CN109608134B - 一种水泥板及其半干法制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水泥板制备技术领域，尤其涉及一种水泥板及其半干法制备工艺。所述水泥板包括物料A和溶液B，所述物料A包括水泥、废旧玻璃钢、造纸污泥灰、超细矿渣粉、聚乙烯吡咯烷酮；所述溶液B包括：水、硅烷偶联剂、氧化石墨烯负载氧化亚铜。所述水泥板的半干法制备工艺包括：将粉状物料A分层加入模具中，每加完一层粉状物料A，喷洒溶液B；完成后加压成型后养护、干燥，即得水泥板。本发明采用干法制备工艺，在低水比条件下很好地实现了水泥与水的均匀混合，降低了坯板含水率，使用有机物和氧化石墨烯负载氧化亚铜取代木纤维，制备出的水泥板坯板含水率较低、水泥板致密度高、孔隙率低、吸水率低、抗冻性能好。

Description

一种水泥板及其半干法制备工艺
技术领域
本发明属于水泥板制备技术领域，尤其涉及一种采用半干法制备的水泥板。
背景技术
现有的水泥板主要为湿法制备，一般的制备流程包括：湿法拌料制备料浆→布料→加压脱水成型得坯板→养护得水泥板，或者上述步骤中的一部分。例如，专利文献201810355421.4公开了一种复合纤维水泥板的制备方法，其先将微晶纤维素和氢氧化钠溶液混合后冷却，再加入预冷的尿素溶液，搅拌混合后，离心分离，制得微晶纤维素溶液，再向微晶纤维素溶液中滴加醚化剂，恒温搅拌反应后，降温，再加入脲酶和硝酸钙溶液，继续反应后，浓缩，干燥，得醚化微晶纤维素，再将醚化微晶纤维素和甲醇钠溶液保温保压反应后，降温，再加入一氯甲烷，再次保温保压反应后，减压浓缩，干燥，得改性微晶纤维素，随后将水泥、改性微晶纤维素、减水剂和消泡剂混合后注模，再经养护，即得复合纤维水泥板。
专利文献201711282756.X公开了一种高强度保温储能水泥板的制备方法，该发明以九水合硅酸钠溶液掺入液体石蜡的水包油乳液中，将膨胀珍珠岩浸入正葵酸与乙醇混合液，得到高强度保温储能水泥板。
专利文献201610275146.6公开了一种水泥板材，首先将上述原料投入到搅拌机搅拌均匀，将水泥混合物浇筑到模具中，固化后脱模，进行表面养护，得到水泥板材，该方法用烯丙基聚氧乙烯醚，衣康酸，富马酸，丙烯酸羟丙酯和聚乙二醇马来酸酯进行大单体取代反应制备的减水剂有效提高了水泥板材中颗粒分散性，增强其流动性，和易性。
然而，现有的这些水泥板的制备方法中，由于在原料搅拌过程中加入了大量的水，导致坯板含水率高，即使后期进行加压脱水成型，也仅能除去一部分水，仍然处于35～45％的高含水率水平，进而导致水泥水化硬化后形成的水泥板致密度较低，孔隙率高(约为25～30％)。目前，水泥板主要有两种用途：(1)用作装饰板，即覆膜印花水泥板，覆膜印花水泥板是在水泥板的表面喷涂一层底漆，然后利用覆膜印花技术进行覆膜印花；(2)用作外墙板，需要提高其抗冻性、降低吸水率。但水泥板孔隙率高会导致水泥板抗折强度低、吸水率高、抗冻性差，以及用于覆膜印花水泥板时用漆量非常大，底漆价格非常昂贵，用漆量大会大大增加生产成本；此外，现有的水泥板制备还需要使用木纤维，我国木纤维资源比较匮乏，国内水泥板制造企业使用的木纤维大多数从国外进口，价格高，导致水泥板的生产成本上升，因此，采用其他原料替代木纤维成了水泥板制造企业目前极力想要解决的技术难题。
