CN101134662A - 一种具有装饰效果的超平镜面水泥基材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有装饰效果的超平镜面水泥基材料，其组成及其质量配比为：水灰比为0.25～0.45，集料和水泥质量比为0～5，外加剂占水泥质量的0～10％，增强纤维占成品水泥基材料的体积比为0～5％。该水泥基材料的制备方法是：采用流动性好的混凝土、砂浆和净浆，浇注到本身具有较高平滑度且有一定硬度材料的基板上或在表面平整的材料上覆膜后形成的光滑基板上，经过保湿养护到合适的龄期，再剥离基板即可。该水泥基材料表面光滑平整、光可鉴人、色泽均匀，可用于浇筑一种表面极富质感的清水混凝土或生产地砖、外墙砖、墙板等水泥制品；施工或制造工艺简单、可大幅度降低成本，具有比清水镜面混凝土更光亮和细腻的装饰效果。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，特别是涉及一种具有装饰效果的超平镜面水泥基材料及其制备方法。
背景技术
自水泥应用以来，在人们的印象中，水泥混凝土总是粗糙、黯哑的，即便是制成清水镜面混凝土也仍然摆脱不了单调和粗犷。如果能提高水泥基材料的表面光洁度，就可以更好地控制水泥基材料的表面质地，赋予水泥基材料更为丰富和细腻的装饰效果，更好地体现混凝土与生俱来的质感与“本色”。
目前制作清水镜面混凝土一般采用模板成型，但是无论采用哪一种模板，只要模板具有足够高的强度与刚度，模板的表面光滑程度在一定程度上直接决定了混凝土的表面质量。但是目前使用的模板因表面粗糙、平整度差，给成型后的混凝土留下了诸多麻烦，比如需要在表面二次抹灰找平，不仅操作复杂、耗时，且增加了额外的成本。实际上，混凝土中水泥的主要水化产物C-S-H是一种凝胶状的组分，只要提供平滑的表面基板，C-S-H凝胶就可以在这个表面形成同样平滑的复型；另外数量比较多的水化产物Ca(OH)2六方板状晶体可在浆体和基板的界面处形成有序地定向排列，其六方板状结构会平行于基板表面生长，为表面提供了光滑的晶面，这样Ca(OH)2和C-S-H凝胶共同作用形成基板表面的平滑复型——与基板平滑程度相当的混凝土镜面。特别是在水灰比较小的情况下，C-S-H凝胶是表面的主要成分，Ca(OH)2晶体体积较小，均匀地散布在C-S-H凝胶中，其复型的光滑程度更高，这个过程与溶胶凝胶形成薄膜的过程比较类似。
水泥基材料平滑程度的提高，不仅可以提高其装饰效果，增强建筑物的美感，而且可以减化二次装饰的工序和降低装饰材料的成本，并可以有效发挥混凝土自身对湿度的控制功能和对空气的净化作用，使混凝土绿色化和生态化。另外近年来国际上已经有研究者在进行自洁净混凝土“Self-Cleaning Concrete”的研究，超平镜面水泥基材料由于表面的光洁程度的显著提高，不仅可以减少生物和微生物在混凝土表面的滋生；而且由于混凝土平整度提高，表面积大幅度降低，也减少了因在混凝土表面覆盖光催化膜所消耗的光催化剂用量，因而能更有效地、更低成本地实现混凝土的自洁净功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有比清水镜面混凝土更光亮和细腻的装饰效果的超平镜面水泥基材料，可用于浇筑一种表面光可鉴人、极富质感的清水混凝土或生产地砖、外墙砖、墙板等水泥制品。
本发明按下述技术方案解决其技术问题：
