CN109553363B - 一种仿真石板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仿真石板材及其制备方法，所述仿真石板材包括装饰基材和铺设在装饰基材表面的装饰层；所述装饰基材包括粗骨料砂浆和多张具有网格通孔的玻璃纤维布；所述玻璃纤维布从上到下间隔铺设在粗骨料砂浆内；本发明经过反复试验，提供了一种仿真石板材，同时改进现有的仿真石板材制备方法，将耐磨性好、抗弯强度和硬度高的镍尾矿变废为宝，充分利用玻璃纤维布和玻璃纤维的增强作用，制得的仿真石板材抗拉强度、抗折强度和抗冲击强度高，耐冻性好。

Description

一种仿真石板材及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种仿真石板材及其制备方法。
背景技术
石材作为一种高档建筑装饰材料广泛应用于室内外装饰设计、幕墙装饰和公共设施建设，目前市场上常见的石材主要分为天然石和人造石。天然石具有结构稳定、强度高和耐磨性好等优点，但随着人们对自然界中天然石的不断开采，导致优质的、幅面大的石材总量越来越少，使得天然石的价格不断升高。人造石通常由碎石料和水泥等原料混合后，经加压、抛光而成。随着科技的不断发展和进步，人造石的产品也不断日新月异，尤其是物美价廉的仿真石板材逐渐受到人们的青睐。
目前的仿真石板材由于合成材料的原因，仍存在着抗拉强度、抗折强度和硬度较低等缺陷。申请号为CN201710072050.4的专利公开了一种仿真石材及其在覆盖建筑立面的施工方法，该仿真石材是由尾矿石、水泥、胶水和有机颜料配制而成，耐候性好，表面仿石材质感逼真；但这种仿真石材未添加有增强材料，石材的抗拉强度和抗折强度等强度较低，质量相对较差，应用范围受限。申请号为CN201510672108.X的专利公开了一种建筑仿真石材及其制作方法，该建筑仿真石材以天然废矿碎石、耐碱纤维、憎水剂、硅粉、快硬剂和胶水混合制成砂浆，并以钢网作为增强材料，制得的建筑仿真石材结构简单、强度高、耐寒性好；但这种建筑仿真石材以钢网为增强材料，在外墙装饰的应用中，仿真石材直接暴露在大气中，潮气、酸雨、碱性物析出等均会腐蚀钢网，导致仿真石材的抗拉强度和抗折强度逐渐降低；此外，许多地方的昼夜温差大，白天仿真石材上的温度高，钢网受热膨胀，夜间仿真石材上的温度骤降，钢网受冷收缩，长期的热胀冷缩易导致仿真石材开裂。
发明内容
本发明的目的是提供了一种仿真石板材，同时改进现有的仿真石板材制备方法，将耐磨性好、抗弯强度和硬度高的镍尾矿变废为宝，充分利用玻璃纤维布和玻璃纤维的增强作用，制得的仿真石板材抗拉强度、抗折强度和抗冲击强度高，耐冻性好。
本发明的技术方案如下：
一种仿真石板材，包括装饰基材和铺设在装饰基材表面的装饰层；所述装饰基材包括粗骨料砂浆和多张具有网格通孔的玻璃纤维布；所述玻璃纤维布从上到下间隔铺设在粗骨料砂浆内；所述粗骨料砂浆由以下重量份原料制得：镍尾矿骨料45份-75份、镍尾矿泥8份-16份、花岗岩锯泥4份-7份、胶凝材料10份-30份、玻璃纤维5份-15份和水8份-20份。
优选的，所述装饰层由以下重量份原料制得：镍尾矿颗粒20份-40份、装饰岩颗粒30份-50份、镍尾矿泥12份-25份、花岗岩锯泥6份-12份、胶凝材料15份-38份和水10份-25份。
