CN103043994B

CN103043994B - 一种高强高效水泥基透光材料及其制备方法

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Publication number: CN103043994B
Application number: CN201310024650.5A
Authority: CN
Inventors: 王发洲; 郑顶恒; 方凯; 龚永强; 杨露; 杜丹
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: CN103043994A

Abstract

本发明提供了一种高强高效水泥基透光材料及其制备方法，属于新型建筑材料领域。本发明的高强高效水泥基透光材料是由轻烧氧化镁100份，氯化镁水溶液65~135份，掺合料0~60份，透光纤维10~80份，消泡剂0.1~1份，聚乙烯醇微粉1~10份，磷酸0.1~1份，硫酸亚铁0.5~3份制备而成。本发明的优点是基于氯氧镁水泥的高强度、高耐磨、高光泽度、低碱度等特性来制备高强高效水泥基透光材料，该新型透光材料不仅对可见光具备良好的透光性能，且在保证水泥基体原有力学性能的同时，降低了水泥基体对透光纤维的化学腐蚀作用，具有高强耐久和观赏性高等特点。

Description

一种高强高效水泥基透光材料及其制备方法

技术领域

本发明属于新型建筑材料领域，具体涉及一种高强高效水泥基透光材料及其制备方法。

背景技术

水泥基材料是现代建筑工程中必不可少的原材料，然而它不具备透光性质，因此在一般建筑物上，外墙和内墙需要开窗采光或者设置独立光源。利用透光纤维和水泥复合而成的水泥基透光材料，则不需上述操作即可使建筑物空间获得绿色环保的光源。不仅如此，水泥基透光材料还可以作为室内装饰材料或室外景观材料，具备良好的可观赏性，而且与玻璃等传统透光材料具有完全不同的装饰效果和更广阔的应用范围。

氯氧镁水泥具有一系列优点，比如：凝结硬化快强度高、弱碱低腐蚀性、高粘结性、高耐磨性、阻燃性、高光泽度、成本低、制作简便等，使得氯氧镁水泥的应用愈加广泛，结合氯氧镁水泥的诸多优点，用其制备高强高效水泥基透光材料具有更好的装饰效果和其他特性，与普通水泥基透光材料有诸多不同之处，因此以氯氧镁水泥作为基体相制备水泥基透光材料将是一个新的方向和趋势。

已有水泥基透光材料的报道表明，大部分只是涉及到其应用领域以及其特有的透光效果，但关于水泥基透光材料及其制备方法的报道则较少，而在制备水泥基透光材料构件的过程中仍有许多问题尚未得到完善，本领域的主要问题有：

第一，水泥基透光材料的原材料—透光纤维成本高，加上制备过程中透光纤维利用率低，使水泥基透光材料的成本显著增高；第二，水泥基透光材料中大量透光纤维的掺入会对水泥基体的强度和密实度产生负面影响，使制备原材料和工艺的要求较高，且对水泥基透光材料的使用范围有一定限制；第三，透光纤维外有机涂层与水泥基体之间的粘合性差，导致透光纤维容易发生相对移动，透光纤维易从水泥基体中凸出或脱落，影响水泥基透光材料的外观和耐久性；第四，水泥基体在水化硬化过程中或在外部环境影响下会产生体积效应，导致水泥基体和透光纤维产生裂纹或断痕，从而影响水泥基透光材料的耐久性、透光性以及外观；第五，光纤材料一般是石英制品，在高碱度的水泥基材中容易被腐蚀，会使水泥基透光材料的后期透光性能降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种高强高效水泥基透光材料，该新型透光材料在保证水泥基体原有力学性能的同时，透光性能好。

本发明的另一目的是提供所述高强高效水泥基透光材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种高强高效水泥基透光材料，它是由轻烧氧化镁，氯化镁水溶液，掺合料，透光纤维，消泡剂，聚乙烯醇微粉，磷酸、硫酸亚铁制备而成，其配比以轻烧氧化镁重量份为基准计为：活性含量为60%~65%的轻烧氧化镁100份，质量浓度为22%~31%的氯化镁水溶液65~135份，掺合料0~60份，透光纤维10~80份，消泡剂0.1~1份，聚乙烯醇微粉1~10份，质量浓度为85%的磷酸0.1~1份，硫酸亚铁0.5~3份。

