CN107226657A - 一种纤维增强改性发泡水泥保温板及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维增强改性发泡水泥保温板及其制备工艺，该纤维增强改性发泡水泥保温板以改性发泡水泥保温板为保温芯材，在改性发泡水泥保温板的上下表面铺贴耐碱玻纤网格布，并用喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式在发泡水泥保温板的上下表面涂刷聚合物胶浆形成一体，而制成的一种新型轻质水泥基无机保温板材。本发明具有强度高、韧性好、吸水率低、导热系数低、保温隔热效果好、干燥收缩值小、粘结力强、整体性好、抗震和抗冲击性优异、A级防火、与建筑物同寿命等优点。同时采用聚羧酸减水剂改性石墨烯可在水泥浆体中均匀稳定分散，解决了现有石墨烯添加方式中存在的团聚、分散不彻底等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑保温材料，特别涉及一种纤维增强改性发泡水泥保温板及其制备工艺。
背景技术
在过去的十几年，我国在建设基础设施方面已经有了一个翻天覆地的变化，目前增速已经放缓，但总的来讲，建设量依旧客观，特别是在桥梁、铁道、核电、公路、水电、港口、海洋等重大工程项目方面。而以水泥砂浆以及混凝土为代表的水泥基复合材料，因其优秀的整体性能、良好的可塑性、强度可控、取材方便以及便宜的价格，成为目前国内外社会上应用最为广泛、使用最成功的结构工程材料。水泥混凝土的性能特点使其无比适合应用在工程领域，在出现新的技术突破前，估计难以找到超越其在建筑材料领域中地位的材料。随着现代工程结构正往高层化、大型化、多功能化方向发展，水泥混凝土作为最主要的结构材料，仅仅是传统的仅具有承载能力的结构材料已无法满足要求，可持续、高复合化、高耐久性、高强高性能化、高功能、智能化等方向才是未来的发展方向。然而，水泥材料的高脆性及其造成的缝隙和渗透等性能缺陷在水泥基复合材料普遍存在，这些缺点也造成了其在建成后易出现力学性能下降和使用寿命缩短。普通水泥基材料因为抗拉强度低、韧性较差，在工程使用中经常产生大量的裂缝，影响了工程结构的安全性和耐久性。
因此，基于上述目前存在的问题，本发明采用一种纤维增强改性发泡水泥保温板，具有强度高、吸水率低、保温隔热效果好、干燥收缩值小、整体性和抗冲击性优异、A级防火、与建筑物同寿命等优点，同时采用改性石墨烯加入水泥砂浆中，对水泥保温板抗折抗压强度都有明显提升。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种纤维增强改性发泡水泥保温板，具有强度高、吸水率低、保温隔热效果好、干燥收缩值小、整体性和抗冲击性优异、A级防火、与建筑物同寿命等优点，抗折抗压强度高，利于运输和使用。相较于普通发泡水泥保温板，破损率低、施工效率高。纤维增强板可以做到12202440mm的大规格，为保温装饰一体化板的保温基材提供了一种新的选择。同时采用改性石墨烯加入水泥砂浆中，对水泥保温板抗折抗压强度都有明显提升。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种纤维增强改性发泡水泥保温板，其特征在于，包括改性发泡水泥保温板、耐碱玻纤网格布和聚合物胶浆增强层，所述耐碱玻纤网格布粘贴在涂刷有聚合物胶浆的改性发泡水泥保温板的上下表面，所述聚合物胶浆增强层通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷在所述耐碱玻纤网格布处理的发泡水泥保温板的上下表面。
所述改性发泡水泥保温板由硅酸盐水泥、硅粉、萘系减水剂、聚羧酸减水剂改性石墨烯、聚丙烯纤维、发泡剂、外加剂、稳泡剂和水制成，各组分的质量分数配比为：
硅酸盐水泥 110~160份
硅粉 6~10份
萘系减水剂 1.0~1.6份