一种仿真石板材的制备方法，具体步骤如下：
S1、粗骨料砂浆配制：将镍尾矿骨料、镍尾矿泥、花岗岩锯泥、胶凝材料和玻璃纤维放入搅拌机中搅拌均匀，得到粗骨料混合物；再往粗骨料混合物中加水，搅拌均匀后得到粗骨料砂浆；
S2、装饰基材制备：将粗骨料砂浆和多张玻璃纤维布交替地平铺在模具内，使玻璃纤维布从上到下间隔铺设在粗骨料砂浆内，再用振动机进行表面振动预压3min-8min，得到装饰基材；
S3、装饰浆料配制：将镍尾矿颗粒、装饰岩颗粒、镍尾矿泥、花岗岩锯泥和胶凝材料放入搅拌机中搅拌均匀，得到装饰混料；再往装饰混料中加水，搅拌均匀后得到装饰浆料；
S4、压面成型：将装饰浆料平铺在装饰基材上表面，得到板材粗坯；将板材粗坯放置在1.6MPa-3.2MPa的压机上加压8min-25min，再将加压后的板材粗坯在0.5min内降至0.8MPa-1.2MPa后保压5min-14min，脱模并经表面处理后得到仿真石板材。
优选的，所述步骤S1中的镍尾矿骨料的粒径为3mm-9mm；所述步骤S3中的镍尾矿颗粒和装饰岩颗粒的粒径为2mm-6mm。
优选的，所述步骤S2中的玻璃纤维布的厚度为0.5mm-1.8mm，玻璃纤维布的网格孔径为4mm-10mm。
优选的，所述步骤S1和步骤S3中的胶凝材料包括硅酸盐水泥和羟乙基纤维素，所述硅酸盐水泥和羟乙基纤维素的重量比为6:1。
优选的，所述步骤S3中的装饰岩颗粒为花岗岩或大理石颗粒。
优选的，所述步骤S4中板材粗坯的装饰层和装饰基材的厚度比例为1:4。
优选的，所述板材粗坯的加压过程为：将板材粗坯放置在2.2MPa的压机上加压18min，再将加压后的板材粗坯在0.5min内降至1.0MPa后保压8min。
优选的，所述步骤S4中的表面处理方法为抛光打磨或处理成雨点石效果。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明提供了一种仿真石板材，在装饰基材内间隔铺设多张柔韧性好、耐强酸、强碱腐蚀的玻璃纤维布，可提高仿真石板材的抗冲击、抗拉和抗折强度，且玻璃纤维布不易发生热胀冷缩现象，不易发生仿真石板材开裂，增强效果好。
2、本发明提供了一种仿真石板材，在装饰层中以镍尾矿颗粒和装饰岩颗粒为装饰骨料，既能保持镍尾矿、花岗岩或大理石的装饰效果，又能充分利用镍尾矿耐磨性好和硬度高的特点，制得纹理美观、耐磨性好以及硬度高的仿真石板材。
3、本发明提供了一种仿真石板材，添加丝状的玻璃纤维可纵横交错地分布在粗骨料砂浆中，形成立体的网状结构，可有效提高镍尾矿骨料、镍尾矿泥、花岗岩锯泥和胶凝材料之间的连接强度，可整体上提高装饰基材的强度，且表面的装饰层可防止玻璃纤维与人直接接触，制得轻质、高强及安全性好的仿真石板材。
4、本发明提供了一种仿真石板材的制备方法，仿真石板材采用双层结构设计，以镍尾矿骨料、镍尾矿泥和胶凝材料为主要原料制备装饰基材，可充分利用镍尾矿抗弯强度和硬度高的优点，将镍尾矿变废为宝；以镍尾矿颗粒、花岗岩或大理石颗粒为主要骨料制备装饰层，可有效减少花岗岩或大理石的用量，原料利用合理。
5、本发明提供了一种仿真石板材的制备方法，镍尾矿骨料、镍尾矿颗粒、镍尾矿粉和花岗岩锯泥中富含的CaO、Al2O3、Fe2O3等活性氧化物能够在硅酸盐水泥水化作用下生成水化硅酸钙、铝酸钙、铁酸等凝胶，在仿真石板材固化中起着胶结作用，制得的仿真石板材抗冲击、抗拉和抗折强度高。
