CN110776334A - 一种大空心率超高韧性水泥基墙板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种大空心率超高韧性水泥基墙板，由以下重量份的组分组成：水泥450‑650份、矿物掺合料450‑650份、调凝剂30‑60份、超细微粉50‑90份、多孔材料50‑80份、纤维20‑30份、保水增稠材料0‑0.3份、外加剂4‑12份、水280‑350份、细集料400‑700份；所述配合比中采用调凝剂复配技术，通过复配调凝剂对其凝结时间进行调节，通过复配调凝剂中激发剂激发掺合料活性的同时，还可以改善硬化体的体积稳定性。该大空心率超高韧性水泥基墙板具有高韧性及高强度，工作性及耐久性优异，超长的使用寿命满足了未来发展的需要。

Description

一种大空心率超高韧性水泥基墙板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种大空心率超高韧性水泥基墙板及其制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
传统混凝土材料存在脆性大、易开裂的问题，严重影响了建筑结构的使用寿命。超高韧性水泥基复合材料具有高韧性、高强度、高耐久的特性，符合当今建筑材料的发展趋势，用其替代传统混凝土材料能带来良好的综合效益。基于高韧性水泥复合材料制备的大空心率预制墙板，能进一步降低超高韧性水泥基复合材料所制备的建筑结构的自重和体积，降低建筑综合成本，并显著提高建筑结构的保温隔热性能，具有良好的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种大空心率超高韧性水泥基墙板及其制备方法，制备的复合墙板具有自重小、抗开裂、高强度、高耐久的特性，解决了传统混凝土墙材韧性差、易开裂、寿命短、重量大的缺点。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种大空心率超高韧性水泥基墙板，其特征在于，由以下重量份的组分组成：水泥450-650份、矿物掺合料450-650份、调凝剂30-60份、超细微粉50-90份、多孔材料50-80份、纤维20-30份、保水增稠材料0-0.3份、外加剂4-12份、水280-350份、细集料400-700份。在大空心率超高韧性水泥基复合材料的配合比优化基础上，通过调整横断面孔结构形式、外形尺寸制备不同规格大空心率超高韧性水泥基墙板，在满足力学性能和节能保温的前提下，墙板空心率可在65-85％范围内任意调整和实现。
进一步技术方案是，所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的一种。
进一步技术方案是，所述多孔材料为稻壳灰、玻璃空心微珠、铝泡沫多孔材料、漂珠、煤气化渣中的一种，其多孔材料的密度为0.7-2.3g/cm3，比表面积为500-1400m2/kg。
进一步技术方案是，所述细集料为石英粉、建筑微粉、尾矿砂中的一种，其细集料的粒径为0.004-1.0mm。
进一步技术方案是，所述超细微粉为硅灰、钛白粉、玻璃粉的一种或上述超细微粉按照不同比例及种类复合的一种，其超细微粉的粒径为0.01-4.0μm。
进一步技术方案是，所述外加剂包括减水剂、消泡剂、有机乳液。
所述减水剂为木质素系减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺高效减水剂、聚羧酸盐系高效减水剂中的一种；
所述消泡剂为有机硅类、聚醚、脂肪酸、磷酸酯类消泡剂中的一种；
所述有机乳液为丁苯乳液、丙烯酸酯乳液类中的一种。
进一步技术方案是，所述纤维包括有机纤维、无机纤维；
所述有机纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯醇纤维、聚醚类纤维、芳香聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维中的至少一种；
所述无机纤维为碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、碳纳米管、碳纤维、玄武岩纤维、耐碱玻璃纤维中的至少一种。
进一步技术方案是，所述保水增稠材料为砂浆塑化剂、胶粉、纤维素醚、砂浆稠化粉中的一种。
进一步技术方案是，所述调凝剂为激发剂、特种水泥、缓凝剂复配而成，通过复配调凝剂对其凝结时间进行调节；通过碳酸钠、碳酸钾等激发剂的加入激发掺合料活性的同时，还可以改善硬化体的体积稳定性。
进一步技术方案是，所述激发剂为无机激发剂、有机激发剂；所述无机激发剂为氢氧化钙、氧化钙、硅酸钠、偏硅酸钠、偏硅酸钾、硅酸钾、碳酸钠、碳酸钾、硫酸盐中的一种；所述有机激发剂为三已丙醇氨、三乙醇胺中的一种；
所述特种水泥包括硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、高铝水泥中的一种；
所述缓凝剂为无机缓凝剂、有机缓凝剂，所述无机缓凝剂有磷酸盐类、硼砂、蛋白质类中的一种；所述有机缓凝剂为羟基羧酸盐类、糖类中的一种。
