CN105198344B - 一种含硅藻土材料的维纶纤维增强水泥板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含硅藻土材料的维纶纤维增强水泥板及其制备方法。所述方法包括(1)混合、(2)湿坯制备、(3)高湿度培养和(4)蒸压。本发明还提供所述含硅藻土材料的维纶纤维增强水泥板的制备方法。由本发明所述方法制得的含硅藻土材料的维纶纤维增强水泥板具有优异的抗强度、干缩率低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，具体地说是涉及一种维纶纤维增强水泥板及其制备方法。
背景技术
硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，是海洋或湖泊中生长的硅藻类的残骸在水底沉积，经自然环境作用而逐渐形成的一种非金属矿物。硅藻土主要分布在中国、美国、丹麦、法国、罗马尼亚等国。是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成。我国硅藻土储量3.2亿吨，远景储量达20多亿吨，主要集中在华东及东北地区，其中规模较大，储量较多的有吉林(54.8％)、浙江、云南、山东、四川等省。硅藻土在电子显微镜下可以观察到特殊多孔的构造，其具有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的物理特性。
硅藻土具有如下优点：(1)PH值中性、无毒，悬浮性能好，吸附性能强，容重轻，混合均匀性好；(2)硅藻土在水泥中作添加剂，可提高强度，使水泥中二氧化硅变活性；(3)硅藻土具有优良的延伸性，有较高的冲击强度、拉伸强度、撕裂强度、质轻软耐磨性好、抗压强度好等方面优质作用。
硅藻土尽管有着很多优点，但是很少使用来制造水泥板，主要是因为其具有孔隙性和延伸性高被普遍认为不是水泥板的优选原料。
因此，目前迫切需要制造能够能够解决上述一个问题或者多个问题的板材的方法以及由该方法制得的板材。
发明内容
为了解决现有板材存在的一个或者多个上述问题，本发明提供了一种含硅藻土材料的维纶纤维增强水泥板及其制备方法。
本发明在第一方面提供了一种制备维纶纤维增强水泥板的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)混合：将2至6重量份的海泡石粉末、0.5至2.5重量份的膨润土、1至3重量份的氧化镁、1至3重量份的硫酸镁、2至4重量份的硫酸钠、4至6重量份的三乙醇胺、20至40重量份的硅藻土与等重量份的水中搅拌均匀，然后进一步加入4至6重量份的生石灰并搅拌均匀，得到第一混合料；将20至40重量份的熟石膏、10至20重量份的水泥、20至40重量份的石英砂和4至8重量份的维纶纤维搅拌均匀，得到第二混合料；再将所述第一混合料与所述第二混合料搅拌均匀，并加入10至20重量份的邻苯二甲酸二异壬脂，得到塑性指数为8.0至10.0的浆料；
(2)湿坯制备：通过挤出成型法将所述浆料制成湿坯；
(3)高湿度培养：将所述湿坯于相对湿度为80％至99％的相对湿度和25℃至35℃的常温条件下放置10小时至15小时，得到经培养的坯体；
(4)蒸压：将所述坯体于蒸压釜中，在4小时至8小时的时间将压力升到1.0MPa至1.2MPa的饱和蒸汽压后，并在该压力下养护10至15小时，再在4小时至8小时的时间内将压力降到常压，取出并晾干，从而制得经高温养护的维纶纤维增强水泥板。
本发明在第二方面提供了由本发明的第一方面所述的方法制得的维纶纤维增强水泥板。
本发明方法所制得的维纶纤维增强水泥板克服了现有硅酸盐水泥板和石膏板中存在的一种或者多种缺陷，具有密度和干燥收缩率低、强度高、防潮等优点。
具体实施方式
本发明在第一方面提供了一种含硅藻土材料的制备维纶纤维增强水泥板的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)混合：将2至6重量份的海泡石粉末、0.5至2.5重量份的膨润土、1至3重量份的氧化镁、1至3重量份的硫酸镁、2至4重量份的硫酸钠、4至6重量份的三乙醇胺、20至40重量份的硅藻土与等重量份的水中搅拌均匀，然后进一步加入4至6重量份的生石灰并搅拌均匀，得到第一混合料；将20至40重量份的熟石膏、10至20重量份的水泥、20至40重量份的石英砂和4至8重量份的维纶纤维搅拌均匀，得到第二混合料；再将所述第一混合料与所述第二混合料搅拌均匀，并加入10至20重量份的邻苯二甲酸二异壬脂，得到塑性指数为8.0至10.0的浆料；
(2)湿坯制备：通过挤出成型法将所述浆料制成湿坯；