按上述方案，所述的掺合料为粉煤灰、硅灰、炭黑粉、木屑粉、膨胀珍珠岩中任意一种或几种按任意比例的混合物。

按上述方案，所述的透光纤维为石英透光纤维或塑料透光纤维中的任意一种。

按上述方案，所述的透光纤维直径为0.25mm~3mm。

本发明所述的一种高强高效水泥基透光材料的制备方法，包含如下步骤：

（1）准备原料：配比以轻烧氧化镁重量份为基准计准备原料，活性含量为60%~65%轻烧氧化镁100份，质量浓度为22%~31%的氯化镁水溶液65~135份，掺合料0~60份，透光纤维10~80份，消泡剂0.1~1份，聚乙烯醇微粉1~10份，质量浓度为85%的磷酸0.1~1份，硫酸亚铁0.5~3份，备用；

（2）固定架的准备：

所述的固定架选用多孔模具、有机纤维网格布和玻璃纤维网格布中任意一种，所述多孔模具由底模板、前后模板和数个平行可拆卸侧模板组成，侧模板开设有数个光纤预留孔；相邻侧模板之间是成型槽或隔离槽，成型槽和隔离槽相互交替布置；所述的侧模板上光纤预留孔孔径、孔分布、孔数量可根据透光纤维的直径和设计需求进行设计，预留孔孔径比透光纤维直径大0.1mm~1mm；所述的隔离槽宽度为1mm~15mm；

（3）透光纤维的预处理：

将透光纤维放入偶联剂中进行表面润湿活化处理，取出晾干，备用；

（4）透光纤维的布置：

根据所需高强高效水泥基透光材料构件的大小制作或选取相应的固定架，当选用多孔模具固定架时，将前后模板和底模板组装固定，再把侧模板平行布置于前后模板上预留的固定卡槽内，再将透光纤维固定于侧模板上，再把密封剂灌入隔离槽和成型槽，然后将成型槽中密封剂倒出，作作为镁水泥浆体的浇注模具；

当选用有机纤维网格布或者玻璃纤维网格布作为固定架时，将透光纤维平行固定于有机纤维网格布或玻璃纤维网格布中，形成光纤网格布复合骨架，再将复合骨架置于盒装模具内，作为镁水泥浆体的浇注模具；

（5）镁水泥浆体的准备：

将备用的轻烧氧化镁、掺合料和聚乙烯醇微粉加入搅拌机内混合3～5min，标记为A，备用；将磷酸和硫酸亚铁加入到氯化镁溶液中，使其溶解均匀后，加入到上述A中搅拌3～5min，使浆体混合均匀，然后加入消泡剂，搅拌1～2min，所得到镁水泥浆体备用；

（6）水泥基透光材料构件的浇注成型、养护及后期处理：

将步骤（5）配制的镁水泥浆体浇注到步骤（4）中准备的浇筑模具中，置于振动台振捣10~40s，养护6~24h后脱模，得到水泥基透光材料构件；然后进而对构件进行切割、打磨、抛光处理即可得到高强高效水泥基透光材料。

按上述方案，所述偶联剂选用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂及磷酸酯偶联剂中的任意一种。

按上述方案，所述的消泡剂选用聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷中的任意一种。

按上述方案，所述的前后模板还开设有数个光纤预留孔，以实现高强高效水泥基透光材料的多面透光效果。

按上述方案，所述的隔离槽宽度为1mm~15mm，其作用在于提高透光纤维的利用率，便于构件的脱模；对流动性大的水泥浆体，其作用在于利用隔离槽中密封剂防止漏浆。

按上述方案，所述密封剂为型砂、石蜡和树脂中任意一种。

本发明在原材料和制备工艺上进行了创新，具有如下优点：

1）本发明采用的氯氧镁水泥具有低碱性（PH值在8~10），远小于普通硅酸盐水泥的碱度（PH值一般可高达12.5~13.0），因此可降低水泥浆体对透光纤维的腐蚀作用；其次，镁水泥浆体流动性好，可提高水泥基体的密实度和表面平整度，减少孔洞和裂纹的产生，进而提高水泥基透光材料的强度和观赏性。除此之外，氯氧镁水泥还具有强度高、良好的空气稳定性、可加工性以及耐高温、低温等特性，将其作为基体相制备高强高效水泥基透光材料具有很好的环境适应性和广阔的应用范围。

