CN101736852A

CN101736852A - 高粉煤灰掺量的轻质装饰板材

Info

Publication number: CN101736852A
Application number: CN200910242171A
Authority: CN
Inventors: 王志新; 刁桂芝
Original assignee: China Building Materials Academy CBMA
Current assignee: China Building Materials Academy CBMA
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: CN101736852B

Abstract

一种高粉煤灰掺量的装饰板材及其生产方法，属于建材领域。该装饰板材由水泥、粉煤灰、维纶纤维、珍珠岩、海泡石、纸浆、微硅粉、玻璃纤维、聚丙烯酰胺组成，配方中加入适量的微硅粉，可减少抄取过程中轻质材料的漂浮，同时较大提高装饰板材中的粉煤灰的用量，最高掺量可达40％。对常规的无石棉水泥平板的抄取工艺进行适当改进，养护后的装饰板材经涂料喷涂后，具有经济适用、阻燃、轻质、收缩小、环保、保温、防潮、耐久性好的优点。

Description

高粉煤灰掺量的轻质装饰板材

技术领域

本发明属于建筑材料领域，主要涉及对工业废料的再利用，具体涉及一种高粉煤灰掺量的经济型轻质装饰板材及其生产方法。

背景技术

中国近年来经济快速发展，不可避免产生大量的工业废弃物，由此带来的环境危害也不容乐观，如何解决废弃物的资源再利用问题也是我国“十一五”期间的重大课题。而燃煤电厂排放的粉煤灰这类工业废料的处理也日趋严峻，粉煤灰的综合利用，变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决我国电力生产环境污染，资源缺乏之间矛盾的重要手段。

90年代后，在采用抄取法生产纤维水泥制品行业中，由于石棉对人体的危害已为大家所重视，逐渐由无石棉抄取工艺所替代，生产工艺中的原材料基本上使用水泥、维纶纤维、海泡石、纸浆、石英粉、硅灰石等，对于轻质板材，通常还要加入一定量的珍珠岩细粉，例如CN1104613“一种轻质纤维水泥纤维板的制法”增加了25～30％的珍珠岩细粉，可生产出轻质的纤维水泥板(配比：水泥55-60，维纶纤维：2.8-3.0，膨胀珍珠岩：25-35，纤维状海泡石：3.5-4.5，云母：2.5-4.0，纸浆：0.8-1.0，玻璃纤维：0.8-1.0)。由于珍珠岩的吸水率极高，因此轻质板材的干燥收缩及湿胀率较大，该专利通过加入云母来改善，但收缩率仍高达0.22％。此外，在生产纤维水泥平板时，主要的原材料为水泥，其掺量通常要高达60％～80％，即使生产轻质板材，水泥的掺量也不能低于55％，而水泥的生产属高能耗、高污染，对环境的破坏也不容忽视，在这类板材中大量使用水泥虽然强度能够满足要求，但是大量水泥水化后，收缩值也同样较高，因此养护后板材的收缩率及湿胀率偏高。

粉煤灰来源较为广泛，价格低廉，如果能在水泥纤维板材中掺入，可以减少板材的干燥收缩，还可以减少水泥用量从而直接降低产品的生产成本。但是，如果在轻质板材配方中直接加入大量的粉煤灰后，意味着板材中的主要胶凝材料水泥掺量将大量下降，如此板的容重自然会降低，收缩值会降低，这会直接造成板材的抗弯强度明显下降；尤其是在抄取工艺生产水泥轻质板材时，由于粉煤灰的密度较轻，十分容易出现在料浆的表面漂浮问题，因此，高掺量粉煤灰在抄取水泥板材方面至今没有产品出现，也没有相关文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高粉煤灰掺量的轻质装饰板，对常规的无石棉水泥平板的抄取工艺进行了改进，以实现高掺量粉煤灰的目标，以此降低轻质装饰板材的生产成本，解决工业废弃物带来的环境问题。

具体来讲，所述一种高粉煤灰掺量的经济型轻质装饰板的原料配方包括以下重量份数比的组分：水泥30-40份，粉煤灰30-40份、维纶纤维3.0-3.2份、珍珠岩10-16份、海泡石4.0-5.0份、氢氧化铝0.5-1.0份、纸浆0.8-1.2份、微硅粉4-6份、玻璃纤维0.8-1.0份。

所述水泥为42.5#或52.5#普通硅酸盐水泥。

所述粉煤灰为一级灰或二级，也可经磨细处理。

所述微硅粉比表面积为15000～25000m²/kg。

所述氢氧化铝为工业Al(OH)₃。

本发明另一目的在于提供一种高粉煤灰掺量的轻质装饰板的制备方法。本发明方法在现有的无石棉水泥制品抄取成型工艺的基础上进行如下改进：

(1)粉煤灰、微硅粉及氢氧化铝与水泥同时加入料浆池内打浆；

(2)在抄取过程中，使用三个真空泵进行脱水处理成板坯；以及

(3)板坯成型压力为8-12MPa。

采用以上方案，本发明为了优化轻质装饰板的性能，减少部分水泥的用量，实验证明加入适量的微硅粉后，可较大提高粉煤灰在装饰板材中的用量，最高掺量可达40％，养护后的装饰板材经涂料喷涂即可使用。由于最大限度利用工业废弃物粉煤灰，和同类轻质装饰板的相比，装饰板材的抗弯强度略有增加、干燥收缩下降，产品的生产成本可下降15％左右，从可持续发展的角度来看，本发明技术有很好的社会及经济效益，特别适合乡村建筑推广使用，适用于各种工业与民用建筑内墙隔断、吊顶板、通风道、地下工程墙板及框架结构的复合外墙等场合，因此产业化前景非常广阔。

