CN110746148A - 一种含有微细无机纤维的建筑材料及其无机建筑板材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有复合微细无机纤维的建筑材料，由水泥类胶凝材料和复合微细无机纤维组成，复合微细无机纤维直径在2‑7um、长度在1‑12mm、采用白云石矿物纤维、矿渣矿物纤维、玄武岩基矿物纤维、多晶莫来石矿物纤维、硅酸铝基纤维中的一种或两种及两种以上组合。本发明还提供一种含有复合微细无机纤维的建筑材料制成的无机建筑板材，其中的水泥类胶凝材料是硅酸盐水泥、硅酸钙、硫氧镁、镁水泥、ALC；上述胶凝材料分别和相应配比的复合微细无机纤维或复掺混合体组成的建筑材料，按常规工艺分别制备出水泥纤维板、硅酸钙板、硫氧镁板、镁水泥板、ALC板等纤维水泥板材。本发明的建筑板材稳定性好、强度高、翘曲变形率低，满足各种应用环境下板材的使用要求。

Description

一种含有微细无机纤维的建筑材料及其无机建筑板材

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种含有微细无机纤维的建筑材料及其无机建筑板材。

背景技术

随着社会的飞速发展和建筑技术的品质提升，纤维增强混凝土（水泥）制品的应用越来越广泛，产品升级换代越来越快，然而由于材料的限制，一些基础性的纤维水泥制品品质的大幅度提升，近两年陷入了瓶颈阶段。大家常用的建筑板材如硅酸钙板，硫氧镁板、免蒸压养护水泥纤维板、加气混凝土板，无机多孔菱镁板等无机建筑板材，基本停滞在原有技术层面，因此寻找一种新的增强无机纤维作为建筑板材的辅助增强材料来提升建筑板材的综合性能越来越紧迫和具有实际增效价值。原有的硅酸钙板、水泥纤维板等常用的增强纤维，有纸浆纤维、PP纤维、纤维素纤维，玻璃纤维、短切玄武岩纤维，维纶纤维，高强高模聚乙烯醇纤维（PVA纤维）等，这些常用的纤维存在的通病是纤维直径大，通常在12um微以上，抗拉强度低，基本在1500MPA以下，与基材的握裹力不足易拉出，对板材的增强效果有限，很难做出40MPA强度以上的高品质板材；耐火温度低，普遍在600℃以下，而有机复合纤维如pp纤维、维纶纤维、PVA纤维等通常在300℃以下即丧失了原有的力学性能，不适合蒸压养护，且在火灾高温下易产生有毒气体溢出，增加了火灾的危害作用。同时一些人造合成纤维如维纶纤维、短切玄武岩纤维、高强高模聚乙烯醇纤维（PVA纤维）等均价均在每吨万元以上，增加了建筑板材的成本，其次一些人造合成纤维如维纶纤维、PP纤维，PVA纤维等断裂伸长率皆在6%以上，另一方面，现有的建筑板材在结构上也存在一些不足，如纤维类型单一，不利于建筑板材的体积稳定性，造成板材易于开裂、翘曲变形影响品质和使用效果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术中的建筑板材存在的强度差、稳定性差、易于开裂、翘曲变形的缺陷，提供的一种含有复合微细无机纤维的建筑材料及其无机建筑板材。

为了实现上述目的，采用了如下技术方案：

一种含有复合微细无机纤维的建筑材料，其特征在于由水泥类胶凝材料和复合微细无机纤维按照1:0.01-0.1的重量配比组成；所述微细无机纤维平均直径在2-7um之间，平均长度在1-12mm之间，经加工成易于分散的团絮状纤维颗粒或绒球状纤维颗粒。

在上述技术方案的基础上，有以下进一步的技术方案：

所述水泥类胶凝材料和复合微细无机纤维按照1:0.03-0.05的重量配比组成。

所述复合微细无机纤维是指经喷吹和或甩丝成纤工艺生产的团絮状纤维颗粒或绒球状纤维颗粒，所述的复合微细无机纤维为白云石矿物纤维、矿渣矿物纤维、玄武岩基矿物纤维、多晶莫来石矿物纤维、硅酸铝基纤维中的一种或两种及两种以上组合。

所述复合微细无机纤维优选为玄武岩基矿物纤维和硅酸铝基纤维两种微细无机纤维的复掺混合体。

所述的建筑材料中含有静电吸附剂，静电吸附剂是指沸石粉、硅藻土、膨润土粉与六环石粉中的一种或两种及两种以上组合，优选为沸石粉和或膨润土粉，静电吸附剂的质量为同等复合微细无机纤维质量的一倍以上，静电吸附剂与复合微细无机纤维预先混合成为易于分散的复掺混合体。

所述的微细无机纤维的与其它类型的常用纤维混合复配使用，其它类型的常用纤维包括工业化生产中常用的纸浆纤维、纤维素纤维、维纶纤维、尼龙纤维、高强高模聚乙烯醇纤维；拉丝工艺生产中的玻璃纤维、玄武岩纤维、PP纤维中的一种及以上任意组合，优选为常用的纸浆纤维与本发明的复合微细无机纤维混合使用。

