硫铝酸盐水泥组合物、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及硫铝酸盐水泥组合物技术领域,尤其涉及硫铝酸盐水泥组合物及其应用。
背景技术
目前,家居工艺品摆件、卫浴套件等很大一部分使用不饱和聚酯树脂,用矽利康模具成型,在生产过程中,因反应不完全,释放苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等有害物质,造成环境污染。因此,市面上出现了用水泥材料替代制作的家居工艺品摆件,并受到消费者的喜爱,尤其是美国、欧洲等国外消费者。但是一般水泥工艺难以实现,主要存在以下三方面的问题:第一、水泥成型通常使用硬模。第二、水泥强度一般使用7cm厚度来测量,使用骨料1~2cm,对1cm左右的厚度来讲难以达标。第三、一般用快干硫铝酸盐水泥做材料,在灌注工艺品时,厚度一般在0.4~1cm左右,使用矽利康模具,其硬化速度慢,通常为初凝时间2.5小时,终凝时间4.5小时,可拆模时间在12小时,还有40%左右的破损率;生产效率低,成本高,不适宜于工艺应用。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷和问题,本发明的目的是解决现有水泥的硬化速度慢,且成型破损率高的技术问题,以及将其用于制作家居工艺品或者卫浴套件时生产效率低、成本高的技术问题。
为了达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
本发明的硫铝酸盐水泥组合物,以重量份计,包括100份硫铝酸盐水泥基料、100~150份石英砂、0.5~1份短纤维、0.5~2份锯木粉、0.1~5份纳米二氧化硅、1~5份保水剂、0.3~2份水泥快干剂和0.5~5份高分子水泥减水剂。
优选地,以重量份计,包括100份硫铝酸盐水泥基料、110~130份石英砂、0.6~0.9份短纤维、0.5~1.5份锯木粉、2~5份纳米二氧化硅、1~3份保水剂、0.8~1.5份水泥快干剂和2~4份高分子水泥减水剂。
最佳地,以重量份计,包括100份硫铝酸盐水泥基料、120份石英砂、0.8份短纤维、1份锯木粉、5份纳米二氧化硅、1份保水剂、1份水泥快干剂和3份高分子水泥减水剂。
进一步地,所述短纤维的长度为2~10mm。优选地,短纤维的长度为5~8mm。
具体地,所述短纤维采用玻璃短纤维或者聚苯烯纤维。
具体地,所述保水剂采用羟丙基甲基纤维素。
具体地,所述水泥快干剂采用GRC快硬剂或者早强剂,均采用市售产品即可。所述高分子水泥减水剂采用β-萘黄酸甲基醛聚合物减水剂、木质素磺酸钠、木钠或者木质素,均采用市售产品即可。
进一步的技术方案是,还包括1~5重量份抗渗防水剂。针对家居卫浴用品需要具有防水功能,加入抗渗防水剂,保证家居卫浴用品防水性好,液体产品不会出现跑漏。优选地,还包括2~4份抗渗防水剂。最佳地,还包括3份抗渗防水剂。
进一步地,还包括1~5重量份着色剂;所述着色剂可选自氧化铁黑、氧化铁红、氧化铁黄和氧化铁蓝中的一种或其中至少两种的混合物。视具体产品要求选择适宜的用量调配出要求的颜色即可。
本发明的硫铝酸盐水泥组合物的制备方法,通过以下步骤完成:
