CN107905445A - 一种柔性纤维石膏复合材料 - Google Patents
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Abstract
一种柔性纤维石膏复合材料，包括半水石膏粉，还设有定形连接机构件、纤维荆棘网、纤维布或纤维布板形袋，所述定形连接机构件、纤维荆棘网、半水石膏粉，与纤维布或纤维布板形袋构成轻质柔性石膏板或墙体；纤维荆棘网是以长丝纤维线或纤维绳上约束固定有短纤维/纤维绒棉形成的纤维网，以单排或2排以上形式均布于纤维布之间或纤维布板形袋内；纤维荆棘网的边部分别固定于柔性石膏板的边部，与柔性石膏板的定形板边固定连接；纤维布或纤维布板形袋构成柔性石膏板的板面；半水石膏粉作为填充胶结料填充于纤维布与纤维荆棘网构成的三维纤维空间的空隙中。本发明材料质轻、抗震、抗冲击、隔热保温、吸声隔音、防火；运输和施工安装方便，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种非金属建筑材料，具体地说，是涉及一种柔性纤维石膏复合材料。
背景技术
石膏作为一种传统的建筑材料应用已达数千年，是一种优良的防火建材，且具有调整室内空气湿度的特点。
但是，当前石膏材料产品，主要是，先以半水石膏，包括建筑石膏粉（β-半水石膏），或高强石膏粉（α-半水石膏），加水混合为浆体后，再浇注成型水化硬化，形成以二水石膏为矿物成分的刚性石膏制品，如石膏雕塑、石膏吊顶型材、纸面石膏板、纤维石膏板、石膏砌块或泡沫石膏制品等刚性石膏制品；然后，再用于建筑工程中，其加工过程至工程应用，工序多，耗时长，制品易碎裂，且易挠曲变形，保温隔热及吸声隔音效果也不尽如人意，生产、运输和安装使用过程中破损率偏高，掉角、开裂或折断等情况是时有发生，人力成本亦较高，且造成一定环境污染。
众所周知，为提高石膏制品如石膏板的强度，现有技术通常是在石膏浆料中添加一定量的纤维使其变得更结实牢固，其关键就在于所添加纤维的长短、数量和分布均匀性，但石膏浆料和纤维混合均匀极为困难。当前先进的技术方法是先布设纤维纸或纤维网或纤维丝线，然后浇注石膏浆料，硬化制成刚性的纸面石膏板或纤维石膏板制品。现有技术至今仍没有有效的办法将短纤维与石膏浆料预混合均匀，更没有有效的办法将长纤维和短纤维同时与石膏（无论浆料或干粉）预混合均匀，这既严重制约了石膏与纤维的复合材料应有的抗挠曲变形能力和抗冲击能力的发挥，也使石膏材料在工程中的应用尤其是作为墙体材料的应用受到了一定的局限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有预制固化刚性石膏材料易碎裂，易挠曲变形，抗冲击抗震强度低、保温效果差，吸声隔音效果差，施工效率低，或影响环境的缺陷，提供一种不易碎裂，不易挠曲变形，抗冲击抗震强度高，保温效果好，吸声隔音效果更好，便于运输、清洁，安装施工效率高，且安装后可加水润湿立即固化为具有抗冲击抗震性能更好，保温吸声隔音效果优良的柔性纤维石膏复合材料。