(3)高湿度培养：将所述湿坯于相对湿度为80％至99％的相对湿度和25℃至35℃的常温条件下放置10小时至15小时，得到经培养的坯体；
(4)蒸压：将所述坯体于蒸压釜中，在4小时至8小时的时间将压力升到1.0MPa至1.2MPa的饱和蒸汽压后，并在该压力下养护10至15小时，再在4小时至8小时的时间内将压力降到常压，取出并晾干，从而制得经高温养护的维纶纤维增强水泥板。
在一些优选的实施方式中，所述石英砂的200目的筛余量为2质量％。
在一些优选的实施方式中，所述维纶纤维的抗拉强度不小于800MPa，并且弹性模量不小于12GPa。
在一些优选的实施方式中，除了石英砂和维纶纤维之外的所有其他固体物料的200目筛余量为1质量％。
在一些优选的实施方式中，所述水泥为I型硅酸盐水泥。
在一些优选的实施方式中，将3重量份的海泡石粉末、1.5重量份的膨润土、2重量份的氧化镁、2重量份的硫酸镁、2重量份的硫酸钠、5重量份的三乙醇胺、30重量份的硅藻土与等重量份的水中搅拌均匀，然后进一步加入5重量份的生石灰并搅拌均匀，得到第一混合料；将30重量份的熟石膏、15重量份的水泥、20重量份的石英砂搅拌均匀，得到第二混合料；再将所述第一混合料与所述第二混合料搅拌均匀，并加入10至20重量份的邻苯二甲酸二异壬脂，得到塑性指数约为9.0的浆料。
在一些优选的实施方式中，所述高湿度培养在90％的相对湿度和30℃进行12小时。
在一些优选的实施方式中，在6小时的时间将压力升到1.1MPa的饱和蒸汽压后，并在该压力下养护12小时，再在6小时的时间内将压力降到常压，取出并晾干，从而制得经高温养护的板材。
在一些优选的实施方式中，升压过程中利用2小时的时间升压至0.8MPa并维持1小时，然后再用3小时的时间升压至1.1MPa；并且降压过程中利用3小时的时间降压至0.8MPa并维持1小时，然后再用3小时的时间降压至常压。
海泡石是一种纤维状的含水硅酸镁，属斜方晶系或单斜方晶系；颜色多变，一般呈淡白或灰白色；具丝绢光泽，有时呈蜡状光泽；条痕呈白色，不透明，触感光滑且粘舌；莫氏硬度在2～2.5之间；体质轻，密度为1～2.2g/cm3；收缩率低，可塑性好，但是溶于盐酸。海泡石的化学成分为硅(Si)和镁(Mg)；其标准晶体化学式为Mg8(H2O)4[Si6O16]2(OH)4·8H2O，其中SiO2含量一般在54～60％之间，MgO含量多在21～25％范围内。海泡石具有极强的吸附、脱色和分散等性能，亦有极高的热稳定性，耐高温性可达1500～1700℃，造型性、绝缘性、抗盐度都非常好。海泡石具有独特的性质，即当遇到水时会吸收很多水从而变得柔软起来，而一旦干燥就又变硬。海泡石粉可以用作悬浮剂、防沉剂、增稠触变剂。
膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿。蒙脱石的化学成分为:(Al2,Mg3)[Si4O10][OH]2·nH2O，由于它具有特殊的性质。如膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性。所以广泛用于各个工业领域。膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构,蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，故具有较好的离子交换性。
不受任何理论的束缚，本发明的板材之所有具有高强度和低的干燥收缩率的原因硅藻土在水泥中作添加剂，使水泥中二氧化硅变活性，而生石灰遇水放热，更加有利于水泥中的二氧化硅的活化，而海泡石粉和膨润土可以作为悬浮剂和触变剂，与具有高吸附性的硅藻土相互作用。这些组分与其他的组分一起，改善了高孔隙度和高延伸性所带来的不利影响，由此可以得到高强度和低干燥收缩率的板材。
本发明在第二方面提供了由本发明第一方面所述的方法制得的含硅藻土材料的维纶纤维增强水泥板。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。这些实施例只是就本发明的优选实施方式进行举例说明，本发明的保护范围不应解释为仅限于这些实施例。
实施例
下文将通过实施例的形式对本发明进行进一步的说明。实施例中使用的原料如下：石英砂的200目的筛余量为2质量％；维纶纤维的抗拉强度为约900MPa，并且弹性模量为与15Gpa。除了石英砂和维纶纤维之外的所有其他固体物料的200目筛余量为1质量％。所述水泥为I型硅酸盐水泥。
实施例1
本实施例采用如下步骤制造基于本发明的纤维增强板：
将表中所示量的海泡石粉末、膨润土、氧化镁、硫酸镁、硫酸钠、三乙醇胺、硅藻土与等重量份的水中搅拌均匀，然后进一步加入生石灰并搅拌均匀，得到第一混合料；将表中所示量的熟石膏、水泥、石英砂和的维纶纤维搅拌均匀，得到第二混合料；再将所述第一混合料与所述第二混合料搅拌均匀，在加入邻苯二甲酸二异壬脂，得到浆料；
