CN109206059A - 流浆成型碱激发粉煤灰-煤矸石外墙装饰板及其制备方法 - Google Patents

流浆成型碱激发粉煤灰-煤矸石外墙装饰板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种流浆成型碱激发粉煤灰‑煤矸石外墙装饰板及其制备方法。所述外墙装饰板由装饰面层和中料层压合而成,装饰面层的外表面喷涂装饰面层物料，中料层由流浆成型的中料层物料制成。所述装饰面层物料由下述重量份计的组份制成：粉煤灰100份、煤矸石0‑90份、碱性激发剂1‑30份、水20‑60份、纸浆纤维3‑20份、颜料1‑30份、聚丙烯纤维0.1份‑1.2份；所述中料层物料由下述重量份组份制成：粉煤灰100份、煤矸石0‑90份、碱性激发剂1‑20份、水20‑40份、纸浆纤维5‑50份。本发明提供的技术方案，充分利用了粉煤灰‑煤矸石的潜在水硬性，在较高的水化速度中生成达到外墙装饰板各项性能指标的高强度产品，并保证了板材的成坯质量，可实现批量生产。

Description

流浆成型碱激发粉煤灰-煤矸石外墙装饰板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种装饰板，具体讲涉及一种外墙装饰板及其制备方法。
背景技术
近几年研发的新型建筑外墙装饰材料常用的有建筑涂料、外墙砖、玻璃幕墙、陶瓷挂板、铝板、铝塑板等。外墙涂料安全、色彩丰富、容易更新,但对墙体的诸如抗裂性、耐候耐久性保护性能较差，且易脏、易褪色；而玻璃幕墙的反光、陶瓷挂板的高密度和外墙砖本身自重大，给在外墙高层建筑使用带来潜在危险，并且通常高温烧制，属高污染高能耗类产品，安全隐患和环保隐患并存。铝板，铝塑板等金属类外墙装饰材料由于其造价高昂，安装要求复杂，难以普及。因此，人们着力研发价格低廉、环保、易于生产，且质量轻、强度高、韧性高、耐久性好、收缩率低的外墙装饰板材。
碱激发胶凝材料是由潜在胶凝材料组分和碱性激发剂反应生成的一类胶凝材料，具有原材料丰富(可利用工业废弃物)，制备简单和能耗低等优点，并且兼备良好的耐腐、耐高温等性能。其中，潜在凝胶材料组分主要为偏高领土、粒化高炉矿渣、粒化磷渣及粉煤灰等。碱性激发剂主要是苛性碱、可溶性硅酸盐或非硅酸盐。碱激发胶凝材料与传统硅酸盐水泥相比，具有需量小、水化热低、强度高和耐久性好等优点。而碱激发剂的种类、矿渣的成分和结构的差异都可使水化产物的组成和结构产生较大差异。(碱激发胶凝材料的应用研究，张波(173)53，《中国胶凝剂》第2014年3月第23卷第3期)
本发明人经过长期艰苦的探索和反复的实验发现采用碱激发胶凝材料生产外墙装饰板需要解决以下诸多庞杂的问题：如何从无数可能的方案中甄选出潜在凝胶材料组分的复配以提高早期水化速度、并生成高强度的产物，达到外墙装饰板抗腐蚀、抗冲击、抗疲劳、韧性高、耐久性好、收缩率低等等各项性能指标；如何配制恰当的碱性激发剂在水化过程中对复配的潜在凝胶材料活性激发，使其潜在水硬性得到充分发挥；如何提高稀浆薄料成坯质量以及如何实现流水线作业达到批量生产。这一系列连锁性问题成为碱激发胶凝材料产业化生产外墙装饰板的难点。
发明内容
有鉴于此，为了克服上述难点，本发明一种流浆成型碱激发粉煤灰-煤矸石外墙装饰板及其制备方法，该技术方案充分发挥了粉煤灰-煤矸石的潜在水硬性，在较高的水化速度中生成高强度产物以达到外墙装饰板各项性能指标，并保证了板材的成坯质量，可实现批量生产的流水线作业。
本发明提供的一种流浆成型碱激发粉煤灰-煤矸石外墙装饰板包括压合的装饰面层和中料层,所述装饰面层外表面喷涂有装饰面层物料，所述中料层由流浆成型的中料层物料制成，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
粉煤灰100份、煤矸石0-90份、碱性激发剂1-30份、水20-60份、纸浆纤维3-20份、颜料1-30份和聚丙烯纤维0.1份-1.2份；
所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
粉煤灰100份、煤矸石0-90份、碱性激发剂1-20份、水20-40份和纸浆纤维5-50份。
进一步，所述碱性激发剂由苛性钠、钠水玻璃、石灰、芒硝、纯碱、二水石膏一种或几种复合而成。
进一步，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
粉煤灰100份、煤矸石22份、碱性激发剂28份、水42份、纸浆纤维11份、颜料5份和聚丙烯纤维0.8份。
进一步，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
粉煤灰100份、煤矸石20份、碱性激发剂29份、水37份、纸浆纤维12份、颜料10份和聚丙烯纤维0.9份。
进一步，所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
粉煤灰100份、煤矸石15份、碱性激发剂20份、水38份和纸浆纤维40份。
进一步，所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
粉煤灰100份、煤矸石12份、碱性激发剂19份、水36份、纸浆纤维38份。
进一步，所述碱性激发剂由苛性钠、钠水玻璃、石灰复合而成，且重量比为4:2:1。
进一步，所述碱性激发剂由苛性钠、钠水玻璃、石灰复合而成，且重量比为4:3:2。
进一步，所述粉煤灰为II级灰，所述煤矸石为在球磨机中粉磨15min-30min制得，比表面积为300m2/kg-400m2/kg。
上述外墙装饰板的制备方法，包括如下步骤：
