CN101244923B - 一种高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板 - Google Patents

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Abstract

一种高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板，其由以下材料制成：石膏胶凝材料，潜在活性粉料，碱性激发剂，填料，增强材料，促凝剂，缓凝剂，减水剂，早强剂；各组分的重量配比为：石膏胶凝材料15％-56％，潜在活性粉料10％-20％，碱性激发剂3％-15％，填料30％-80％，增强材料0-1.0％，促凝剂0-3％，早强剂0-0.8％，减水剂0-1％，缓凝剂0-0.5％。本发明之挤压成型石膏基复合生态墙板强度高，耐水性能好，生产成本低，干燥收缩率低，硬化快，性价比高。

Description

一种高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板
技术领域
本发明涉及一种轻质多孔墙板，具体地说，是涉及一种高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板。
背景技术
钢筋混凝土框架结构建筑已成为我国建筑的主流形式。
对于框架结构建筑，采用墙板(包括外墙板和内隔墙板)作为墙体是今后发展的方向。目前，技术较为成熟的墙板是轻质内隔墙板(包括轻质分户墙板和轻质分室墙板，简称“轻质隔墙板”)。使用轻质隔墙板，既体现了以人为本，与时俱进，不断改善人们工作、生活、居住条件的时代特征，又符合我国国情。
目前应用较多的轻质隔墙板主要有GRC板、普通石膏空心条板、高强耐水石膏基生态墙板和挤压成型板。其中挤压成型板主要有低碱早强水泥(硫铝酸盐水泥、高铝水泥、铁铝酸盐水泥等)挤压成型板和普通水泥(硅酸盐水泥)挤压成型板。由于低碱早强水泥挤压成型板强度高，硬化快，生产效率高，干燥收缩率低，曾得到规模化应用，但因低碱水泥成本高，导致低碱水泥挤压板成本高、性价比低，而逐渐退出市场。普通水泥挤压板，由于成本低，尚有一定的低端市场，但由于普通水泥挤压板固化不完全，干燥收缩率高，成墙后易开裂，应用范围越来越小。
发明内容
本发明的目的在于克服现有低碱水泥挤压成型隔墙板或普通水泥挤压成型墙板存在的缺陷，提供一种强度高，耐水性能好，生产成本低，干燥收缩率低，硬化快，性价比高的高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板。
本发明是通过以下技术方案实现的：其由以下材料制成：石膏胶凝材料，潜在活性粉料，碱性激发剂，填料，增强材料，促凝剂，缓凝剂，减水剂，早强剂；各组分的重量配比为：石膏胶凝材料15％-56％(优选20％-40％)，潜在活性粉料10％-20％，碱性激发剂3％-15％，填料30％-80％(优选40％-60％)，增强材料0-1.0％，促凝剂0-3％，早强剂0-0.8％，减水剂0-1％，缓凝剂0-0.5％；各组分合计为100％；
所述石膏胶凝材料，可以是选自建筑石膏、氟石膏和二水石膏中的一种或二种以上的混合物，优选方案为建筑石膏、氟石膏的混合物或二水石膏与氟石膏的混合物；建筑石膏与氟石膏的混合重量配比为0-100％∶100％-0，或二水石膏与氟石膏的混合重量比为0-100％∶100％-0，更优选方案为建筑石膏20％-50％∶氟石膏80％-50％，或二水石膏20％-80％∶氟石膏80％-20％，更进一步优选的方案为建筑石膏、氟石膏和二水石膏的混合物，混合重量配比为建筑石膏∶氟石膏∶二水石膏＝1-3∶7-3∶2-4，最优的方案为所述三者混合物的重量配比为建筑石膏∶氟石膏∶二水石膏＝1∶1∶1；
所述建筑石膏可用高强石膏，即α-半水石膏代替；所述氟石膏为无水石膏，包括干法氟石膏或湿法氟石膏，也可用硬石膏代替；所述二水石膏为天然石膏、二水石膏或化学石膏，化学石膏也称为工业副产品石膏，主要包括脱硫石膏、预处理的磷石膏、预处理的柠檬石膏等；
所述潜在活性粉料为选自磨细水淬矿渣(即水淬炼铁高炉矿渣)、磨细粉煤灰、磨细化铁炉渣、磨细铁合金渣、硅灰或磨细氟石粉中的一种或两种以上的混合物，优选方案为粉煤灰和水淬矿渣两者的混合料，更优选方案为，混合料配比为粉煤灰∶水淬矿渣＝1∶1；