2）本发明制备方法采用的批量成型方式、隔离槽构造可降低透光纤维的损耗，提高了透光纤维的利用率；在保证高强高效水泥基透光材料透光性能的同时，降低了透光纤维的体积掺量，使得高强高效水泥基透光材料的生产成本显著降低。

3）氯氧镁水泥在水化硬化过程中和外部环境影响下体积效应较小，在水泥基体中掺加粉煤灰和硅灰，有利于改善颗粒级配，提高水泥石致密度，从而降低收缩膨胀效应和有害孔的数量。

4）采用有机纤维网格布或玻璃纤维网格布作为辅助固定架，不仅可实现高强高效水泥基透光材料的多种制备方式，且对高强高效水泥基透光材料构件的强度有一定的提高作用。

5）本生产模具中隔离槽的设计可以有效解决水泥浆体泄漏的问题，并有利于构件从生产模具中取出，提高了生产效率。

本发明通过对原材料，制备工艺的改进创新，可以快速制备出具有良好透光效果、强度高、耐久性高、可观赏性高的新一代高强高效水泥基透光材料。

附图说明

图1是本发明高强高效水泥基透光材料的生产模具的立体结构示意图。

图2是本发明高强高效水泥基透光材料的生产模具的整体结构中布置透光纤维后的结构示意图。

图3是钻有光纤预留孔的侧模板立体示意图。

图4是底模板的立体结构示意图。

图5是采用有机纤维网格布和玻璃纤维网格布中任意一种作为固定架的光纤网格布复合骨架立体结构示意图。

图6是本发明高强高效水泥基透光材料构件脱模步骤流程图。

其中，1—侧模板，2—前（后）模板，3—透光纤维，4—底模板，5—成型槽，6—隔离槽，7—光纤预留孔，8—卡槽，9—有机纤维网格布或玻璃纤维网格布，10—高强高效水泥基透光材料构件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但本发明不局限于以下实施例，凡是与本发明所阐述的原理和新颖特点相一致的都属于本发明范围内。

实施例1：

一种高强高效水泥基透光材料，它包括活性含量为65%轻烧氧化镁1000g，质量浓度为26.8%的氯化镁水溶液1120g，掺合料硅灰50g、木屑粉100g，直径为2mm的塑料透光纤维，透光纤维的掺量为22%，聚二甲基硅氧烷消泡剂5g，聚乙烯醇微粉100g，质量浓度为85%的磷酸1g，硫酸亚铁5g。

上述高强高效水泥基透光材料的制备方法，具体包括以下实施步骤：

（1）准备原料：按上述配比准备原料，备用；

（2）固定架的准备：

选择带孔模具作为固定架，带孔模具由底模板4、前后模板（前模板和后模板）2和数个（如4个~20个，图1中为8个）平行可拆卸侧模板1组成，底模板4和前后模板2上包含数个铣削卡槽8（前后模板2上卡槽8的个数一般与侧模板的个数相同，底模板4上卡槽8的个数比侧模板的个数多2个，用来固定前后模板2），卡槽8用来固定前后模板2和侧模板1，侧模板1上开设有数个（数量视构件尺寸而定，图1中为100个）光纤预留孔7，相邻侧模板1之间是成型槽5或隔离槽6，成型槽5或隔离槽6相互交替布置（如图2所示）；所述的侧模板1上的光纤预留孔7孔径为2.5mm；所述的隔离槽6宽度为10mm；侧模板1的数量可根据底模板4和前后模板2的长度确定，增加底模板4和前后模板2的长度可一次成型多个高强高效水泥基透光材料；

