CN101736853A - 高粉煤灰掺量的纤维水泥板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高粉煤灰掺量的经济型纤维水泥板及其制备方法，该轻质纤维水泥板由水泥、粉煤灰、硬石膏、维纶纤维、纤维状海泡石、云母、纸浆、微硅粉、玻璃纤维、生物电厂余灰、氢氧化铝组成，加入适量的微硅粉及硬石膏能较大提高板材的抗弯强度，掺入粉煤灰及生物电厂余灰等工业废弃物，可以降低材料成本。采用无石棉水泥平板的抄取工艺，抄取后的板坯无需加压，经蒸气养护后的纤维水泥板具有经济适用、阻燃、轻质、收缩小、环保、防潮、耐久性好的优点。

Description

高粉煤灰掺量的纤维水泥板

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纤维水泥板及其生产方法。

背景技术

近年来我国建筑业的快速发展，对于纤维水泥制品的需求量非常具大，其中纤维水泥板作为室内及室外的装饰材料也广泛使用，纤维水泥板目前生产的方法主要有模压法、抄取法及流浆法，其中抄取法及流浆法更适合于工业化大生产，产量较高，生产成本相对较低。在抄取法生产纤维水泥板的工艺中，板坯在成型时有两种不同的方法：一种是非加压方式，通过控制抄取机上的成型筒线压力，对料坯加压脱水，成型筒的线压力通常控制在0.3～0.5MPa，板坯抄取后进行蒸气养护，该方法较为简便，成本较低，适合生产中密度纤维水泥板；另一种是加压方式，板坯经接坯，然后切割、堆垛，再经压力机进行加压，加压的压力常控制在6～15MPa，该方法适合制作掺入轻质集料的保温性能好的纤维水泥板或生产高密度的高强的纤维水泥板，工艺较为复杂，压力机设备维护成本较高，生产成本要高于第一种方式。

我国大多数厂家常采用无石棉抄取工艺，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，其中主要原材料为水泥，其掺量通常要高达60％～80％，而水泥的生产属高能耗、高污染，对环境的破坏也不容忽视。如果能够在这类材料中掺入适量的工业废弃物，则可以降低材料的成本、实施废物利用并对环境保护做出贡献。而目前在以工业废弃物采用抄取法生产纤维水泥板方面的研究较少。

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，如果在水泥纤维板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；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纤维水泥板，是在采用抄取法生产的无石棉纤维水泥板的基础上添加大量粉煤灰及适量生物电厂余灰，制作而成的非加压水泥纤维板，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30-48.7份，粉煤灰30-40份、硬石膏2-4份，维纶纤维3.0-3.2份、纤维状海泡石4.0-5.0份、云母3.0-3.5份、纸浆1.0-1.5份、微硅粉4-6份、玻璃纤维0.8-1.0份、生物电厂余灰3-5份、氢氧化铝0.5-1.0份。

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。

本发明另一目的在于提供一种高粉煤灰掺量的纤维水泥板的制备方法。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、硬石膏、生物电厂余灰及氢氧化铝与水泥同时加入料浆池内打浆；

(2)抄取机的成型筒的线压力控制在0.5～0.6MPa。

本发明为了优化纤维水泥板的性能，减少部分水泥的用量，实验证明加入适量的微硅粉后，可较大提高粉煤灰的用量，最高掺量可达40％，可以最大限度利用工业废弃物粉煤灰；另外，在符合板材标准的前提下，本发明原料中水泥用量降低到50％以下，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，可作为建筑物室内及室外的装饰材料使用，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纤维水泥板，在料浆中加入大量的粉煤灰和少量的生物电厂余灰，并加入适量的微硅粉及硬石膏进行改性而制得。其原料配方包括以下重量份数比的组分：水泥30-48.7份(50份以下)，粉煤灰30-40份、硬石膏2-4份，维纶纤维3.0-3.2份、纤维状海泡石4.0-5.0份、云母3.0-3.5份、纸浆1.0-1.5份、微硅粉4-6份、玻璃纤维0.8-1.0份、生物电厂余灰3-5份、氢氧化铝0.5-1.0份。这里，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。

本发明纤维水泥板原料组配中，使用微硅粉增强材料并充分激发粉煤灰及生物电厂余灰的活性，使得在较大粉煤灰掺量的基础上制得的纤维水泥板仍符合标准要求。

经济型纤维水泥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、硬石膏、生物电厂余灰及氢氧化铝与水泥同时加入料浆池内打浆；