聚羧酸减水剂改性石墨烯 0.5~1.5份
聚丙烯纤维 0.8~2.2份
发泡剂 8~13份
稳泡剂 8~13份
外加剂 5~8份
水 60~100份。
目前，主要是通过在水泥材料中添加钢纤维、碳纤维、钢筋、矿物纤维、聚合物纤维等各种增强材料复合形成水泥基复合材料来改善其固有的缺陷。其原理是通过这些增强材料本身具有的高强度和高韧性来提高整体材料的各方面的性能。但是由于这些增强材料并没有改变水泥水化产物的结构与性质，水泥浆体自身特性所决定的高脆性及裂缝等缺陷还是无法很好的解决。而石墨烯是近年来发现的强度最大、韧性最好、比表面积最大的材料 ，在力学、热学和电学性都非常卓越的特性让石墨烯成为改性复合材料的理想材料，同时基于其柔性片状结构，高导电性、高强度等特点，应用于增强水泥基复合材料中，对水泥保温板抗折抗压强度都有明显提升。而石墨烯表面-OH和-COOH等官能团店里使表面带负电，而水泥浆体中存在大量氢氧化钙、硫酸钙等电解质，石墨烯与钙离子聚沉，无法实现在水泥基体中分散。
保温板中包含聚羧酸减水剂改性石墨烯，通过聚羧酸减水剂改性的石墨烯能稳定均匀的分散在水泥胶体中，使石墨烯发挥出更好的增强增韧的作用。
其中，所述外加剂由硬脂酸钙、磷石膏、无铁硫酸铝、无水氯化钙、甲酸钙、无水偏硅酸钠 和氯化镁组成。所述外加剂按重量份由以下组份构成：
硬脂酸钙 8~10 份
磷石膏 10~18 份
无铁硫酸铝 1.0~3.0份
无水氯化钙 1.0~5.0份
甲酸钙 0.8~3.0份
无水偏硅酸钠 0.3~2.0份
氯化镁 1.0~5.0 份。
其中，所述发泡剂为聚氨酯发泡剂。所述外加剂采用以下质量份的材料配比而成：
硬脂酸钙 8~15 份
高岭土 3~8 份
硝酸钙 10~20 份
磷酸铝 10~20 份
碳酸镁 10~20份。
进一步，所述聚合物胶浆由水泥、石英砂、减水剂、硬脂酸钙、纤维素、胶粉和重质碳酸钙制成，各组分的质量分数配比为：
硅酸盐水泥 50~80 份
石英砂 80~150 份
减水剂 0.5~1.0 份
硬脂酸钙 6~10 份
纤维素 6~10 份
胶粉 10~20 份
重质碳酸钙 10~20 份
水 400~500 份。
优选地，所述减水剂为萘系改性减水剂，所述消泡剂为有机硅聚醚复合消泡剂。
一种纤维增强改性发泡水泥保温板的制备工艺，其特征在于，步骤如下：
（1）制备改性发泡水泥保温板：将硅酸盐水泥、硅粉、萘系减水剂、聚丙烯纤维、发泡剂、稳泡剂和外加剂按照质量配比混合均匀，再加入发泡剂、热水搅拌，在模具内静置发泡、脱模后按规定尺寸切割成改性发泡水泥保温板；
（2）改性发泡水泥保温板双面除尘；
（3）在改性发泡水泥保温板的单面上用上诉聚合物胶浆通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷，随及粘贴耐碱玻纤网格布刮平；
（4）烘干改性发泡水泥保温板表面水分；
（5）再将改性发泡水泥保温板背面通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷，随及粘贴耐碱玻纤网格布刮平；
（6）制备聚合物胶浆：将硅酸盐水泥、石英砂、减水剂、硬脂酸钙、纤维素、胶粉和重质碳酸钙按照质量配比混合均匀，再加入水搅拌，制成聚合物胶浆；
（7）将聚合物胶浆通过喷涂、辊涂、浸浆或刮浆的方式涂刷后粘贴耐碱玻纤网格布处理的改性发泡水泥保温板的上下表面，进行烘干脱水，即制得纤维增强改性发泡水泥保温板。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
1.耐碱玻纤网格布粘贴在涂刷有聚合物胶浆的改性发泡水泥保温板的上下表面，所述聚合物胶浆增强层通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷在所述耐碱玻纤网格布处理的发泡水泥保温板的上下表面；解决了传统发泡水泥保温板易开裂、吸水率高、脆性大、掉粉严重等问题，具有强度高、吸水率低、保温隔热效果好、干燥收缩值小、整体性和抗冲击性优异、A级防火、与建筑物同寿命等优点。