（3）透光纤维的预处理：

选择直径为2mm的塑料透光纤维，将塑料透光纤维放入1%钛酸酯偶联剂稀溶液中进行表面润湿活化处理，取出晾干，备用；

（4）透光纤维的布置：

将前后模板2和底模板4组装固定，再把侧模板1平行布置于前后模板上预留的固定卡槽8内，再将上述处理的塑料透光纤维3固定于侧模板1上光纤预留孔7内，使透光纤维3两端露出最外侧模板外边缘5mm，再把密封剂灌入隔离槽6和成型槽5，然后将成型槽5中密封剂倒出，作为镁水泥浆体的浇注模具；所述密封剂选取石蜡，其作用在于防止水泥浆体的漏入到光纤预留孔7内；

（5）镁水泥浆体的准备：

将轻烧氧化镁、硅灰、木屑粉以及聚乙烯醇微粉加入搅拌机内混合4min，标记为A，备用；取质量浓度为85%磷酸和硫酸亚铁，将其混合加入到氯化镁水溶液中，使其溶解均匀后，加入到上述A中搅拌5min，使浆体混合均匀，然后加入消泡剂，搅拌2min得到镁水泥浆体，备用；

（6）水泥基透光材料构件的浇注成型、养护及后期处理：

将步骤（5）配制的镁水泥浆体浇注到步骤（4）中准备的浇筑模具中，置于振动台振捣30s，养护18h后，依次拆卸底模板4和前后模板2，再沿隔离槽6将光纤切断，再将水泥基透光材料构件两侧的侧模板1取下，逐一取出水泥基透光材料构件，然后对其进行切割、打磨、抛光处理，即可得到高强高效水泥基透光材料。

利用数字照度计（VICTOR 1010A），在恒压稳定光源下测试高强高效水泥基透光材料的透光率在80%以上；高强高效水泥基透光材料构件28d强度大于50MPa。

实施例2：

一种高强高效水泥基透光材料，它包括活性含量为60%的轻烧氧化镁1000g，质量浓度为22.7%的氯化镁水溶液1250g，掺合料粉煤灰600g，直径为1.4mm的石英透光纤维，透光纤维掺量为15%，聚醚改性聚硅氧烷消泡剂1g，聚乙烯醇微粉50g，质量浓度为85%磷酸1g，硫酸亚铁5g。

（1）准备原料：按上述配比准备原料，备用；

（2）固定架的准备：

选择与实施例1相同的固定架，不同之处在于：所述的侧模板1上光纤预留孔7的直径选为1.5mm；

（3）透光纤维的预处理：

选择直径为1.4mm的石英透光纤维，将石英透光纤维放入1%硅烷偶联剂稀溶液中进行表面润湿活化处理，取出晾干,备用；

（4）透光纤维的布置：

按照实施例1中步骤（4）的实施步骤将石英透光纤维3固定在侧模板1上光纤预留孔7内，与之不同之处在于：所述的密封剂选择型砂。

（5）镁水泥浆体的准备：

将轻烧氧化镁、粉煤灰以及聚乙烯醇微粉加入搅拌机内混合5min，标记为A，备用；取质量浓度为85%磷酸和硫酸亚铁，将其混合加入到氯化镁水溶液中，使其溶解均匀后，加入到上述A中搅拌5min，使浆体混合均匀，然后加入消泡剂，搅拌1min得到镁水泥浆体，备用；

（6）构件的浇注成型、养护及后期处理：

将步骤（5）配制的镁水泥浆体浇注到步骤（4）中准备的模具中，置于振动台振捣20s，养护12h后，按照实施例1中步骤（6）的操作处理，即可得到高强高效水泥基透光材料。

利用数字照度计（VICTOR 1010A），在恒压稳定光源下测试高强高效水泥基透光材料的透光率在50%以上；高强高效水泥基透光材料构件28d强度大于60MPa。

实施例3：

一种高强高效水泥基透光材料，它包括活性含量为60%的轻烧氧化镁1000g，质量浓度为27.4%的氯化镁水溶液800g，掺合料木屑粉100g，直径为3mm的塑料透光纤维，透光纤维掺量为25%，聚二甲基硅氧烷消泡剂10g，聚乙烯醇微粉50g，质量浓度为85%磷酸5g，硫酸亚铁5g。