按硫铝酸盐水泥组合物中各原料的重量份分别称取各原料,然后取50份石英砂加入搅拌器中,再加入各添加剂,搅拌均匀;再加入硫铝酸盐水泥基料,继续搅拌,在搅拌过程中加入余量的石英砂,搅拌均匀,完成硫铝酸盐水泥组合物的制备;其中,所述各添加剂为除了石英砂和硫铝酸盐水泥基料外的其它的原料。例如,所述各添加剂为短纤维、锯木粉、纳米二氧化硅、保水剂、水泥快干剂和高分子水泥减水剂;或者所述各添加剂为短纤维、锯木粉、纳米二氧化硅、保水剂、水泥快干剂、高分子水泥减水剂和抗渗防水剂;或者所述各添加剂为短纤维、锯木粉、纳米二氧化硅、保水剂、水泥快干剂、高分子水泥减水剂、抗渗防水剂和着色剂。
本发明的硫铝酸盐水泥组合物用于制作家居工艺品或者卫浴套件的应用。
采用本发明的硫铝酸盐水泥组合物制作家居工艺品或者卫浴套件的应用的制作方法如下:
步骤一、向硫铝酸盐水泥组合物中加入水,搅拌均匀,抽真空,得混凝土料;其中,所述水的加入量为硫铝酸盐水泥组合物重量的20%~30%;
步骤二、将步骤一的混凝土料注入模具中,在注料过程中,保持模具处于振动状态;注料完成后,将模具静置,1.5~3小时后拆模,得初品;其中,所述模具采用矽利康模具。
步骤三、将步骤二的初品置于水中浸泡后取出,进行养护,再对养护后的初品进行表面处理,得到成品。
进一步地,步骤一中,所述水为硫铝酸盐水泥组合物的重量的25%~30%。水的用量的不同是针对气候而改变的,冬季取少数,夏季取大数。
进一步地,步骤二中,所述矽利康模具的材质为具有抗碱性添加剂的矽利康,邵氏硬度在26~28度。其中硬度为邵氏硬度标准A,减少抗烧成分的添加,使拉力增强。
进一步地,步骤一中,进行抽真空操作前,向混凝土料中加入混凝土消泡剂,所述混凝土消泡剂的加入量为步骤一中硫铝酸盐水泥组合物重量的0.05%~0.2%。在冬季气温低的情况下,在真空操作前加入消泡剂,以加速混凝土料中空气的排出,避免成品表面外观出现气泡。
进一步地,步骤三中所述养护的具体操作如下:初品置于水中浸泡后取出,用薄膜纸包裹密封,静置养护,10~18天后,对初品依次进行磨底、打砂加工;然后继续养护,得成品;在养护过程中,初品表面出现白斑时,采用醋酸或者稀释后的工业清洗剂擦洗。
进一步地,步骤三中,对养护后的初品进行表面处理的具体操作为:在养护后的初品的表面上喷水性光油或者采用蜡水擦拭,得到表面光滑的成品。水性光油与成品基体的吸附性好,防水性佳。
进一步地,步骤三中,对养护后的初品进行表面处理的具体操作为:将养护后的初品浸泡在盐酸里,将表面的硫铝酸盐水泥基料溶掉,得到具有粗糙效果的成品。
本发明提供的硫铝酸盐水泥组合物,通过各原料间用量配比,以及各原料间相互作用,能够快速硬化,并降低成型破损率。添加的短纤维(例如,玻璃短纤维)增强了钙矾石的抱合度,使产品结构力加强。锯木粉具有保湿和增强的功能,反应中放热,水分挥发过快,会使反应不完全,锯木粉可以锁住一部分水分子,使反应可以持续,从而使产品结构力加强,同时锯木粉具有抗折抗压的功能。纳米二氧化硅的加入,作为纳米级的纳米二氧化硅,使基料中的羟基增加,反应充分,倍数提高结构力。高分子水泥减水剂,提高水泥基料在水中的扩散均匀性,使水泥组合物加水得到的混凝土的水化均匀,结构力加强,减少用水量也达到早强的目的,可提高水泥分子间的抱合力和防水性能,同时起到了提高砂浆流动性和增强的作用,解决对壁厚较薄的卫浴等工艺品的灌注难的问题。水泥快干剂用于调节终凝时间。