本发明解决其技术问题釆用的技术方案是，一种柔性纤维石膏复合材料，包括半水石膏粉，还设有定形连接机构件、纤维荆棘网、纤维布或纤维布板形袋，所述定形连接机构件、纤维荆棘网、半水石膏粉与纤维布或纤维布板形袋构成柔性纤维石膏复合板或墙体；所述纤维荆棘网是以长丝纤维线或纤维绳上约束固定有短纤维或/和纤维绒棉形成的纤维网，以单排或2排以上形式均布于纤维布之间或纤维布板形袋内；纤维荆棘网的边部分别固定于柔性纤维石膏复合板或墙体的边部，与柔性纤维石膏复合板或墙体的定形板边固定连接；所述纤维布或纤维布板形袋构成柔性纤维石膏复合板或墙体的板面；所述半水石膏粉作为填充胶结料填充于纤维布与纤维荆棘网构成的三维纤维空间的空隙中。
进一步，所述定形连接机构件包括用于稳定柔性纤维石膏复合板的形状和尺寸、并使柔性纤维石膏复合板便于安装拼接的定形板边、或定形条和连接杆或扎带和/或扎丝、或定形套箍或子母扣和/或定形丝线，定形板边和定形条组合固定于柔性纤维石膏复合板的边部，定形条固定于柔性纤维石膏复合板的板面的内部和/或外部，连接杆或子母扣或扎丝，或扎丝和/或定形丝线固定柔性纤维石膏复合板内的纤维荆棘网和半水石膏粉，防止其滑动鼓泡。
进一步，所述长丝纤维线或编织纤维绳上约束固定有短纤维或/和纤维绒棉形成的纤维网，为长丝纤维线或编织纤维绳编制成的单面或双面编织有或粘结有或机械约束固定有凸起的散射状短纤维、束状短纤维、纤维绒棉，或同时约束固定有轻质多孔颗粒料或泡沫颗粒的长短纤维于三维空间分布结合的纤维网。
进一步，所述柔性纤维石膏复合板的表面设有防潮防尘贴纸或塑料薄膜。或釆用单面贴有防潮防尘贴纸或薄膜的纤维布或板形纤维布袋以防止少量的半水石膏粉尘外逸污染环境，同时防潮。
进一步，所述柔性纤维石膏复合板内设有一根或多根边部露头的多孔空心管。多孔空心管用于安装固定后加水润湿柔性纤维石膏复合板内的半水石膏粉使之水化固化，并作为安装后墙体或板材的预埋线缆管道；还可以设置其它预埋件，以便于安装或满足墙体其它功能，如挂钩。
进一步，所述纤维布板形袋为预制的扁形单袋或扁形纤维布夹层袋，或为所述的纤维布、纤维荆棘网、半水石膏粉、定形机构件材料经加工成型形成的封闭板形袋。
进一步，所述半水石膏粉为β-半水石膏粉（即建筑石膏粉）、α-半水石膏粉（通称高强石膏粉），或以半水石膏粉为主要成分的粉料，或为散状纤维和半水石膏粉的混合物纤维石膏粉，所述半水石膏粉或纤维石膏粉中可加入质量比0～50%的多孔/空心颗粒料或颗粒状泡沫料。
进一步，所述定形连接机构件之定形板边、定形条、定形套箍、连接杆、子母扣、扎丝由金属材料、动植物材料或合成材料制成，定形机构件之定形扎丝、定形丝线为金属丝或动植物纤维或合成纤维制成的丝线或纤维绳。
进一步，所述纤维布选用纤维毯或纤维荆棘布或无纺布或覆膜纤维布或纤维纸替代；所述纤维荆棘网采用组合的长丝纤维或纤维绳编织的纤维网替代。
进一步，所述长丝纤维、纤维绳、短纤维、纤维绒棉、纤维荆棘网、纤维布为无机纤维、植物纤维、动物纤维或合成纤维制成。所述无机纤维包括但不限于金属丝（如钢丝、铜丝）、玻璃纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维、岩棉或矿棉等金属或无机矿物质材料纤维，所述植物纤维包括但不限于棉麻纤维、竹木纤维、稻麦秸杆纤维；所述动物纤维包括但不限于羊毛、蚕丝等，所述合成纤维为高分子聚合物化纤，如涤纶、锦纶等。