（1）准备原料：按上述配比准备原料，备用；

（2）固定架的准备：选择与实施例1相同的固定架，不同之处在于：所述的前后模板2也开设有数个光纤预留孔7；前后模板2都采用双层结构，双层前模板之间是隔离槽6，双层后模版之间也是隔离槽6，在内侧的前后模板2上开设数个光纤预留孔7；前后模板2和侧模板1上光纤预留孔7直径选为4mm；

（3）透光纤维的预处理：

选择直径为3mm的塑料透光纤维，将塑料透光纤维放入1%磷酸酯偶联剂稀溶液中进行表面润湿活化处理，取出晾干,备用；

（4）透光纤维的布置：

将上述处理的塑料透光纤维3固定在侧模板1和前后模板2的光纤预留孔7上，使横纵相交的光纤错开一定距离，使透光纤维3两端露出最外侧的侧模板1外边缘5mm，再把密封剂灌入隔离槽6和成型槽5，然后将成型槽5中密封剂倒出，为水泥浆体的浇注做准备；所述的密封剂选择石蜡；

（5）镁水泥浆体的准备：

将轻烧氧化镁、木屑粉以及聚乙烯醇微粉加入搅拌机内混合3min，标记为A，备用；取质量浓度为85%磷酸和硫酸亚铁,将其混合加入到氯化镁水溶液中，使其溶解均匀后，加入到上述A中搅拌4min，使浆体混合均匀，然后加入消泡剂，搅拌2min得到镁水泥浆体，备用；

（6）构件的浇注成型、养护及后期处理：

将步骤（5）配制的镁水泥浆体浇注到步骤（4）中准备的浇筑模具中，置于振动台振捣40s，养护24h后，按照实施例1中步骤（6）的操作处理，即可得到多面透光的高强高效水泥基透光材料。

利用数显式照度计（VICTOR 1010A），在恒压稳定光源下测试高强高效水泥基透光材料两透光面上的透光率分别在70%、40%以上；高强高效水泥基透光材料构件28d强度大于40MPa。

实施例4：

一种高强高效水泥基透光材料，它包括活性含量为65%的轻烧氧化镁1000g，质量浓度为24.8%的氯化镁水溶液883g，掺合料膨胀珍珠岩100g，直径为0.25mm、0.5mm、1mm和1.4mm的石英透光纤维，透光纤维的掺量在5%~25%的范围内，聚二甲基硅氧烷消泡剂10g,聚乙烯醇微粉100g，质量浓度为85%磷酸5g，硫酸亚铁5g。

（1）准备原料：按上述配比准备原料，备用；

（2）固定架的准备：

选择实施例1中带孔模具作为固定架，侧模板1上光纤预留孔7的孔分布、孔直径、孔数量可根据所需图案和透光纤维直径进行设计；

（3）透光纤维的预处理：

选择直径为0.25mm、0.5mm、1mm和1.4mm的石英透光纤维，将石英透光纤维放入1%钛酸酯偶联剂稀溶液中进行表面润湿活化处理，取出晾干,备用；

（4）透光纤维的布置：

将上述处理的各种直径的石英透光纤维3固定于侧模板1上所设计的光纤预留孔7内，使透光纤维3两端露出最外侧的侧模板1外边缘5mm，再把密封剂灌入隔离槽6和成型槽5，然后将成型槽5中密封剂倒出，作为镁水泥浆体的浇注模具；所述的密封剂选择树脂。

（5）镁水泥浆体的准备：

将轻烧氧化镁、膨胀珍珠岩以及聚乙烯醇微粉加入搅拌机内混合4min，标记为A，备用；取质量浓度为85%磷酸和硫酸亚铁,将其混合加入到氯化镁水溶液中，使其溶解均匀后，加入到上述A中搅拌4min，使浆体混合均匀，然后加入消泡剂，搅拌2min得到镁水泥浆体，备用；

（6）构件的浇注成型、养护及后期处理：

将步骤（5）配制的镁水泥浆体浇筑到步骤（4）中准备的浇筑模具中，置于振动台振捣30s，养护18h后，按照实施例1中步骤（6）的操作处理，即可得到局部透光高强高效水泥基透光材料。

利用数显式照度计（VICTOR 1010A），在恒压稳定光源下测试高强高效水泥基透光材料的透光率在20%~80%范围内；高强高效水泥基透光材料构件28d强度大于40MPa。