综上，现有的水泥板由于初始水灰比较高，而水泥水化需水量较低，水泥基板材硬化后，原来由自由水占据的空间便会形成空隙。因此，现有的水泥基板材为多孔硬化体，其孔隙率高达25～30％，造成水泥基板材强度低，防水性和抗冻性能不佳，加工制造装饰板时用漆量较大，造成这些问题的主要原因是水泥加水量是影响水泥成型和性能的重要因素，为保证水泥浆体具有良好的流动性，满足成型需要必须加入足够多的水，远远超过水泥水化的理论需水量，过量的水会导致水泥制品孔隙率过高，性能劣化，而加水量过低时，水泥与水难以混合均匀，也会造成水泥制品性能劣化。因此，在湿法水泥板的制备工艺中，原料中的加水量无论多或者少，均会影响最终水泥板的性能，因此有必要研究一种新的水泥板的制备方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在于提供一种水泥板及其半干法制备工艺。本发明采用干法制备工艺，在低水比条件下很好地实现了水泥与水的均匀混合，降低了坯板含水率，使用有机物和氧化石墨烯负载氧化亚铜取代木纤维，制备出的水泥板致密度高、孔隙率低、吸水率低、抗冻性能好，很好地解决了上述湿法制备水泥板带来的问题。
本发明的目的之一是提供一种适用于半干法制备的水泥板。
本发明的目的之二是提供一种水泥板的半干法制备工艺。
本发明的目的之三是提供上述适用于半干法制备的水泥板及其制备工艺的应用。
为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：
首先，本发明公开了一种适用于半干法制备的水泥板，包括物料A和溶液B，所述物料A由以下重量份的原料组成：水泥45～70份、废旧玻璃钢20～40份、造纸污泥灰5～15份、超细矿渣粉3～8份、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.3～1.1份；所述溶液B由以下重量份的原料组成：水97.95～98.85份、硅烷偶联剂1～2份、氧化石墨烯负载氧化亚铜(GO-Cu2O)0.05～0.15份。
进一步地，所述氧化石墨烯负载氧化亚铜的制备方法为：将氧化亚铜加入氧化石墨烯溶液中，然后对得到的混合液进行水浴加热，加热过程中进行搅拌；水浴加热能够促进氧化亚铜与氧化石墨烯键合，而搅拌可以有效防止氧化石墨烯发生团聚。
优选地，氧化石墨烯溶液的浓度为0.3-0.5mg/ml；所述水浴加热的温度为45-60℃；所述搅拌方式为磁力搅拌，且搅拌速率为70-90r/min。
进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥成本低，是生产板材的首选材料。
进一步地，所述废旧玻璃钢细度为过200目筛筛余量1～5％。废旧玻璃钢为一种大宗工业废弃物，目前的主要处理方式为掩埋处理，即占用大量土地又造成资源浪费。废旧玻璃钢没有水化活性，但其具有良好的颗粒堆积效应，因此，本发明以废旧玻璃钢替代部分水泥，作为为填充材料，可以减少水泥坯板的体积收缩和开裂、降低水泥板干密度，又能够固废利用降低生产成本。
进一步地，所述造纸污泥灰细度为过325目筛筛余量3～8％。造纸污泥灰为造纸行业产生的废弃物，其颗粒较细且具有一定的火山灰效应，既可以增强水泥板致密度，又可以与水泥水化生成的氢氧化钙等碱性组分发生化学反应生成凝胶类物质，提高水泥板力学性能。