所述碱性激发剂为选自硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰中的一种或几种的混合物，优选方案为硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种与石灰的混合物，水泥与石灰的混合重量配比为90％-99％∶10％-1％；
所述填料为炉渣或炉渣与膨胀珍珠岩的混合物，加膨胀珍珠岩的目的主要是为了降低墙板的重量，二者的混配比可以为炉渣∶膨胀珍珠岩＝80％-100％∶20％-0，优选配比为88％-94％∶12％-6％；
所述炉渣可用水淬矿渣、钢渣、冶金矿渣、化铁炉渣或废弃混凝土再生骨料代替，所述的膨胀珍珠岩可用陶粒、氟石粉或蛭石粉代替；
所述的增强材料可为耐碱玻璃纤维或聚合物纤维(如维仑纤维、聚丙烯纤维或尼龙纤维)或天然植物纤维等，也可用水泥挤压成型板用的钢丝代替。
所述促凝剂为公知常用的石膏促凝剂，优选明矾、煅烧明矾、硫酸钾、硫酸钠或明矾与硫酸钠的共混物；
所述减水剂和早强剂为公知常用的水泥减水剂和水泥早强剂。
生产方法：按各组分材料配比计量，加相当于原材料总重量8％-15％的水，通过搅拌机搅拌均匀，用挤压成型机挤压成型，切板，堆码，自然养护或洒水养护10～28天，即得高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板。通过挤压改变挤压成型机的型号，可生产厚度为90mm～150mm厚的石膏基复合生态墙板。
本发明之挤压成型石膏基复合生态墙板强度高，耐水性能好，生产成本低，干燥收缩率低，硬化快，性价比高。
本发明使用的原料中，包括有工业副产品石膏，如脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、柠檬石膏等，可以化废为宝，有利于节能减排，发展循环经济。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
(一)二水石膏(脱硫石膏)、氟石膏优化配比实施例
主要原料为二水石膏(脱硫石膏)、氟石膏、水淬矿渣粉、水泥、石灰、膨胀珍珠岩、炉渣，它们的重量配比为：
二水石膏∶氟石膏∶水淬矿渣粉∶水泥∶石灰∶膨胀珍珠岩∶炉渣
1#＝0∶600∶300∶100∶10∶40∶1100
2#＝100∶500∶300∶100∶10∶40∶1100
3#＝300∶300∶300∶100∶10∶40∶1100
4#＝400∶200∶300∶100∶10∶40∶1100
5#＝400∶300∶400∶100∶10∶40∶1100
6#＝450∶250∶300∶100∶10∶40∶1100
7#＝500∶100∶300∶100∶10∶40∶1100
8#＝600∶0∶300∶100∶10∶40∶1100
按上述重量配比，各配制原材料500公斤，再各加明矾2.0公斤，维仑纤维1公斤，50公斤水，搅拌均匀，用挤压成型机挤压成型，硬化后切割堆码，洒水养护28天，切割小试样：20×20×150(mm)，抗弯强度试样，20×20×30(mm)，抗压强度试样，分别按GB/T 17669.3-1999规定方法测试其抗压强度、抗弯强度和泡水72小时的软化系数，实验结果见表1。
(接下页)
表1：1#-8#高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板物理力学性能
试样   密度g/cm3 抗压强度MPa 抗弯强度MPa 软化系数 备注
  1#   1.3   15.0   2.0   0.86
  2#   1.25   23.5   2.5   0.85   抗压强度高
  3#   1.3   17.5   2.0   0.82
  4#   1.2   20.5   2.1   0.80
  5#   1.3   20.5   3.5   0.83   抗压抗弯强度高
  6#   1.2   17.6   3.0   0.85   抗压抗弯强度高
  7#   1.2   14.5   1.5   0.82
  8#   1.1   8.4   2.3   0.79
从表1可见，1#至6#试样有较高的抗压强度、弯曲强度，但从1#到8#试样，二水石膏配比增大，氟石膏减少，二水石膏价格远低于氟石膏，综合考虑，3#～6#试样综合性能更优。
(二)建筑石膏与脱硫石膏配比优化实施例
