CN107989278B - 一种用于简易房的屋顶盖板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑板材技术领域，具体涉及一种用于简易房的屋顶盖板，包括两主体层及夹持在两主体层之间的碳纤维布层，所述的主体层由水泥、黄沙、石棉纤维、无机晶须复配而成；所述主体层与碳纤维布层的厚度比为1：(0.05～0.2)；其中，所述的石棉纤维经0.5～0.9倍量的水性聚氨酯乳液改性处理；本发明提供的屋顶盖板，通过两主体层及其之间的碳纤维布层的结构设计，提高了整体强度，同时，主体层中的无机晶须的加入，与石棉纤维配合，更进一步的提高了屋顶盖板的结构强度，满足屋顶盖板的强度需求；石棉纤维经改性处理后显著的降低了其所带来的危害，该屋顶盖板能替代成本低但有危害的石棉瓦用于简易房的屋顶搭建。
Description
技术领域
本发明涉及建筑板材技术领域，具体涉及一种用于简易房的屋顶盖板。
背景技术
简易房是一种搭建速度快、应用广泛的临时建筑，现在一般采用轻钢骨架复合彩钢板结构。复合彩钢板是将彩色涂层钢板或其它面板及底板与保温芯材通过粘接剂(或发泡)复合而成的保温复合维护板材，其具有施工方便、安装灵活快捷、隔热保温、强度高的优点，适用于简易房的侧板及房顶盖板的搭建。
但是，传统复合彩钢板采用面板与底板之间通过粘接剂复合芯材，存在有侧边强度不足，面板、底板与芯材粘接强度不足以及复合彩钢板的相互对接不足的缺点。并且，由于彩钢板的外侧喷塑喷漆时间长了会剥离，当涂层剥离后，内层钢板容易生锈，从而影响结构强度，使得在冬天的抗风雪抗压能力弱。而且，一般的彩钢板简易房在保温隔热和隔音性能相对较弱，特别是适用于建筑工地的简易房，在阴雨天，雨水敲打复合彩钢板的屋顶盖板，嘈杂声过大，使得农名工无法舒适的睡觉，良好的休息环境受到了挑战，这会大大影响民工白天的工作效率。
现有技术中还有一种曾经广泛应用的石棉瓦，其利用石棉纤维和水泥为原料经制板加压而成，具有防火、隔音、隔热、耐寒、质轻的优点，但是，由于石棉纤维对人类身体健康的挑战，世界卫生组织(WHO)的附属机构国际癌症研究组织(IARC)已经宣布石棉是第一类致癌物质。多数国家(特别是发达国家)都倾向逐渐减用甚至禁用石棉。因此，设法减少石棉纤维的使用及减少石棉纤维对人类身体健康的影响成为该领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种用于简易房的屋顶盖板，提高屋顶盖板的使用可靠性，同时确保良好的隔热隔音性能。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用于简易房的屋顶盖板，包括两主体层及夹持在两主体层之间的碳纤维布层，所述的主体层由水泥、黄沙、石棉纤维、无机晶须复配而成；
本发明中，通过在两主体层夹持碳纤维布层的设计，提高了整体房屋盖板的结构强度；所述的主体层与碳纤维布层的厚度比为1：(0.05～0.2)；在该范围内能合理的控制性价比，同时获得最佳的屋顶盖板的结构强度。
为了防止石棉纤维暴露悬浮在空气中被人吸入，所述的石棉纤维预先经过水性聚氨酯乳液处理，通过在石棉纤维表面包覆水性聚氨酯乳液，提高石棉纤维的比重，使其不易悬浮在空气中被人吸入，减少了石棉纤维的伤害，所述的石棉纤维经0.5～0.9倍量的水性聚氨酯乳液改性处理。
本发明中所述石棉纤维与无机晶须的重量比为1：(0.5～0.8)，添加的无机晶须与石棉纤维协同配合，显著的提高房屋盖板的结构强度，所述的无机晶须是一种主要以单晶形式生长成的纤维，其高度取向结构使其具有高强度、高模量和高伸长率的优点，通过无机晶须填充在石棉纤维中，显著的提高其结构强度，同时不至于导致屋顶盖板的重量过大；无机晶须与石棉纤维交织在一起，对音波和热辐射具有一定的吸收作用，起到良好的隔音隔热效果。
进一步的，本发明所述的房屋盖板的总厚度为5～10mm，所述主体层与碳纤维布层的厚度比为1：(0.1～0.15)。