(2)湿坯制备：通过挤出成型法将所述浆料制成湿坯；
(3)高湿度培养：将所述湿坯于相对湿度为约90％的相对湿度和30℃的常温条件下放置12小时，得到经培养的坯体；
(4)蒸压：升压过程中利用2小时的时间升压至0.8MPa并维持1小时，然后再用3小时的时间升压至1.1MPa；并且降压过程中利用3小时的时间降压至0.8MPa并维持1小时，然后再用3小时的时间降压至常压，从而制得经高温养护长的长宽高为240mmX115mmX53mm的板材。
测量各性能指标，测定方法按照JC/T671-2008进行。测得结果列于下表2中。
实施例2至12
除了表1所示的内容之外，以与以实施例1相似的方式进行实施例1至12。
表1原料用料及其所制得的板材的比强度
表2各实施例的性能测定
从表2的结果可以看出，本发明所制得的纤维增强板具有非常高的强度和小的收缩率。其他性能指标也都符合JC/T671-2008的要求。
Claims (10)
1.一种制备维纶纤维增强水泥板的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)混合：将2至6重量份的海泡石粉末、0.5至2.5重量份的膨润土、1至3重量份的氧化镁、1至3重量份的硫酸镁、2至4重量份的硫酸钠、4至6重量份的三乙醇胺、20至40重量份的硅藻土与等重量份的水中搅拌均匀，然后进一步加入4至6重量份的生石灰并搅拌均匀，得到第一混合料；将20至40重量份的熟石膏、10至20重量份的水泥、20至40重量份的石英砂和4至8重量份的维纶纤维搅拌均匀，得到第二混合料；再将所述第一混合料与所述第二混合料搅拌均匀，并加入10至20重量份的邻苯二甲酸二异壬脂，得到塑性指数为8.0至10.0的浆料；
(2)湿坯制备：通过挤出成型法将所述浆料制成湿坯；
(3)高湿度培养：将所述湿坯于相对湿度为80％至99％的相对湿度和25℃至35℃的常温条件下放置10小时至15小时，得到经培养的坯体；
(4)蒸压：将所述坯体于蒸压釜中，在4小时至8小时的时间将压力升到1.0MPa至1.2MPa的饱和蒸汽压后，并在该压力下养护10至15小时，再在4小时至8小时的时间内将压力降到常压，取出并晾干，从而制得经高温养护的维纶纤维增强水泥板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，石英砂的200目的筛余量为2质量％。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述维纶纤维的抗拉强度不小于800MPa，并且弹性模量不小于12GPa。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，除了石英砂和维纶纤维之外的所有其他固体物料的200目筛余量为1质量％。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水泥为I型硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，将3重量份的海泡石粉末、1.5重量份的膨润土、2重量份的氧化镁、2重量份的硫酸镁、2重量份的硫酸钠、5重量份的三乙醇胺、30重量份的硅藻土与等重量份的水中搅拌均匀，然后进一步加入5重量份的生石灰并搅拌均匀，得到第一混合料；将30重量份的熟石膏、15重量份的水泥、20重量份的石英砂搅拌均匀，得到第二混合料；再将所述第一混合料与所述第二混合料搅拌均匀，得到浆料。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述高湿度培养在90％的相对湿度和30℃进行12小时。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，在6小时的时间将压力升到1.1MPa的饱和蒸汽压后，并在该压力下养护12小时，再在6小时的时间内将压力降到常压，取出并晾干，从而制得经高温养护的纤维增强板。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，升压过程中利用2小时的时间升压至0.8MPa并维持1小时，然后再用3小时的时间升压至1.1MPa；并且降压过程中利用3小时的时间降压至0.8MPa并维持1小时，然后再用3小时的时间降压至常压。
10.由权利要求1至9所述的方法制得的维纶纤维增强水泥板。
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