进一步地，所述超细矿渣比表面积为800～1000m2/kg。超细矿渣颗粒尺寸较小，比表面积较大，活性二氧化硅含量较高，因此其既具有良好的物理填充作用，又具有良好的化学活性。当超细矿渣的比表面积在800～1000m2/kg之间时，可以保持矿渣颗粒尺寸在5～10μm之间，可以与水泥、废旧玻璃钢、造纸污泥灰这三种原料之间产生有良好的颗粒匹配效果，进一步提高水泥板的力学性能；因为颗粒匹配效应也就是颗粒堆积效应，本发明设计的水泥、废旧玻璃钢、造纸污泥灰、超细矿渣这四种原料的颗粒尺寸是逐渐减小的，这样可以有效提高物料堆积的致密度。另外，造纸污泥灰和超细矿渣颗粒尺寸小且具有水化活性，既有颗粒堆积效应又有水化特性。水化机理为造纸污泥灰和超细矿粉中含有一定量的不定晶二氧化硅(即活性二氧化硅)，二氧化硅为酸性氧化物可以与水泥水化产生的碱性氧化物氢氧化钙发生化学反应生成具有良好力学性能的水化硅酸钙凝胶。
进一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮分子量为1.5×104～3.0×104。聚乙烯吡咯烷酮为水溶性高分子聚合物，水泥坯板高温养护过程中其能够形成交联网络结构，既能够增强水泥板抗折强度又可以减少开裂。
进一步地，所述硅烷偶联剂为KH570型，KH570型硅烷偶联剂可以有效的增强聚合物和无机基体的界面强度，提高基体稳定性；因为KH570型硅烷偶联剂的粘度和表面张力较低、润湿能力较高，在水的作用下，可以发生水解并均匀的分散在水泥水化产物表面。之后KH570型硅烷偶联剂分子上的两种基团便分别向极性相近的表面扩散，即水解产生的硅羟基取向于水泥水化参物表面，并与水化参物重点羟基发生缩聚反应；水解产生的有机基团则取向于高分子聚合物表面，并发生碳碳双键的交联羰化反应，提高基体稳定性，进而改善水泥板的性能。
进一步地，所述GO-Cu2O中氧化亚铜的负载量为3～5％，摩尔分数；即每100mol氧化石墨烯负载3～5mol氧化亚铜。氧化石墨烯为二维材料，其平面方向为微米尺寸，垂直方向为纳米尺寸，这种材料柔韧性好，在水泥基材料中可以取代纤维作为增强增韧材料。但氧化石墨烯表面粗糙度较低，与水泥水化产物的结合较弱，使用效果较差，因此，需要对其进行修饰或改性，增大其表面粗糙度；因此，本发明采用氧化亚铜对氧化石墨烯进行改性，因为氧化亚铜可以有效地增大GO的表面积和表面粗糙度，进而增强氧化石墨烯和水泥水化产物的结合强度，使氧化石墨烯更加充分的发挥其二维桥接作用，增强水泥板抗折强度，以及其层状结构可以阻断水分的迁移路径，降低水泥板吸水率，提高其抗冻性。
再次，本发明公开一种水泥板的半干法制备工艺，包括如下步骤：
(1)将粉状物料A分层加入模具中，每加完一层粉状物料A，向物料A上喷洒溶液B；完成后加压成型，得水泥坯板；
(2)对步骤(1)得到的水泥坯板进行养护，得硬化水泥坯板；
(3)对步骤(2)得到的硬化水泥坯板进行干燥，即得水泥板。
步骤(1)中，每层物料A的厚度为0.5～1.5mm，物料层数可根据所需水泥板的厚度进行调节，本发明不做限定。
步骤(1)中，所述溶液B的喷洒量为0.2～0.5kg/m2，雾化颗粒大小为50～80μm。
步骤(2)中，所述成型压力为15～50MPa，保压时间为15～30min。
进一步地，步骤(2)中，对步骤(1)得到的水泥坯板进行蒸汽养护；优选地，所述蒸汽养护温度为50～70℃，养护时间为5-10h。
步骤(3)中，所述干燥的条件为：干燥温度不超过65℃，干燥时间为0.5-3h。
最后，本发明公开了上述水泥板及其半干法制备工艺在建筑工程领域中的应用。
与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：