2. 将石墨烯应用于水泥保温板中，对水泥保温板抗折抗压强度都有明显提升。且石墨烯采用聚羧酸减水剂改性，通过聚羧酸减水剂改性的石墨烯能稳定均匀的分散在水泥胶体中，使石墨烯发挥出更好的增强增韧的作用。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和要点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1 一种纤维增强改性发泡水泥保温板的制备方法，其制备步骤如下：
制备改性发泡水泥保温板：将硅酸盐水泥160份、硅粉10份、萘系减水剂1.6份、聚羧酸减水剂改性石墨烯1.5份、聚丙烯纤维0.8份、稳泡剂8份和外加剂 5份（由质量份配比为硬脂酸钙8份、磷石膏10 份、无铁硫酸铝 3.0份、无水氯化钙3.0份、甲酸钙0.8份、无水偏硅酸钠 2.0份和氯化镁 5.0 份组成）按照质量配比混合均匀，再加入发泡剂8份、热水100份搅拌，待其干燥制成改性发泡水泥保温板；
（2）改性发泡水泥保温板用除尘设备双面除尘；
（3）在改性发泡水泥保温板的单面上用上诉聚合物胶浆通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷，随及粘贴耐碱玻纤网格布刮平；
（4）电热器烘干改性发泡水泥保温板表面水分；
（5）再将改性发泡水泥保温板背面通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷，随及粘贴耐碱玻纤网格布刮平；
（6）制备聚合物胶浆：将硅酸盐水泥50 份、石英砂 80 份、减水剂 0.5 份、硬脂酸钙 8份、纤维素 8 份、胶粉20 份、重质碳酸钙10 份混合均匀，再加入400份水搅拌，制成聚合物胶浆；
（7）将聚合物胶浆通过喷涂、辊涂、浸浆或刮浆的方式涂刷后粘贴耐碱玻纤网格布处理的改性发泡水泥保温板的上下表面，进行烘干脱水，即制得纤维增强改性发泡水泥保温板；
（8）将待养护的保温板放置于用透光保温吸热材料搭建而成的养护室内的湿养室中；保持湿养室密闭，温度为20℃~50℃，湿度≥90%，养护15天；再送入干养室养护，保持干养室内温度为20℃~50℃，养护13天。
实施例1的改性发泡水泥保温板和纤维增强改性发泡水泥保温板的性能检测指标如下表所示：
| 项目 | 改性发泡水泥保温板性能指标 | 纤维增强改性发泡水泥保温板性能指标 |
| Ⅰ型 干表观密度，kg/m3 | 238.60 | 172.00 |
| 抗压强度，MPa | 0.57 | 0.63 |
| 体积吸水率（V/V），% | 9.6 | 5.5 |
| 导热系数（平均温度25℃+/-2℃） | 0.065 | 0.045 |
| 垂直于板面方向的抗拉强度，MPa | 0.13 | 0.15 |
| 干燥收缩值，mm/m | 0.75 | 0.3 |
| 抗冻性（质量损失），% | 3.7 | 2.6 |
| 抗冻性（强度损失），% | 17.26 | 12.01 |
| 碳化系数 | 0.88 | 0.96 |
实施例2 一种纤维增强改性发泡水泥保温板的制备方法，其制备步骤如下：
（1）制备改性发泡水泥保温板：将硅酸盐水泥110份、硅粉 6份、萘系减水剂1份、聚羧酸减水剂改性石墨烯0.5份、聚丙烯纤维2.2份、稳泡剂13份和外加剂 8份（由质量份配比为硬脂酸钙10份、磷石膏18 份、无铁硫酸铝 1.0份、无水氯化钙5.0份、甲酸钙3份、无水偏硅酸钠 1.0份和氯化镁 1.0 份组成）按照质量配比混合均匀，再加入发泡剂13份、热水60份搅拌，待其干燥制成改性发泡水泥保温板；
（2）改性发泡水泥保温板用除尘设备双面除尘；
