CN103449773B - 一种轻质硅酸钙板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻质硅酸钙板及其制备方法，所述轻质硅酸钙板的各组分按质量百分比计的配比为：硅质填料11%-44.4%；水泥30%-40%；石灰质填料4.4%，纤维类材料6%-10%；无机填料3%-5%；反应助剂3-10%。其中，所述硅质填料含有占所述轻质硅酸钙板总质量22.2%-44.4%的轻质硅质材料，各组分含量的总和为100%。本发明采用流浆工艺，以活性较强的无定型硅藻土完全取代传统的石英砂做硅质材料，制备一种密度小，强度高的轻质硅酸钙板；其工艺简单，可以按现有的技术工艺来完成，无需改变原来硅酸钙板生产线及生产条件，生产过程并不增加成本，仍可以取得较好的效果。

Description

一种轻质硅酸钙板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种密度小、强度高且无石棉的轻质硅酸钙板及其制备方法，属于建筑材料领域。

背景技术

硅酸钙板是以钙质材料、硅质材料以及增强纤维为主要材料，经流浆或抄取成型、蒸压养护制成的一种绿色环保建筑板材，具有高强、轻质、防潮、防霉变、防蛀、防火等优良性能，同时其性能稳定，变形量小等特性，以其优越的材料性能被广泛应用于世界发达国家的建筑工程中，而且应用范围也越来越广，已经逐步发展成为建筑领域板材的主导材料之一。

目前来看，世界建筑材料工业的发展趋势是以生产轻质、高强和节能环保的建筑材料为主，建筑工业的发展方向是运用轻质高强的建筑材料减小建筑物的自重，提高施工的机械化和装配化水平。而目前工业化生产的硅酸钙板属于中高密度，主要在1.1g/m³以上，为了顺应建材市场的发展，开发轻质硅酸钙板，势在必行。

轻质硅酸钙板的研究已有人做了相关方面的研究，中国发明专利00119086.5介绍了一种用石膏粉膨胀珍珠岩制备轻质硅酸钙板生产轻质硅酸钙板的方法，该材料对硅酸钙板的防水性能有所影响。中国发明专利97104962.9中用具有一定比表面积的明矾石群、明矾群及硫酸铝来提高水热反应前的压型体的总强度及层间强度，该生产工艺较复杂。中国发明专利201010181995.8介绍了一种以硅藻土为硅质材料，利用动态热水反应生成硬质微孔纤维硅酸钙板的制造方法，但是需要在带有搅拌的反应釜中进行预反应，工艺复杂。中国发明专利201110462964.4以闭孔珍珠岩为部分硅质材料通过和增稠剂在热水中预混，再和其余组分混合的工艺制备轻质硅酸钙板，工艺复杂。

现有低密度硅酸钙板的密度一般在0.6-0.9g/cm³之间，但其生产工艺一般使用水热法二次蒸压，原料成本、能耗及制造成本较高。为了推广应用低密度硅酸钙板并降低成本，也有加入硅藻土的方法。然而，所制备的硅酸钙板伴随着密度降低的同时，强度也随之降低。

本发明以硅藻土为主要硅质材料，因为其具有硅藻壳体结构，其化学成分以无定型SiO₂为主，有少量的Al₂O₃，Fe₂O₃，CaO，MgO等。硅藻土是非晶体结构，由硅氧四面体通过桥氧搭接而成的向三维空间发展的无规则网络结构，其主要孔直径为100-500nm。具有很大的比表面积，硅藻土原样的比表面积在43 m²/g，具有较强的活性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种密度小、强度高且无石棉的轻质硅酸钙板及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供一种轻质硅酸钙板，所述轻质硅酸钙板的各组分按质量百分比计的配比为：硅质填料11%-44.4%；水泥 30%-40%；石灰质填料4.4%，纤维类材料6%-10%；无机填料3%-5%；反应助剂3-10%；其中，所述硅质填料含有占所述轻质硅酸钙板总质量22.2%-44.4%的轻质硅质材料，各组分含量的总和为100%。