本发明中，通过碳纤维层的左右前后各个部位的相互牵拉，提高房屋盖板的整体结构强度。作为该碳纤维布层的另一种设置方式，所述的碳纤维布层为横纵交叉的碳纤维布条，碳纤维布条的宽度为1～5cm。
碳纤维的丝束越小，即丝束中的单丝数量越小，其成本越高，而生产成本较低的大丝束，其中碳纤维粘连、断丝等现象更多，使得强度、刚度受到影响，基于上述考虑，本发明中所述的碳纤维布层中的碳纤维的规格为12～24K。
根据本发明，以黄沙100重量份为基准，所述的主体层包括以下重量份的物质：水泥30～58重量份、黄沙100重量份、石棉纤维8～20重量份、无机晶须4～16重量份。
进一步的，所述的主体层包括以下重量份的物质：水泥35～50重量份、黄沙100重量份、石棉纤维10～18重量份、无机晶须5～14重量份。
进一步的，根据本发明，所述的无机晶须选自氧化锌晶须、氧化镁晶须、碳化硅晶须、钨酸锆晶须、硫酸钙晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、碳酸镁晶须中的一种或一种以上的混合物。
上述屋顶盖板的制备方法包括以下步骤：
(1)石棉纤维预处理
按配方量称取石棉纤维，向其中加入0.5～0.9倍量的水性聚氨酯乳液，搅拌混合均匀，静置1～3h，得混合物I；
(2)称取配方量的水泥和黄沙，加入2～3倍量的水调和成水泥砂浆，将步骤(1)中的混合物I加入并拌和均匀，然后加入无机晶须，继续搅拌均匀得到混合物II，
(3)将混合物II的一半量平铺在工作台面上的塑料布上，抹平、静置10～20min后铺设碳纤维布，然后将剩余量的混合物II继续倒入到碳纤维布上，静置成型10～30min后将塑料布整体转移至波形模具中成型固化，待固化完成后即得所述的屋顶盖板。
为了提高成型固化的效率，将波形模具整体搬至真空干燥箱中，注意错位堆码时最下层的压力不能超过10kg，控制真空干燥箱的真空条件为0.5～0.8Mpa，温度为40～60℃，通过该真空条件进行烘干固化，主体层中的水分快速脱除，实现更快速的固化成型。
本发明提供的屋顶盖板的制备方法，有效的缩短了其成型固化的时间，缩短了成型加工的周期，利于大量、快速的制备所述的屋顶盖板。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明提供的屋顶盖板，通过两主体层及其之间的碳纤维布层的结构设计，提高了整体强度，同时，主体层中的无机晶须的加入，与石棉纤维配合，更进一步的提高了屋顶盖板的结构强度，满足屋顶盖板的强度需求；
2、本发明主体层中的石棉纤维经改性处理后显著的降低了其所带来的危害，该屋顶盖板能替代成本低但有危害的石棉瓦用于简易房的屋顶搭建；
3、本发明中，屋顶盖板内的石棉纤维与无机晶须的协同配合，实现了隔音、隔热的效果，相比于现有的复合彩钢板，使简易房内更加安静，提供更良好的休息环境。
附图说明
图1为本发明提供的用于简易房的屋顶盖板的示意图；
图中标号说明：10-主体层，20-碳纤维布层。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐明本发明。
结合图1所示，本发明提供了一种用于简易房的屋顶盖板，包括两主体层10及夹持在两主体层10之间的碳纤维布层20，所述的主体层10由水泥、黄沙、石棉纤维、无机晶须复配而成。
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的解释说明。
实施例1
一种用于简易房的屋顶盖板，其制备方法包括：
(1)石棉纤维预处理
称取15kg石棉纤维，向其中加入9kg水性聚氨酯乳液(购自泰兴市中纺助剂厂，商品牌号PU328-9K，固含量33％)，搅拌混合均匀，静置2h，得混合物I；
(2)称取40kg水泥(购自安徽巢东水泥股份有限公司，东关牌，水泥强度等级32.5)和100kg黄沙(购自灵寿县恒川矿产品加工厂，沙粒粒度分布10～20目)，加入350kg的水调和成水泥砂浆，将步骤(1)中的混合物I加入并拌和均匀，然后加入8kg氧化锌晶须，继续搅拌均匀得到混合物II，
