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一种凝石grs外墙板及其制造方法 Download PDF

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李莹
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Abstract

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种以凝石为胶凝材料，生产具有装饰功能，又具有防护功能的纤维增强凝石外墙板(GRS)的制造方法。所用原料重量百分比为：凝石胶凝材料30～80％，粉煤灰5～40％，闭孔膨胀珍珠岩0～20％，细砂10～50％，耐碱短切玻璃纤维3～4％，耐碱玻璃连续长纤维0.5～1.5％，纸浆纤维、棉纸浆纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或几种混合物占0.1～1％，外加0.5～2％的高效减水剂和15－30％的水。本发明使用凝石胶凝材料代替普通硅酸盐水泥作胶凝材料，使GRS板材的耐久性比GRC板材的耐久性大幅度提高，并使胶凝材料成本下降50％以上。

Description

一种凝石GRS外墙板及其制造方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种以凝石为胶凝材料，大量利用固体废弃物生产具有装饰功能，又具有防护功能的纤维增强凝石外墙板(GRS)的制造方法。
背景技术
具有高强、耐候、耐久等防护功能，同时具有一定的装饰功能的外墙板是与钢结构建筑和钢筋混凝土框架结构相配套的轻型墙体材料的重要组成部分。对这种外墙板的研究、生产与使用已有几十年的历史。目前这种板材生产的基本方法是以水泥作为胶凝材料，以各种纤维和它们的复合作为增强增韧组分，以浇注法或塑性挤出法成型。北新建材集团公司由日本引进关键性设备后分别在北京和苏州各建立了一条纤维增强水泥板生产线，产品的商品名称为“金邦板”。北京的生产线年产量为70万m2，苏州建立的生产线年产量为180万m2。金邦板是用干法松解所得纸浆纤维以及聚丙烯纤维作为增强组分，以普通硅酸盐水泥为胶凝材料，磨细石英粉、闭孔的膨胀珍珠岩等为细集料，并以30％的粉煤灰代替水泥，以羧甲基纤维作为增塑组分，水灰比控制在0.25～0.30之间，采用高压塑性挤出成型和蒸压养护工艺制造出的具有很好装饰效果的外墙装饰板，其装饰效果主要来自于金邦板表面的凹凸图案和可以随意调整颜色的漆料涂层。
天津市建工新型墙体材料有限公司由德国引进关键性设备建立了一条年产100m2的方孔条板生产线，商品名称为“3E板”。3E板以干法松解的纸纤维作为增强组分，以普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，用部分粉煤灰代替水泥，并掺有少量石膏。其成型方法也采用塑性挤出法。
以中国建筑材料研究院为技术依托，在山东临眗建设的6E示范住房所采用的LC型3E板是以低碱度硫铝酸盐水泥为胶凝材料，以粉煤灰、自燃过的煤矸石、火山渣、炉渣、浮石、膨胀珍珠岩等为集料，采用高抗碱玻璃连续纤维(或钢丝)和高抗碱玻璃短切纤维共同增强，高压塑性挤出成型，常温养护工艺生产的，属于轻质高强多孔墙板。
《中国建材科技》2001年第2期报道了一条由青岛鸿星建材有限公司建立的年产100万m2的GRC外墙装饰板生产线的生产工艺。该生产工艺中以425快硬硫铝酸盐水泥为胶凝材料，以粉煤灰、膨胀珍珠岩和细砂为微集料，以耐碱玻璃短切纤维和耐碱玻璃网格布共同增强为主，配以少量的聚乙烯醇纤维和/或纸浆纤维，采用连续浇注布浆和真空脱水，传送带式连续生产方式。后续处理为辊压压花和常温养护。
在以上所述的现有技术中存在三个方面有待解决的难题：
(1)如采用普通硅酸盐水泥作胶凝材料，则不能采用耐碱玻璃纤维作为增强组分，因为这种纤维在普通硅酸盐水泥的强碱性作用下会快速劣化。实际上都采用的是有机纤维作为增强组分。而有机纤维或是成本太高，或是力学性能不佳，同时有机纤维在室外阳光照射下和大气条件下易老化，即不能把力学性能优良和耐候性能极好的玻璃纤维与普通硅酸盐水泥同时使用。
(2)若采用低碱硫铝酸盐水泥和耐碱玻璃纤维，则一方面带来胶凝材料成本过高的问题，另一方面，由于硫铝酸盐水泥水化产物中含有大量的钙矾石，使制品的耐候性能大大下降。