本发明的硫铝酸盐水泥组合物用于制作家居工艺品或者卫浴套件的应用,利用抽真空操作保证混凝土料中无气泡,注料过程中的模具振动,采用的矽利康模具,以及有效的养护方法,制作得到家居工艺品或者卫浴套件成品。制作得到的成品无内伤,结构力强,表面光滑,白雾均匀,强度能过60cm摔箱。制作工艺高效、成本低,合格率达到99%。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例提供的一种硫铝酸盐水泥组合物,以重量份计,包括100份硫铝酸盐水泥、120份石英砂、0.8份短纤维、1份锯木粉、1份纳米二氧化硅、3份保水剂、1份水泥快干剂和3份高分子水泥减水剂。
其中,短纤维采用5~8mm长度的玻璃短纤维。纳米二氧化硅采用市售产品即可,如宣城晶瑞新材料有限公司的纳米二氧化硅。保水剂采用羟丙基甲基纤维素。水泥快干剂采用市售的GRC快硬剂。高分子水泥减水剂采用市售的β-萘黄酸甲基醛聚合物减水剂。
本发明的硫铝酸盐水泥组合物通过各原料间重量份配比,以及各原料间相互作用,能够快速硬化,如:15分钟内即可初凝,30分钟内终凝,2~3小时即可拆模,大大提高硬化速度,以及可降低成型破损率。因而硫铝酸盐水泥组合物可用于制作家居工艺品或者卫浴套件的应用。添加的短纤维(如玻璃短纤维)增强了钙矾石的抱合度,使产品结构力加强。锯木粉具有保湿和增强的功能,反应中放热,水分挥发过快,会使反应不完全,锯木粉可以锁住一部分水分子,使反应可以持续,从而使产品结构力加强,同时锯木粉具有抗折抗压的功能。纳米二氧化硅的加入,作为纳米级的二氧化硅,使基料中的羟基增加,反应充分,倍数提高结构力。高分子水泥减水剂,β-萘黄酸甲基醛聚合物分子疏水端与水泥分子结合,亲水端与水结合,在水泥水化以前能防止因水泥成团而造成水化不均匀的现象,提高水泥分子间的抱合力和防水性能,同时起到了提高砂浆流动性和增强的作用。水泥快干剂用于调节终凝时间。
本发明实施例1的硫铝酸盐水泥组合物的制备方法如下:
按本实施例1中的硫铝酸盐水泥组合物中各原料的重量份分别称取各原料,然后取50份石英砂加入不锈钢搅拌锅中,再加入各添加剂(短纤维、锯木粉、纳米二氧化硅、保水剂、水泥快干剂和高分子水泥减水剂),搅拌2分钟至物料均匀;再加入硫铝酸盐水泥基料,继续搅拌,在搅拌过程中加入余量的石英砂,搅拌50分钟至物料均匀,完成硫铝酸盐水泥组合物的制备。
实施例2
本发明实施例提供的一种硫铝酸盐水泥组合物,以重量份计,包括100份硫铝酸盐水泥、100份石英砂、0.5份短纤维、0.5份锯木粉、0.2份纳米二氧化硅、2份保水剂、0.3份水泥快干剂和0.5份高分子水泥减水剂。其中,短纤维采用2~10mm长度的玻璃短纤维。纳米二氧化硅采用市售产品即可,如宣城晶瑞新材料有限公司的纳米二氧化硅。保水剂采用羟丙基甲基纤维素。水泥快干剂采用市售的GRC快硬剂。高分子水泥减水剂采用市售的β-萘黄酸甲基醛聚合物减水剂或者木质素磺酸钠。
本发明实施例2的硫铝酸盐水泥组合物的制备方法如实施例1中所述。
实施例3
本发明实施例提供的一种硫铝酸盐水泥组合物,以重量份计,包括100份硫铝酸盐水泥、150份石英砂、1份短纤维、2份锯木粉、2份纳米二氧化硅、5份保水剂、2份水泥快干剂和5份高分子水泥减水剂。其中,短纤维采用2~10mm长度的玻璃短纤维。纳米二氧化硅采用市售产品即可,如宣城晶瑞新材料有限公司的纳米二氧化硅。保水剂采用羟丙基甲基纤维素。水泥快干剂采用市售的GRC快硬剂。高分子水泥减水剂采用市售的β-萘黄酸甲基醛聚合物减水剂或者木质素磺酸钠。
本发明实施例3的硫铝酸盐水泥组合物的制备方法如实施例1中所述。
实施例4