(1)本发明基于现有的湿法制备水泥板存在的问题，提出了一种采用半干法制备水泥板的工艺，这种工艺能够在低水比条件下很好地实现水泥与水的均匀混合，降低坯板含水率，很好地解决了湿法水泥板的制备工艺中，原料中的加水量无论多或者少，均会影响最终水泥板的性能这一矛盾问题。
(2)本发明用氧化亚铜对氧化石墨烯改性后有效增大氧化石墨烯的表面积和表面粗糙度，进而增强氧化石墨烯和水泥水化产物的结合强度，使氧化石墨烯更加充分的发挥其二维桥接作用，增强水泥板抗折强度，以及其层状结构可以阻断水分的迁移路径，有效降低了水泥板吸水率，提高其抗冻性。而且这种氧化石墨烯负载氧化亚铜能够取代木纤维，缓解了我国木纤维资源比较匮乏、价格较高导致的水泥板成本上升的问题。
(3)本发明制备的水泥板坯板含水率低(9.9～15％)、水泥板致密度高，孔隙率低(10.1～13.7％)，吸水率低(介于3.8～6.6％)、抗折强度优异(19.6-24.4MPa)，抗冻性能好(冻融循环50次时间表面无起皮和龟裂)，完全能够满足水泥板用作装饰板(如覆膜印花水泥板)和外墙板时的性能要求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明实施例3和对比例1制备的水泥板的孔隙率测试图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所述，现有的水泥板由于初始水灰比较高，而水泥水化需水量较低，水泥基板材硬化后，原来由自由水占据的空间便会形成空隙。因此，现有的水泥基板材为高隙率的多孔硬化体，造成水泥基板材强度低，防水性和抗冻性能不佳。因此，本发明提出一种水泥板及其半干法制备工艺；现结合具体实施方式对本发明进一步进行说明。
术语“超细矿渣粉”是指：用水淬高炉矿渣，经干燥，粉磨，选粉等工艺处理后得到的高细度，高活性粉料，是优质的混凝土掺合料和水泥混合材。
需要说明的是，下列实施例中，所述水泥购自山东水泥厂有限公司，型号为42.5硅酸盐水泥。所述废旧玻璃钢购自德州皓月新玻璃钢有限公司。所述造纸污泥灰购自山东华泰纸业股份有限公司。所述超细矿渣粉购自山东永锋科技有限公司。所述木纤维购自山东鲁泰建材科技集团有限公司。
实施例1
一种水泥板的半干法制备工艺，原料如下：
本实施例中，所述粉状物料A由以下重量份的原料组成：硅酸盐水泥50份、废旧玻璃钢25份、造纸污泥灰15份、超细矿渣5份、聚乙烯吡咯烷酮1.1份。
其中，所述废旧玻璃钢细度(过200目筛筛余量)为2％；所述造纸污泥灰细度(过325目筛筛余量)为5％；所述超细矿渣比表面积为950m2/kg；所述聚乙烯吡咯烷酮分子量为2.0×104。
所述溶液B由以下重量份的原料组成：水98.85份、KH570型硅烷偶联剂1.5份、氧化石墨烯负载氧化亚铜(GO-Cu2O)0.1份，其中；所述GO-Cu2O中氧化亚铜的负载量为4％(摩尔分数)，即每100mol氧化石墨烯负载4mol氧化亚铜。
所述氧化石墨烯负载氧化亚铜的制备方法为：(1)将氧化石墨烯溶液稀释至0.4mg/ml，然后按比例将氧化亚铜加入氧化石墨烯溶液中，将得到的混合液置于带有水浴加热功能的磁力搅拌器中搅拌、加热，加热温度为50℃，搅拌速率为80r/min。
具体工艺步骤如下：
(1)利用布料机将粉状物料A分层加入模具中，每层物料A的厚度为1.0mm，每加完一层粉状物料A，用喷雾设备喷洒溶液B，溶液B喷洒量为0.3kg/m2，设置雾化颗粒大小介于50～80μm之间，物料A的层数为20层，得到坯料层；