(3)塑性挤出成型法能够生产高强度的板材，但需要额外加入大量的羧甲基纤维素等增塑剂，这部分增塑剂占去了原材料成本的20～30％。
发明内容
本发明目的是提供一种凝石GRS外墙板，使其水化后不产生游离Ca(OH)2，能够象硫铝酸盐一样保护耐碱玻璃纤维少受侵蚀，并且凝石的生产成本只有硫铝酸盐水泥成本的50％左右，同时其硬化体中不含大量的钙矾石，并有大量硅铝网络体存在，因此具有极好的耐候性。此外，以凝石作为胶凝材料、采用塑性挤出法成型时还可以省去大部分增塑剂，解决现有纤维增强水泥外墙板生产技术中的一系列难题。
一种凝石GRS外墙板，原料包括：凝石胶凝材料30～80重量％，粉煤灰5～40重量％，闭孔膨胀珍珠岩0～20重量％，细砂10～50重量％，耐碱短切玻璃纤维3～4重量％，耐碱玻璃连续长纤维0.5～1.5重量％，纸浆纤维、棉纸浆纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或几种混合物0.1～1％。原料外再加0.5～2％的高效减水剂和15-30％的水。
所述凝石胶凝材料为42.5普通凝石，细砂可以选用细度模数为1.5～2.5的河砂、山砂、尾矿、石粉，粉煤灰可以选用I、II级灰或经磨细后45μm筛余量不大于5％的III级灰和等外灰，耐碱玻璃纤维选用ZrO2含量不小于13.7％的耐碱玻璃纤维，其他纤维选用符合相应标准的合格品。
一种凝石GRS外墙板的制备方法，是将上述除了耐碱玻璃连续长纤维以外的所有原料再外加15％～35％的水进行混合，使之成均匀的湿土状，湿态混合料经带有震动功能的料斗喂入螺旋式练泥挤出机。在板坯的挤出过程中同时配入连续玻璃纤维。板坯的形状和尺寸可以由出坯口的形状进行调整。若使用带芯棒或芯板的出坯口则可得到具有孔洞结构或空心结构的板坯。板坯挤出后采用辊压工艺在板坯的表面压出各种装饰性花纹。
挤出的板坯经切坯操作后装上多层架状蒸养车。蒸养车的架子可以是辊道式，也可以是板条式。当采用板条式架子时需配备吸盘式转运机构进行装卸车操作。当采用辊道式架子时可以与蒸养窑两端的辊道式转运机构进行配套操作。
板坯在蒸养窑中停留3～10个小时，蒸养温度为60℃～100℃，蒸养后的板材出窑后静停1～5个小时，待板材中自由水含量降到10％以下时可在板材的外表面进行彩色喷涂。所用彩色涂料可以是常见外墙涂料中的任何一种或它们的组合。
喷完涂料的板材，待涂料干燥硬化后，需平行打捆存放，可在板材之间加垫不与板材涂料发生反应的平整薄垫，如纸板、岩矿棉板、玻璃纤维毯等。产品存放10～30天后可进行施工使用。
本发明的外墙板中还可以加入水泥外墙板中常用的添加剂。
有益效果
(1)凝石胶凝材料代替普通硅酸盐水泥作胶凝材料，解决了不能把力学性能优良和耐候性能好的玻璃纤维与普通硅酸盐水泥同时使用的问题。使GRS板材的耐久性比GRC板材的耐久性由大幅度提高；(2)与采用低碱硫铝酸盐水泥和耐碱玻璃纤维制造GRC板材相比，本发明可使胶凝材料成本下降50％以上，并使水化产物中不含有大量的钙矾石，从而避免了使制品的耐候性能不良的问题；(3)与传统挤出法生产GRC外墙板相比，本发明省去了大量的增塑剂，有利于降低生产成本。
具体实施方式
实施例1
所用原料重量百分比为：凝石胶凝材料30％，粉煤灰40％，闭孔膨胀珍珠岩5％，细砂20％，耐碱短切玻璃纤维3％，耐碱玻璃连续长纤维1％，棉纸浆纤维1％，外加2％的高效减水剂。所述凝石胶凝材料为42.5普通凝石，细砂选用细度模数为1.5的尾矿，粉煤灰选用经磨细后45μm筛余量不大于5％的等外灰，耐碱玻璃纤维选用ZrO2含量不小于13.7％的耐碱玻璃纤维，其他纤维选用符合相应标准的合格品。
将上述除了耐碱玻璃连续长纤维以外的所有原料再外加18％的水进行混合，使之成均匀的湿土状，湿态混合料经带有震动功能的料斗喂入螺旋式练泥挤出机。在板坯的挤出过程中同时配入连续玻璃纤维。出坯口使用不带芯棒或芯板的出坯口，得到结构的板坯。板坯挤出后采用辊压工艺在板坯的表面压出各种装饰性花纹。
挤出的板坯经切坯操作后装上多层架状蒸养车。蒸养车的架子为辊道式，与蒸养窑两端的辊道式转运机构进行配套操作。
板坯在蒸养窑中停留6个小时，蒸养温度为90℃，蒸养后的板材出窑后静停3个小时，待板材中自由水含量降到10％以下时可在板材的外表面进行彩色喷涂。喷完涂料的板材，待涂料干燥硬化后，平行打捆存放，在板材之间加垫不与板材涂料发生反应的平整薄垫，如纸板、岩矿棉板、玻璃纤维毯等。产品存放15天后进行施工使用。所得产品主要性能见表1。
表1 实施例1所得产品主要性能
 