一种大空心率超高韧性水泥基墙板的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数，首先将称好的水泥、矿物掺合料、细集料、多孔材料、调凝剂、超细微粉、保水增稠材料混合搅拌30-60s；
(2)加入外加剂和水，搅拌120-180s，再加入纤维搅拌180-240s出料，完成大空心率超高韧性水泥基墙板拌合物的配制；
(3)将拌合物按照挤压注浆方式在特定的模具中成型，养护，拆模，完成所述大空心率超高韧性水泥基墙板的制备。
本发明的有益效果：本发明制备的开孔率超过65％大空心率超高韧性水泥基墙板能大幅度降低建筑结构的自重和体积，提高建筑保温隔热性，显著降低建筑成本。该大空心率超高韧性水泥基墙板具有高韧性及高强度，工作性及耐久性优异，超长的使用寿命满足了未来发展的需要；制备方法简单，易于实现，且重量轻、韧性高、强度高、耐久性好，可广泛应用于工业与民用建筑的墙体、屋面、道路、桥梁等。
附图说明
图1为实施例1的截面结构示意图；
图2为实施例2的截面结构示意图；
图3为实施例3的截面结构示意图；
图4为实施例4的截面结构示意图；
图5为实施例5的截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的说明。
实施例1
一种大空心率超高韧性水泥基墙板，由以下重量份数的原料组成：普通硅酸盐水泥500份，矿物掺合料500份，硫铝酸盐水泥50份，超细微粉50份，多孔材料60份，石英粉300份，聚丙烯纤维25份，纤维素醚0.13份，减水剂6份，消泡剂0.15份，水300份。
一种大空心率超高韧性水泥基墙板截面结构形式如图1，其空心率为73.54％。
实施例2
一种大空心率超高韧性水泥基墙板，由以下重量份数的原料组成：普通硅酸盐水泥600份，矿物掺合料400份，硫铝酸盐水泥30份，碳酸钠5份，硼砂5份，超细微粉80份，多孔材料70份，石英粉350份，聚乙烯纤维30份，纤维素醚0.1份，减水剂5份，消泡剂0.13份，水320份。
一种大空心率超高韧性水泥基墙板截面结构形式如图2，其空心率为73.85％。
实施例3
一种大空心率超高韧性水泥基墙板，由以下重量份数的原料组成：普通硅酸盐水泥450份，矿物掺合料550份，硫铝酸盐水泥40份，超细微粉90份，多孔材料85份，石英粉400份，聚丙烯腈纤维20份，纤维素醚0.2份，减水剂4份，消泡剂0.13份，水350份。
一种大空心率超高韧性水泥基墙板截面结构形式如图3，其空心率为78.06％。
实施例4
一种大空心率超高韧性水泥基墙板，由以下重量份数的原料组成：普通硅酸盐水泥550份，矿物掺合料450份，硫铝酸盐水泥50份，氧化钙2份，超细微粉50份，多孔材料60份，石英粉300份，聚乙烯醇纤维25份，纤维素醚0.3份，减水剂7份，丁苯乳液1.0份，消泡剂0.1份，水290份。
一种大空心率超高韧性水泥基墙板截面结构形式如图4，其空心率为75.47％。
实施例5
一种大空心率超高韧性水泥基墙板，由以下重量份数的原料组成：普通硅酸盐水泥550份，矿物掺合料350份，硫铝酸盐水泥60份，超细微粉70份，多孔材料60份，石英粉500份，聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维(聚乙烯醇纤维与聚丙烯纤维的重量比为2:1)总共20份，纤维素醚0.2份，减水剂8份，丁苯乳液1.5份，消泡剂0.1份，水280份。
一种大空心率超高韧性水泥基墙板截面结构形式如图5，其空心率为82.24％。
实施例1-5制得的大空心率超高韧性水泥基复合材料的性能测试结果，基材抗折/抗压采用40mm×40mm×160mm试件进行测试，基材导热系数采用300mm×300mm×30mm进行测试，见表1。
表1大空心率超高韧性水泥基复合材料的性能测试结果
Figure BDA0002256448530000051
Figure BDA0002256448530000061
所述大空心率超高韧性水泥基墙板在满足力学性能和节能保温的前提下，进一步技术方案是，空心率通过在墙板空腔内设置不同的肋来实现，肋的长度、宽度、形状可调整，肋在墙板长度方向可为连通肋、间断肋，肋在满足空心率、力学性能和节能保温的前提下设置形式不限，不局限本发明列出的5种实例。
所述大空心率超高韧性水泥基墙板横断面孔结构形式不局限本发明列出的5种实例，进一步技术方案是，结合不同的空心率和结构要求，可为单排孔、双排孔、多排孔，多排孔之间可以交错分布，也可对称分布，分布形式不限。孔的形状可为矩形孔、圆孔、椭圆孔、菱形块等，形状不限。其中墙板空腔还可根据装修管线的需求设置孔结构。
所述大空心率超高韧性水泥基墙板外形尺寸不局限本法发明列出的5种实施例，进一步技术方案是，可以根据需求调整，长度可在600mm到4500mm之间调整，宽度可在300mm到2000mm之间调整，厚度可在60mm到300mm之间调整。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种大空心率超高韧性水泥基墙板，其特征在于，由以下重量份的组分组成：水泥450-650份、矿物掺合料450-650份、调凝剂30-60份、超细微粉50-90份、多孔材料50-80份、纤维20-30份、保水增稠材料0-0.3份、外加剂4-12份、水280-350份、细集料400-700份；所述配合比中采用调凝剂复配技术，通过复配调凝剂对其凝结时间进行调节，通过复配调凝剂中激发剂激发掺合料活性的同时，还可以改善硬化体的体积稳定性，在大空心率超高韧性水泥基的配合比优化基础上，通过调整横断面孔结构形式、外形尺寸制备不同规格大空心率超高韧性水泥基墙板，在满足力学性能和节能保温的前提下，墙板空心率可在65％～85％范围内任意调整和实现。