本发明实施例提供的一种硫铝酸盐水泥组合物,以重量份计,包括100份硫铝酸盐水泥、110份石英砂、0.6份短纤维、0.5份锯木粉、2份纳米二氧化硅、1份保水剂、0.8份水泥快干剂和2份高分子水泥减水剂。
其中,短纤维采用5~8mm长度的玻璃短纤维。纳米二氧化硅采用市售产品即可,如宣城晶瑞新材料有限公司的纳米二氧化硅。保水剂采用羟丙基甲基纤维素。水泥快干剂采用市售的GRC快硬剂。高分子水泥减水剂采用市售的β-萘黄酸甲基醛聚合物减水剂或者木质素磺酸钠。
本发明实施例4的硫铝酸盐水泥组合物的制备方法如实施例1中所述。
实施例5
本发明实施例提供的一种硫铝酸盐水泥组合物,以重量份计,包括100份硫铝酸盐水泥、130份石英砂、0.9份短纤维、1.5份锯木粉、5份纳米二氧化硅、3份保水剂、1.5份水泥快干剂和4份高分子水泥减水剂。
其中,短纤维采用5~8mm长度的玻璃短纤维。纳米二氧化硅采用市售产品即可,如宣城晶瑞新材料有限公司的纳米二氧化硅。保水剂采用羟丙基甲基纤维素。水泥快干剂采用市售的GRC快硬剂。高分子水泥减水剂采用市售的β-萘黄酸甲基醛聚合物减水剂或者木质素磺酸钠。
本发明实施例5的硫铝酸盐水泥组合物的制备方法如实施例1中所述。
实施例6
本发明实施例提供的一种硫铝酸盐水泥组合物,以重量份计,包括100份硫铝酸盐水泥、120份石英砂、0.8份短纤维、1份锯木粉、3份纳米二氧化硅、1份保水剂、1份水泥快干剂和3份高分子水泥减水剂。
其中,短纤维采用5~8mm长度的玻璃短纤维。纳米二氧化硅采用市售产品即可,如宣城晶瑞新材料有限公司的纳米二氧化硅。保水剂采用羟丙基甲基纤维素。水泥快干剂采用市售的GRC快硬剂。高分子水泥减水剂采用市售的β-萘黄酸甲基醛聚合物减水剂。
本发明实施例6的硫铝酸盐水泥组合物的制备方法如实施例1中所述。
实施例7
本发明实施例提供的一种硫铝酸盐水泥组合物,以重量份计,包括100份硫铝酸盐水泥、120份石英砂、0.8份短纤维、0.5份锯木粉、4份纳米二氧化硅、2份保水剂、1份水泥快干剂和3份高分子水泥减水剂,以及3份抗渗防水剂。适合用于制作卫浴套件。
其中,短纤维采用5~8mm长度的玻璃短纤维。纳米二氧化硅采用市售产品即可,如宣城晶瑞新材料有限公司的纳米二氧化硅。保水剂采用羟丙基甲基纤维素。水泥快干剂采用市售的GRC快硬剂。高分子水泥减水剂采用市售的β-萘黄酸甲基醛聚合物减水剂。所述抗渗防水剂采用苏州建筑科学研究院研制的SJ-10型的抗渗防水剂。
本发明的硫铝酸盐水泥组合物的制备方法如实施例1中所述,不同的是添加剂还包括了抗渗防水剂。针对家居卫浴套件用品需要具有防水功能,加入抗渗防水剂,保证家居卫浴用品防水性好,液体产品不会出现跑漏。
实施例8
本发明实施例提供的一种硫铝酸盐水泥组合物,以重量份计,包括100份硫铝酸盐水泥、120份石英砂、0.8份短纤维、1份锯木粉、5份纳米二氧化硅、1份保水剂、1份水泥快干剂、3份高分子水泥减水剂、3份抗渗防水剂、3份水泥粘稠剂和2份着色剂。
所述着色剂选自氧化铁黑、氧化铁红、氧化铁黄和氧化铁蓝中的一种。依据实际产品所需的颜色进行选择即可。
本发明的硫铝酸盐水泥组合物的制备方法如实施例1中所述,不同的是添加剂还包括了抗渗防水剂和着色剂。
实施例1至实施例8中采用的水泥快干剂和高分子水泥减水剂可以采用江蓝建材外加剂厂生产的产品。
实施例1至实施例7所述的硫铝酸盐水泥组合物中均可以依据实际需要,加入适量的着色剂,如2重量份着色剂,以得到不同颜色的成品。