(2)抄取机的成型筒的线压力控制在0.5～0.6MPa。

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)在蒸汽养护条件下，粉煤灰的玻璃体网络的结构更容易被破坏，活性Al₂O₃、SiO₂更加容易溶出，加快了矿物结构的转移和水化产物的形成。此外，硬石膏中的硫酸根离子在液相中的Ca²⁺的作用下，与溶解于液相的活性的Al₂O₃反应生成水化硫铝酸钙，即钙矾石，使粉煤灰的活性得到激发。

(4)生产工艺方面：微硅粉的加入能够增加料浆的粘度，减少粉煤灰及生物电厂余灰的漂浮，增加料坯间的粘结力，减少料坯分层现象。

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纤维水泥板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9kg、纸浆3kg、纤维状海泡石13.5kg，倒入松解机内松解10分钟后，放入打浆机，再顺序加入氢氧化铝2.4kg、10mm短切玻璃纤维3kg、微硅粉15kg、云母9kg、粉煤灰111kg、生物电厂余灰9kg、硬石膏9kg、42.5#普通硅酸盐水泥116.1kg和水、搅拌15分钟成料浆，料浆浓度控制在10～22％(干料/(干料+水)的百分比)。

(2)料浆经抄取成型机成板坯，成型筒的线压力控制在0.5～0.6MPa。

(3)将板坯进行蒸气养护，进入养护窑的初始温度不大于40℃，最高温度不超过70℃，蒸养时间不小于8小时。

按以上步骤制得本例经济型纤维水泥板。

按照《纤维水泥平板》JC/T412.1-2006中的试验方法对纤维水泥板进行检测，对比例采用与本实施例相同的操作过程，原料组配为：维纶纤维9kg、纸浆3kg、纤维状海泡石13.5kg、10mm短切玻璃纤维3kg、云母9kg、粉煤灰111kg、42.5#普通硅酸盐水泥151.5kg(将实施例中水泥116.1kg、氢氧化铝2.4kg、微硅粉15kg、生物电厂余灰9kg、硬石膏9kg总量相加)，制得粉煤灰掺量33％，水泥掺量50.5％的对比板。

检测结果如下表1所示。

表1粉煤灰掺量为33％水泥纤维板的物理力学性能

表1结果表明：本发明实施例1水泥掺量38.7％，粉煤灰掺量33％，生物电厂余灰掺量3％制备得到的经济型纤维水泥板符合中密度板的标准，强度达到III级无石棉板的指标。而对照板材，在相同的粉煤灰掺量下，水泥掺量虽有50.5％，但抗弯强度明显不达标，不能实际应用。

实施例2～4

按实施例1的方法，以表2所列原料组配制备纤维水泥板材。对板材的检测结果也列于表2。

表2不同粉煤灰掺量的纤维水泥板原料组配及物理力学性能

检测结果显示，本发明制备得到的纤维水泥板全部符合中密度板的标准，强度达到III级无石棉板的指标。

另一方面，在满足标准的前提下，粉煤灰在板材原料中的用量最高达40％，可以最大限度利用工业废弃物粉煤灰；还有，本发明原料中水泥用量降低到50％以下，综合估算本发明较同类纤维水泥板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纤维水泥板生产中最大限度利用工业废弃物粉煤灰及少量生物电厂余灰，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 (6)

1.一种高粉煤灰掺量的纤维水泥板，以抄取法生产的非加压普通纤维水泥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％的粉煤灰及适量生物电厂余灰，并掺有少量微硅粉，其中水泥掺量小于50wt％。

2.根据权利要求1所述高粉煤灰掺量的纤维水泥板，其特征在于：所述原料包括以下重量份数比的组分：水泥30-48.7份，粉煤灰30-40份、硬石膏2-4份，维纶纤维3.0-3.2份、纤维状海泡石4.0-5.0份、云母3.0-3.5份、纸浆1.0-1.5份、微硅粉4-6份、玻璃纤维0.8-1.0份、生物电厂余灰3-5份、氢氧化铝0.5-1.0份。

3.根据权利要求1或2所述的高粉煤灰掺量的纤维水泥板，其特征在于：所述粉煤灰为一级灰或二级。

4.根据权利要求1至3任一所述的高粉煤灰掺量的纤维水泥板，其特征在于：所述微硅粉比表面积为15000～25000m²/kg。

5.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。

6.一种制备权利要求1～5任一所述的高粉煤灰掺量的纤维水泥板的方法，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：

(1)粉煤灰、硬石膏、生物电厂余灰及氢氧化铝与水泥同时加入料浆池内打浆；

(2)抄取机的成型筒的线压力控制在0.5～0.6MPa。