CN104129957B - 一种利用玄武岩纤维网增强的高强高性能海砂水泥基薄板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用玄武岩纤维网增强的高强高性能海砂水泥基薄板。该薄板由海砂水泥基材料和玄武岩纤维网复合而成，选取水、水泥、海砂、高效减水剂按质量比0.45∶1∶2.23∶0.012拌合均匀，制得海砂水泥砂浆；在模板内二分之一厚度处放置两层玄武岩纤维网，将上述拌合均匀的水泥砂浆均匀地浇筑入模板内并稍加振捣，浇筑好后用塑料薄膜覆盖养护24小时后脱模，再放入养护室继续养护至28天。该薄板具有自重小、强度高、抗裂性好、抗弯拉性能好，防水耐候耐高温等特点，适合作为建筑物的墙体外面板、饰面板及外挂薄壁结构等。由于使用了海砂及玄武岩纤维网，不但能充分利用海砂资源且不会引起钢筋锈蚀，尤其适用于沿海建筑的墙体结构。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体的说，是一种利用玄武岩纤维网(简称BF网)增强的高强高性能海砂水泥基薄板。
背景技术
水泥混凝土是目前使用量最大的建筑材料，但施工中常用的原材料及制作方法往往使制得的水泥混凝土存在强度低、自重大、耐久性差等问题，不适应于现代建筑发展的需要。另外，近年来建筑行业河砂资源紧缺的问题非常严重，而我国海砂资源丰富，若能合理利用将能极大地缓解河砂资源供应紧张的危机。
海砂的资源化利用已经是迫在眉睫的事情，但如水洗后利用将使建筑成本大大增加，而如果在建筑工程中直接应用，又往往导致严重的钢筋锈蚀问题，极大地影响建筑物的耐久性和威胁人民生命财产安全。传统的建筑工程使用钢筋、钢丝网等对水泥混凝土材料进行增强增韧，主要是针对水泥基材料抗压强度强度有余而抗弯拉强度不足的问题。近年来也有利用碳纤维、玻璃纤维等对水泥基材料或混凝土材料进行增强的研究和工程应用，且使用效果良好，但这些纤维材料的关键技术及生产销售均掌握在外国企业手中，不但价格昂贵，也不利于相关技术在我国建筑工程中大范围的推广和使用。
目前，我国自主研发出玄武岩纤维增强材料，是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，其不但价格适中，而且具有良好的耐久性和化学稳定性，还具有优异的电绝缘性、抗燃烧、耐高温等性能，是一种达到国际先进水平的纤维增强材料。如将玄武岩纤维替代钢筋钢丝网、碳纤维等在建筑工业中进行应用，不但在工程质量和造价上能满足我国建筑工程的实际需求，又可以从根本上避免钢筋锈蚀的发生。
综上所述，开发一种利用玄武岩纤维网增强的海砂水泥基材料，不但可以实现对海砂的资源化利用(无需水洗淡化处理)，还可以保证相关水泥基材料的强度、耐久性和造价均能满足工程要求，且有利于玄武岩纤维材料的推广应用。
发明内容
本发明是针对目前水泥基材料和建筑行业存在的问题，利用海砂配置水泥砂浆，利用玄武岩纤维网进行增强增韧，制作出一种高强高性能的水泥基薄板。该薄板不仅有效利用了海砂资源，还具有厚度小、强度高、抗弯拉性能好、致密性强、吸水率低、耐久性好、耐高温性能和防火性能好等优异性能，并且从根本上防止了钢筋锈蚀的发生。在达到相同强度和性能的要求下，使用该水泥基材料可极大地降低相关制品及构造的厚度，因此该薄板特别适合用做建筑墙体的装饰面板、建筑外挂幕墙、还可以用来制作新型复合墙板；由于发明中使用了海砂替代河砂，用玄武岩纤维网替代了钢丝网等，因此该薄板材料尤其适用于河砂缺乏而海砂资源丰富的沿海地区的房屋建设。
本发明是通过以下方式实现的：选取一定细度范围的海砂，与水泥、水、高效减水剂(减水率≥30％)按一定的质量配合比(水∶水泥∶海砂∶高效减水剂＝0.45∶1∶2.23∶0.012)拌合均匀，制得海砂水泥砂浆；制作一定厚度的模板，在模板内二分之一厚度处放置玄武岩纤维网，将上述拌合均匀的水泥砂浆均匀地浇筑入模板内并稍加振捣，浇筑好后用塑料薄膜覆盖养护24小时后脱模，再放入温度20℃，湿度90％的养护室继续养护至28天。
所述海砂的细度范围为0.063mm～0.355mm。
所述高效减水剂的减水率为大于30％，可根据高效减水剂的减水率调整其掺量。
所述水泥为普通硅酸盐水泥，可按强度要求选择不同品种及不同强度等级的水泥，为改善薄板的外观，可使用白水泥、彩色水泥等替代硅酸盐水泥。
所述一定厚度的模板，最小尺寸为6mm，也可根据工程实际情况增大尺寸。
所述玄武岩纤维网可放置一层或两层，放置两层时按经纬双向重叠在一起。
所述玄武岩纤维网的网格尺寸为10mm×10mm，也可根据实际情况选择不同网格尺寸的纤维网。