进一步地，其中所述轻质硅质材料为硅藻土，所述硅藻土的硅含量77.66wt%，所述硅藻土的200目筛余量为0.6wt %。

进一步地，其中所述硅质填料还含有普通硅质材料，所述普通硅质材料为石英砂、沸石、高岭土、粉煤灰、球形硅微粉或硅酸盐矿物。

进一步地，其中所述普通硅质材料的SiO₂含量>60wt %；所述普通硅质材料的200目筛余量＜1wt%。

进一步地，其中所述石灰质填料为生石灰或消石灰。

进一步地，其中所述石灰质填料的CaO含量＞65wt %；所述石灰质填料的 200目筛余量＜20wt %。

进一步地，其中所述纤维类材料为玻璃纤维、纸纤维、碳纤维或聚丙烯，其保留长纤维长度为1.6-2.7mm。

进一步地，其中所述无机填料为硅灰石或管状埃洛石，其200目筛余量＜1wt %。

进一步地，其中所述反应助剂为水玻璃、膨润土或海泡石，其200目筛余量＜10wt %。

本发明还提供上述轻质硅酸钙板的制备方法，包括如下步骤：

1)按照设计配方将纤维类材料通过计量后为6%-10%，送入磨浆机中进行松解，待叩解度为31-34SR时备用；

2)将3-10%的反应助剂和水按照1:1的质量百分比计量，置于室温下陈化12-36h，制得活化凝胶；

3)然后将11%-45%的硅质填料、30%-40%的水泥、4.4%的石灰质填料、3%-5%的无机填料和步骤1)制得的纤维类材料以及步骤2)所得的活化凝胶，混合均匀，再加水制浆，得到质量百分比浓度为14%-20%的料浆，通过流浆法工艺（料浆在流浆制板机上流浆，由成型筒成型切割后成型）制备轻质硅酸钙板坯体；

4)将步骤3)制得的轻质硅酸钙板坯体于20-30℃，湿气养护6h；

5)再将步骤4)制得的轻质硅酸钙板坯体送入蒸压釜中，于1.0-1.1Mpa饱和蒸汽压下，恒压8-12h，制备轻质硅酸钙板的样品；

6)最后将制备的样品用烘干机将其水分烘干到10wt%以下，得到所述轻质硅酸钙板。

本发明具有以下有益效果：

本发明采用流浆工艺(流浆法生产的核心是料浆在流浆制板机上流浆，由成型筒成型切割后成型)，以活性较强的无定型硅藻土完全取代传统的石英砂做硅质材料，制备一种密度小，强度高的轻质硅酸钙板；其工艺简单，可以按现有的技术工艺来完成，无需改变原来硅酸钙板生产线及生产条件，生产过程并不增加成本，仍可以取得较好的效果。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。不同实施例配方不同，但制备方法相同的前提下进行。

实施例1：原料配方如下(按质量百分比计)：硅藻土（硅质填料）44.4%(200目筛余量为0.6wt%，东北亚新型建筑材料有限公司)；水泥35.7%(华新水泥有限公司，PO42.5)；石灰4.4%（CaO含量＞65wt%，200目筛余量＜20wt%，建美石灰制品非金属原料有限公司）；纸浆纤维6.7%(保留长纤维长度为1.6-2.7mm，美国新叶滤有限公司)；硅灰石4.4%(200目筛余量＜1wt%，江西新余市思远矿业有限公司)；膨润土4.4%(200目筛余量＜10wt%，浙江三鼎有限公司)。

上述实施例1的轻质硅酸钙板的制备方法，包括如下步骤：

1)按照设计配方将纸浆纤维通过计量，送入磨浆机中进行松解，待叩解度为31-34SR时备用；

2)将上述膨润土和水按照1:1的质量百分比计量，置于室温下陈化12-36h，制得活化凝胶；

3)然后将上述硅藻土、水泥、石灰、硅灰石和步骤1)制得的纸浆纤维以及步骤2)所制得的活化凝胶，混合均匀，再加水制浆，得到质量百分比浓度为14%-20%的料浆，通过流浆法工艺制备轻质硅酸钙板坯体；

