂直方向上的干容重(或泡孔密度)均匀性,从而提高了性能,如抗压强度、绝热性能、抗冻性能。从实施例2与实施例1的结果相比较可看出,弹性体与短纤维增强材料(如木质纤维素)相结合,能够进一步提高模制品在其浇注时垂直方向上的干容重(或泡孔密度)均匀性,同时还进一步提高抗压强度、绝热性能、抗冻性能,说明该组合物适合制造模制品,尤其适合制造那些主表面的面积较大(即浇注高度较大)的模制品如板材。实施例3与实施例1相比,当弹性体粉的添加量达到10重量份(10kg)时,添加很少量的发泡剂或甚至不添加表面活性剂,也能够获得比较理想的性能,只是干容重稍高一点。本发明的板材适合用于内墙或外墙。
    实施例7
    重复实施例2,只是水的添加量为880kg,进一步添加50kg的微硅粉。
    实施例8
    重复实施例2,只是水的添加量为870kg,硅酸盐水泥的用量为120kg,还另外添加50kg的微硅粉和添加8kg的防冻剂(湖南先锋建材有限公司生产的XF型防冻剂,鼎立牌)。
    实施例9
    重复实施例2,只是水的添加量为880kg,还添加30kg的微硅粉和添加8kg的防冻剂(湖南先锋建材有限公司生产的XF型防冻剂,鼎立牌),60kg的炉渣粉。
    实施例10
    重复实施例2,只是水的添加量为910kg,还添加30kg的微硅粉和添加8kg的防冻剂(湖南先锋建材有限公司生产的XF型防冻剂,鼎立牌),60kg的炉渣粉,和60kg的水渣粉。SDS的添加量改变为2kg,和PBR粉的添加量改变为20kg。
    实施例11
    重复实施例10,只是粉煤灰的用量为360kg,和发泡剂的用量为2.5kg,同时增加水的量使得淤浆料的湿容重仍然维持在1.63(吨/米3)。
    实施例12
    重复实施例10,只是粉煤灰的用量为360kg,半水石膏的用量为470kg,硅酸盐水泥的用量为80kg和发泡剂的用量为2.5kg,同时增加水的量使得淤浆料的湿容重仍然维持在1.63(吨/米3)。
    以上实施例的砌块和板材的结果列于下表2。
    表2:

    实施例7与实施例6相比可看出,添加微硅粉,可减少硅酸盐水泥的用量,仍然能够达到理想的性能。实施例9和10的结果与实施例7相比较,添加炉渣粉和/或水渣粉也能够减少水泥的用量。实施例11和12与实施例10相比,如果增加粉煤灰的用量,或如果增加粉煤灰、半水石膏和发泡剂的用量且同时减少硅酸盐水泥,则能够进一步降低干容重,即减轻模制品的质量。本发明的板材适合用于内墙或外墙。
    实施例13-18
    分别重复实施例2,只是替代PBR粉,实施例13使用从废轮胎回用的聚丁二烯橡胶粉末(R-PBR粉)(400um平均粒度),实施例14使用从轮胎废内胎回用的丁基橡胶粉末(R-BR 粉)(450um),实施例15使用回收的废聚氨酯弹性体粉末(PUR粉)(50um),实施例16使用乙丙橡胶粉末(EPR粉)(220um),实施例17使用聚异戊二烯橡胶粉末(PIPR粉)(360um),实施例18使用回收的天然橡胶粉(N-R粉)(430um)。各实施例的组分用量的变化参见表3。
    以上实施例的砌块和板材的结果列于下表3。
    表3:

    以上实施例13-18的结果表明,各种其它弹性体与短纤维增强材料相结合使用,也能够显著改善模制品的密度均匀性。
    实施例19(本发明)
    重复对比例1,只是采用实施例1中的布置了钢丝网的钢骨架,并且仅仅制备板材。从板材的5个不同部位中取样进行分析,取平均值。
    实施例20-25(本发明)
    分别重复实施例19,各实施例的组分用量见下表4。
    以上实施例19-25的板材的结果列于下表4。
    表4:

    以上实施例19-25的结果表明,尽管在制备石膏板材时没有使用弹性体粉或橡胶粉,但是,如果采用布置了钢丝网的钢骨架,则对于板材的表面光洁度和老化裂纹观察的结果都显示良好。实施例21的导热系数(瓦/米2·度)低至0.015,仍然具有较高的强度。实施例20与实施例19相比,说明在组合物中使用短纤维增强材料,能够避免产生肉眼无法看见的微裂纹。
    实施例26-本发明的异型件板材
    重复实施例2,只是立体钢骨架具有窗框。(参见图9)
    实施例27-本发明的异型件板材
    重复实施例6,只是立体钢骨架具有门框。(参见图11)
    实施例28-本发明的异型件板材
    重复实施例21,只是立体钢骨架具有窗框的一半。(参见图10)
    实施例29-本发明的异型件板材
    重复实施例22,只是立体钢骨架具有门框的一半。(参见图12)
    实施例30-本发明的异型件板材
    重复实施例23,只是立体钢骨架具有窗框的一半和完整的门框。
    实施例31-本发明的异型件板材
    重复实施例24,只是立体钢骨架具有门框的一半和完整的窗框。钢骨架的主框架或钢框的边都采用圆钢。
    实施例32-本发明的异型件板材
    重复实施例25,只是立体钢骨架具有门框的一半和完整的窗框。钢骨架的主框架或钢框的边都采用扁钢。
    实施例33-本发明的具有双钢骨架和单钢丝网的板材
    重复实施例21,只是使用图13和14中所示的仅仅在一个主框架上铺设钢丝网的双框架型立体钢骨架来制备石膏板材。板材的两个主表面a和b的光洁度都是良好。经过1年的放置之后,铺设钢丝网的主表面(b)肉眼检查没有发现粗裂纹,用手持放大镜检查也没有发现微裂纹。没有铺设钢丝网的主表面(a)肉眼检查没有发现粗裂纹,但是用手持放大镜检查发现少量微裂纹,说明了钢丝网不仅减少粗裂纹方面,而且与短纤维增强材料一样,在减少细裂纹方面也起作用。尽管只铺设了一面钢丝网,但也有助于减少另一个主平面的裂纹。
    实施例34-本发明的具有单个钢骨架和单层钢丝网的板材
    重复实施例21,只是使用图7和8中所示的单个框架型立体钢骨架来制备石膏板材。板材的两个主表面a和b的光洁度都是良好。经过1年的放置之后,铺设钢丝网的主表面(a)肉眼检查没有发现粗裂纹,用手持放大镜检查也没有发现微裂纹。没有钢骨架、也没有钢丝网的主表面(b)肉眼检查没有发现粗裂纹,但是用手持放大镜检查发现少量微裂纹,说明了钢丝网不仅减少粗裂纹方面,而且与短纤维增强材料一样,在减少细裂纹方面也起作用。
    以上实施例26-32的结果列于下表5。
    表5:

    关 键  词:
    石膏 组合 砌块 钢骨 架轻质 高强
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