(3)将混合物II的一半量平铺在工作台面上的塑料布上，抹平、静置15min后铺设碳纤维布(购自杭州鑫球胶业有限公司的XQ碳纤维布)，然后将剩余量的混合物II继续倒入到碳纤维布上，静置成型20min后将塑料布整体转移至波形模具中成型固化，将上述波形模具放置在0.6Mpa，温度为50℃的真空干燥箱中固化，待固化完成后即得所述的屋顶盖板；
控制浇筑量，使房屋盖板总厚度为8mm，其中，主体层厚度为3.77mm，碳纤维布层厚度为0.46mm。
实施例2
本实施例与实施例1中房屋盖板的制备方法相同，不同的是，控制浇筑量，使房屋盖板的总厚度为8mm，其中主体层厚度为3.81mm，碳纤维布层的厚度为0.38mm。
实施例3
本实施例与实施例1中房屋盖板的制备方法相同，不同的是，控制浇筑量，使房屋盖板的总厚度为8mm，其中主体层厚度为3.72mm，碳纤维布层的厚度为0.56mm。
实施例4
本实施例与实施例1中房屋盖板的制备方法相同，不同的是，控制浇筑量，使房屋盖板的总厚度为5mm，其中主体层厚度为2.36mm，碳纤维布层的厚度为0.28mm。
实施例5
本实施例与实施例1中房屋盖板的制备方法相同，不同的是，控制浇筑量，使房屋盖板的总厚度为10mm，其中主体层厚度为4.72mm，碳纤维布层的厚度为0.56mm。
实施例6
一种用于简易房的屋顶盖板，其制备方法包括：
(1)石棉纤维预处理
称取10kg石棉纤维，向其中加入6kg水性聚氨酯乳液(购自泰兴市中纺助剂厂，商品牌号PU328-9K，固含量33％)，搅拌混合均匀，静置1.5h，得混合物I；
(2)称取35kg水泥(购自安徽巢东水泥股份有限公司，东关牌，水泥强度等级32.5)和100kg黄沙(购自灵寿县恒川矿产品加工厂，沙粒粒度分布10～20目)，加入270kg的水调和成水泥砂浆，将步骤(1)中的混合物I加入并拌和均匀，然后加入5kg氧化镁晶须，继续搅拌均匀得到混合物II，
(3)将混合物II的一半量平铺在工作台面上的塑料布上，抹平、静置15min后铺设碳纤维布(购自杭州鑫球胶业有限公司的XQ碳纤维布)，然后将剩余量的混合物II继续倒入到碳纤维布上，静置成型15min后将塑料布整体转移至波形模具中成型固化，将上述波形模具放置在0.5Mpa，温度为45℃的真空干燥箱中固化，待固化完成后即得所述的屋顶盖板；
控制浇筑量，使房屋盖板总厚度为8mm，其中，主体层厚度为3.77mm，碳纤维布层厚度为0.46mm。
实施例7
一种用于简易房的屋顶盖板，其制备方法包括：
(1)石棉纤维预处理
称取18kg石棉纤维，向其中加入14.4kg水性聚氨酯乳液(购自泰兴市中纺助剂厂，商品牌号PU328-9K，固含量33％)，搅拌混合均匀，静置2h，得混合物I；
(2)称取50kg水泥(购自安徽巢东水泥股份有限公司，东关牌，水泥强度等级32.5)和100kg黄沙(购自灵寿县恒川矿产品加工厂，沙粒粒度分布10～20目)，加入300kg水调和成水泥砂浆，将步骤(1)中的混合物I加入并拌和均匀，然后加入14kg碳化硅晶须，继续搅拌均匀得到混合物II，
(3)将混合物II的一半量平铺在工作台面上的塑料布上，抹平、静置15min后铺设碳纤维布(购自杭州鑫球胶业有限公司的XQ碳纤维布)，然后将剩余量的混合物II继续倒入到碳纤维布上，静置成型25min后将塑料布整体转移至波形模具中成型固化，将上述波形模具放置在0.7Mpa，温度为55℃的真空干燥箱中固化，待固化完成后即得所述的屋顶盖板；
控制浇筑量，使房屋盖板总厚度为8mm，其中，主体层厚度为3.77mm，碳纤维布层厚度为0.46mm。
实施例8
一种用于简易房的屋顶盖板，其制备方法包括：
(1)石棉纤维预处理
称取8kg石棉纤维，向其中加入4kg水性聚氨酯乳液(购自泰兴市中纺助剂厂，商品牌号PU328-9K，固含量33％)，搅拌混合均匀，静置1h，得混合物I；
(2)称取30kg水泥(购自安徽巢东水泥股份有限公司，东关牌，水泥强度等级32.5)和100kg黄沙(购自灵寿县恒川矿产品加工厂，沙粒粒度分布10～20目)，加入260kg水调和成水泥砂浆，将步骤(1)中的混合物I加入并拌和均匀，然后加入4kg硫酸钙晶须，继续搅拌均匀得到混合物II，
