CN109320084A

CN109320084A - 一种表面高致密度水泥板材的制备方法

Info

Publication number: CN109320084A
Application number: CN201811467218.2A
Authority: CN
Inventors: 伍治东
Original assignee: Hunan Xinglong Environment Art Engineering Co Ltd
Current assignee: Hunan Xinglong Environment Art Engineering Co Ltd
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2019-02-12

Abstract

本发明公开了一种表面高致密度水泥板材的制备方法，该制备方法包括如下步骤：步骤一、玻璃粉填料的制备；步骤二、水泥板材成型浆料的制备；步骤三、水泥板材的成型；以及步骤四、水泥板材的烧结。本发明具有如下有益效果：将特殊设计的玻璃填料加入到水泥板材成型料中，在水泥板材的后继烧结过程中，玻璃填料变成液态，向水泥板材表面富集，并在表面张力驱动下在水泥板材表面铺展，形成光滑致密的无机玻璃薄膜，用该发明方法制备的水泥板材，表面存在全致密光滑玻璃膜，能有效解决水泥板材的渗水问题；水泥板材的表面硬度可以达到莫氏硬度7级，具有较好的抗刮擦能力；水泥板材表面致密膜层为无机材料，不存在光照下老化现象，使用寿命长。

Description

一种表面高致密度水泥板材的制备方法

【技术领域】

本发明涉及建筑材料制备技术领域，尤其涉及一种表面高致密度水泥板材的制备方法。

【背景技术】

水泥板材因其制备工艺简单，成本低廉，能方便的制成各种颜色和形状的板材，是目前常用的墙体保温一体板的面板材料。目前水泥板材的常用制备工艺都是先在水泥中，加入一定量的集料和功能填料，加水搅拌制成水泥浆料后，倒入板材模具中，在一定条件下胶凝固化获得有一定强度的水泥板材。用该工艺制作水泥板，工艺简单成本低，但是所制备的水泥板表面都有一定的气孔率，遇水后容易吸潮。如果作为外墙面板使用，在多雨地区，水泥面板会常年潮湿，并且会因为雨水与胶体材料的反应，在外墙面产生明显的水渍白斑，影响建筑物的美观。针对水泥板材的该缺点，也有人开发了新的工艺：将传统工艺制备的水泥板材表面刷涂一层有机涂料，常用的涂料有，环氧基的、聚酰胺基的和氟碳树脂基的。用该方法虽然可以得到表面致密的水泥板材，但是板材表面涂覆的为有机涂料，抗老化能力差，在日光照射下，涂层的使用寿命不超过十年，难以对水泥板材提供长期的防护效果。

【发明内容】

本发明提供一种表面高致密度水泥板材的制备方法，其可以解决现有水泥板材渗水、表面硬度不足、存在老化现象以及使用寿命短的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种表面高致密度水泥板材的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤一、玻璃粉填料的制备：

按配方比称取各原料，玻璃粉填料的配方，以质量百分比计，如下：30-35％的工业级硼酸、10-15％的锂辉石粉、10％的长石粉、20-30％的滑石粉、5-10％的硫化钒、5％的氧化锡以及10-15％的氟化钙；

将称取的各原料放入V形混料机中，在30转/分钟的条件下混合1-2小时；

将混合好的原料放入坩埚炉中，以3-6℃/分钟的速度从室温下升温到1200℃，保温0.5-1小时，制成玻璃液；

将玻璃液倒入水中，冷却形成玻璃碎块；

将玻璃碎块放入对辊式破碎机中进行破碎，两个对辊之间的间距为0.2mm，将破碎后的玻璃粉末烘干获得玻璃填料；

步骤二、水泥板材成型浆料的制备：

按配方比称取各原料，水泥板成型料的配方，以质量百分比计，如下：20-30％的水、40-60％的425水泥、8-10％的玻璃填料、5-10％的磷酸铝以及3-5％的直径50μm、长度2cm的石膏纤维；

将水加入到螺旋桨搅拌器中，在500转/分钟的搅拌条件下分步加入石膏纤维、425水泥、玻璃填料和磷酸铝，然后搅拌0.5-1小时，获得水泥板材成型浆料；

步骤三、水泥板材的成型：

将步骤二制备的水泥板材成型浆料，在室温下浇注到水泥板材的成型模具中，在室温下放置2-3小时，然后将成型模具放入到蒸汽加热槽中，在80℃温度下保温4-5小时，然后在室温下脱模，将水泥板材在室温下放置7-10天，获得胶凝好的水泥板材；