6、本发明提供了一种仿真石板材的制备方法，在压面成型过程中，先对板材粗坯加压密实，卸压后再保压一段时间，可有效给板材粗坯分步卸压，可减少由于板材粗坯在高压状态下突然失去压力，减低仿真石板材内部分子连接的紧密性，成型效果好。
附图说明
图1为本发明的仿真石板材的结构示意图。
图中附图标记表示为：
1、装饰基材；10、粗骨料砂浆；11、玻璃纤维布；2、装饰层。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进进一步说明，实施例只用于解释本发明，并不会对本发明构成任何限定。
实施例1：
根据前述的一种仿真石板材的制备方法，按以下步骤制成：
将粒径为6mm的镍尾矿骨料60份(重量份，下同)、镍尾矿泥12份、花岗岩锯泥6份、胶凝材料22份和玻璃纤维9份放入搅拌机中搅拌均匀，得到粗骨料混合物，再往粗骨料混合物中加水14份，搅拌均匀后得到粗骨料砂浆10，所述花岗岩锯泥为粉末状的花岗岩颗粒；将粗骨料砂浆10和两张玻璃纤维布11(厚度为0.8mm，网格孔径为8mm)交替地平铺在模具内，使玻璃纤维布11从上到下间隔铺设在粗骨料砂浆10内，再用振动机进行表面振动预压6min，得到装饰基材1；将粒径为4mm的镍尾矿颗粒28份、粒径为4mm的大理石颗粒45份、镍尾矿泥18份、花岗岩锯泥9份和胶凝材料27份放入搅拌机中搅拌均匀，得到装饰混料，再往装饰混料中加水19份，搅拌均匀后得到装饰浆料；将装饰浆料平铺在装饰基材1上表面，装饰层2和装饰基材1的厚度比例为1:4，得到板材粗坯；将板材粗坯放置在2.2MPa的压机上加压18min，再将加压后的板材粗坯在0.5min内降至1.0MPa后保压8min，脱模并经表面抛光打磨后得到仿真石板材。
实施例2：
将粒径为6mm的镍尾矿骨料60份(重量份，下同)、镍尾矿泥12份、花岗岩锯泥6份、胶凝材料22份和玻璃纤维11份放入搅拌机中搅拌均匀，得到粗骨料混合物，再往粗骨料混合物中加水14份，搅拌均匀后得到粗骨料砂浆10；将粗骨料砂浆10和两张玻璃纤维布11(厚度为0.8mm，网格孔径为8mm)交替地平铺在模具内，使玻璃纤维布11从上到下间隔铺设在粗骨料砂浆10内，再用振动机进行表面振动预压6min，得到装饰基材1；将粒径为4mm的镍尾矿颗粒28份、粒径为4mm的大理石颗粒45份、镍尾矿泥18份、花岗岩锯泥9份和胶凝材料27份放入搅拌机中搅拌均匀，得到装饰混料，再往装饰混料中加水19份，搅拌均匀后得到装饰浆料；将装饰浆料平铺在装饰基材1上表面，装饰层2和装饰基材1的厚度比例为1:4，得到板材粗坯；将板材粗坯放置在2.2MPa的压机上加压18min，再将加压后的板材粗坯在0.5min内降至1.0MPa后保压8min，脱模并经表面抛光打磨后得到仿真石板材。
实施例3：
将粒径为6mm的镍尾矿骨料60份(重量份，下同)、镍尾矿泥12份、花岗岩锯泥6份、胶凝材料22份和玻璃纤维13份放入搅拌机中搅拌均匀，得到粗骨料混合物，再往粗骨料混合物中加水14份，搅拌均匀后得到粗骨料砂浆10；将粗骨料砂浆10和两张玻璃纤维布11(厚度为0.8mm，网格孔径为8mm)交替地平铺在模具内，使玻璃纤维布11从上到下间隔铺设在粗骨料砂浆10内，再用振动机进行表面振动预压6min，得到装饰基材1；将粒径为4mm的镍尾矿颗粒28份、粒径为4mm的大理石颗粒45份、镍尾矿泥18份、花岗岩锯泥9份和胶凝材料27份放入搅拌机中搅拌均匀，得到装饰混料，再往装饰混料中加水19份，搅拌均匀后得到装饰浆料；将装饰浆料平铺在装饰基材1上表面，装饰层2和装饰基材1的厚度比例为1:4，得到板材粗坯；将板材粗坯放置在2.2MPa的压机上加压18min，再将加压后的板材粗坯在0.5min内降至1.0MPa后保压8min，脱模并经表面抛光打磨后得到仿真石板材。