(2)用压力机对步骤(1)得到的坯料层进行加压成型，成型压力为35MPa，保压时间为20min，得0.9cm厚的水泥坯板；
(3)将步骤(2)得到的水泥坯板置于蒸汽养护室蒸汽养护8小时，养护温度控制在50～55℃之间，得硬化水泥坯板。
(4)将步骤(3)得到的硬化水泥坯板置于45℃的干燥环境中干燥2小时，即得通过半干法制备的水泥板。
实施例2
一种水泥板的半干法制备工艺，原料如下：
本实施例中，所述粉状物料A由以下重量份的原料组成：硅酸盐水泥60份、废旧玻璃钢20份、造纸污泥灰8份、超细矿渣8份、聚乙烯吡咯烷酮0.5份。
其中，所述废旧玻璃钢细度(过200目筛筛余量)为1％；所述造纸污泥灰细度(过325目筛筛余量)为6％；所述超细矿渣比表面积为800m2/kg；所述聚乙烯吡咯烷酮分子量为3.0×104。
所述溶液B由以下重量份的原料组成：水98.5份、KH570型硅烷偶联剂2份、氧化石墨烯负载氧化亚铜(GO-Cu2O)0.15份，其中；所述GO-Cu2O中氧化亚铜的负载量为3％(摩尔分数)，即每100mol氧化石墨烯负载3mol氧化亚铜。
所述氧化石墨烯负载氧化亚铜的制备方法为：(1)将氧化石墨烯溶液稀释至0.5mg/ml，然后按比例将氧化亚铜加入氧化石墨烯溶液中，将得到的混合液置于带有水浴加热功能的磁力搅拌器中搅拌、加热，加热温度为55℃，搅拌速率为70r/min。
具体工艺步骤如下：
(1)利用布料机将粉状物料A分层加入模具中，每层物料A的厚度为1.2mm，每加完一层粉状物料A，用喷雾设备喷洒溶液B，溶液B喷洒量为0.5kg/m2，设置雾化颗粒大小介于50～80μm之间，物料A的层数为20层，得到坯料层；
(2)用压力机对步骤(1)得到的坯料层进行加压成型，成型压力为50MPa，保压时间为30min，得1.4cm厚的水泥坯板；
(3)将步骤(2)得到的水泥坯板置于蒸汽养护室蒸汽养护6小时，养护温度控制在65～70℃之间，得硬化水泥坯板。
(4)将步骤(3)得到的硬化水泥坯板置于65℃的干燥环境中干燥0.5小时，即得通过半干法制备的水泥板。
实施例3
一种水泥板的半干法制备工艺，原料如下：
本实施例中，所述粉状物料A由以下重量份的原料组成：硅酸盐水泥45份、废旧玻璃钢35份、造纸污泥灰5份、超细矿渣4份、聚乙烯吡咯烷酮0.9份。
其中，所述废旧玻璃钢细度(过200目筛筛余量)为5％；所述造纸污泥灰细度(过325目筛筛余量)为3％；所述超细矿渣比表面积为900m2/kg；所述聚乙烯吡咯烷酮分子量为1.5×104。
所述溶液B由以下重量份的原料组成：水97.95份、KH570型硅烷偶联剂1份、氧化石墨烯负载氧化亚铜(GO-Cu2O)0.05份，其中；所述GO-Cu2O中氧化亚铜的负载量为5％(摩尔分数)，即每100mol氧化石墨烯负载5mol氧化亚铜。
所述氧化石墨烯负载氧化亚铜的制备方法为：(1)将氧化石墨烯溶液稀释至0.35mg/ml，然后按比例将氧化亚铜加入氧化石墨烯溶液中，将得到的混合液置于带有水浴加热功能的磁力搅拌器中搅拌、加热，加热温度为45℃，搅拌速率为90r/min。
具体工艺步骤如下：
(1)利用布料机将粉状物料A分层加入模具中，每层物料A的厚度为1.5mm，每加完一层粉状物料A，用喷雾设备喷洒溶液B，溶液B喷洒量为0.4kg/m2，设置雾化颗粒大小介于50～80μm之间，物料A的层数为20层，得到坯料层；
(2)用压力机对步骤(1)得到的坯料层进行加压成型，成型压力为30MPa，保压时间为20min，得1.1cm厚的水泥坯板；