通过掺入细度范围为0.063mm～0.355mm的海砂，可有效提高水泥砂浆的致密度，提高强度及耐久性等；通过掺入高效减水剂，可保证水泥砂浆的流动性，有利于施工成型；通过放置玄武岩纤维网，可提高水泥基薄板的强度特别是抗弯拉强度，且不会与海砂发生反应引发钢筋锈蚀等耐久性问题。该玄武岩增强海砂水泥基薄板是一种高强高性能的材料。
与现有的传统水泥砂浆相比，本发明的有益效果在于：
(1)利用海砂替代河砂，既能缓解目前河砂资源紧缺的问题，又能有效利用海砂资源，且无需水洗，降低工程造价，应用简便，应用前景广阔；
(2)采用细度在0.063mm～0.355mm范围的海砂，可以提高骨料的堆积密度，从而使水泥基材料的致密性提高，并使相关制品的强度、抗渗、抗碳化等耐久性问题也得到显著提高。
与现有的水泥基板材相比，本发明的有益效果在于：
(1)利用玄武岩纤维网替代钢丝网、细钢筋等进行增强，不但使相关制品的抗弯拉性能、抗裂性能等得到了保证，并且从根本上避免了钢筋锈蚀的问题，适用于沿海地区以及处于海洋环境下的建筑物的外墙及外挂薄壁结构；
(2)由于玄武岩纤维本身具有极佳的耐腐蚀性能，因此不需要太厚的保护层，使得薄板可以做得非常的轻和薄，可有效降低材料自重及相关构造的厚度，特别适合用做建筑墙体的装饰面板、建筑外挂幕墙、还可以用来制作新型复合墙板等；
(3)与利用碳纤维等增强材料相比，玄武岩纤维属我国拥有自主知识产权的材料，购置方便、价格合理且性能优异，本发明有利于降低工程造价，也有利于玄武岩纤维材料的推广应用。
附图说明
图1是本发明——一种利用玄武岩纤维网增强的高强高性能海砂水泥基薄板的示意图。
图2是图1 I-I剖面图。
图3是玄武岩纤维网增强海砂水泥基薄板的施工工艺流程。
图中标号说明：1-玄武岩纤维网；2-海砂水泥基材料。
具体实施方式
本发明的具体实施步骤如下：
(1)将从采砂场运回的海砂自然晾干后，把贝壳等杂质筛除，并筛选出细度0.063mm～0.355mm范围内的海砂；
(2)将P·O42.5硅酸盐水、水泥、海砂、高效减水剂按质量比0.45∶1∶2.23∶0.012在砂浆搅拌机内拌合均匀，得到海砂水泥砂浆；对该海砂水泥砂浆的性能进行测试，测试结果列于表1；
(3)分别钉制6mm、8mm及10mm厚薄板的模板并清理干净，分别于板厚1/2处放置一层或两层(两层纤维网经纬双向重叠放置)网格尺寸为10mm×10mm的玄武岩纤维网，并固定在模板内；
(4)将海砂水泥砂浆浇筑入模板内，并进行适当振捣；浇筑好的模板表面覆盖塑料薄膜养护24小时后脱模，再放入温度20℃，湿度90％的养护室养护至28天；对制得的玄武岩纤维增强海砂水泥基薄板性能进行测试，测试结果列于表2。
表1
| 立方体抗压强度 | 45MPa |
| 吸水率 | 2.5％ |
| 耐火性能 | 600℃温度下灼烧5h仍可保持其完整性 |
| 耐高温性能 | 经过1000℃高温下保持3h，试块仍能保其完整性 |
表2
由以上厚度、不同层数纤维网的薄板试件试验结果可知，放置一层玄武岩纤维网时薄板的抗弯拉性能较差，放置两层玄武岩纤维网的薄板薄板其抗弯拉性能均表现优异，且板厚6mm、8mm和10mm的薄板随着板厚增加其抗拉强度和抗弯强度略有增加，但增加不大；从经济性的原则考虑，可选用6mm厚两层玄武岩纤维网增强的海砂水泥基薄板。
本发明——玄武岩纤维编织网增强海砂水泥基薄板具有良好的抗裂性能以及良好的防水性能，而且具有轻质、耐腐蚀性、耐久性性能明显的特点，并且具有较好的抗弯拉力学性能，适合用作建筑外墙和外挂结构等，具有较大的推广应用价值，尤其是可以应用于处在海洋、沿海地区等腐蚀性环境中的建筑结构中，是一种新型环保绿色薄板材料。
Claims (5)
1.一种利用玄武岩纤维网增强的高强高性能海砂水泥基薄板，其特征在于：选取水、水泥、海砂、高效减水剂按质量比0.45∶1∶2.23∶0.012拌合均匀，制得海砂水泥砂浆；在模板内二分之一厚度处放置2层玄武岩纤维网，将上述拌合均匀的水泥砂浆均匀地浇筑入模板内并稍加振捣，浇筑好后用塑料薄膜覆盖养护24小时后脱模，再放入养护室继续养护至28天，所制得的薄板厚度为6-8mm，薄板抗拉强度＞40kN/m，抗弯强度＞20kN/m2。
2.根据权利要求1所述的海砂水泥基薄板，其特征在于：海砂细度范围为0.063mm～0.355mm。
3.根据权利要求1所述的海砂水泥基薄板，其特征在于：所述海砂水泥砂浆的立方体抗压强度≥40MPa，吸水率＜1％。
4.根据权利要求1所述的海砂水泥基薄板，其特征在于：所述两层玄武岩纤维网按经纬双向重叠在一起使用。
5.根据权利要求1所述的海砂水泥基薄板，其特征在于：养护室温度20℃，湿度90％。
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