（3）在改性发泡水泥保温板的单面上用上诉聚合物胶浆通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷，随及粘贴耐碱玻纤网格布刮平；
（4）电热器烘干改性发泡水泥保温板表面水分；
（5）再将改性发泡水泥保温板背面通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷，随及粘贴耐碱玻纤网格布刮平；
（6）制备聚合物胶浆：将硅酸盐水泥80 份、石英砂 150 份、减水剂 1.0 份、硬脂酸钙10份、纤维素 6 份、胶粉10份、重质碳酸钙20份混合均匀，再加入500份水搅拌，制成聚合物胶浆；
（7）将聚合物胶浆通过喷涂、辊涂、浸浆或刮浆的方式涂刷后粘贴耐碱玻纤网格布处理的改性发泡水泥保温板的上下表面，进行烘干脱水，即制得纤维增强改性发泡水泥保温板；
（8）将待养护的保温板放置于用透光保温吸热材料搭建而成的养护室内的湿养室中；保持湿养室密闭，温度为20℃~50℃，湿度≥90%，养护15天；再送入干养室养护，保持干养室内温度为20℃~50℃，养护13天。
实施例2的改性发泡水泥保温板和纤维增强改性发泡水泥保温板的性能检测指标下表所示：
| 项目 | 改性发泡水泥保温板性能指标 | 纤维增强改性发泡水泥保温板性能指标 |
| Ⅰ型 干表观密度，kg/m3 | 241.37 | 169.01 |
| 抗压强度，MPa | 0.56 | 0.61 |
| 体积吸水率（V/V），% | 9.3 | 6.4 |
| 导热系数（平均温度25℃+/-2℃） | 0.067 | 0.047 |
| 垂直于板面方向的抗拉强度，MPa | 0.12 | 0.13 |
| 干燥收缩值，mm/m | 0.83 | 0.4 |
| 抗冻性（质量损失），% | 3.9 | 2.8 |
| 抗冻性（强度损失），% | 17.66 | 13.22 |
| 碳化系数 | 0.86 | 0.95 |
实施例3 一种纤维增强改性发泡水泥保温板的制备方法，其制备步骤如下：
（1）制备改性发泡水泥保温板：将硅酸盐水泥130份、硅粉 8份、萘系减水剂1.2份、聚羧酸减水剂改性石墨烯1份、聚丙烯纤维1.5份、稳泡剂10份和外加剂 6份（由质量份配比为硬脂酸钙9份、磷石膏15 份、无铁硫酸铝 2.0份、无水氯化钙1.0份、甲酸钙3.0份、无水偏硅酸钠 0.3份和氯化镁 3.0 份组成）按照质量配比混合均匀，再加入发泡剂6份、热水80份搅拌，待其干燥制成改性发泡水泥保温板；
（2）改性发泡水泥保温板用除尘设备双面除尘；
（3）在改性发泡水泥保温板的单面上用上诉聚合物胶浆通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷，随及粘贴耐碱玻纤网格布刮平；
（4）电热器烘干改性发泡水泥保温板表面水分；
（5）再将改性发泡水泥保温板背面通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷，随及粘贴耐碱玻纤网格布刮平；
（6）制备聚合物胶浆：将硅酸盐水泥65 份、石英砂 120 份、减水剂 0.8 份、硬脂酸钙6份、纤维素 6份、胶粉15 份、重质碳酸钙15 份混合均匀，再加入450份水搅拌，制成聚合物胶浆；
（7）将聚合物胶浆通过喷涂、辊涂、浸浆或刮浆的方式涂刷后粘贴耐碱玻纤网格布处理的改性发泡水泥保温板的上下表面，进行烘干脱水，即制得纤维增强改性发泡水泥保温板；
（8）将待养护的保温板放置于用透光保温吸热材料搭建而成的养护室内的湿养室中；保持湿养室密闭，温度为20℃~50℃，湿度≥90%，养护15天；再送入干养室养护，保持干养室内温度为20℃~50℃，养护13天。
实施例3的改性发泡水泥保温板和纤维增强改性发泡水泥保温板的性能检测指标如下表所示：
| 项目 | 改性发泡水泥保温板性能指标 | 纤维增强改性发泡水泥保温板性能指标 |