(3)将步骤(2)得到的水泥坯板置于蒸汽养护室蒸汽养护10小时，养护温度控制在55～60℃之间，得硬化水泥坯板。
(4)将步骤(3)得到的硬化水泥坯板置于35℃的干燥环境中干燥3小时，即得通过半干法制备的水泥板。
实施例4
一种水泥板的半干法制备工艺，原料如下：
本实施例中，所述粉状物料A由以下重量份的原料组成：硅酸盐水泥70份、废旧玻璃钢40份、造纸污泥灰13份、超细矿渣3份、聚乙烯吡咯烷酮0.4份。
其中，所述废旧玻璃钢细度(过200目筛筛余量)为2.5％；所述造纸污泥灰细度(过325目筛筛余量)为8％；所述超细矿渣比表面积为1000m2/kg；所述聚乙烯吡咯烷酮分子量为2.0×104。
所述溶液B由以下重量份的原料组成：水98.0份、KH570型硅烷偶联剂1.8份、氧化石墨烯负载氧化亚铜(GO-Cu2O)0.08份，其中；所述GO-Cu2O中氧化亚铜的负载量为4.5％(摩尔分数)，即每100mol氧化石墨烯负载4.5mol氧化亚铜。
所述氧化石墨烯负载氧化亚铜的制备方法为：(1)将氧化石墨烯溶液稀释至0.3mg/ml，然后按比例将氧化亚铜加入氧化石墨烯溶液中，将得到的混合液置于带有水浴加热功能的磁力搅拌器中搅拌、加热，加热温度为60℃，搅拌速率为75r/min。
具体工艺步骤如下：
(1)利用布料机将粉状物料A分层加入模具中，每层物料A的厚度为0.5mm，每加完一层粉状物料A，用喷雾设备喷洒溶液B，溶液B喷洒量为0.2kg/m2，设置雾化颗粒大小介于50～80μm之间，物料A的层数为30层，得到坯料层；
(2)用压力机对步骤(1)得到的坯料层进行加压成型，成型压力为15MPa，保压时间为15min，得1.2cm厚的水泥坯板；
(3)将步骤(2)得到的水泥坯板置于蒸汽养护室蒸汽养护5小时，养护温度控制在60～65℃之间，得硬化水泥坯板。
(4)将步骤(3)得到的硬化水泥坯板置于25℃的干燥环境中干燥3小时，即得通过半干法制备的水泥板。
实施例5
一种水泥板的半干法制备工艺，原料如下：
本实施例中，所述粉状物料A由以下重量份的原料组成：硅酸盐水泥50份、废旧玻璃钢25份、造纸污泥灰6份、超细矿渣5份、聚乙烯吡咯烷酮0.3份。
其中，所述废旧玻璃钢细度(过200目筛筛余量)为4％；所述造纸污泥灰细度(过325目筛筛余量)为4％；所述超细矿渣比表面积为850m2/kg；所述聚乙烯吡咯烷酮分子量为2.0×104。
所述溶液B由以下重量份的原料组成：水98.2份、KH570型硅烷偶联剂1.5份、氧化石墨烯负载氧化亚铜(GO-Cu2O)0.05份，其中；所述GO-Cu2O中氧化亚铜的负载量为5％(摩尔分数)，即每100mol氧化石墨烯负载5mol氧化亚铜。
所述氧化石墨烯负载氧化亚铜的制备方法为：(1)将氧化石墨烯溶液稀释至0.4mg/ml，然后按比例将氧化亚铜加入氧化石墨烯溶液中，将得到的混合液置于带有水浴加热功能的磁力搅拌器中搅拌、加热，加热温度为45℃，搅拌速率为90r/min。
具体工艺步骤如下：
(1)利用布料机将粉状物料A分层加入模具中，每层物料A的厚度为0.8mm，每加完一层粉状物料A，用喷雾设备喷洒溶液B，溶液B喷洒量为0.4kg/m2，设置雾化颗粒大小介于50～80μm之间，物料A的层数为15层，得到坯料层；
(2)用压力机对步骤(1)得到的坯料层进行加压成型，成型压力为25MPa，保压时间为15min，得0.7cm厚的水泥坯板；
(3)将步骤(2)得到的水泥坯板置于自然环境中养护7天，得硬化水泥坯板。