(3)将混合物II的一半量平铺在工作台面上的塑料布上，抹平、静置10min后铺设碳纤维布(购自杭州鑫球胶业有限公司的XQ碳纤维布)，然后将剩余量的混合物II继续倒入到碳纤维布上，静置成型10min后将塑料布整体转移至波形模具中成型固化，将上述波形模具放置在0.6Mpa，温度为50℃的真空干燥箱中固化，待固化完成后即得所述的屋顶盖板；
控制浇筑量，使房屋盖板总厚度为8mm，其中，主体层厚度为3.77mm，碳纤维布层厚度为0.46mm。
实施例9
一种用于简易房的屋顶盖板，其制备方法包括：
(1)石棉纤维预处理
称取20kg石棉纤维，向其中加入18kg水性聚氨酯乳液(购自泰兴市中纺助剂厂，商品牌号PU328-9K，固含量33％)，搅拌混合均匀，静置3h，得混合物I；
(2)称取58kg水泥(购自安徽巢东水泥股份有限公司，东关牌，水泥强度等级32.5)和100kg黄沙(购自灵寿县恒川矿产品加工厂，沙粒粒度分布10～20目)，加入474kg水调和成水泥砂浆，将步骤(1)中的混合物I加入并拌和均匀，然后加入16kg碳酸镁晶须，继续搅拌均匀得到混合物II，
(3)将混合物II的一半量平铺在工作台面上的塑料布上，抹平、静置20min后铺设碳纤维布(购自杭州鑫球胶业有限公司的XQ碳纤维布)，然后将剩余量的混合物II继续倒入到碳纤维布上，静置成型30min后将塑料布整体转移至波形模具中成型固化，将上述波形模具放置在0.6Mpa，温度为50℃的真空干燥箱中固化，待固化完成后即得所述的屋顶盖板；
控制浇筑量，使房屋盖板总厚度为8mm，其中，主体层厚度为3.77mm，碳纤维布层厚度为0.46mm。
对比例1
本实施例与实施例1中房屋盖板的制备方法相同，不同的是，控制浇筑量，使房屋盖板的总厚度为8mm，其中主体层厚度为3.90mm，碳纤维布层的厚度为0.20mm。
对比例2
本实施例提供的屋顶盖板的制备方法与实施例1的屋顶盖板的制备方法一致，不同的是，本发明中不包括有碳纤维布层。
具体的制备方法为：
(1)石棉纤维预处理
称取15kg石棉纤维，向其中加入9kg水性聚氨酯乳液(购自泰兴市中纺助剂厂，商品牌号PU328-9K，固含量33％)，搅拌混合均匀，静置2h，得混合物I；
(2)称取40kg水泥(购自安徽巢东水泥股份有限公司，东关牌，水泥强度等级32.5)和100kg黄沙(购自灵寿县恒川矿产品加工厂，沙粒粒度分布10～20目)，加入350kg的水调和成水泥砂浆，将步骤(1)中的混合物I加入并拌和均匀，然后加入8kg氧化锌晶须，继续搅拌均匀得到混合物II，
(3)将混合物II平铺在工作台面上的塑料布上，抹平、静置15min后将塑料布整体转移至波形模具中成型固化，将上述波形模具放置在0.6Mpa，温度为50℃的真空干燥箱中固化，待固化完成后即得所述的屋顶盖板；
控制浇筑量，使房屋盖板总厚度为8mm，其中，主体层厚度为3.77mm，碳纤维布层厚度为0.46mm。
对比例3
本实施例提供的屋顶盖板的制备方法与实施例1的屋顶盖板的制备方法一致，不同的是，所述的主体层中不含有无机晶须，其余不变，制备得到所述的屋顶盖板。
其具体的制备方法为：
(1)石棉纤维预处理
称取15kg石棉纤维，向其中加入9kg水性聚氨酯乳液(购自泰兴市中纺助剂厂，商品牌号PU328-9K，固含量33％)，搅拌混合均匀，静置2h，得混合物I；
(2)称取40kg水泥(购自安徽巢东水泥股份有限公司，东关牌，水泥强度等级32.5)和100kg黄沙(购自灵寿县恒川矿产品加工厂，沙粒粒度分布10～20目)，加入350kg的水调和成水泥砂浆，将步骤(1)中的混合物I加入并拌和均匀，得到混合物II，
(3)将混合物II的一半量平铺在工作台面上的塑料布上，抹平、静置15min后铺设碳纤维布(购自杭州鑫球胶业有限公司的XQ碳纤维布)，然后将剩余量的混合物II继续倒入到碳纤维布上，静置成型20min后将塑料布整体转移至波形模具中成型固化，将上述波形模具放置在0.6Mpa，温度为50℃的真空干燥箱中固化，待固化完成后即得所述的屋顶盖板；