具体实施方式

本发明高粉煤灰掺量的经济型轻质装饰板，是在料浆中加入大量的粉煤灰，并加入适量的微硅粉进行改性而制得。其原料配方包括以下重量份数比的组分：水泥30-40份，粉煤灰30-40份、维纶纤维3.0-3.2份、珍珠岩10-16份、海泡石4.0-5.0份、氢氧化铝0.5-1.0份、纸浆0.8-1.2份、微硅粉4-6份、玻璃纤维0.8-1.0份。这里，水泥可以为42.5#或52.5#普通硅酸盐水泥；粉煤灰最好为一级灰或二级；使用的微硅粉比表面积为15000～25000m²/kg；氢氧化铝可以为工业Al(OH)₃。这些原料均可以商购获得。

轻质装饰板采用现有的无石棉水泥制品抄取成型工艺制得，其中有如下改进：

(1)粉煤灰、微硅粉及氢氧化铝与水泥同时加入料浆池内打浆：以避免料浆的表面漂浮问题；

(2)在抄取过程中使用三个真空泵进行脱水处理成板坯：现有抄取工艺中一般使用一个真空泵进行脱水，本发明增加二个真空泵是为了降低抄取后板坯的含水率；

另外，板坯成型为板材时需加压，板坯成型压力设定为8-12MPa为佳。

本发明的原料组配和板材制备工艺具有以下的优点：

(1)从机理上分析：微硅粉具有高火山灰活性，与水泥水化产生的氢氧化钙发生反应，生成大量多孔状的水化硅酸钙凝胶，补偿了高粉煤灰掺量的强度损失。同时微硅粉能够提高纤维与水泥基材的握裹力，板材的纤维增强效果显著提高。

(2)大量的粉煤灰及超细的微硅粉具有优异填充性能，不同的粒度级配相互配合填充于装饰板材的内部，显著地降低了板材的干燥收缩，同时加入氢氧化铝后，在板材内部形成凝胶，也能降低干燥收缩。

(3)生产工艺方面：微硅粉的加入能够减少水泥粒子流失，同时微硅粉能够增加料浆的粘度，减少轻质材料及粉煤灰的漂浮。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

高粉煤灰掺量的经济型轻质装饰板材的制备及物理力学性能

实施例1、

用下述方法制备高粉煤灰掺量的经济型轻质装饰板材，具体方法包括以下步骤：

(1)称取维纶纤维6.75kg、纸浆2.25kg、纤维状海泡石10.1kg，倒入松解机内松解10分钟后，放入打浆机，再顺序加入42.5#普通硅酸盐水泥76.5kg、氢氧化铝1.3kg，粉煤灰90kg、微硅粉11.3kg、粒径小于0.15mm的珍珠岩细粉25kg、10mm短切玻璃纤维1.8kg和水，搅拌15分钟成料浆，料浆浓度控制在8～15wt％(干料/(干料+水)的百分比)。

(2)料浆加入抄取网箱中进行抄取操作，其中使用三个真空泵进行脱水处理；料浆经抄取成型机成板坯。

抄取操作中，可在回水中加入水泥重量的0.005～0.01％的分子量为800万质量浓度为0.2％的阴离子聚丙烯酰胺溶液(注：回水是指抄取网箱中的排出的含少量料浆的水，加入该溶液后，回水中的料浆沉淀返回打浆池中可重新利用，清水可用于清洗抄取机的毛布)。

(3)板坯在10MPa压力下成型为板材；

(4)板材经蒸气养护后进行烘干，烘干温度控制在50℃～60℃时，当板材的含水率低于2％，得到轻质板材；然后可以进行下一步涂料喷涂形成轻质装饰板材。

依据JC/T671-2008《维纶纤维增强水泥平板》对未喷涂涂料的轻质板材的物理力学性能进行检测。以CN1104613原料配比制成常规轻板进行同样检测，检测结果参见表1。

表1粉煤灰掺量为40％轻质板材的物理力学性能

检测结果显示，本发明制备得到的轻板全部符合标准要求，而干缩率和湿胀率性能指标较常规轻板有大幅降低。

实施例2、

(1)称取维纶纤维6.75kg、纸浆2.25kg、纤维状海泡石10.1kg，倒入松解机内松解10分钟后，放入打浆机，再顺序加入42.5#普通硅酸盐水泥72.9kg、氢氧化铝1.3kg，粉煤灰90kg、微硅粉11.3kg、粒径小于0.15mm的珍珠岩细粉28.6kg、10mm短切玻璃纤维1.8kg和水，搅拌15分钟成料浆，料浆浓度控制在8～15wt％；在回水中加入水泥重量的0.005～0.01％的分子量为800万阴离子聚丙烯酰胺溶液(稀释至0.2％)。