实施例5：

一种高强高效水泥基透光材料，它包括活性含量为60%的轻烧氧化镁1000g，质量浓度为31%的氯化镁水溶液650g，掺合料粉煤灰100g、炭黑粉50g，直径为1.5mm的塑料透光纤维，透光纤维的掺量为12%，聚二甲基硅氧烷消泡剂1g，聚乙烯醇微粉50g，质量浓度为85%磷酸1g。硫酸亚铁5g。

（1）准备原料：按上述配比准备原料，备用；

（2）固定架的准备：

选择与实施例1相同的固定架，不同之处在于：所述的侧模板1上光纤预留孔7的直径选为2mm；

（3）透光纤维的预处理：

选择直径为1.5mm的塑料透光纤维，将塑料透光纤维放入1%硅烷偶联剂稀溶液中进行表面润湿活化处理，取出晾干,备用；

（4）透光纤维的布置：

按照实施例1中步骤（4）的实施步骤将透光纤维3固定在侧模板1上光纤预留孔7内，与之不同之处在于：所述的密封剂选择型砂。

（5）镁水泥浆体的准备：

将活性含量为60%的轻烧氧化镁、粉煤灰、炭黑粉以及聚乙烯醇微粉加入搅拌机内混合3min，标记为A，备用；取质量浓度为85%磷酸和硫酸亚铁，将其混合加入到氯化镁水溶液中，使其溶解均匀后，加入到上述A中搅拌3min，使浆体混合均匀，然后加入消泡剂，搅拌1min得到镁水泥浆体，备用；

（6）构件的浇注成型、养护及后期处理：

将步骤（5）配制的镁水泥浆体浇注到步骤（4）中准备的模具中，置于振动台振捣20s，养护12h后，按照实施例1中实施步骤（6）的操作处理，即可得到高强高效水泥基透光材料。

利用数字照度计（VICTOR 1010A），在恒压稳定光源下测试高强高效水泥基透光材料的透光率在40%以上；高强高效水泥基透光材料构件28d强度大于60MPa。

实施例6：

一种高强高效水泥基透光材料，它包括活性含量为65%的轻烧氧化镁1000g，质量浓度为22%的氯化镁水溶液1350g，掺合料炭黑粉50g，直径为1mm的石英透光纤维，透光纤维的掺量为5%，聚二甲基硅氧烷消泡剂3g，聚乙烯醇微粉100g，质量浓度为85%磷酸10g，硫酸亚铁10g。

（1）准备原料：按上述配比准备原料，备用；

（2）固定架的准备：

选择有机纤维网格布作为固定架，网格布中网孔的大小可根据所选透光纤维直径确定；此外，还需准备一个可拆卸盒装模具，模具尺寸可依据所需高强高效水泥基透光材料的大小确定；

（3）透光纤维的预处理：

选择直径为1mm的石英透光纤维，透光纤维的掺量为5%，将石英透光纤维放入1%磷酸酯偶联剂稀溶液中进行表面润湿活化处理，取出晾干,备用；

（4）透光纤维的布置：

将上述处理的石英透光纤维3固定在两张有机纤维网格布上，使石英透光纤维3两端露出有有机纤维网格布边缘10mm，形成光纤网格布复合骨架，再将复合骨架置于盒装模具内，作为镁水泥浆体的浇注模具，使光纤呈竖直状态；

（5）镁水泥浆体的准备：

将轻烧氧化镁、炭黑粉以及聚乙烯醇微粉加入搅拌机内混合4min，标记为A，备用；取质量浓度为85%磷酸和硫酸亚铁，将其混合加入到氯化镁水溶液中，使其溶解均匀后，加入到上述A中搅拌5min，使浆体混合均匀，然后加入消泡剂，搅拌1min得到镁水泥浆体，备用；

（6）构件的浇注成型、养护及后期处理：

将步骤（5）配制的镁水泥浆体浇注到步骤（4）中准备好了的模具中，置于振动台振捣10s，养护6h后，拆除盒装模具，取出高强高效水泥基透光材料构件，然后对其进行切割、打磨、抛光处理，即可得到高强高效水泥基透光材料。