本发明柔性纤维石膏复合材料以纤维荆棘网即长丝纤维或纤维绳上合理约束固定的短纤维/纤维绒棉形成的长纤维和短纤维于三维纤维空间相结合为主，提供石膏复合材料所需的高抗挠曲变形及抗冲击抗震能力；以半水石膏粉为胶结料，填充于纤维荆棘网和纤维布构成的三维纤维空间的纤维间隙之中，安装固定后加水润湿，即可立即有效覆裹胶结纤维荆棘网和纤维布之长短纤维，并使之具有防火阻燃性能；以纤维荆棘网和纤维布或其板形袋之长短纤维的合理分布配置为主，提供柔性石膏板安装固化后所需的多孔轻质、抗挠曲变形和抗冲击抗震、隔热保温和吸声隔音性能，以定形连接机构件维持柔性石膏板的形状和尺寸的稳定性，且使之便于高效率拼装施工；安装固定后，加水润湿柔性石膏板内的半水石膏粉，即同步胶结覆裹纤维荆棘网和纤维布或其板形袋之长纤维和短纤维及定形机构件，固化形成多孔纤维石膏复合墙体或板型材料，确保建筑工程应用中的石膏板/石膏墙体材料具有较理想的多孔轻质、抗挠曲变形和抗冲击抗震及保温隔热和吸声降噪能力。
建筑施工应用时，可利用柔性石膏板的定形连接机构快速拼装固定为石膏板材或石膏墙体；安装固定后，加水润湿其中的半水石膏粉，即水化硬化固结纤维布和纤维荆棘网之长短纤维及定形机构件，形成整体的具有优良抗冲击抗震能力的多孔轻质保温吸声石膏板或石膏墙体。对于设置有防潮防尘贴纸或薄膜的复合材料，施工拼装固定后，撕去防潮防尘贴纸或薄膜，加水润湿即可硬化，或先经露头的多孔管道加水润湿硬化后再撕去防尘贴纸或防尘薄膜。对于覆膜的纤维布，经露头的多孔管道加水润湿即可硬化固化。
本发明的有益效果：1）本发明创造性地利用传统的半水石膏粉（建筑石膏粉或高强石膏粉）和纤维荆棘网等制成的柔性轻质石膏复合材料，其结构简单且制造方便，为传统的石膏胶凝材料的拓展应用提供了一种全新的方案；2）为工业及民用建筑提供了一种轻质、抗震、抗冲击、隔热保温、吸声隔音、防火的石膏复合材料，利于节能减排和环境保护；3）产品易于个性化选材定制，其定形连接机构件和柔性板尺寸及预埋件等可个性化选择，便于按客户应用要求制成不同功能特色的可快速拼装的柔性石膏墙体，方便运输和施工安装，具有施工速度快，且可清洁化施工，建设成本较低，抗冲击抗震能力强，保温及吸声隔音效果好，节能环保等优点，有着广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明一种带定形套箍的柔性石膏复合材料板实施例的结构示意图；
图2为本发明一种带定形板的柔性石膏复合材料板实施例的结构示意图；
图3为本发明一种含轻质泡沫的柔性石膏复合材料板实施例的结构示意图；
图4为本发明一种带防潮防尘贴纸、空心管及连杆支撑的柔性石膏复合材料实施例的结构示意图；
图5为本发明之纤维荆棘网实施例的结构示意图。
图中：1-定形连接机构件；101-定形套箍；102-定形条；103-扎丝；104-扎丝；105-定形丝线；106-定形板；108-连接杆；2-纤维荆棘网；201-长纤维绳；202–短纤维；203-轻质泡沫；3-半水石膏粉；4-纤维荆棘布； 5-纤维布板型袋； 6-多孔空心管；7-防潮防尘贴纸。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