对比实施例1：
将粒径为6mm的镍尾矿骨料60份(重量份，下同)、镍尾矿泥12份、花岗岩锯泥6份和胶凝材料22份放入搅拌机中搅拌均匀，得到粗骨料混合物，再往粗骨料混合物中加水14份，搅拌均匀后得到粗骨料砂浆10；将粗骨料砂浆10和两张玻璃纤维布11(厚度为0.8mm，网格孔径为8mm)交替地平铺在模具内，使玻璃纤维布11从上到下间隔铺设在粗骨料砂浆10内，再用振动机进行表面振动预压6min，得到装饰基材1；将粒径为4mm的镍尾矿颗粒28份、粒径为4mm的大理石颗粒45份、镍尾矿泥18份、花岗岩锯泥9份和胶凝材料27份放入搅拌机中搅拌均匀，得到装饰混料，再往装饰混料中加水19份，搅拌均匀后得到装饰浆料；将装饰浆料平铺在装饰基材1上表面，装饰层2和装饰基材1的厚度比例为1:4，得到板材粗坯；将板材粗坯放置在2.2MPa的压机上加压18min，再将加压后的板材粗坯在0.5min内降至1.0MPa后保压8min，脱模并经表面抛光打磨后得到仿真石板材。
对比实施例2：
将粒径为6mm的镍尾矿骨料60份(重量份，下同)、镍尾矿泥12份、花岗岩锯泥6份、胶凝材料22份和玻璃纤维11份放入搅拌机中搅拌均匀，得到粗骨料混合物，再往粗骨料混合物中加水14份，搅拌均匀后得到粗骨料砂浆10；将粗骨料砂浆10平铺在模具内，再用振动机进行表面振动预压6min，得到装饰基材1；将粒径为4mm的镍尾矿颗粒28份、粒径为4mm的大理石颗粒45份、镍尾矿泥18份、花岗岩锯泥9份和胶凝材料27份放入搅拌机中搅拌均匀，得到装饰混料，再往装饰混料中加水19份，搅拌均匀后得到装饰浆料；将装饰浆料平铺在装饰基材1上表面，装饰层2和装饰基材1的厚度比例为1:4，得到板材粗坯；将板材粗坯放置在2.2MPa的压机上加压18min，再将加压后的板材粗坯在0.5min内降至1.0MPa后保压8min，脱模并经表面抛光打磨后得到仿真石板材。
对比实施例3：
将粒径为6mm的镍尾矿骨料60份(重量份，下同)、镍尾矿泥12份、花岗岩锯泥6份和胶凝材料22份放入搅拌机中搅拌均匀，得到粗骨料混合物，再往粗骨料混合物中加水14份，搅拌均匀后得到粗骨料砂浆10；将粗骨料砂浆10平铺在模具内，再用振动机进行表面振动预压6min，得到装饰基材1；将粒径为4mm的镍尾矿颗粒28份、粒径为4mm的大理石颗粒45份、镍尾矿泥18份、花岗岩锯泥9份和胶凝材料27份放入搅拌机中搅拌均匀，得到装饰混料，再往装饰混料中加水19份，搅拌均匀后得到装饰浆料；将装饰浆料平铺在装饰基材1上表面，装饰层2和装饰基材1的厚度比例为1:4，得到板材粗坯；将板材粗坯放置在2.2MPa的压机上加压18min，再将加压后的板材粗坯在0.5min内降至1.0MPa后保压8min，脱模并经表面抛光打磨后得到仿真石板材。
表1为仿真石板材的抗拉强度测试
Figure BDA0001947893570000081