利用数显式照度计（VICTOR 1010A），在恒压稳定光源下测试高强高效水泥基透光材料透光率在20%以上；高强高效水泥基透光材料构件28d强度大于80MPa。

实施例7：

一种高强高效水泥基透光材料，它包括活性含量为65%的轻烧氧化镁1000g，质量浓度为30.6%的氯化镁水溶液1000g，掺合料硅灰100g，直径为1mm的石英透光纤维，透光纤维的掺量为10%，聚醚改性聚硅氧烷消泡剂1g，聚乙烯醇微粉10g，质量浓度为85%磷酸10g，硫酸亚铁10g。

（1）准备原料：按上述配比准备原料，备用；

（2）固定架的准备：

选择玻璃纤维网格布作为固定架，网格布中网孔的大小可根据所选透光纤维3直径确定；此外，还需准备一个可拆卸盒装模具，模具尺寸可依据所需高强高效水泥基透光材料的大小确定；

（3）透光纤维的预处理：

选择直径为1mm的石英透光纤维，将石英透光纤维放入1%硅烷偶联剂稀溶液中进行表面润湿活化处理，取出晾干,备用；

（4）透光纤维的布置：

将上述处理的石英透光纤维3固定在两张玻璃纤维网格布上，使石英透光纤维3两端露出有玻璃纤维网格布边缘10mm，形成光纤网格布复合骨架，再将复合骨架置于盒装模具内，作为镁水泥浆体的浇注模具，使光纤呈竖直状态；

（5）镁水泥浆体的准备：

将轻烧氧化镁、硅灰以及聚乙烯醇微粉加入搅拌机内混合3min，标记为A，备用；取质量浓度为85%磷酸和硫酸亚铁，将其混合加入到氯化镁水溶液中，使其溶解均匀后，加入到上述A中搅拌5min，使浆体混合均匀，然后加入消泡剂，搅拌1min得到镁水泥基浆体，备用；

（6）构件的浇注成型、养护及后期处理：

将步骤（5）配制的镁水泥浆体浇筑到步骤（4）中准备的浇筑模具中，置于振动台振捣20s，养护12h后，拆除盒装模具，取出高强高效水泥基透光材料构件，然后对其进行切割、打磨、抛光处理，即可得到高强高效水泥基透光材料。

利用数显式照度计（VICTOR 1010A），在恒压稳定光源下测试高强高效水泥基透光材料透光率在40%以上；高强高效水泥基透光材料构件28d强度大于70MPa。

实施例8：

一种高强高效水泥基透光材料，它包括活性含量为65%的轻烧氧化镁1000g，质量浓度为22.7%的氯化镁水溶液966g，掺合料粉煤灰200g、硅灰50g、炭黑粉50g，直径为1.5mm的塑料透光纤维，透光纤维的掺量为8%，聚二甲基硅氧烷消泡剂2g，聚乙烯醇微粉10g，质量浓度为85%磷酸1g，硫酸亚铁10g。

（1）准备原料：按上述配比准备原料，备用；

（2）固定架的准备：

选择与实施例7相同的固定架；

（3）透光纤维的预处理：

选择直径为1.5mm的塑料透光纤维，将塑料透光纤维放入1%磷酸酯偶联剂稀溶液中进行表面润湿活化处理，取出晾干，备用；

（4）透光纤维的布置：

按照实施例7中的步骤（4）制作光纤网格布复合骨架并将其置于盒装模具内，作为镁水泥浆体的浇注模具，使光纤呈竖直状态。

（5）镁水泥浆体的准备：

将轻烧氧化镁、粉煤灰、硅灰、炭黑粉以及聚乙烯醇微粉加入搅拌机内混合4min，标记为A，备用；取质量浓度为85%磷酸和硫酸亚铁,将其混合加入到氯化镁水溶液中，使其溶解均匀后，加入到上述A中搅拌4min，使浆体混合均匀，然后加入消泡剂，搅拌1min得到镁水泥浆体，备用；