主要原料为建筑石膏、脱硫石膏、水淬矿渣粉、水泥、石灰、膨胀珍珠岩、炉渣，它们的重量比为：
建筑石膏∶脱硫石膏∶水淬矿渣粉∶水泥∶石灰∶膨胀珍珠岩∶炉渣
9#＝0∶600∶300∶100∶15∶40∶1000
10#＝50∶550∶300∶100∶15∶40∶1000
11#＝100∶500∶300∶100∶15∶40∶1000
12#＝150∶450∶300∶100∶15∶40∶1000
13#＝200∶400∶300∶100∶15∶40∶1000
14#＝300∶300∶300∶100∶15∶40∶1000
15#＝400∶200∶300∶100∶15∶40∶1000
16#＝500∶100∶300∶100∶15∶40∶1000
17#＝600∶0∶300∶100∶15∶40∶1000
称取按照上述重量配比配制的原材料各500公斤，再各加废麻纤维0.5公斤，水60公斤，搅拌均匀，用挤压成型机成型，硬化切割，堆码，洒水养护28天，切割成小试样，抗压强度试样20×20×30(mm)，抗弯强度试样20×20×150(mm)，然后分别按GB/T 17669.3-1999规定方法测试压缩强度、弯曲强度、泡水72小时软化系数，实验结果见表2。
表2 9#-17#不同石膏组分石膏基复合生态墙板物理力学性能
  试样   密度g/cm3  压缩强度MPa  弯曲强度MPa   软化系数
  9#   1.28   18.5   2.2   0.85
  10#   1.24   19.2   2.3   0.84
  11#   1.29   20.6   2.7   0.85
  12#   1.30   21.0   2.6   0.86
  13#   1.22   23.2   3.2   0.86
  14#   1.26   25.6   3.5   0.86
  15#   1.23   22.3   3.2   0.82
  16#   1.2   16.7   2.6   0.83
  17#   1.23   16.9   2.2   0.82
由表2可见，9#～17#配方墙板，建筑石膏组分逐步增大，脱硫石膏即二水石膏组分逐步降低，综合强度、固化时间、生产效率、生产成本综合考虑，优选12#～15#的配方。
(三)建筑石膏、脱硫石膏和氟石膏配比优化实施例
主要原料为建筑石膏、脱硫石膏、氟石膏、磨细水淬矿渣粉、水泥、石灰、膨胀珍珠岩、炉渣，它们的重量配比为：
建筑石膏∶脱硫石膏∶氟石膏∶水淬矿渣粉∶水泥∶石灰∶膨胀珍珠岩∶炉渣
18#＝0∶200∶400∶300∶100∶3∶60∶1000
19#＝0∶300∶300∶300∶100∶3∶60∶1000
20#＝100∶300∶200∶300∶100∶3∶60∶1000
21#＝200∶200∶200∶300∶100∶3∶60∶1000
22#＝300∶0∶300∶300∶100∶3∶60∶1000
23#＝200∶0∶400∶300∶100∶3∶60∶1000
24#＝300∶100∶200∶300∶100∶3∶60∶1000
称取按照上述重量配比配制的原材料各500公斤，再各加耐碱玻纤2公斤，水60公斤，搅拌均匀，挤压成型，硬化后切割堆码，自然养护28天，切割成试样，抗弯试样尺寸20×20×150(mm)，抗压试样20×20×30(mm)。然后，按GB/T 17669.3-1999规定方法分别测试密度、弯曲强度、压缩强度、泡水72小时的软化系数，实验结果见表3。
(接下页)
表3 18#-24#挤压成型石膏基生态墙板的物理力学性能
  试样   密度g/cm3  压缩强度MPa  弯曲强度MPa   软化系数
  18#   1.1   24.0   2.4   0.82
  19#   1.07   23.0   2.3   0.84
  20#   1.08   26.0   2.4   0.82
  21#   1.12   18.0   4.0   0.85
  22#   1.01   21.0   2.4   0.83
  23#   1.00   23.0   2.2   0.86
  24#   1.03   14.0   2.1   0.85
从表3可见，建筑石膏、脱硫石膏、氟石膏配比为：0-30％∶60％-30％∶0％-40％时，墙板均有较好的力学性能，综合硬化时间、生产效率等因素考虑，优选配方为建筑石膏∶脱硫石膏∶氟石膏重量配比为1∶1∶1。