控制浇筑量，使房屋盖板总厚度为8mm，其中，主体层厚度为3.77mm，碳纤维布层厚度为0.46mm。
对比例4
本实施例提供的屋顶盖板的制备方法与实施例1的屋顶盖板的制备方法一致，不同的是，所述的石棉纤维与无机晶须的重量比为1：0.2，其余不变，制备得到所述的屋顶盖板。
其具体制备方法为：
(1)石棉纤维预处理
称取15kg石棉纤维，向其中加入9kg水性聚氨酯乳液(购自泰兴市中纺助剂厂，商品牌号PU328-9K，固含量33％)，搅拌混合均匀，静置2h，得混合物I；
(2)称取40kg水泥(购自安徽巢东水泥股份有限公司，东关牌，水泥强度等级32.5)和100kg黄沙(购自灵寿县恒川矿产品加工厂，沙粒粒度分布10～20目)，加入350kg的水调和成水泥砂浆，将步骤(1)中的混合物I加入并拌和均匀，然后加入3kg氧化锌晶须，继续搅拌均匀得到混合物II，
(3)将混合物II的一半量平铺在工作台面上的塑料布上，抹平、静置15min后铺设碳纤维布(购自杭州鑫球胶业有限公司的XQ碳纤维布)，然后将剩余量的混合物II继续倒入到碳纤维布上，静置成型20min后将塑料布整体转移至波形模具中成型固化，将上述波形模具放置在0.6Mpa，温度为50℃的真空干燥箱中固化，待固化完成后即得所述的屋顶盖板；
控制浇筑量，使房屋盖板总厚度为8mm，其中，主体层厚度为3.77mm，碳纤维布层厚度为0.46mm。
性能测试：
1、抗落球冲击试验
将上述实施例得到的屋顶盖板平铺在水平地面上，使用1kg钢球在1.5m高度自由落在该屋顶盖板上，控制钢球落点位于波形屋顶盖板的波峰位置，记录屋顶盖板的表面情况并根据下述进行分类：
Lev.0屋顶盖板出现碎裂损坏；
Lev.1屋顶盖板表面出现裂纹，但未碎裂；
Lev.2屋顶盖板表面无损伤。
2、导热系数
根据JGJ51-2002(轻骨料混凝土技术规程)对上述实施例中得到的屋顶盖板进行导热系数的测试，并将测试结果记录到表1中。
3、耐火等级测试
按GB/T 8624-2006对上述实施例中的屋顶盖板进行耐火等级测试。
表1：
由上述试验数据可以看出，本发明提供的屋顶盖板具有优异的强度，同时具有良好的隔热性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种用于简易房的屋顶盖板，其特征在于：包括两主体层及夹持在两主体层之间的碳纤维布层，所述的主体层由水泥、黄沙、石棉纤维、无机晶须复配而成；所述主体层与碳纤维布层的厚度比为1：(0.05～0.2)；
其中，所述的石棉纤维经0.5～0.9倍量的水性聚氨酯乳液改性处理；所述石棉纤维与无机晶须的重量比为1：(0.5～0.8)；
房屋盖板的总厚度为5～10mm，所述主体层与碳纤维布层的厚度比为1：(0.1～0.15)；
以黄沙100重量份为基准，所述的主体层包括以下重量份的物质：水泥30～58重量份、黄沙100重量份、石棉纤维8～20重量份、无机晶须4～16重量份。
2.根据权利要求1所述的用于简易房的屋顶盖板，其特征在于：所述的碳纤维布层为横纵交叉的碳纤维布条，碳纤维布条的宽度为1～5cm。
3.根据权利要求1所述的用于简易房的屋顶盖板，其特征在于：碳纤维布层中的碳纤维的规格为12～24K。
4.根据权利要求1所述的用于简易房的屋顶盖板，其特征在于：以黄沙100重量份为基准，所述的主体层包括以下重量份的物质：水泥35～50重量份、黄沙100重量份、石棉纤维10～18重量份、无机晶须5～14重量份。
5.根据权利要求1所述的用于简易房的屋顶盖板，其特征在于：所述的无机晶须选自氧化锌晶须、氧化镁晶须、碳化硅晶须、钨酸锆晶须、硫酸钙晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、碳酸镁晶须中的一种或一种以上的混合物。
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