板厚(mm) 21 15 12 备注
密度(Kg/cm3) 1.52 1.55 1.58
抗折破坏载荷(N) 2200 1500 1300 跨距1000mm
抗冲击(J) 60 38 30 按JISA1480方法
含水率(％) 4 4 4
吸水率(％) 15 10 8
尺寸变化率(％) 0.09 0.06 0.05 由气干至饱和水
抗冻融性(次) 310 350 380 -20℃-+20℃冻融循环无破坏次数         
燃烧性能 不燃 不燃 不燃 按JC666—1977方法
抗折强度保留率(％) 90 90 90 按JC666—1977方法
实施例2
所用原料重量百分比为：凝石胶凝材料60％，粉煤灰10％，闭孔膨胀珍珠岩15％，细砂10％，耐碱短切玻璃纤维3％，耐碱玻璃连续长纤维1％，棉纸浆纤维1％，外加2％的高效减水剂。所述凝石胶凝材料为42.5普通凝石，细砂选用细度模数为1.5的河矿，粉煤灰选用经磨细后45μm筛余量不大于5％的III级灰，耐碱玻璃纤维选用Zr02含量不小于13.7％的耐碱玻璃纤维，其他纤维选用符合相应标准的合格品。
将上述除了耐碱玻璃连续长纤维以外的所有原料再外加30％的水进行混合，使之成均匀的湿土状，湿态混合料经带有震动功能的料斗喂入螺旋式练泥挤出机。在板坯的挤出过程中同时配入连续玻璃纤维。出坯口使用不带芯棒或芯板的出坯口，得到结构的板坯。板坯挤出后采用辊压工艺在板坯的表面压出各种装饰性花纹。
挤出的板坯经切坯操作后装上多层架状蒸养车。蒸养车的架子为辊道式，与蒸养窑两端的辊道式转运机构进行配套操作。
板坯在蒸养窑中停留8个小时，蒸养温度为80℃，蒸养后的板材出窑后静停3个小时，待板材中自由水含量降到10％以下时可在板材的外表面进行彩色喷涂。喷完涂料的板材，待涂料干燥硬化后，平行打捆存放，在板材之间加垫不与板材涂料发生反应的平整薄垫，如纸板、岩矿棉板、玻璃纤维毯等。产品存放15天后进行施工使用。所得产品主要性能见表2。
表2 实施例2所得产品主要性能
 
板厚(mm) 21 15 12 备注
密度(Kg/cm3) 1.32 1.35 1.38
抗折破坏载荷(N) 2000 1400 1300 跨距1000mm
抗冲击(J) 50 30 28 按JISA1480方法
含水率(％) 8 7 7
吸水率(％) 18 12 11
尺寸变化率(％) 0.09 0.06 0.05 由气干至饱和水
抗冻融性(次) 280 300 320 -20℃-+20℃冻融循环无破坏次数         
燃烧性能 不燃 不燃 不燃 按JC666—1977方法
抗折强度保留率(％) 90 90 90 按JC666—1977方法
实施例3
所用原料重量百分比为：凝石胶凝材料50％，粉煤灰15％，闭孔膨胀珍珠岩10％，细砂、20％，耐碱短切玻璃纤维3％，耐碱玻璃连续长纤维、1％，棉纸浆纤维0.3％，聚乙烯醇纤维0.7％，外加1.8％的高效减水剂。所述凝石胶凝材料为42.5普通凝石，细砂选用细度模数为1.8的山砂，粉煤灰选用经磨细后I级灰，耐碱玻璃纤维选用ZrO2含量不小于13.7％的耐碱玻璃纤维，其他纤维选用符合相应标准的合格品。
将上述除了耐碱玻璃连续长纤维以外的所有原料再外加23％的水进行混合，使之成均匀的湿土状，湿态混合料经带有震动功能的料斗喂入螺旋式练泥挤出机。在板坯的挤出过程中同时配入连续玻璃纤维。出坯口使用不带芯棒或芯板的出坯口，得到结构的板坯。板坯挤出后采用辊压工艺在板坯的表面压出各种装饰性花纹。
挤出的板坯经切坯操作后装上多层架状蒸养车。蒸养车的架子为辊道式，与蒸养窑两端的辊道式转运机构进行配套操作。
板坯在蒸养窑中停留7个小时，蒸养温度为90℃，蒸养后的板材出窑后静停3个小时，待板材中自由水含量降到10％以下时可在板材的外表面进行彩色喷涂。喷完涂料的板材，待涂料干燥硬化后，平行打捆存放，在板材之间加垫不与板材涂料发生反应的平整薄垫，如纸板、岩矿棉板、玻璃纤维毯等。产品存放15天后进行施工使用。所得产品主要性能见表3。
表3 实施例3所得产品主要性能
 