参照图1，本实施例为一种带定形套箍的柔性石膏复合材料板，包括定形连接机构件1、纤维荆棘网2、半水石膏粉3、纤维布4；所述定形连接机构件1、纤维荆棘网2、半水石膏粉3与纤维布4构成柔性纤维石膏复合板的主体：纤维荆棘网2由长纤维绳201和短纤维202制成，所述定形连接机构件1包括用于稳定柔性纤维石膏复合板形状和尺寸、并使柔性纤维石膏复合板便于安装拼接的定形板101、定形套箍102、定形条103、扎丝104、定形丝线105、卡环106，定形板101与定形条103组合固定柔性纤维石膏复合板的端部，定形套箍102与定形条103组合间隔设置固定于柔性纤维石膏复合板的中部，定形套箍102固定于柔性纤维石膏复合板的板面外部，纤维布4通过扎丝104与定形套箍102固定，定形丝线105固定柔性纤维石膏复合板内的纤维荆棘网2和半水石膏粉3防止其滑动鼓泡；所述纤维荆棘网2以单排形式均布于纤维布4之间，纤维荆棘网2的周边分别固定于柔性纤维石膏复合板的边部，并与柔性纤维石膏复合板边部的定形板101和卡环106固定连接；所述纤维布4构成柔性纤维石膏复合板的板面；所述半水石膏粉3为胶凝材料，填充于纤维布4与纤维荆棘网2构成的三维纤维空间的空隙中；安装后加水润湿其中的半水石膏粉，可立即水化硬化固结纤维布和纤维荆棘网之长短纤维及定形机构件和预埋件，形成整体的具有优良抗挠曲变形和抗冲击抗震能力的多孔轻质保温吸声纤维石膏复合板或墙体；柔性纤维石膏复合板的表面设置有防潮防尘贴纸7以防止少量的半水石膏粉尘外逸，污染环境并防潮。当半水石膏粉为α-半水石膏粉时，本实施例柔性纤维石膏复合板的性能测试（按照(BS)EN1170系列检测标准规定方法，即预制混凝土制品.玻璃纤维增强水泥的测试方法，进行测试；下同）结果如下：
未固化的柔性纤维石膏复合板容重950kg/m3 ；固化后的容重为1350 kg/m3；固化后的导热系数：0.2 W/m·k；固化后的平均隔音系数：0.3，固化后的抗压强度：9.5MPa,纵向抗拉强度：16MPa。
防火性能：根据DIN EN13501-1标准测试，防火等级达A1级。
实施例2
参照图2，本实施例为一种带定型板的柔性纤维石膏复合板，包括定形连接机构件1、纤维荆棘网2、半水石膏粉3、纤维布4；所述定形连接机构件1、纤维荆棘网2、半水石膏粉3、纤维布4构成柔性纤维石膏复合板的主体，纤维荆棘网2由长纤维绳201和短纤维202制成，连接机构件1包括定形板101、定形条103、定形丝线105、卡环106，定形板101与定形条103组合固定于柔性纤维石膏复合板的端部，纤维布4固定于定形板的外部，纤维荆棘网2成双排布置，纤维荆棘网2边部固定于柔性纤维石膏复合板周边，与定形板101、卡环106固定连接，间隔设置的定形丝线105分别纵向固定两排纤维荆棘绳2，定形丝线105穿过纤维布4并压实纤维布4之间的半水石膏粉3（为胶凝材料）和纤维荆棘网2，防止其滑动鼓包，有效提高石膏板面的抗拉抗震强度。当半水石膏粉3为α-半水石膏粉时，本实施例柔性纤维石膏复合板的性能测试结果如下：
未固化的柔性纤维石膏复合板容重850kg/m3 ，固化后的容重为1280 kg/m3，固化后的导热系数：0.25 W/m·k，固化后的平均隔音系数：0.3，固化后的抗压强度：10.5MPa,纵向抗拉强度：22MPa。
防火性能：根据DIN EN13501-1标准测试，防火等级达A1级。
实施例3