(4)将步骤(3)得到的硬化水泥坯板置于自然环境中干燥7天，即得通过半干法制备的水泥板。
试验例1
一种水泥板的湿法制备工艺，原料由以下重量份的成分组成：水800份，硅酸盐水泥50份、废旧玻璃钢25份、造纸污泥灰6份、超细矿渣5份、聚乙烯吡咯烷酮0.3份，KH570型硅烷偶联剂1.5份、氧化石墨烯负载氧化亚铜(GO-Cu2O)0.05份；其中，所述废旧玻璃钢细度(过200目筛筛余量)为2％；所述造纸污泥灰细度(过325目筛筛余量)为5％；所述超细矿渣比表面积为950m2/kg；所述聚乙烯吡咯烷酮分子量为2.0×104；所述GO-Cu2O中氧化亚铜的负载量为5％(摩尔分数)。
具体工艺步骤如下：
(1)将本实施例的原料按比例加入均化池中搅拌混匀，搅拌时间为0.5h，得浆料；
(2)将步骤(1)得到的浆料注入毛毡模具中，然后进行加压脱水成型，成型压力为35MPa，保压时间为20min，得0.9cm厚的水泥坯板；
(3)将步骤(2)得到的水泥坯板置于蒸汽养护室蒸汽养护8小时，养护温度控制在50～55℃之间，得硬化水泥坯板。
(4)将步骤(3)得到的硬化水泥坯板置于45℃的干燥环境中干燥2小时，即得通过湿法制备的水泥板。
试验例2
一种水泥板的半干法制备工艺，同实施例1，区别在于：所述溶液B中不包含氧化石墨烯负载氧化亚铜。
试验例3
一种水泥板的半干法制备工艺，同实施例2，区别在于：用木纤维代替所述氧化石墨烯负载氧化亚铜，具体为：所述粉状物料A由以下重量份的原料组成：硅酸盐水泥60份、废旧玻璃钢20份、造纸污泥灰8份、超细矿渣8份、聚乙烯吡咯烷酮0.5份、木纤维0.15份。
其中，所述废旧玻璃钢细度(过200目筛筛余量)为1％；所述造纸污泥灰细度(过325目筛筛余量)为6％；所述超细矿渣比表面积在800～1000m2/kg之间；所述聚乙烯吡咯烷酮分子量为3.0×104。
所述溶液B由以下重量份的原料组成：水98.5份、KH570型硅烷偶联剂2份。
试验例4
一种水泥板的半干法制备工艺，同实施例3，区别在于：所述B溶液中的氧化石墨烯未经过氧化亚铜的改性；具体为：所述溶液B由以下重量份的原料组成：水97.95份、KH570型硅烷偶联剂1份、氧化石墨烯0.05份。
试验例5
一种水泥板的半干法制备工艺，同实施例4，区别在于：所述粉状物料A中不包含造纸污泥灰。
试验例6
一种水泥板的半干法制备工艺，同实施例4，区别在于：所述粉状物料A中不包含造聚乙烯吡咯烷酮。
性能测试：
(1)对实施例1-5以及实验例1-6制备的水泥坯板的含水率，以及水泥板的孔隙率、吸水率以及抗折强度进行测试；其中：
所述水泥坯板含水率的测定方法:先取一定质量(m0)的坯板浸泡于无水乙醇中，浸泡24h；然后取出坯板置于105℃干燥环境中干燥24h，并称取干燥后坯板的质量(m1)；坯板含水率计算公式为：含水率＝[(m0-m1)/m1]×100％。
所述孔隙率测定使用的是压汞法。仪器为美国Quantachrome Instruments公司生产Pore Master 60型全自动孔隙度分析仪。
所述吸水率、抗折强度和抗冻性是根据GB/T 7019-1997《纤维水泥制品试验方法》进行测定。
所述水泥坯板的含水率，以及水泥板的孔隙率、吸水率以及抗折强度的测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0001930255370000111