4)将步骤3)制得的轻质硅酸钙板坯体于20-30℃，湿气养护6h；

5)再将步骤4)制得的轻质硅酸钙板坯体送入蒸压釜中，于1.03Mpa饱和蒸汽压下，恒压8h，制备轻质硅酸钙板的样品；

6)最后将制备的样品用烘干机将其水分烘干到10wt%以下，得到所述轻质硅酸钙板。

实施例2：原料配方如下(按质量百分比计)：硅藻土22.2%(200目筛余量为0.6wt%，东北亚新型建筑材料有限公司)；石英砂22.2%(SiO₂含量>60wt %，200目筛余量＜1wt%，江西盛泰化工有限公司)；水泥(华新水泥有限公司，PO42.5)35.7%；石灰4.4%(CaO含量＞65wt%，200目筛余量＜20wt%，建美石灰制品非金属原料有限公司）)；纸浆纤维6.7%(保留长纤维长度为1.6-2.7mm，美国新叶滤有限公司)；硅灰石4.4%(200目筛余量＜1wt%，江西新余市思远矿业有限公司)；膨润土4.4%(200目筛余量＜10wt %，浙江三鼎有限公司)。

实施例3：原料配方如下(按质量百分比计)： 硅藻土22.2%(200目筛余量为0.6wt%，东北亚新型建筑材料有限公司)；高岭土22%(SiO₂含量>60wt%，200目筛余量＜1wt %)；水泥35.7%(华新水泥有限公司，PO42.5)；消石灰4.4%(CaO含量＞65wt%， 200目筛余量＜20wt%，建美石灰制品非金属原料有限公司）)；纸浆纤维7.2%(保留长纤维长度为1.6-2.7mm，美国新叶滤有限公司)；硅灰石5%(200目筛余量＜1 wt%，江西新余市思远矿业有限公司)；海泡石3.5%(200目筛余量＜10wt %，石家庄科信建材有限公司)。

实施例4：原料配方如下(按质量百分比计)：硅藻土35%(200目筛余量为0.6%，东北亚新型建筑材料有限公司)；沸石11%(SiO₂含量>60wt %，200目筛余量＜1wt%，河南信阳恒通有限公司)；水泥35.7%(华新水泥有限公司，PO42.5)；消石灰4.4%(CaO含量＞65wt %，200目筛余量＜20wt%，建美石灰制品非金属原料有限公司）)；纸浆纤维6.5%(保留长纤维长度为1.6-2.7mm，美国新叶滤有限公司)；硅灰石4%(200目筛余量＜1wt%，江西新余市思远矿业有限公司)；海泡石3.4%(200目筛余量＜10wt%，石家庄科信建材有限公司)。

对比例1：原料配方如下(按质量百分比计)：石英砂44.4%(SiO₂含量>60wt%，200目筛余量＜1wt%，江西盛泰化工有限公司)；水泥35.7%(华新水泥有限公司，PO42.5)；石灰4.4%(CaO含量＞65wt %，200目筛余量＜20wt%，建美石灰制品非金属原料有限公司）)；纸浆纤维6.7%(保留长纤维长度为1.6-2.7mm，美国新叶滤有限公司)；硅灰石4.4%(200目筛余量＜1wt%，江西新余市思远矿业有限公司)；膨润土4.4%(200目筛余量＜10wt%，浙江三鼎有限公司)；（和实施例1进行对比，目的是考虑硅藻土是否可以完全取代石英砂做硅质材料）。

以上所有实施例和对比例都是按照相同的实验步骤以及实验条件操作。

实施例1-4及对比例1所制得的轻质硅酸钙板的检测结果如下表1所示。

表1

检测指标	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例1
						密度	0.80	0.97	0.90	0.88	1.16
横抗强度	13.71	13.64	11.07	12.4	12.94
						横抗比强度	17.14	14.06	12.30	14.09	11.16
纵抗强度	10.64	8.70	8.50	9.08	9.39
						纵抗比强度	13.3	8.97	9.44	10.32	8.09