步骤四、水泥板材的烧结：

将步骤三获得的水泥板材放入工业马弗炉中，以5-8℃/分钟的速度升温到600-620℃，保温0.5-1小时，然后随炉冷却，获得成品表面高致密度水泥板材。

优选的，在步骤一中，玻璃粉填料的配方，以质量百分比计，如下：35％的工业级硼酸、10％的锂辉石粉、10％的长石粉、20％的滑石粉、5％的硫化钒、5％的氧化锡以及15％的氟化钙。

优选的，在步骤二中，水泥板材成型浆料的配方，以质量百分比计，如下：30％的水、50％的425水泥、8％的玻璃填料、7％的磷酸铝以及5％的直径50μm、长度2cm的石膏纤维。

本发明具有如下有益效果：

1、将特殊设计的玻璃填料加入到水泥板材成型料中，在水泥板材的后继烧结过程中，玻璃填料变成液态，向水泥板材表面富集，并在表面张力驱动下在水泥板材表面铺展，形成光滑致密的无机玻璃薄膜，用该发明方法制备的水泥板材，表面存在全致密光滑玻璃膜，能有效解决水泥板材的渗水问题；

2、水泥板材的表面硬度可以达到莫氏硬度7级，具有较好的抗刮擦能力；

3、水泥板材表面致密膜层为无机材料，不存在光照下老化现象，使用寿命长。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1本发明制备的表面高致密度水泥板材表面玻璃薄膜的截面形貌图；

图2本发明制备的表面高致密度水泥板材表面的宏观形貌图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种表面高致密度水泥板材的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤一、玻璃粉填料的制备：

将玻璃液倒入水中，冷却形成玻璃碎块；

在步骤一中，具体的，以工业级硼酸、锂辉石粉、长石粉、滑石粉、硫化钒、氧化锡、氟化钙为原料采用熔融法制备玻璃填料。其中硼酸、锂辉石粉、长石粉、滑石粉为主要原料，熔融后形成B₂O₃-SiO₂-Al₂O₃-MgO-R₂O系玻璃，因为该配方下玻璃中含有大量的B₂O₃和R₂O碱金属氧化物作为促熔物，所以玻璃的软化点较低。在玻璃基料中加入一定量的硫化钒，S^2-会取代玻璃网络中的部分O^2-，增加阴离子的极性，能降低玻璃的表面张力。V⁵⁺会以V₂O₅的形式进入到玻璃网络的构成中，因为V₂O₅在构成玻璃网络时为层状结构，因此会破坏玻璃网络结构的三维连续性，降低玻璃填料的软化点。但是过多的V⁵⁺的加入，会使玻璃填料的化学稳定性大幅度降低，所以再加入一定量的氧化锡，氧化锡以四面体的形式参与玻璃网络构成，不会破坏玻璃网络的连续性，但是Sn-O键键能小于Si-O键，玻璃网络中加入一定量的氧化锡会使玻璃软化点进一步降低，但是对玻璃化学稳定性的影响不大。

所以，在本发明中，向玻璃填料中加入少量的硫化钒和氧化锡，在玻璃填料的化学稳定性不大、幅度下降的前提下，尽可能的降低玻璃填料的软化点，以降低水泥板材的后期烧结温度。玻璃填料中还加入一定量的氟化钙，F^-会以阴离子的形式进入到玻璃网络中，因为F元素是电负性最强的元素，F^-会吸引周围的阳离子，产生极化作用，使玻璃网络中原来的化学键削弱，能大幅度的降低液态玻璃填料表面不饱和化学键的键能，从而降低液态玻璃填料的表面张力，使水泥板材在烧结过程中熔融的玻璃填料会自动在水泥表面铺展，将水泥表面的气孔完全封堵，达到表面致密化效果。

步骤二、水泥板材成型浆料的制备：

在步骤二中，具体的，在水泥板材成型浆料中，425水泥作为主要胶凝材料，完全水化后给水泥板提供强度，但是425硅酸盐水泥，早期的胶凝速度慢，会使板材成型时间过长。所以在水泥板材成型浆料中加入一定量的磷酸铝，磷酸铝也可水化形成胶凝材料，同时它的水化速度快，可以提高水泥板材的早期强度，缩短脱模时间。石膏纤维的加入主要防止水泥板材在水化过程中水泥板发生开裂。