(2)抗冻性能测试结果：实施例1-5制备的水泥板在经过冻融循环50次后，表面无起皮和龟裂现象，而实验例1-4的水泥板表面均出现了明显的起皮和龟裂现象，这说明其抗冻性能欠佳，而实验例5和6的水泥板表面均有起皮现象和较轻微的龟裂现象。可以看出，相对于试验例制备的水泥板，本发明采用提出水泥板配方和半干法工艺制备的水泥板的含水率、致密度(致密度的大小通过孔隙率和吸水率来体现)、孔隙率、吸水率、抗折强度以及抗冻性能均有了大幅度改善。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于半干法制备的水泥板，其特征在于：所述水泥板包括物料A和溶液B，所述物料A由以下重量份的原料组成：水泥45～70份、废旧玻璃钢20～40份、造纸污泥灰5～15份、超细矿渣粉3～8份、聚乙烯吡咯烷酮0.3～1.1份；所述溶液B由以下重量份的原料组成：水97.95～98.85份、硅烷偶联剂1～2份、氧化石墨烯负载氧化亚铜0.05～0.15份；
所述半干法制备工艺包括如下步骤：
(1)将粉状物料A分层加入模具中，每加完一层粉状物料A，向物料A上喷洒溶液B；完成后加压成型，得水泥坯板；
(2)对步骤(1)得到的水泥坯板进行养护，得硬化水泥坯板；
(3)对步骤(2)得到的硬化水泥坯板进行干燥，即得水泥板；
其中，步骤(1)中，每层物料A的厚度为0.5～1.5mm；或者，步骤(1)中，所述溶液B的喷洒量为0.2～0.5kg/m2，雾化颗粒大小控制在50～80μm之间。
2.如权利要求1所述的适用于半干法制备的水泥板，其特征在于：所述氧化石墨烯负载氧化亚铜的制备方法为：将氧化亚铜加入氧化石墨烯溶液中，然后对得到的混合液进行水浴加热，加热过程中进行搅拌；水浴加热能够促进氧化亚铜与氧化石墨烯键合，而搅拌可以有效防止氧化石墨烯发生团聚。
3.如权利要求2所述的适用于半干法制备的水泥板，其特征在于：氧化石墨烯溶液的浓度为0.3-0.5mg/mL ；所述水浴加热的温度为45-60℃；所述搅拌方式为磁力搅拌，且搅拌速率为70-90r/min。
4.如权利要求1所述的适用于半干法制备的水泥板，其特征在于：所述废旧玻璃钢细度为过200目筛筛余量1～5％；或者，所述造纸污泥灰细度为过325目筛筛余量3～8％。
5.如权利要求1所述的适用于半干法制备的水泥板，其特征在于：所述超细矿渣比表面积为800～1000m2/kg；或者，所述氧化石墨烯负载氧化亚铜中，氧化亚铜的负载量为3～5％，摩尔分数。
6.如权利要求1所述的适用于半干法制备的水泥板，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥；或者，所述硅烷偶联剂为KH570型；或者，所述聚乙烯吡咯烷酮分子量为1.5×104～3.0×104。
7.如权利要求1所述的适用于半干法制备的水泥板，其特征在于：步骤(2)中，所述成型压力为15～50MPa，保压时间为15～30min。
8.如权利要求1所述的适用于半干法制备的水泥板，其特征在于：步骤(2)中，对步骤(1)得到的水泥坯板进行蒸汽养护。
9.如权利要求8所述的适用于半干法制备的水泥板，其特征在于：所述蒸汽养护温度为50～70℃，养护时间为5-10h；或者，步骤(3)中，所述干燥的条件为：干燥温度不超过65℃，干燥时间为0.5-3h。
10.如权利要求1-9任一项所述的适用于半干法制备的水泥板在建筑工程领域中的应用。
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