本发明还提供了一种含有复合微细无机纤维的建筑材料制成的无机建筑板材，所述的建筑板材中的水泥类胶凝材料是硅酸盐水泥、硅酸钙、硫氧镁、镁水泥、ALC；上述胶凝材料分别和相应配比的复合微细无机纤维组成的建筑材料，按常规工艺分别制备出水泥纤维板、硅酸钙板、硫氧镁板、镁水泥板、ALC板等纤维水泥板材。

另外所述的无机建筑板材中含有添加剂，根据不同类型的材料选择相应的添加剂。

本发明的技术方案中，易于分散的复合微细无机纤维，是指纤维平均直径在2-7um之间、平均长度在1-12mm之间的，使用温度在600℃以上，制成易于分散的团絮状纤维颗粒或绒球状纤维颗粒，是指原棉经旋切、破碎过滤混合而成团絮状纤维颗粒或绒球状纤维颗粒。按其在无机板材生产时与无机胶凝材料混合过程中的有效分散率具体划分为分散率在96％及以下即96型和经处理（复合微细无机纤维与静电吸附剂预先混合成易于分散的复掺混合体）分散率在99％以上即99型两种；复合微细无机纤维具有优良的耐高温使用性能，适用于高温蒸养的无机板材和有防火功能的无机板材；本发明的复合微细无机纤维在无机板材的生产中与其它类型的常用纤维混合复配使用，具有优异的补强作用和防止开裂变形的作用，性价比更高。膨润土遇水吸附膨胀，体积膨胀10-30倍，形成内部张力，加速复合微细无机纤维复掺混合体松解分散，分散率达99以上。

复合微细无机纤维与其它类型的常用纤维在无机板材中呈定向或乱向均匀分布。

当使用耐1300℃以上高温的硅酸铝基纤维和或多晶莫来石纤维时无机板材可以做为防火耐火构件使用，同时具有高温环境下防炸裂溅射伤害性能。

本发明使用的纤维越细，拉伸强度越高，最高可达4000MPa左右，同时，纤维越细同等质量下的纤维比表面积越大，与基材的相容致密性及握裹力越大，对于建筑板材的增强作用越大，断裂伸长率在2.6-3.5%之间，有效抑制板材的收缩和膨胀，从而使建筑板材的体积稳定性能更好。同时，无机纤维属于硅酸盐成分，同建筑板材基体的水泥、硅酸钙，硫氧镁等成分接近。材料相容性及耐久性能优越。与建筑板材同寿命，微细的直径具有优异的薄壁成形性能，建筑板材的翘曲变形率大幅度降低，使用温度依据成分比例在600℃-1400℃，可以根据建筑板材使用环境要求设计复配，满足各种应用环境下板材的使用要求，在隧道顶板等高温热浪冲击环境下，仍具有力学性能使建筑板材无爆裂溅射伤害。

具体实施方式

以下实施例所述的团絮状纤维颗粒的直径均在2-7μm之间、长度根据不同类型的板材确定。

实施例一，应用于硅酸钙类纤维水泥板案例：

按照每m³硅酸钙板各原材料的重量计算

水泥200KG、石灰100KG、砂700KG、纸浆纤维40KG、长度在2-6mm之间的团絮状纤维颗粒30KG，其中石灰、砂属于根据具体板材加入的添加剂，按传统工艺生产：搅拌打浆→制板→静停→蒸压养护→切割→成品硅酸钙板，该硅酸钙板容重1.3g/cm³左右，强度21Mpa远高于原指标8Mpa，不开裂尺寸稳定性好。

实施例二，自然养护水泥纤维板案例：

按照每m³水泥纤维板各原材料的重量计算，硅酸盐水泥300KG，高铝水泥50KG，粉煤灰700KG，铝盐增强剂10KG， 纸浆纤维35KG，纤维混合体120KG。粉煤灰、铝盐增强剂属添加剂，先制备纤维混合体，按以下原料质量配比：膨润土1，沸石粉1，长度在3-12mm的团絮状纤维颗粒1制成纤维混合体，按传统工艺生产：搅拌打浆→制板→静停→切割→成品水泥纤维板，该水泥纤维板容重1.35g/cm³左右，强度26Mpa，不开裂尺寸稳定性好。且能大比例掺加粉煤灰等固废，固废循环利用意义大。

实施例三，硫氧镁水泥纤维板案例：

按照每m³硫氧镁纤维板的原材料计算，先制备纤维混合体，按以下原料质量配比：膨润土1，沸石粉3，长度在2-5mm之间的团絮状纤维颗粒1制成纤维混合体（高铝型硅酸铝纤维占50%以上），氧化镁300KG，硫酸镁70KG，矿渣微粉300KG，纸浆纤维30KG，纤维复合体200KG，按现有工艺生产：纸浆磨细→各原材料搅拌制浆→抄取制板→静养（加压静养）→恒温养护→切割→成品硫氧镁水泥纤维板。