Figure BDA0001947893570000091
由表1可知，本发明制备的仿真石板材的抗拉初强和抗拉极限高，镍尾矿骨料、镍尾矿颗粒、镍尾矿粉和花岗岩锯泥中富含的CaO、Al2O3、Fe2O3等活性氧化物能够在硅酸盐水泥水化作用下生成水化硅酸钙、铝酸钙、铁酸等凝胶，在仿真石板材固化中起着胶结作用，同时柔韧性好、耐强酸、强碱腐蚀的玻璃纤维布和玻璃纤维可在装饰基材中起到骨架连接作用，可提高装饰基材的抗拉强度，因此本发明制备的仿真石板材的抗拉强度高；而与实施例2相比，对比实施例1没有丝状玻璃纤维的增强作用，对比实施例2没有玻璃纤维布的增强作用，对比实施例3没有丝状玻璃纤维和玻璃纤维布的增强作用，因此对比实施例制得的仿真石板材的抗拉强度较低。
表2为仿真石板材的抗折强度测试
Figure BDA0001947893570000092
由表2可知，本发明制备的仿真石板材的抗折初破裂度和抗折极限高，均匀混合有丝状玻璃纤维的粗骨料砂浆可填充在玻璃纤维布的网格通孔内，使粗骨料砂浆与玻璃纤维布稳定地结合在一起，加压后装饰浆料可与粗骨料砂浆互相渗透，装饰层和装饰基材紧密结合，因此本发明制得的仿真石板材受压时不易发生分层折断，且柔韧性好的玻璃纤维和玻璃纤维布可分散仿真石板材内部的应力，抗折强度高；而与实施例2相比，对比实施例1没有丝状玻璃纤维的增强作用，对比实施例2没有玻璃纤维布的增强作用，对比实施例3没有丝状玻璃纤维和玻璃纤维布的增强作用，因此对比实施例制得的仿真石板材的抗折强度较低。
表3为仿真石板材的抗冲击强度测试
Figure BDA0001947893570000101
由表3可知，本发明制备的仿真石板材的抗冲击强度高，装饰基材内间隔铺设的两张玻璃纤维布由玻璃纤维束纵横交织而成，当仿真石板材受到外力冲击时，纵横交织的玻璃纤维束可以分散局部的外部冲击力，减小板材内的局部应力，同时丝状的玻璃纤维纵横交错地分布在装饰基材内，可传递内部应力，因此柔韧性好的玻璃纤维布和玻璃纤维可分散板材内的局部应力，提高仿真石板材的抗冲击强度；而与实施例2相比，对比实施例1没有丝状玻璃纤维分散应力的作用，对比实施例2没有玻璃纤维布分散应力的作用，对比实施例3没有丝状玻璃纤维和玻璃纤维布分散应力的作用，因此对比实施例制得的仿真石板材的抗冲击强度较低。
表4为仿真石板材的耐冻性测试
Figure BDA0001947893570000102
将仿真石板材从25℃降低到-20℃，反复冷冻循环15次，观察仿真石板材是否发生分层或龟裂。当仿真石板材降到-20℃时，板材发生冻结，孔隙内的水分子体积发生膨胀，若仿真石板材不能抵抗水分子膨胀产生的应力，会出现分层或龟裂现象。由表4可知，本发明制备的仿真石板材的耐冻性好，当板材内水分受冻膨胀时，装饰基材内的玻璃纤维布和玻璃纤维的抗拉伸能力强，仿真石板材的体积膨胀较小，不易发生分层和龟裂；而对比实施例3中未添加有玻璃纤维布和玻璃纤维，当板材内水分受冻膨胀时，仿真石板材的体积膨胀较大，发生局部龟裂现象。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种仿真石板材的制备方法，其特征在于，所述仿真石板材包括装饰基材(1)和铺设在装饰基材(1)表面的装饰层(2)；所述装饰基材(1)包括粗骨料砂浆(10)和多张具有网格通孔的玻璃纤维布(11)；所述玻璃纤维布(11)从上到下间隔铺设在粗骨料砂浆(10)内；所述粗骨料砂浆(10)由以下重量份原料制得：镍尾矿骨料45份-75份、镍尾矿泥8份-16份、花岗岩锯泥4份-7份、胶凝材料10份-30份、玻璃纤维5份-15份和水8份-20份，所述制备方法具体步骤如下：