2.根据权利要求1所述的一种大空心率超高韧性水泥基墙板，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种大空心率超高韧性水泥基墙板，其特征在于，所述矿物掺合料为磨细或风选粉煤灰、矿粉、石灰石粉、火山灰中的一种或上述掺合料按照不同比例及种类复合的一种。
4.根据权利要求1所述的一种大空心率超高韧性水泥基墙板，其特征在于，所述超细微粉为硅灰、钛白粉、玻璃粉的一种或上述超细微粉按照不同比例及种类复合的一种，其超细微粉的粒径为0.01-4.0μm，超细微粉可进一步增加基体材料的致密度，提高其抗折/抗压强度，同细集料形成连续级配，达到最紧密堆积的效果。
5.根据权利要求1所述的一种大空心率超高韧性水泥基墙板，其特征在于，所述多孔材料为稻壳灰、玻璃空心微珠、铝泡沫多孔材料、漂珠、煤气化渣中的一种，其多孔材料的密度为0.7-2.3g/cm3，比表面积为500-1400m2/kg，可起到自养护作用，降低基材的自收缩。
6.根据权利要求1所述的一种大空心率超高韧性水泥基墙板，其特征在于，所述细集料为石英粉、建筑微粉、尾矿砂中的一种，其细集料的粒径为0.004-1.0mm。
7.根据权利要求1所述的一种大空心率超高韧性水泥基墙板，其特征在于，所述外加剂包括减水剂、消泡剂、有机乳液等。
所述减水剂为木质素系减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺高效减水剂、聚羧酸盐系高效减水剂中的一种；
所述消泡剂为有机硅类、聚醚、脂肪酸、磷酸酯类消泡剂中的一种；
所述有机乳液为丁苯乳液、桐油类、丙烯酸酯乳液类中的一种，可有效降低基材容重和导热系数。
8.根据权利要求1所述的一种大空心率超高韧性水泥基墙板，其特征在于，所述纤维包括有机纤维、无机纤维或复合纤维；
所述有机纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯醇纤维、聚醚类纤维、芳香聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维中的至少一种；
所述无机纤维为碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、碳纳米管、碳纤维、玄武岩纤维、耐碱玻璃纤维中的至少一种；
所述保水增稠材料为砂浆塑化剂、胶粉、纤维素醚、砂浆稠化粉中的一种；
所述调凝剂为激发剂、特种水泥、缓凝剂复配而成；
所述激发剂为无机激发剂、有机激发剂；所述无机激发剂为氢氧化钙、氧化钙、硅酸钠、偏硅酸钠、偏硅酸钾、硅酸钾、碳酸钠、碳酸钾、硫酸盐中的一种，其中碳酸钠、碳酸钾的加入在激发掺合料活性的同时，还可以改善硬化体的体积稳定性；所述有机激发剂为三已丙醇氨、三乙醇胺中的一种；
所述特种水泥包括硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、高铝水泥中的一种；
所述缓凝剂为无机缓凝剂、有机缓凝剂，所述无机缓凝剂有磷酸盐类、硼砂、蛋白质类中的一种；所述有机缓凝剂为羟基羧酸盐类、糖类中的一种。
9.根据权利要求1所述大空心率超高韧性水泥基墙板，其特征在于，所述大空心率超高韧性水泥基墙板空心率可在65％～85％范围内任意调整和实现，在满足力学性能和节能保温的前提下，空心率通过在墙板空腔内设置不同的肋来实现，肋的长度、宽度、形状可调整，肋在墙板长度方向可为连通肋、间断肋，肋在满足空心率、力学性能和节能保温的前提下设置形式不限；
所述大空心率超高韧性水泥基墙板横断面孔结构形式结合不同的空心率和结构要求，可为单排孔、双排孔、多排孔，多排孔之间可以交错分布，也可对称分布，分布形式不限；孔的形状可为矩形孔、圆孔、椭圆孔、菱形块等，形状不限，所述大空心率超高韧性水泥基墙板外形尺寸可以根据需求调整，长度可在600mm到4500mm之间调整，宽度可在300mm到2000mm之间调整，厚度可在60mm到300mm之间调整。
10.一种权利要求1-9中任一项所述的大空心率超高韧性水泥基墙板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份数，首先将称好的水泥、矿物掺合料、细集料、多孔材料、调凝剂、超细微粉、保水增稠材料混合搅拌30-60s；
(2)加入外加剂和水，搅拌60-180s，再加入纤维搅拌180-240s出料，完成大空心率超高韧性水泥基墙板拌合物的配制；
(3)将拌合物按照挤压注浆方式在特定的模具中成型，养护，拆模，完成所述大空心率超高韧性水泥基墙板的制备。
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