该硫氧镁水泥纤维板容重1-15g/cm³左右，抗折强度32Mpa，适用于高等级防火板，尤其适用于隧道防火板。

实施例四，自然养护水泥纤维板案例（自装饰板材）：

硅酸盐水泥500KG，高铝水泥100KG，砂400KG，铝盐增强剂15KG，纸浆纤维30KG，纤维混合体200KG，

按照每m³水泥纤维板各原材料的重量计算，

先制备纤维混合体，按以下原料质量配比：膨润土1，沸石粉2，长度在2-8mm的团絮状纤维颗粒1制成纤维混合体，按现有工艺生产：纸浆磨细→各原材料搅拌制浆→抄取或流浆制板→加压静养（5000T及以上）→恒温养护→切割→成品水泥纤维板。

该水泥纤维板容重1.7g/cm³左右，强度35Mpa，不开裂变形尺寸稳定性好，表面强硬度高，耐刮蹭清洗，是取代进口美岩板的理想换代产品。

实施例五，应用于ALC板应用案例：

由以下重量配比的原料，先制备纤维混合体，按以下原料质量配比：膨润土1.5，沸石粉2，长度在3-6mm的团絮状纤维颗粒1.5制成纤维混合体，

按照每m³ALC板材各原材料的重量计算，水泥75KG，石灰75KG，石膏15KG，铝粉膏750g，砂350KG，纤维混合体50KG，净纤维占干粉总重3％左右。

按传统工艺生产：搅拌→浇注→静停→切割→蒸压养护→成品ALC板材，该ALC板容重600KG/m³左右，抗压强度5.5Mpa，满足内外墙使用要求，远高于国标B06级加气混凝土3.5Mpa要求。

实施例六，

按每m³ALC板材各原材料的重量计算，水泥30KG，石灰45KG，石膏6KG，铝粉膏780g，砂160KG，长度在2-12mm的团絮状纤维颗粒18KG，

按传统工艺生产：搅拌→浇注→静停→切割→蒸压养护→成品库，

该ALC板容重300KG/m³左右，抗压强度3.5Mpa，满足内墙和外墙外保温使用、轻质高强。

Claims (9)

1.一种含有复合微细无机纤维的建筑材料，其特征在于由水泥类胶凝材料和复合微细无机纤维按照1:0.01-0.1的重量配比组成；所述复合微细无机纤维平均直径在2-7um之间，平均长度在1-12mm之间，经加工成易于分散的团絮状纤维颗粒或绒球状纤维颗粒。

2.根据权利要求1所述的一种含有复合微细无机纤维的建筑材料，其特征在于，水泥类胶凝材料和复合微细无机纤维按照1:0.03-0.05的重量配比组成。

3.根据权利要求2所述的一种含有复合微细无机纤维的建筑材料，其特征在于，所述复合微细无机纤维是指经喷吹和或甩丝成纤工艺生产的团絮状纤维颗粒或绒球状纤维颗粒，所述的复合微细无机纤维为白云石矿物纤维、矿渣矿物纤维、玄武岩基矿物纤维、多晶莫来石矿物纤维、硅酸铝基纤维中的一种或两种及两种以上组合。

4.根据权利要求3所述的一种含有复合微细无机纤维的建筑材料，其特征在于，所述复合微细无机纤维优选为玄武岩基矿物纤维和硅酸铝基纤维两种微细无机纤维的复掺混合体。

5.根据权利要求1或3所述的一种含有复合微细无机纤维的建筑材料，其特征在于所述的建筑材料中含有静电吸附剂，静电吸附剂是指沸石粉、硅藻土、膨润土粉与六环石粉中的一种或两种及两种以上组合，优选为沸石粉和或膨润土粉，静电吸附剂的质量为同等复合微细无机纤维质量的一倍以上，静电吸附剂与复合微细无机纤维预先混合成为易于分散的复掺混合体。

6.根据权利要求1或4所述的一种含有复合微细无机纤维的建筑材料，其特征在于所述的复合微细无机纤维的与其它类型的常用纤维混合复配使用，其它类型的常用纤维包括工业化生产中常用的纸浆纤维、纤维素纤维、维纶纤维、尼龙纤维、高强高模聚乙烯醇纤维；拉丝工艺生产中的玻璃纤维、玄武岩纤维、PP纤维中的一种及以上任意组合，优选为常用的纸浆纤维与本发明的复合微细无机纤维混合使用。

7.采用权利要求1-6所述的一种含有复合微细无机纤维的建筑材料制成的无机建筑板材，其特征在于，所述的建筑板材中的水泥类胶凝材料是硅酸盐水泥、硅酸钙、硫氧镁、镁水泥、ALC；上述胶凝材料分别和相应配比的复合微细无机纤维或复掺混合体组成的建筑材料，按常规工艺分别制备出水泥纤维板、硅酸钙板、硫氧镁板、镁水泥板、ALC板等纤维水泥板材。

8.根据权利要求7所述的采用权利要求1-6所述的一种含有复合微细无机纤维的建筑材料制成的无机建筑板材，其特征在于，所述的无机建筑板材中含有添加剂。

9.据权利要求7所述的采用权利要求1-6所述的一种含有复合微细无机纤维的建筑材料制成的无机建筑板材，其特征在于，所述复合微细无机纤维可以应用于制造其它类型建筑构件，如地铁管片，高铁轨道板。