S1、粗骨料砂浆(10)配制：将镍尾矿骨料、镍尾矿泥、花岗岩锯泥、胶凝材料和玻璃纤维放入搅拌机中搅拌均匀，得到粗骨料混合物；再往粗骨料混合物中加水，搅拌均匀后得到粗骨料砂浆(10)；
S2、装饰基材(1)制备：将粗骨料砂浆(10)和多张玻璃纤维布(11)交替地平铺在模具内，使玻璃纤维布(11)从上到下间隔铺设在粗骨料砂浆(10)内，再用振动机进行表面振动预压3min-8min，得到装饰基材(1)；
S3、装饰浆料配制：将镍尾矿颗粒、装饰岩颗粒、镍尾矿泥、花岗岩锯泥和胶凝材料放入搅拌机中搅拌均匀，得到装饰混料；再往装饰混料中加水，搅拌均匀后得到装饰浆料；
S4、压面成型：将装饰浆料平铺在装饰基材(1)上表面，得到板材粗坯；将板材粗坯放置在1.6MPa-3.2MPa的压机上加压8min-25min，再将加压后的板材粗坯在0.5min内降至0.8MPa-1.2MPa后保压5min-14min，脱模并经表面处理后得到仿真石板材。
2.如权利要求1所述的一种仿真石板材的制备方法，其特征在于，所述装饰层(2)由以下重量份原料制得：镍尾矿颗粒20份-40份、装饰岩颗粒30份-50份、镍尾矿泥12份-25份、花岗岩锯泥6份-12份、胶凝材料15份-38份和水10份-25份。
3.如权利要求1所述的一种仿真石板材的制备方法，其特征在于；所述步骤S1中的镍尾矿骨料的粒径为3mm-9mm；所述步骤S3中的镍尾矿颗粒和装饰岩颗粒的粒径为2mm-6mm。
4.如权利要求1所述的一种仿真石板材的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的玻璃纤维布(11)的厚度为0.5mm-1.8mm，玻璃纤维布(11)的网格孔径为4mm-10mm。
5.如权利要求1所述的一种仿真石板材的制备方法，其特征在于，所述步骤S1和步骤S3中的胶凝材料包括硅酸盐水泥和羟乙基纤维素，所述硅酸盐水泥和羟乙基纤维素的重量比为6:1。
6.如权利要求1所述的一种仿真石板材的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的装饰岩颗粒为花岗岩或大理石颗粒。
7.如权利要求1所述的一种仿真石板材的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中板材粗坯的装饰层(2)和装饰基材(1)的厚度比例为1:4。
8.如权利要求1所述的一种仿真石板材的制备方法，其特征在于，所述板材粗坯的加压过程为：将板材粗坯放置在2.2MPa的压机上加压18min，再将加压后的板材粗坯在0.5min内降至1.0MPa后保压8min。
9.如权利要求1所述的一种仿真石板材的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中的表面处理方法为抛光打磨或处理成雨点石效果。
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