CN108585709A - 一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材及预制舱房板材的制备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材，包括以下各质量百分比组分：水泥30‑50％，砂15‑40％，玻璃纤维3‑15％，保水剂0.01％‑0.2％，减水剂0.5‑2％，水10‑20％。预制舱房板材以水泥基材制备而成，步骤包括混合水泥、砂和玻璃纤维后制得的粉料；混合水、减水剂和保水剂后制得的水剂；再混合粉料和水剂注入模具，定型养护成板材。采用玻璃纤维作为增强筋，提高了水泥基材料的抗弯强度；采用快硬硫铝酸盐水泥，降低浆体的碱度，减少对玻璃纤维的腐蚀，提高舱房的使用寿命；制备的预制舱房重量轻、耐腐蚀性能好、可实现工厂化大批量生产，其经济效益和社会效益良好，应用前景十分广阔。

Description

一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材及预制舱房板材的制备

技术领域

本发明涉及一种水泥基材，具体涉及一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材及预制舱房板材的制备。

背景技术

目前我国所使用的预制舱房大多采用轻钢结构形式，这种类型预制舱房虽具备标准化水平高、轻质高强、电磁屏蔽性能好等优点，但其耐火性差、保温隔热性能差、且易腐蚀，同时钢结构舱体为整体焊接，尺寸庞大，防腐处理困难，在风沙、沿海地区服役寿命会受到严重影响。

在高温环境中，为确保隔热保温效果，需要较厚的保温材料，造成钢结构舱房墙体过厚，内部空间过小。同时可能受太阳辐照的影响，金属外壳的温度会高达70℃，这些热量会经过金属壳体部分传导至舱房里面，导致内部环境温度快速升高，严重情况下部分设备灵敏度会降低，甚至失灵，最终产生严重事故。

在高寒环境中，轻钢结构易受低温影响而出现脆断情况，舱顶受较厚积雪层的覆盖易坍塌。同时长期的冰雪覆盖，冰雪里层融水渗透性强，易形成积水，舱顶部长期受冰雪融水浸泡，结构外层材料会掉落，使钢结构发生腐蚀，严重的可能使舱体穿孔，融水进入舱体内部，造成设备故障。

另外，在西北等易出现极端大风的环境，对舱体整体强度的要求更高，在结构设计及材料选择上会更加苛刻。现有轻钢结构舱房无法避免高温传热、低温脆断及防止积雪融水的危害，同时耐腐蚀性较差，因此亟需解决以上问题提高预制舱房的防护等级。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有效改善沁水性、显著提高抗弯强度的耐碱玻璃纤维增强水泥基材及预制舱房板材的制备。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材，包括以下各质量百分比组分：水泥30.0-50.0％，砂15.0-40.0％，玻璃纤维3.0-15.0％，保水剂0-0.2％，减水剂0.5-2.0％，水10.0～20.0％。

上述保水剂为羟丙基淀粉醚、羟丙基甲基纤维素或聚乙烯醇中的一种或多种。

上述减水剂是聚羧酸减水剂或萘系减水剂中的一种或多种。

上述耐碱玻璃纤维的长度为6-12mm。

上述耐碱玻璃纤维含有质量比高于16.0％的氧化锆。

上述水泥为快硬型硫铝酸盐水泥，优选为42.5快硬型硫铝酸盐水泥。

上述砂为河砂，过筛孔径为3-5mm。

一种预制舱房板材，由上述的耐碱纤维增强水泥基材制备而成，包括以下步骤：

S1、预混：按一定的质量百分比称取水泥、砂和玻璃纤维，均匀混合后，制得粉料；

S2、按一定质量百分比称取水、减水剂和保水剂，均匀混合后，制得水剂；

S3、搅拌：将水剂缓慢加入上述粉料中，充分搅拌后，填满模具；

S4、成型：振动模具，成型；

S5、养护：在标准养护室中养护20-28天；得到GRC板材。

上述的一种预制舱房板材，通过制备工艺建造成舱房，制备工艺包括拼装、吊装、焊接。

本发明的有益之处在于：

本发明的一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材及预制舱房板材的制备，采用玻璃纤维作为增强筋，从而提高胶凝材料的抗拉强度、抗弯强度、抗裂强度、抗冲击韧性、抗爆性等；所制备材料的综合性能在舱房应用方面优异于轻钢，弥补了传统轻钢结构舱房的不足，同时实现工厂化快速生产，满足市场对新型建筑材料的需求。

与国内外同类技术相比，本发明具有以下优点：

(1)制备的玻璃纤维增强水泥基材料与传统水泥基材料相比，抗弯强度可提高近2倍、抗拉强度可提高近4倍、抗冲击性能可提高近10倍、质量轻于正常预制的混凝土板的20％、抗冻融性能好、抗渗性高、耐火性优良、可塑性好等优点，具有显著的工程应用价值。