本发明提供的具有装饰效果的超平镜面水泥基材料，其组成及其配比为：水灰比即水和水泥的质量比为0.25～0.45，集料和水泥质量比为0～5，外加剂占水泥质量的0～10％，增强纤维占成品水泥基材料的体积比为0～5％。
上述超平镜面水泥基材料由复型工艺制成，具体是采用包括以下步骤的方法：
1)原料的混合与搅拌； 将水泥、水、集料、外加剂和增强纤维准确配料，搅拌成混合均匀的具有塑性到流态的拌和物；
2)将拌和物注入到采用平滑基板制作的模具里，或支有平滑基板的空间里；
3)采用震动台、插入震捣或附着震捣设备对拌合物进行振捣，使拌和物浆体均匀平铺到基板上；如采用自密实混凝土、砂浆或净浆，则此步骤省略；
4)对平铺到基板上的拌和物进行保湿或加湿养护，直到水泥水化后在基板表面形成完整的复型为止；
5)剥离基板，获得与基板平滑度接近的表面光亮的超平镜面水泥基材料。
本发明提供的超平镜面水泥基材料，用于浇筑一种表面光可鉴人、极富质感的清水混凝土或生产地砖、外墙砖、墙板等水泥制品。
本发明提供的超平镜面水泥基材料，与现有技术相比具有以下的主要优点：
其一外观美观：表面光滑平整，光可鉴人，色泽均匀，具有比清水镜面混凝土和当前被广泛采用的水泥地砖更光亮和细腻的镜面装饰效果。
其二应用广：可用于浇筑一种表面极富质感的清水混凝土或生产地砖、外墙砖、墙板等新型高档水泥制品及装饰材料。
本发明提供的超平镜面水泥基材料的制备方法与现有技术相比，其主要优点是：
一是工艺先进：将塑性到流态的混凝土、砂浆或净浆，注入到具有光滑基板的模具中或支有平滑基板的空间中，通过振捣(自密实混凝土、砂浆或净浆不需振捣)，可使浆体和基板均匀地接触，充分利用水泥水化产物C-S-H凝胶在基板表面沉淀和Ca(OH)2的定向生长，形成基板的光滑复型，从而能够一次成型制备出优异的产品。
二是产品优异：采用复型技术制备的超平镜面水泥基材料，不仅其表面平滑、颜色均匀、具有良好的镜面装饰效果，这种水泥基材料的表面在放大到10～20万倍的场发射电子显微镜下依然十分平整。
三是利于工业化生产：制备工序简化，模板材料来源广，价格低廉，可以节约工程造价，经济效益显著。由于基板本身的高平整度，不需要粘贴PVC内贴板工序，工序大大简化，同时也节约了成本；另一方面特别是当基板采用具有高平整度的透明玻璃时，可以直接观察到清水镜面水泥基材料在浇注时表面的气泡情况，从而有目的地进行振捣处理，有效地减少气泡的产生。
附图说明
图1显示了本发明超平镜面水泥基材料光可鉴人的镜面效果。
图2是图1放大400倍后的光学显微镜照片，表面效果依然光滑。
图3显示了本发明超平镜面水泥基材料样品场发射扫描电镜表面形貌图(放大10万到20万倍依然平整)。
图4是掺1.2％减水剂水泥样品原子力显微镜表面形貌图(扫描面积为3μm)。
图5是掺1.2％减水剂水泥样品原子力显微镜表面形貌图(扫描面积为2μm)。
图6是掺1.2％减水剂水泥样品原子力显微镜表面形貌图(扫描面积为1μm)。
图7是掺1.2％减水剂水泥样品原子力显微镜表面形貌图(扫描面积为300nm)。
具体实施方式
本发明提供的具有装饰效果的超平镜面水泥基材料，其组成及其配比为：水灰比为0.25～0.45，集料和水泥质量比为0～5，外加剂占水泥质量的0～10％，增强纤维占成品水泥基材料的体积比为0～5％。
所述水泥基材料可以是普通混凝土、高性能混凝土、自密实混凝土、轻骨料混凝土或纤维增强混凝土；也可以是砂浆、纤维增强砂浆、水泥净浆和纤维增强水泥浆体中的任何一种。