(四)仅用氟石膏作石膏胶凝材料实施例
主要原料为氟石膏、磨细水淬矿渣粉、水泥、石灰、膨胀珍珠岩、炉渣、煅烧明矾(促凝剂)，它们的重量配比为：
氟石膏∶水淬矿渣粉∶水泥∶石灰∶膨胀珍珠岩∶炉渣∶煅烧明矾
25#＝500∶400∶100∶10∶40∶1000∶20
26#＝550∶350∶100∶10∶40∶1000∶20
27#＝600∶300∶100∶10∶40∶1000∶20
28#＝700∶300∶100∶10∶40∶1000∶20
29#＝700∶250∶100∶10∶40∶1000∶20
称取按照上述重量配比配制的原材料各500公斤，再各加柠檬酸钾5公斤，水60公斤，搅拌均匀，挤压成型，硬化后切割堆码，洒水养护28天，切割成试样，弯曲试样尺寸为20×20×150(mm)，抗压试样20×20×30(mm)，然后按GB/T 17669.3-1999规定方法分别测弯曲强度、压缩强度、密度，实验结果见表4
表4 25#-29#氟石膏挤压板成型石膏基复合生态墙板的物理力学性能
  试样   密度g/cm3  压缩强度MPa  弯曲强度MPa   软化系数
  25#   1.02   25.0   2.2   0.90
  26#   1.05   25.2   2.3   0.88
  27#   1.02   26.0   2.6   0.86
  28#   1.00   23.0   2.4   0.75
  29#   1.00   22.5   2.1   0.65
从表4可以看出，当氟石膏∶水淬矿渣＝550-700∶350-300时，本发明挤压成型石膏基复合生态墙板具有较优的力学性能。
(五)填料炉渣重量配比优化实施例
主要原材料为建筑石膏、柠檬石膏、氟石膏、水淬矿渣粉、水泥、石灰、膨胀珍珠岩、炉渣，它们的重量配比分别为：
建筑石膏∶柠檬石膏∶氟石膏∶水淬矿渣粉∶水泥∶石灰∶膨胀珍珠岩∶炉渣
30#＝200∶200∶200∶300∶100∶0∶40∶600
31#＝200∶200∶200∶300∶100∶0∶40∶750
32#＝200∶200∶200∶300∶100∶0∶40∶900
33#＝200∶200∶200∶300∶100∶0∶40∶1040
34#＝200∶200∶200∶300∶100∶0∶40∶1390
35#＝200∶200∶200∶300∶100∶0∶40∶1500
36#＝200∶200∶200∶300∶100∶0∶40∶2000
称取按照上述重量配比配制的原材料各500公斤，各加水70公斤，缓凝剂2.5公斤，搅拌均匀，挤压成型，硬化后切割、堆码、洒水养护28天，切割成试样，试样尺寸实施例4相同，然后按GB/T 17669.3-1999规定方法测试压缩强度、弯曲强度、泡水72小时的软化系数，实验结果见表5：
表5不同填料组分挤压成型石膏基复合生态墙板力学性能
  试样  压缩强度MPa  弯曲强度MPa   软化系数
  30#   28.3   4.0   0.85
  31#   26.8   3.8   0.85
  32#   23.6   3.9   0.83
  33#   16.0   4.0   0.83
  34#   10.3   2.5   0.86
  35#   9.2   1.0   0.82
  36#   7.5   0.61   0.81
从表5可以看出，随着炉渣填料的重量增加，弯曲强度降低，炉渣填料的优选重量配比为40％-60％
(六)磷石膏配比实施例
主要原料为建筑石膏、预处理磷石膏、水淬矿渣粉、水泥、石灰、膨胀珍珠岩、炉渣，各组分重量配比为：
建筑石膏∶磷石膏∶水淬矿渣粉∶水泥∶石灰∶膨胀珍珠岩∶炉渣∶氟石膏
37#＝200∶200∶300∶100∶0∶40∶1040∶200
38#＝100∶500∶300∶100∶0∶40∶1000∶0
39#＝200∶400∶300∶100∶0∶120∶1000∶0
40#＝300∶300∶300∶100∶0∶80∶1000∶0
41#＝400∶200∶300∶100∶0∶40∶1000∶0
42#＝0∶600∶300∶100∶20∶0∶1000∶0
36#＝200∶200∶200∶300∶100∶0∶40∶2000