(2)在抄取过程中使用三个真空泵进行脱水处理。

(3)料浆经抄取成型机成坯，成型压力分别为8MPa、12MPa。

(4)将蒸气养护的板材进行烘干，温度控制在50℃～60℃时，当板材的含水率低于2％，得到轻质板材；进行涂料喷涂得到得到轻质装饰板材。

依据JC/T671-2008《维纶纤维增强水泥平板》对未喷涂涂料轻质板材的物理力学性能进行检测。检测结果见表2。

表2为粉煤灰掺量为40％轻质板材的物理力学性能

检测结果显示，本例制备得到的轻板全部符合标准要求，而干缩率和湿胀率性能指标较常规轻板有大幅降低；料浆成型压力的变化，对轻板的容重、抗弯强度和抗冲击强度会有所影响，但在8MPa～12M范围内均能达到标准要求。

实施例3、

采用与实施例1相同的原料配比，其中硅酸盐水泥标号52.5#，用与实施例1相同的方法制备高粉煤灰掺量的未喷涂涂料轻质板材并检测。检测结果见表3。

表3为粉煤灰掺量为40％轻质板材的物理力学性能。

项目	要求值	性能指标
项目	要求值	性能指标	容重，g/cm³	≤1.2	1.16
抗弯强度，MPa	≥8	11.8	容重，g/cm³	≤1.2	1.16

项目	要求值	性能指标
项目	要求值	性能指标	抗冲击强度，KJ/m²	≥2.0	3.0
吸水率，％	≤40	26	抗冲击强度，KJ/m²	≥2.0	3.0
吸水率，％	≤40	26	干缩率，％	≤0.25	0.08
湿胀率，％	≤0.50	0.18	干缩率，％	≤0.25	0.08
湿胀率，％	≤0.50	0.18	不透水性	-	经24h底面无水滴
燃烧性能	-	符合GB8624A级	不透水性	-	经24h底面无水滴

检测结果显示，提高水泥标号会提高轻板抗弯强度和抗冲击强度。

实施例4～6

按实施例1的方法，以表4所列原料组配制备轻质装饰板材。对未喷涂涂料轻质板材的检测结果也列于表4。

表4不同粉煤灰掺量的轻质板材原料组配及物理力学性能

检测结果显示，本发明制备得到的轻板全部符合标准要求，抗弯强度略有增加，而干缩率和湿胀率性能指标均较低。

另一方面，在满足标准的前提下，粉煤灰在装饰板材中的用量最高达40％，可以最大限度利用工业废弃物粉煤灰，使水泥用量降低到40％以下，估算较同类轻质装饰板材产品的生产成本可下降15％左右。

以上实施例显示，本发明能够在以抄取法生产轻质装饰板材生产中最大限度利用工业废弃物粉煤灰，产品的生产成本可相应降低，从可持续发展的角度来看，该项技术有很好的社会及经济效益，特别适合乡村建筑推广使用，因此产业化前景是非常广阔的。

Claims

1.一种高粉煤灰掺量的轻质装饰板材，以抄取法生产的普通轻质纤维水泥平板的基础组配为原料制备得到，其特征在于：原料中还添加有30-40wt％的粉煤灰和少量微硅粉，其中水泥掺量不大于40wt％。

2.根据权利要求1所述的高粉煤灰掺量的轻质装饰板材，其特征在于：所述原料包括以下重量份数比的组分：水泥30-40份，粉煤灰30-40份、维纶纤维3.0-3.2份、珍珠岩10-16份、海泡石4.0-5.0份、氢氧化铝0.5-1.0份、纸浆0.8-1.2份、微硅粉4-6份、玻璃纤维0.8-1.0份。

3.根据权利要求1或2所述的高粉煤灰掺量的轻质装饰板材，其特征在于：所述水泥为42.5#或52.5#普通硅酸盐水泥。

4.根据权利要求1或2所述的高粉煤灰掺量的轻质装饰板材，其特征在于：所述粉煤灰为一级灰或二级。

5.根据权利要求1至4任一所述的高粉煤灰掺量的轻质装饰板材，其特征在于：所述微硅粉比表面积为15000～25000m²/kg。

6.根据权利要求2所述的高粉煤灰掺量的轻质装饰板材，其特征在于：所述氢氧化铝为工业Al(OH)₃。

7.一种制备权利要求1～6任一所述的高粉煤灰掺量的轻质装饰板材的方法，采用现有的无石棉水泥制品抄取成型工艺，其特征是：改进以下步骤：

(2)在抄取过程中使用三个真空泵进行脱水处理成板坯。

8.根据权利要求7所述高粉煤灰掺量的轻质装饰板材的方法，其特征在于，板坯在压力8-12MPa下成型为板材。