参照图3，本实施例为一种含轻质泡沫的柔性纤维石膏复合板，包括定形连接机构件1、纤维荆棘网2、半水石膏粉3、纤维布4；所述定形连接机构件1、纤维荆棘网2、半水石膏粉3、纤维布4构成柔性纤维石膏复合板的主体：纤维荆棘网2由长纤维绳201和短纤维202制成，所述定形连接机构件1包括定形板101、定形套箍102、定形条103、扎丝104、定形丝线105、子母扣107，定形板101与定形条103组合固定柔性石膏板的端部，定形套箍102与定形条103组合间隔设置固定于柔性石膏板的中部，定形套箍102固定于柔性石膏板的板面外部，纤维荆棘网2边部的长纤维丝201通过扎丝104与定形套箍102固定；短纤维202、轻质泡沫203分别固定于纤维荆棘网2的两侧面，定形丝线105穿过纤维布4并压实纤维布4之间的半水石膏粉3和纤维荆棘网2两侧的短纤维202、轻质泡沫203，防止其滑动鼓包，纤维布4通过子母扣107与定形套箍102固定；所述的纤维布4构成柔性石膏板的板面；所述半水石膏粉3为胶凝材料，填充于纤维布4与纤维荆棘网2构成的三维纤维空间的空隙中，安装后加水润湿其中的半水石膏粉，即可立即水化硬化固结纤维布和纤维荆棘网之长短纤维及定形机构件和预埋件，形成整体的具有容重低，保温效果好的多孔轻质保温吸声石膏板或墙体。当半水石膏粉3选用α-半水石膏粉时，本实施例生产的柔性石膏复合材料板的性能测试结果如下:
未固化的柔性石膏复合材料板容重650kg/m3 ，固化后的容重为900 kg/m3，固化后的导热系数：0.12 W/m·k，固化后的平均隔音系数：0.2，固化后的抗压强度：5.5MPa,纵向抗拉强度：11MPa。
防火性能：根据DIN EN13501-1标准测试，防火等级达A1级。
实施例4
参照图4，本实施例为本发明之一种带防潮防尘贴纸、空心管及连杆支撑的柔性纤维石膏复合板，包括定形连接机构件1、纤维荆棘网2、半水石膏粉3、纤维布板形袋5；所述定形连接机构件1、纤维荆棘网2、半水石膏粉3、纤维布板形袋5构成柔性纤维石膏复合板的主体；纤维荆棘网2由长纤维绳201和短纤维202制成，所述定形连接机构件1包括定形板101、定形条103、扎丝104和连接杆108，定形板101、定形条103组合固定于柔性石膏板的边部，定形条103固定于柔性石膏板的板面的外部，纤维荆棘网2边部的长纤维丝201通过扎丝104与定形板101固定，纤维荆棘网2以三排形式均布于纤维布板形袋5之间，半水石膏粉3为胶凝材料，填充于纤维布板形袋5与纤维荆棘网2构成的三维纤维空间的空隙中；连接杆108垂直均布于柔性纤维石膏复合板的板面，并穿过纤维布板形袋5，纵向压实其中的半水石膏粉3和纤维荆棘网2，并防止其滑动鼓泡；柔性纤维石膏复合板内设置有边部露头的多孔空心管6，多孔空心管6用于安装固定后加水润湿柔性纤维石膏复合板内的半水石膏粉，使之水化固化，并作为安装后的预埋线缆管道；柔性纤维石膏复合板的表面还设有防潮防尘贴纸7，以防止少量的半水石膏粉尘外逸污染环境、并防潮；柔性纤维石膏复合板边部的定形板101设为卡扣形，便于柔性石膏板的拼装连接。当半水石膏粉3选用α-半水石膏粉时，本实施例之柔性石膏复合材料板的性能测试结果如下:
未固化的柔性纤维石膏复合板容重750kg/m3 ，固化后的容重为1080 kg/m3，固化后的导热系数：0.25 W/m·k，固化后的平均隔音系数：0.3，固化后的抗压强度：12.5MPa,纵向抗拉强度：28MPa。
防火性能：根据DIN EN13501-1标准测试，防火等级达A1级。