步骤三、水泥板材的成型：

在步骤三中，具体的，将成型好的水泥板材在室温下放置一段时间后，水泥板材实现初凝，然后放入到80℃蒸汽加热槽中，胶凝速度加快，4-5小时后磷酸铝基本上完全变成胶凝材料，板材也有了一定的强度，所以可以脱模，脱模后再将板材放置7-10天，425水泥水化反应基本进行完全，水泥板材强度进一步提高。

步骤四、水泥板材的烧结：

在步骤四中，具体的，将步骤三获得的水泥板材放入工业马弗炉中，升温到600-620℃。水泥板材中的玻璃填料的软化点只有530℃，此时玻璃变为粘度很低的熔液，因为该玻璃熔液表面张力很小，在毛细管力作用下，熔融的玻璃液，通过水泥颗粒之间的间隙，向水泥板材上层富集，因为熔融玻璃与空气界面的表面张力加上熔融玻璃与水泥界面的表面张力之和，小于水泥与空气界面的表面张力，所以熔融玻璃填料会在水泥板材表面自动铺展，形成一层均匀的薄膜，实现水泥板材表面的致密化。

现以具体实施例对本发明提供的所述一种表面高致密度水泥板材的制备方法进行详细说明。

实施例1

步骤一、玻璃粉填料的制备：

按配方比称取各原料，玻璃粉填料的配方，以质量百分比计，如下：35％的工业级硼酸、10％的锂辉石粉、10％的长石粉、20％的滑石粉、5％的硫化钒、5％的氧化锡以及15％的氟化钙；

将称取的各原料放入V形混料机中，在30转/分钟的条件下混合2小时；

将混合好的原料放入坩埚炉中，以4℃/分钟的速度从室温下升温到1200℃，保温1小时，制成玻璃液；

将玻璃液倒入水中，冷却形成玻璃碎块；

步骤二、水泥板材成型浆料的制备：

按配方比称取各原料，水泥板成型料的配方，以质量百分比计，如下：30％的水、50％的425水泥、8％的玻璃填料、7％的磷酸铝以及5％的直径50μm、长度2cm的石膏纤维；

将水加入到螺旋桨搅拌器中，在500转/分钟的搅拌条件下分步加入石膏纤维、425水泥、玻璃填料和磷酸铝，然后搅拌1小时，获得水泥板材成型浆料；

步骤三、水泥板材的成型：

将步骤二制备的水泥板材成型浆料，在室温下浇注到水泥板材的成型模具中，在室温下放置3小时，然后将成型模具放入到蒸汽加热槽中，在80℃温度下保温5小时，然后在室温下脱模，将水泥板材在室温下放置10天，获得胶凝好的水泥板材；

步骤四、水泥板材的烧结：

将步骤三获得的水泥板材放入工业马弗炉中，以5℃/分钟的速度升温到620℃，保温0.5小时，然后随炉冷却，获得成品表面高致密度水泥板材。

实施例1制备的所述表面高致密度水泥板材表面玻璃薄膜的截面形貌如图1所示，可见，在水泥板材的后继烧结过程中，玻璃填料变成液态，向水泥板材表面富集，并在表面张力驱动下在水泥板材表面铺展，形成光滑致密的无机玻璃薄膜。所述表面高致密度水泥板材表面的宏观形貌如图2所示，可见，表面存在全致密光滑玻璃膜，能有效解决水泥板材的渗水问题。

本发明具有如下有益效果：

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims

1.一种表面高致密度水泥板材的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

步骤一、玻璃粉填料的制备：

将玻璃液倒入水中，冷却形成玻璃碎块；

步骤二、水泥板材成型浆料的制备：

步骤三、水泥板材的成型：

步骤四、水泥板材的烧结：

2.如权利要求1所述的一种表面高致密度水泥板材的制备方法，其特征在于，在步骤一中，玻璃粉填料的配方，以质量百分比计，如下：35％的工业级硼酸、10％的锂辉石粉、10％的长石粉、20％的滑石粉、5％的硫化钒、5％的氧化锡以及15％的氟化钙。

3.如权利要求1或2所述的一种表面高致密度水泥板材的制备方法，其特征在于，在步骤二中，水泥板材成型浆料的配方，以质量百分比计，如下：30％的水、50％的425水泥、8％的玻璃填料、7％的磷酸铝以及5％的直径50μm、长度2cm的石膏纤维。