1)将所述装饰面层物料和中料层物料分别按照溶液、粉体和纸浆纤维的顺序依次加入搅拌机中搅拌5-10min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入流浆机中流浆成型，于20-35℃、0.1-1MPa和10-20m/min车速下流浆脱水成型；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在流浆成型的中料层上；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)将板材放入20-50℃、相对湿度70-90％的环境中养护1-3天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
粉煤灰亦称飞灰，是在1500℃-1700℃燃烧下，由烟道气带出并经除尘器收集的粉尘，为火力发电厂的废弃物。我国粉煤灰的年排放量巨大，到2020年，总的堆存量将达到30多亿吨。粉煤灰已经因为污染环境，占用土地，处理费用高等问题成为人类一大公害。煤矸石是煤炭开发和洗选过程中被分离出来的废弃岩石，是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一。大量堆存的煤矸石不仅是煤矿生产的沉重包袱，而且对环境污染也相当严重。近年来，国内外越来越广泛地将煤矸石进行综合利用，其中对煤矸石用于水泥生产方面有较多的研究，但利用率较低。目前我国的综合利用率尚不到15％。
将粉煤灰与煤矸石互掺，与碱性激发剂按照一定比例混合可制备碱激发粉煤灰-煤矸石胶凝材料，该新型胶凝材料具有水化放热低，收缩率低，抗冲击性好，耐久性好等优点。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
1、本发明选取碱激发粉煤灰-煤矸石生成胶凝材料，采用粉煤灰和煤矸石作为原材料，变废为宝，保护环境，节约资源。
2、复合掺入煤矸石可以增强碱度，提高胶凝材料力学强度。
3、碱激发粉煤灰-煤矸石胶凝材料与传统胶凝材料相比，具有收缩率低，抗疲劳性强，耐久性好等特点；
4、该工艺生产效率高，成本低，很容易形成流水线作业和批量生产；
5、该工艺可提高稀浆薄料成坯质量。
具体实施方式
下面通过具体实施例的方式对本发明提供的技术方案做进一步清楚完整的说明，但它们并不构成对本发明的限制。
实施例1
制备本发明流浆成型碱激发粉煤灰-煤矸石外墙装饰板
1.配制碱性激发剂：
按重量比，苛性钠：钠水玻璃：石灰为4:2:1。
2.配制装饰面层物料：
按重量份计：粉煤灰100份、煤矸石22份、碱性激发剂28份、水42份、纸浆纤维11份、颜料5份、聚丙烯纤维0.8份。
3.配制中料层物料：
按重量份计：粉煤灰100份、煤矸石15份、碱性激发剂20份、水38份、纸浆纤维40份。
上述组份中粉煤灰的成分为:质量百分比SiO2 45.76﹪、Al2O3 20.73﹪、Fe2O35.22﹪、CaO 10.80﹪、MgO 2.72﹪、SO3 4.0﹪、Na2O 2.23﹪、K2O 2.14﹪、烧失量6.40％；
煤矸石的成分为:质量百分比SiO2：53.18﹪；Al2O3：18.39﹪；Fe2O3：12.63﹪；CaO：2.32﹪；MgO：2.21﹪；TiO2：2.90﹪；P2O5：0.14﹪；K2O+Na2O：3.6﹪；V2O5：0.02﹪、烧失量5.61％。
4.制备外墙装饰板
1)将面层物料和中料层物料分别按照溶液、粉体和纸浆纤维的顺序依次加入搅拌机中搅拌8min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有特殊纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入抄取机中流浆成型，抄取脱水压力成型中，温度为25℃，压力为0.1MPa，车速为15m/min；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在流浆成型后的中料层物料；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)板材放入温度30℃、相对湿度75％环境中养护2天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
实施例2
制备本发明流浆成型碱激发粉煤灰-煤矸石外墙装饰板
1.配制碱性激发剂：
按重量比，苛性钠：钠水玻璃：石灰为4:3:2。
2.配制装饰面层物料：
按重量份计：粉煤灰100份、煤矸石20份、碱性激发剂29份、水37份、纸浆纤维12份、颜料10份、聚丙烯纤维0.9份。
3.配制中料层物料：
按重量份计：粉煤灰100份、煤矸石12份、碱性激发剂19份、水36份、纸浆纤维38份。
4.制备外墙装饰板
1)将装饰面层物料和中料层物料分别按照溶液、粉体和纸浆纤维的顺序依次加入搅拌机中搅拌10min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有特殊纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入抄取机中流浆成型，抄取脱水压力成型中，温度为30℃，压力为0.5MPa，车速为20m/min；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在流浆成型后的中料层物料；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)板材放入温度35℃、相对湿度85％环境中养护1天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
实施例3
制备本发明流浆成型碱激发粉煤灰-煤矸石外墙装饰板
1.配制碱性激发剂：
按重量比，苛性钠：钠水玻璃：石灰：二水石膏＝6:3:1:1。
2.配制装饰面层物料：
粉煤灰100份、煤矸石16份、碱性激发剂28份、水38份、纸浆纤维13份、颜料8份、聚丙烯纤维1.1份。
3.配制中料层物料：
按重量份计：粉煤灰100份、煤矸石11份、碱性激发剂20份、水31份、纸浆纤维36份。
4.制备外墙装饰板