(2)制备的玻璃纤维增强水泥基材料与国内外同类产品相比，首创加入羟丙基淀粉醚、羟丙基甲基纤维素或聚乙烯醇作为功能性组分，并确定最佳掺量范围；其作用机理为：功能性组分加入体系溶解时，其长链上的羟基和醚键上的氧原子与水分子缔合成氢键，使水失去流动性，游离的水不再“自由”，导致体系变稠，使体系的保水效果较好，因此搅拌、运输、施工及使用过程中不会发生离析、泌水现象。

所制备的板材应用于高寒、高温、覆雪环境中，通过板内封存不“自由”的水，提高了板材的保温隔热性、渗水性、防积水性等实用性能。

(3)制备的预制舱房板材，采用传统的水泥基材料，满足预制舱房要求的同时，与轻钢材料相比无需防锈处理，且在酷暑严寒环境中具有能够较好的保温隔热，确保舱房内部设备不受影响。同时，原材料获取方便、价格低廉。此外，目前舱房很难实现预制生产，但本发明的预制舱房板材可实现工厂化、大批量、快速生产，减少现场设备投资及改善施工环境，提高经济效益，应用前景十分广阔。

(4)采用了快硬低碱度硫铝酸盐水泥，大大降低浆体的碱度，减少对玻璃纤维的腐蚀，可以明显舱房板材的耐久性，提高舱房的使用寿命。

本发明依据“纤维间距机理”和“复合材料机理”，通过预混、搅拌、配筋、成型及标准养护研发高抗折强度的材料，经焊接、拼装及吊装等工艺，构造性能优异的舱房，为我国装配式建筑提供新思路和新技术，并促进我国装配式建筑行业的发展，具有重要的理论意义和显著的工程应用价值，市场前景十分广阔。

附图说明

图1为本发明的实施例3未加保水剂的板材图。

图2为本发明的实施例3加入保水剂的板材图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。

本实施例中使用的原料皆为市购。

强度检测仪器为：全自动抗折抗压恒应力试验机、DYE-300B型、南极路达测控技术有限公司、精度等级1级，最大荷载300KN，测试参数：尺寸40mmx40mmx160mm，加载速度50+10N/s)。

密度检测仪器为：电子秤测质量，游标卡尺。

一种预制舱房板材，按以下步骤制备：

S1、按一定的质量百分比称取水泥、砂和玻璃纤维，均匀混合后，制得粉料；

S2、一定的质量百分比称取水、减水剂和保水剂，均匀混合后，制得水剂；

S3、将水剂缓慢加入混合均匀的粉料中，充分搅拌后填满模具；

S4、然后在振动台上振动60-90s后成型；

S5、在标准养护室(20℃，湿度RH 90％)中养护28d；得到预制舱房板材。

对比项：普通胶砂试件的抗弯强度：7-8MPa，密度：2000kg/m³。

实施例1：保水剂0.1％(羟丙基淀粉醚:羟丙基甲基纤维素＝1:1，质量比)。

实施例2：保水剂0.05％(羟丙基淀粉醚:聚乙烯醇＝1:1，质量比)。

实施例3：保水剂0.08％(羟丙基甲基纤维素:聚乙烯醇＝1:1，质量比)。

由附图可见，本发明的实施例3的加入保水剂的板材，和未加加入保水剂的板材，其沁水型有较大的改善。

实施例1-3所制备的板材，维持与现有板材密度基本不变的情况下，抗弯强度有显著提成，且提高的强度达到了65％-100％。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材，其特征在于，包括以下各质量百分比组分：水泥30.0-50.0％，砂15.0-40.0％，玻璃纤维3.0-15.0％，保水剂0.01％-0.2％，减水剂0.5-2.0％，水10.0-20.0％。

2.根据权利要求1所述的一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材，其特征在于，所述保水剂为羟丙基淀粉醚、羟丙基甲基纤维素或聚乙烯醇中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材，其特征在于，所述减水剂是聚羧酸减水剂或萘系减水剂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材，其特征在于，所述玻璃纤维的长度为6-12mm。

5.根据权利要求1所述的一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材，其特征在于，所述玻璃纤维含有质量比高于16.0％的氧化锆。

6.根据权利要求1所述的一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材，其特征在于，所述水泥为硫铝酸盐水泥。

7.根据权利要求1所述的一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材，其特征在于，所述砂为河砂，过筛孔径为3-5mm。

8.一种预制舱房板材，其特征在于，由权利要求1-7任一所述的一种耐碱玻璃纤维增强水泥基材制备而成，包括以下步骤：

S1、预混：均匀混合一定质量百分比的水泥、砂和玻璃纤维后，制得粉料；

S2、均匀混合一定质量百分比的水、减水剂和保水剂后，制得水剂；

S3、搅拌：将上述水剂加入上述粉料中，搅拌后，填满模具；

S4、成型：振动模具，静置成型；

S5、养护：在标准养护室中养护一段时间后，制得板材。

9.根据权利要求8所述的一种预制舱房板材，其特征在于，所述板材通过制备工艺建造成舱房，所述制备工艺包括拼装、吊装、焊接。