图5所示为本发明之一种纤维荆棘网的结构示意图，所述纤维荆棘网2为长丝纤维线201上约束固定有散射状短纤维202形成的纤维网；短纤维202为呈束状的短纤维。
Claims (10)
1.一种柔性纤维石膏复合材料，包括半水石膏粉，其特征在于，还设有定形连接机构件、纤维荆棘网、纤维布或纤维布板形袋，所述定形连接机构件、纤维荆棘网、半水石膏粉与纤维布或纤维布板形袋构成柔性纤维石膏复合板或墙体；所述纤维荆棘网是以长丝纤维线或纤维绳上约束固定有短纤维或/和纤维绒棉形成的纤维网，以单排或2排以上形式均布于纤维布之间或纤维布板形袋内；纤维荆棘网的边部分别固定于柔性纤维石膏复合板或墙体的边部，与柔性纤维石膏复合板或墙体的定形板边固定连接；所述纤维布或纤维布板形袋构成柔性纤维石膏复合板或墙体的板面；所述半水石膏粉作为填充胶结料填充于纤维布与纤维荆棘网构成的三维纤维空间的空隙中。
2.根据权利要求1所述的柔性纤维石膏复合材料，其特征在于，所述定形连接机构件包括用于稳定柔性石膏板或墙体的形状和尺寸、并使柔性石膏板便于安装拼接的定形板边、或定形条和连接杆或扎带和/或扎丝、或定形套箍或子母扣和/或定形丝线，定形板边和定形条组合固定于柔性石膏板的边部，定形条固定于柔性石膏板的板面的内部和/或外部，连接杆或子母扣或扎丝，或扎丝和/或定形丝线固定柔性石膏板内的纤维荆棘网和半水石膏粉，防止其相对滑移。
3.根据权利要求1或2所述的柔性纤维石膏复合材料，其特征在于，所述长丝纤维线或编织纤维绳上约束固定有短纤维或/和纤维绒棉形成的纤维网，为长丝纤维线或编织纤维绳编制成的单面或双面编织有或粘结有或机械约束固定有凸起的散射状短纤维、束状短纤维、纤维绒棉，或同时约束固定有轻质多孔颗粒料或泡沫颗粒的长短纤维于三维空间分布结合的纤维网。
4.根据权利要求1-3之一所述的柔性纤维石膏复合材料，其特征在于，所述柔性石膏板的表面设有防潮防尘贴纸或塑料薄膜。
5.根据权利要求1-4之一所述的柔性纤维石膏复合材料，其特征在于，所述柔性石膏板内设有一根或多根边部露头的多孔空心管。
6.根据权利要求1-5之一所述的柔性纤维石膏复合材料，其特征在于，所述纤维布板形袋为预制的扁形单袋或扁形纤维布夹层袋。
7.根据权利要求1-6之一所述的柔性纤维石膏复合材料，其特征在于，所述半水石膏粉为β-半水石膏粉、α-半水石膏粉，或以半水石膏粉为主要成份的粉料，或为散状纤维和半水石膏粉的混合物纤维石膏粉，所述半水石膏粉或纤维石膏粉中加入有质量比0～50%的多孔/空心颗粒料或颗粒状泡沫料。
8.根据权利要求1-7之一所述的柔性纤维石膏复合材料，其特征在于，所述定形连接机构件之定形板边、定形条、定形套箍、连接杆、子母扣、扎丝由金属材料、动植物材料或合成材料制成，定形机构件之定形扎丝、定形丝线为金属丝或动植物纤维/合成纤维制成的丝线或纤维绳。
9.根据权利要求1-8之一所述的柔性纤维石膏复合材料，其特征在于，所述纤维布选用纤维毯或纤维荆棘布或无纺布或覆膜纤维布或纤维纸替代；所述纤维荆棘网采用组合的长丝纤维或纤维绳编织的纤维网替代。
10.根据权利要求1-9之一所述的柔性纤维石膏复合材料，其特征在于，所述的长丝纤维、纤维绳、短纤维、纤维绒棉、纤维荆棘网、纤维布为无机纤维、植物纤维、动物纤维或合成纤维制成。
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