实施例9
采用实施例1至实施例8的硫铝酸盐水泥组合物制作家居工艺品或者卫浴套件的应用。具体制作方法如下:
步骤一、向硫铝酸盐水泥组合物中加入水,采用手动或者搅拌机搅拌均匀后,抽真空30~40s,得混凝土料;其中,所述水的加入量为硫铝酸盐水泥组合物的重量的20%~30%;在冬季气温低的情况下,在真空操作前加入消泡剂,以加速混凝土料中空气的排出,避免成品表面外观出现气泡。硫铝酸盐水泥组合物中加入的1-3份高分子水泥减水剂能使混凝土料加水量少,一般减少至20%~30%的用水量,即可以使混凝土水化均匀,结构力加强,减少用水量也达到早强的目的。同时使混凝土的易和性好,流动性好,解决对壁厚较薄的卫浴等工艺品的灌注难的问题。
步骤二、将矽利康模具放置在振动机上,开启振动机,然后将步骤一的混凝土料注入矽利康模具中;将模具注满后,将模具水平静置,1.5~3小时后拆模,得初品。
步骤三、将步骤二的初品置于水中浸泡后取出,用薄膜纸包裹密封,静置养护,15天后,对初品依次进行磨底、打砂加工;然后继续静置养护,再对养护后的初品的表面上喷水性光油,得到成品。此为表面光滑的成品。选取实例2的成品,在5%的稀盐酸中浸泡20分钟,成品表面会发生化学反应,放出二氧化碳气泡,表面混凝土溶解形成细孔,制作粗糙面的效果。
其中,在步骤三的养护过程中,初品表面出现白斑时,采用醋酸或者稀释100倍后的工业清洗剂擦洗。
本实施例9中采用具有抗碱性添加剂的矽利康模具,硬度为26度。例如由承泰硅胶厂提供的矽利康模具。实际生产过程中根据实际情况选择具体产品的模具即可。
本发明的硫铝酸盐水泥组合物采用硫铝酸盐水泥基料做原料,纯石英砂做骨料,由其所制的家居工艺品或者卫浴套件成品天然环保,比塑料、树脂材质的好,更具有纯手工制造的艺术感。
本发明对实施例1至实施例8的硫铝酸盐水泥组合物按照实施例9中记载的制作方法得到的成品及制作过程中的初品进行了性能测试,性能数据如下表所示。表中最后一行是采用42.5R普通水泥按照实施例9中记载的制作方法得到的成品及制作过程中的初品性能数据。为了方便测试,实施例9中制作的成品为4cm×4cm×4cm方块。
上述表中,密度采用GB/T208-1994标准测定,强度等按国家标准JC/T738-2004执行测定。硬结时间按JC/T453执行测定。其中硬结时间对应的是水泥组合物的硬化性能。
本发明实施例的硫铝酸盐水泥组合物中采用的具体的短纤维、保水剂、水泥快干剂、高分子水泥减水剂、抗渗防水剂和着色剂,只是采用的其中一种,其他本领域常用的相应的物质均可应用于本发明的硫铝酸盐水泥组合物。
本发明的硫铝酸盐水泥组合物制作家居工艺品或者卫浴套件的应用的制作方法利用抽真空操作保证混凝土料中无气泡,通过注料过程中的模具振动,采用的矽利康模具,以及有效的养护方法,制作得到家居工艺品或者卫浴套件成品。制作得到的成品无内伤,结构力强,表面光滑,白雾均匀,强度能过60cm摔箱。与42.5R普通水泥相比,本发明的硫铝酸盐水泥组合物硬化成型3天的抗折强度是42.5R普通水泥的1.2~4倍,28天的抗折强度是42.5R普通水泥的1~4.5倍;3天的抗压强度是42.5R普通水泥的1.4~3.5倍,28天的抗折强度是42.5R普通水泥的1.2~3倍。制作工艺高效、成本低,合格率达到99%。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。