所述集料可以是碎石、砾石或黄砂、烧页岩、粉煤灰陶粒和珍珠岩中的任何一种。
所述水泥可以是硅酸盐水泥或碱激发矿渣水泥。
所述水泥可由2～15％的硅灰、或5～30％的粉煤灰、或10～40％的矿渣微粉所代替。
所述外加剂可以是减水剂、缓凝剂、早强剂、膨胀剂中的一种，或几种。
所述增强纤维可以是钢纤维，聚合物纤维和木质素纤维以及矿物纤维中的任何一种。
本发明提供的上述的具有装饰效果的超平镜面水泥基材料由复型工艺制成，即采用流动性好的混凝土、砂浆和净浆，浇注到本身具有较高平滑度且有一定硬度材料的基板上或在表面平整的材料上覆膜后形成的光滑基板上，经过保湿养护到合适的龄期，再剥离基板，制备出超平镜面水泥基材料。该方法利用水泥水化过程中水化产物C-S-H凝胶在基板上的沉淀堆垛，以及Ca(OH)2等晶相在基板材料表面的平行定向生长，制备出由水泥水化产物组成的基板表面的光亮复型。具体是采用包括以下步骤的方法：
1)原料的混合与搅拌：将水泥、水、集料、外加剂和增强纤维准确配料，搅拌成混合均匀的具有塑性到流态的拌和物；
2)将拌和物注入到采用平滑基板制作的模具里，或支有平滑基板的空间里；
3)采用震动台、插入震捣或附着震捣设备对拌合物进行振捣，使拌和物浆体均匀平铺到基板上；若采用自密实混凝土、砂浆或净浆，则此步骤省略；
4)对平铺到基板上的拌和物进行保湿或加湿养护，直到水泥水化后在基板表面形成完整的复型为止；
5)剥离基板，获得与基板平滑度接近的表面光亮的超平镜面水泥基材料。
所述平滑基板可以是镀膜玻璃、浮法玻璃、有机玻璃、光亮的不锈钢或铝合金板材、光滑的塑料制品或天然晶体的平滑晶面中的任何一种；也可以是在平整的材料上覆盖一层光滑的薄膜，该薄膜为有机塑料膜、金属箔或云母薄片。
本发明提供的上述的具有装饰效果的超平镜面水泥基材料，其在水泥制品中的用途，例如用于浇筑一种表面光可鉴人、极富质感的清水混凝土或生产地砖、外墙砖和墙板等。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
具体实施例1：选用普通硅酸盐水泥加1.2％(以水泥重量计)的聚羧酸减水剂，水灰比0.31，拌和后呈粘稠而且流动性好的净浆，用浮法玻璃或方解石晶面做基板，浇注净浆后在震动台上振捣成型，养生2天，能制备出光可鉴人的镜面水泥净浆，表面有少许细微裂纹。
具体实施例2：选用普通硅酸盐水泥，加入2.5％(以水泥重量计)的聚羧酸减水剂，加入1.5％的硫酸钠早强剂，水灰比0.32，拌和均匀后浇注到用平板玻璃做基板上，在震动台上成型，养生3天，能制备出光可鉴人的镜面水泥净浆，表面略有细微裂纹。
具体实施例3：选用普通硅酸盐水泥，水灰比0.35，加入1.5％体积比的聚酯纤维，搅拌均匀制成纤维增强净浆，用平板玻璃做基板，或以覆盖了PVC木板做基板，震动台振捣成型，养生2天，能制备出光可鉴人的镜面水泥净浆，表面基本无裂纹。
具体实施例4：选用碱矿渣水泥，水灰比0.35，加入1.5％体积比的聚酯纤维，搅拌均匀，用浮法玻璃做基板，或PVC做基板，振动台振捣成型，养生3天后都能制备出光可鉴人的镜面水泥净浆，表面基本无裂纹。
具体实施例5：选用普通硅酸盐水泥，加入1.2％(以水泥重量计)的聚羧酸减水剂和5％(以水泥重量计)的硫铝酸盐膨胀剂，水灰比0.36，灰砂比1.0，搅拌成流态的水泥砂浆，直接浇筑到平板玻璃基板上，或PVC做基板上，不用振捣即可成型，养生2天后能制备出光可鉴人的镜面水泥砂浆，表面基本无裂纹。