（6）构件的浇注成型、养护及后期处理：

将步骤（5）配制的镁水泥浆体浇注到步骤（4）中准备的模具中，按照实施例7中步骤（6）的操作处理，即可得到高强高效水泥基透光材料。

利用数显式照度计（VICTOR 1010A），在恒压稳定光源下测试高强高效水泥基透光材料透光率在30%以上；高强高效水泥基透光材料构件28d强度大于80MPa。

实施例9：

一种高强高效水泥基透光材料，它包括活性含量为60%的轻烧氧化镁1000g，质量浓度为24.8%的氯化镁水溶液815g，直径为1.5mm的塑料透光纤维，透光纤维的掺量为16%，聚醚改性聚硅氧烷消泡剂1g，聚乙烯醇微粉50g，质量浓度为85%磷酸1g，硫酸亚铁30g。

（1）准备原料：按上述配比准备原料，备用；

（2）固定架的准备：

选择与实施例6相同的固定架；

（3）透光纤维的预处理：

选择直径为1.5mm的塑料透光纤维，将塑料透光纤维放入1%钛酸酯偶联剂稀溶液中进行表面润湿活化处理，取出晾干，备用；

（4）透光纤维的布置：

按照实施例6中的步骤（4）制作光纤网格布复合骨架并将其置于盒装模具内，使透光纤维呈竖直状态。

（5）镁水泥浆体的准备：

将轻烧氧化镁、聚乙烯醇微粉加入搅拌机内混合3min，标记为A，备用；取质量浓度为85%磷酸和硫酸亚铁，将其混合加入到氯化镁水溶液中，使其溶解均匀后，加入到上述A中搅拌4min，使浆体混合均匀，然后加入消泡剂，搅拌1min得到镁水泥基浆体，备用；

（6）构件的浇注成型、养护及后期处理：

将步骤（5）配制的镁水泥浆体浇注到步骤（4）中准备的模具中，，按照实施例6中步骤（6）的操作处理，即可得到高强高效水泥基透光材料。

利用数显式照度计（VICTOR 1010A），在恒压稳定光源下测试高强高效水泥基透光材料透光率在60%以上；高强高效水泥基透光材料构件28d强度大于70MPa。

Claims

1.一种高强高效水泥基透光材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）准备原料：配比以重量份计准备原料，称取活性含量为60%~65%的轻烧氧化镁100份，质量浓度为22%~31%的氯化镁水溶液65~135份，掺合料0~60份，透光纤维10~80份，消泡剂0.1~1份，聚乙烯醇微粉1~10份，质量浓度为85%的磷酸0.1~1份，硫酸亚铁0.5~3份，备用；

（2）固定架的准备：

所述的固定架用多孔模具、有机纤维网格布、玻璃纤维网格布中的任意一种；

（3）透光纤维的预处理：

（4）透光纤维的布置：

根据所需高强高效水泥基透光材料构件的大小制作或选取相应的固定架，当选用多孔模具固定架时，将前后模板和底模板组装固定，再把侧模板平行布置于前后模板上预留的固定卡槽内，再将透光纤维固定于侧模板上，再把密封剂灌入隔离槽和成型槽，然后将成型槽中密封剂倒出，作为镁水泥浆体的浇注模具；

（5）镁水泥浆体的准备：

（6）构件的浇注成型、养护及后期处理：

将步骤（5）配制的镁水泥浆体浇注到步骤（4）中准备的浇筑模具中，置于振动台振捣10~40s，养护6~24h后脱模，得到水泥基透光材料构件；然后对构件进行切割、打磨、抛光处理即可得到高强高效水泥基透光材料。

2.根据权利要求1所述的一种高强高效水泥基透光材料的制备方法，其特征在于所述偶联剂选用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂及磷酸酯偶联剂中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种高强高效水泥基透光材料的制备方法，其特征在于所述密封剂为型砂、石蜡、树脂中任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种高强高效水泥基透光材料的制备方法，其特征在于所述多孔模具由底模板、前后模板和数个平行可拆卸侧模板组成，侧模板上开设有光纤预留孔；相邻侧模板之间是成型槽或隔离槽，成型槽和隔离槽相互交替布置；所述预留孔孔径比透光纤维直径大0.1mm~1mm；所述的隔离槽宽度为1mm~15mm。

5.根据权利要求4所述的一种高强高效水泥基透光材料的制备方法，其特征在于所述的前后模板还开设有光纤预留孔。