板厚(mm) 21 15 12 备注
密度(Kg/cm3) 1.48 1.50 1.52
抗折破坏载荷(N) 2100 1600 1500 跨距1000mm
抗冲击(J) 56 38 33 按JISA1480方法
含水率(％) 6 6 6
吸水率(％) 16 12 10
尺寸变化率(％) 0.09 0.06 0.05 由气干至饱和水
抗冻融性(次) 290 320 350 -20℃-+20℃冻融循环无破坏次数         
燃烧性能 不燃 不燃 不燃 按JC666—1977方法
抗折强度保留率(％) 90 90 90 按JC666—1977方法

Claims (9)

1、一种凝石GRS外墙板，其特征在于，所用原料以重量百分比计包括：凝石胶凝材料30～80％，粉煤灰5～40％，闭孔膨胀珍珠岩0～20％，细砂10～50％，耐碱短切玻璃纤维3～4％，耐碱玻璃连续长纤维0.5～1.5％，纸浆纤维、棉纸浆纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或几种混合物0.1～1％；原料外再加0.5～2％的高效减水剂和15-30％的水。
2、如权利要求1所述的凝石GRS外墙板，其特征在于其中凝石胶凝材料为42.5普通凝石，细砂是细度模数为1.5～2.5的河砂、山砂、尾矿或石粉，粉煤灰是I、II级灰或经磨细后45μm筛余量不大于5％的III级灰或等外灰，耐碱玻璃纤维是ZrO2含量不小于13.7％的耐碱玻璃纤维。
3、如权利要求1或2所述的凝石GRS外墙板，其特征在于制造方法是将所述的除了耐碱玻璃连续长纤维以外的所有原料进行混合，使之成均匀的湿土状，湿态混合料经带有震动功能的料斗喂入螺旋式练泥挤出机，在板坯的挤出过程中同时配入耐碱连续玻璃长纤维，挤出的板坯经切坯操作后装上多层架状蒸养车，板坯在蒸养窑中停留3～10个小时，蒸养温度为60℃～100℃，蒸养后的板材出窑后静停1～5个小时，待板材中自由水含量降到10％以下时在板材的外表面进行彩色喷涂。
4、如权利要求3所述的凝石GRS外墙板的制造方法，其特征在于使用带芯棒或芯板的出坯口以得到具有孔洞结构或空心结构的板坯。
5、如权利要求3所述的凝石GRS外墙板的制造方法，其特征在于板坯挤出后采用辊压工艺在板坯的表面压出各种装饰性花纹。
6、如权利要求3所述的凝石GRS外墙板的制造方法，其特征在于蒸养车的架子是辊道式或板条式，当采用板条式架子时配备吸盘式转运机构进行装卸车操作，当采用辊道式架子时与蒸养窑两端的辊道式转运机构进行配套操作。
7、如权利要求3所述的凝石GRS外墙板的制造方法，其特征在于所用彩色涂料是外墙涂料中的任何一种或它们的组合。
8、如权利要求3所述的凝石GRS外墙板的制造方法，其特征在于喷完涂料的板材，待涂料干燥硬化后，需平行打捆存放，在板材之间加垫不与板材涂料发生反应的平整薄垫。
9、如权利要求8所述的凝石GRS外墙板的制造方法，其特征在于所述平整薄垫是纸板、岩矿棉板、玻璃纤维毯。
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