具体实施例6：选用普通硅酸盐水泥，加1.2％(以水泥重量计)的聚羧酸减水剂，每方混凝土中水泥用量为410kg，粉煤灰用量150kg，水灰比0.27，砂率40％，拌和均匀，浇到用平板玻璃或PVC基板上，振捣成型，养生2天能制备出光可鉴人的镜面高性能混凝土，表面基本无裂纹。
具体实施例7：选用普通硅酸盐水泥，将混凝土以轻集料(烧页岩)：砂：水泥：矿渣微粉=1.0∶1.5∶0.7∶0.3的配比混合均匀，加入1.2％(以水泥重量计)的聚羧酸减水剂，按水灰比0.43加水。搅拌均匀后浇筑到浮法玻璃基板上，用振动台振捣成型，养生3天，能形成表面平整且光可鉴人的镜面混凝土。
具体实施例8：选用硅酸盐水泥，将混凝土以轻集料(烧页岩)：砂：水泥：硅灰=1.0∶1.5∶0.9∶0.1的配比混合均匀，按水灰比0.44加水，拌和均匀后，浇筑到不锈钢板基板上或平板玻璃基板上，在震动台上振捣成型，养生3天后，能形成比较平整且光可鉴人的镜面混凝土。
Claims (10)
1.一种具有装饰效果的超平镜面水泥基材料，其特征是所述超平镜面水泥基材料的组成为：水灰比为0.25～0.45，集料和水泥质量比为0～5，外加剂占水泥质量的0～10％，增强纤维占成品超平镜面水泥基材料的体积比为0～5％。
2.根据权利要求1所述的超平镜面水泥基材料，其特征是所述水泥基材料是普通混凝土、高性能混凝土、自密实混凝土、轻骨料混凝土或纤维增强混凝土；或者是砂浆、纤维增强砂浆、水泥净浆和纤维增强水泥浆体中的任何一种。
3.根据权利要求1所述的超平镜面水泥基材料，其特征是集料为碎石、砾石或黄砂、烧页岩、粉煤灰陶粒和珍珠岩中的任何一种。
4.根据权利要求1所述的超平镜面水泥基材料，其特征是所述水泥为硅酸盐水泥或碱激发矿渣水泥。
5.根据权利要求1所述的超平镜面水泥基材料，其特征是所述水泥由2～15％的硅灰或5～30％的粉煤灰、或10～40％的矿渣微粉所代替。
6.根据权利要求1所述的超平镜面水泥基材料，其特征是所述外加剂为减水剂、缓凝剂、早强剂、膨胀剂中的一种，或几种。
7.根据权利要求1所述的超平镜面水泥基材料，其特征是增强纤维为钢纤维，聚合物纤维和木质素纤维以及矿物纤维中的任何一种。
8.一种制备权利要求1至7中任一权利要求所述的超平镜面水泥基材料的方法，其特征是采用复型工艺，具体是采用包括以下步骤的方法：
1)原料的混合与搅拌：将水泥、水、集料、外加剂和增强纤维准确配料，搅拌成混合均匀的具有塑性到流态的拌和物；
2)将拌和物注入到采用平滑基板制作的模具里，或支有平滑基板的空间里；
3)采用震动台、插入震捣或附着震捣设备对拌合物进行振捣，使拌和物浆体均匀平铺到基板上；若采用自密实混凝土、砂浆或净浆，则此步骤省略；
4)对平铺到基板上的拌和物进行保湿或加湿养护，直到水泥水化后在基板表面形成完整的复型为止；
5)剥离基板，获得与基板平滑度接近的表面光亮的超平镜面水泥基材料。
9.根据权利要求8所述的超平镜面水泥基材料的制备方法，其特征是所述平滑基板为镀膜玻璃、浮法玻璃、有机玻璃、光亮的不锈钢或铝合金板材、光滑的塑料制品或天然晶体的平滑晶面中的任何一种；或者是在平整的材料上覆盖一层光滑的薄膜，该薄膜为有机塑料膜、金属箔或云母薄片。
10.一种具有装饰效果的超平镜面水泥基材料，其在浇筑一种表面光可鉴人、极富质感的清水混凝土或生产地砖、外墙砖和墙板水泥制品中的用途。
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