1)将装饰面层物料和中料层物料分别按照溶液、粉体和纸浆纤维的顺序依次加入搅拌机中搅拌10min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有特殊纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入抄取机中流浆成型，抄取脱水压力成型中，温度为30℃，压力为0.8MPa，车速为18m/min；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在流浆成型后的中料层物料；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)板材放入温度40℃、相对湿度85％环境中养护1天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
面层物料配制如表1：(按重量份计)
表1
中料层物料配制如表2：(按重量份计)
表2
实施例编号 粉煤灰 煤矸石 碱性激发剂 水 纸浆纤维
实施例1 100 15 20 38 40
实施例2 100 12 19 36 38
实施例3 100 11 20 31 36
实施例4 100 70 20 26 42
实施例5 100 0 7 20 9
实施例6 100 52 1 32 40
实施例7 100 39 9 29 15
实施例8 100 26 4 40 24
实施例9 100 8 19 28 32
实施例10 100 17 15 25 10
实施例11 100 90 18 30 50
实施例12 100 74 13 38 46
实施例13 100 68 6 22 20
实施例14 100 59 16 34 18
实施例15 100 46 20 26 30
上述实施例中制备的外墙装饰板的性能如下：
表3
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流浆成型碱激发粉煤灰-煤矸石外墙装饰板，其特征在于，所述装饰板包括压合的装饰面层和中料层,所述装饰面层外表面喷涂有装饰面层物料，所述中料层由流浆成型的中料层物料制成，所述装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
粉煤灰100份、煤矸石0-90份、碱性激发剂1-30份、水20-60份、纸浆纤维3-20份、颜料1-30份和聚丙烯纤维0.1份-1.2份；
所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
粉煤灰100份、煤矸石0-90份、碱性激发剂1-20份、水20-40份和纸浆纤维5-50份。
2.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述碱性激发剂由苛性钠、钠水玻璃、石灰、芒硝、纯碱、二水石膏一种或几种复合而成。
3.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
粉煤灰100份、煤矸石22份、碱性激发剂28份、水42份、纸浆纤维11份、颜料5份和聚丙烯纤维0.8份。
4.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
粉煤灰100份、煤矸石20份、碱性激发剂29份、水37份、纸浆纤维12份、颜料10份和聚丙烯纤维0.9份。
5.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
粉煤灰100份、煤矸石15份、碱性激发剂20份、水38份和纸浆纤维40份。
6.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
粉煤灰100份、煤矸石12份、碱性激发剂19份、水36份、纸浆纤维38份。
7.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述碱性激发剂由苛性钠、钠水玻璃、石灰复合而成，重量比为4:2:1。
8.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述碱性激发剂由苛性钠、钠水玻璃、石灰复合而成，重量比为4:3:2。
9.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述粉煤灰为II级灰，所述煤矸石为在球磨机中粉磨15min-30min制得，比表面积为300m2/kg-400m2/kg。
10.按照权利要求1所述的外墙装饰板的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将所述装饰面层物料和中料层物料分别加入搅拌机中搅拌5-10min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入流浆机中流浆成型，于20-35℃、0.1-1MPa和10-20m/min车速下流浆脱水成型；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在流浆成型的中料层上；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)将板材放入20-50℃、相对湿度70-90％的环境中养护1-3天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106273831A (zh) * 2016-08-11 2017-01-04 卓达新材料科技集团威海股份有限公司 一种热压成型煤矸石建筑垃圾板材
CN106431122A (zh) * 2016-08-10 2017-02-22 卓达新材料科技集团威海股份有限公司 一种辊压成型粉煤灰建筑垃圾板材

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