| 干表观密度，kg/m3 | 241.56 | 173.33 |
| 抗压强度，MPa | 0.51 | 0.63 |
| 体积吸水率（V/V），% | 9.1 | 4.3 |
| 导热系数（平均温度25℃+/-2℃） | 0.059 | 0.049 |
| 垂直于板面方向的抗拉强度，MPa | 0.17 | 0.18 |
| 干燥收缩值，mm/m | 0.6 | 0.5 |
| 抗冻性（质量损失），% | 4.3 | 3.6 |
| 抗冻性（强度损失），% | 17.96 | 15.66 |
| 碳化系数 | 0.85 | 0.93 |
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (7)
1.一种纤维增强改性发泡水泥保温板，其特征在于，包括改性发泡水泥保温板、耐碱玻纤网格布和聚合物胶浆增强层，所述耐碱玻纤网格布粘贴在涂刷有聚合物胶浆的改性发泡水泥保温板的上下表面，所述聚合物胶浆增强层通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷在所述耐碱玻纤网格布处理的发泡水泥保温板的上下表面。
2.根据权利要求1所述的纤维增强改性发泡水泥保温板，其特征在于，所述改性发泡水泥保温板按重量份由以下组份构成：
硅酸盐水泥 110~160份
硅粉 6~10份
萘系减水剂 1.0~1.6份
聚羧酸减水剂改性石墨烯 0.5~1.5份
聚丙烯纤维 0.8~2.2份
发泡剂 8~13份
稳泡剂 8~13份
外加剂 5~8份
水 60~100份。
3.根据权利要求2所述的纤维增强改性发泡水泥保温板，其特征在于，所述外加剂由硬脂酸钙、磷石膏、无铁硫酸铝、无水氯化钙、甲酸钙、无水偏硅酸钠 和氯化镁组成。
4.根据权利要求2所述的纤维增强改性发泡水泥保温板，其特征在于，所述外加剂各组分的质量分数配比为：
硬脂酸钙 8~10 份
磷石膏 10~18 份
无铁硫酸铝 1.0~3.0份
无水氯化钙 1.0~5.0份
甲酸钙 0.8~3.0份
无水偏硅酸钠 0.3~2.0份
氯化镁 1.0~5.0 份。
5.根据权利要求1所述的纤维增强改性发泡水泥保温板，其特征在于，所述聚合物胶浆由水泥、石英砂、减水剂、硬脂酸钙、纤维素、胶粉和重质碳酸钙制成，各组分的质量分数配比为：
硅酸盐水泥 50~80 份
石英砂 80~150 份
减水剂 0.5~1.0 份
硬脂酸钙 6~10 份
纤维素 6~10 份
胶粉 10~20 份
重质碳酸钙 10~20 份
水 400~500 份。
6.根据权利要求5所述的纤维增强改性发泡水泥保温板，其特征在于，所述减水剂为萘系改性减水剂。
7.一种纤维增强改性发泡水泥保温板的制备工艺，其特征在于，步骤如下：
（1）制备改性发泡水泥保温板：将硅酸盐水泥、硅粉、萘系减水剂、聚丙烯纤维、发泡剂、稳泡剂和外加剂按照质量配比混合均匀，再加入发泡剂、热水搅拌，在模具内静置发泡、脱模后按规定尺寸切割成改性发泡水泥保温板；
（2）改性发泡水泥保温板双面除尘；
（3）在改性发泡水泥保温板的单面上用上诉聚合物胶浆通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷，随及粘贴耐碱玻纤网格布刮平；
（4）烘干改性发泡水泥保温板表面水分；
（5）再将改性发泡水泥保温板背面通过喷涂、辊涂、浸浆或者刮浆的方式涂刷，随及粘贴耐碱玻纤网格布刮平；
（6）制备聚合物胶浆：将硅酸盐水泥、石英砂、减水剂、硬脂酸钙、纤维素、胶粉和重质碳酸钙按照质量配比混合均匀，再加入水搅拌，制成聚合物胶浆；
（7）将聚合物胶浆通过喷涂、辊涂、浸浆或刮浆的方式涂刷后粘贴耐碱玻纤网格布处理的改性发泡水泥保温板的上下表面，进行烘干脱水，即制得纤维增强改性发泡水泥保温板。
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