称取按照上述重量配比配制的原材料各500公斤，各加水60公斤，早强剂3公斤，搅拌均匀，挤压成型，硬化后切割、堆码、洒水、养护28天，切割试样，按GB/T 17669.3-1999规定方法测试抗压强度、抗弯强度、软化系数，测试结果见表6。
表6磷石膏挤压成型石膏基复合生态墙板力学性能
  试样   压缩强度MPa  弯曲强度MPa   软化系数
  37#   17.6   3.9   0.80
  38#   16.8   2.3   0.82
  39#   6.0   1.6   0.84
  40#   8.5   1.8   0.85
  41#   21.5   3.0   0.86
  42#   20.4   2.1   0.81

Claims (9)

1.一种高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板，其特征在于，由以下材料制成：石膏胶凝材料，潜在活性粉料，碱性激发剂，填料，增强材料，促凝剂，缓凝剂，减水剂，早强剂；各组分的重量配比为：石膏胶凝材料15％-56％，潜在活性粉料10％-20％，碱性激发剂3％-15％，填料30％-80％，增强材料0-1.0％，促凝剂0-3％，早强剂0-0.8％，减水剂0-1％，缓凝剂0-0.5％；
所述石膏胶凝材料选自建筑石膏、氟石膏和二水石膏中的一种或二种以上的混合物；
所述潜在活性粉料为选自磨细水淬矿渣、磨细粉煤灰、磨细化铁炉渣、磨细铁合金渣、硅灰、磨细氟石粉中的一种或两种以上的混合物；
所述碱性激发剂为选自硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰中的一种或几种的混合物；
所述填料为炉渣或炉渣与膨胀珍珠岩的混合物；当填料为炉渣与膨胀珍珠岩的混合物时，二者的混配比为炉渣∶膨胀珍珠岩＝88％-94％∶12％-6％；
所述增强材料为耐碱玻璃纤维或聚合物纤维或天然植物纤维或水泥挤压成型板用的钢丝。
2.如权利要求1所述的高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板，其特征在于，所述石膏胶凝材料重量配比为20％-40％，填料重量配比为40％-60％。
3.如权利要求1或2所述的高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板，其特征在于，所述石膏胶凝材料为建筑石膏和氟石膏的混合物或二水石膏与氟石膏的混合物。
4.如权利要求3所述的高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板，其特征在于，所述建筑石膏和氟石膏的混合物中，建筑石膏重量配比为20％-50％，氟石膏重量配比为80％-50％；所述二水石膏和氟石膏的混合物中，二水石膏重量配比为20％-90％，氟石膏重量配比为10％-8％。
5.如权利要求1或2所述的高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板，其特征在于，所述石膏胶凝材料为建筑石膏、氟石膏和二水石膏的混合物，重量配比为建筑石膏∶氟石膏∶二水石膏＝1-3∶7-3∶2-4。
6.如权利要求5所述的高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板，其特征在于，所述建筑石膏、氟石膏和二水石膏的重量配比为建筑石膏∶氟石膏∶二水石膏＝1∶1∶1。
7.如权利要求1或2所述的高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板，其特征在于，所述建筑石膏用α-半水石膏代替；所述氟石膏用硬石膏代替，所述二水石膏用脱硫石膏或磷石膏或柠檬石膏代替。
8.如权利要求1或2所述的高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板，其特征在于，所述潜在活性粉料为粉煤灰和水淬矿渣两者的混合料，混合料配比为粉煤灰∶水淬矿渣＝1∶1。
9.如权利要求1或2所述的高强耐水挤压成型石膏基复合生态墙板，其特征在于，所述碱性激发剂为硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种与石灰的混合物，水泥与石灰的混合重量配比为90％-99％∶10％-1％。
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