其中，横抗比强度是指横抗强度/密度，纵抗比强度是指纵抗强度/密度，反应单位密度的强度值。

从上表1中可以看出，实施例1中硅藻土未添加普通硅质材料，完全取代石英砂(普通硅质材料)作为制备硅钙板的硅质填料，所制得的轻质硅酸钙板的密度最小，横抗比强度及纵抗比强度的值最大；实施例2中硅藻土(轻质硅质材料)和石英砂(普通硅质材料)的质量百分比为1:1，相比于实施例1，其制得的轻质硅酸钙板的密度增加，横抗比强度及纵抗比强度降低；实施例3和实施例4中用不同的普通硅质材料制备轻质硅酸钙板，其效果都没有实施例1好；对比例1中未添加硅藻土(轻质硅质材料)，完全用石英砂作为硅质填料，相比于实施例1，其制得的轻质硅酸钙板的密度最大，横抗比强度最小，说明硅藻土的多孔结构降低了石英砂硅质材料的骨料作用，降低了其比强度值；因此，硅藻土作为轻质硅质材料完全取代普通硅质材料，可以制备出密度小、强度高的轻质硅酸钙板。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，对本发明的保护范围不构成任何限制，本发明的专利保护范围以权利要求书的内容为准。

Claims (3)

1.一种轻质硅酸钙板，其特征在于，所述轻质硅酸钙板的各组分按质量百分比计的配比为：

硅质填料44.4%；

水泥 30%-40%；

石灰质填料4.4%；

纤维类材料6%-10%；

无机填料3%-5%；

反应助剂3-10%；

其中，所述硅质填料含有占所述轻质硅酸钙板总质量22.2%-44.4%的轻质硅质材料，所述轻质硅质材料为硅藻土，所述硅藻土的硅含量77.66wt%；所述硅藻土的200目筛余量为0.6wt %；所述石灰质填料为生石灰或消石灰，所述石灰质填料的CaO含量＞65wt %；所述石灰质填料的 200目筛余量＜20wt %；所述无机填料为硅灰石或管状埃洛石，其200目筛余量＜1wt %；所述反应助剂为水玻璃、膨润土或海泡石，其200目筛余量＜10wt %；各组分含量的总和为100%；

通过以下步骤制得：

1)按照设计配方将纤维类材料通过计量后为6%-10%，送入磨浆机中进行松解，待叩解度为31-34°SR时备用；

2)将3-10%的反应助剂和水按照1:1的质量百分比计量，置于室温下陈化12-36h，制得活化凝胶；

3)然后将44.4%的硅质填料、30%-40%的水泥、4.4%的石灰质填料、3%-5%的无机填料和步骤1)制得的纤维类材料以及步骤2)所得的活化凝胶，混合均匀，再加水制浆，得到质量百分比浓度为14%-20%的料浆，通过流浆法工艺制备轻质硅酸钙板坯体；

4)将步骤3)制得的轻质硅酸钙板坯体于20-30℃，湿气养护6h；

5)再将步骤4)制得的轻质硅酸钙板坯体送入蒸压釜中，于1.0-1.1Mpa饱和蒸汽压下，恒压8-12h，制备轻质硅酸钙板的样品；

6)最后将制备的样品用烘干机将其水分烘干到10wt%以下，得到所述轻质硅酸钙板。

2.如权利要求1所述的轻质硅酸钙板，其特征在于，所述硅质填料还含有普通硅质材料，所述普通硅质材料为石英砂、沸石、高岭土、粉煤灰、球形硅微粉或硅酸盐矿物。

3.如权利要求2所述的轻质硅酸钙板，其特征在于，所述普通硅质材料的SiO₂含量>60wt %；所述普通硅质材料的200目筛余量＜1wt %。