CN111439967A - 一种抗泛碱高强度无机人造石材料及其用于装饰板材的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗泛碱高强度无机人造石材料及其用于装饰板材的制备工艺，所述抗泛碱高强度无机人造石材料包括以下重量份数的组份：无机胶凝材料0.5‑1.5份，砂石骨料1.5‑3.0份，减水剂0.003‑0.025份，无机颜料0‑0.1份，特种纤维0‑0.1份，水0.16‑0.25份。利用本发明的抗泛碱高强度无机人造石材料制备装饰板材，不仅可以大幅度提高水泥基材料板材的抗泛碱性能，而且具有超高强度、耐候性好，容易获得各种石材纹理、颜色的装饰板材，制作工艺简单高效。

Description

一种抗泛碱高强度无机人造石材料及其用于装饰板材的制备 工艺

技术领域

本发明属于新型建筑装饰材料领域，具体涉及一种抗泛碱高强度无机人造石材料及其用于装饰板材的制备工艺。

背景技术

天然石材制作的板材被广泛应用于装饰地面和墙面。随着国家大力提倡生态文明建设，沿海、沿湖、沿江、沿林的石材开发被逐渐禁止，部分省市出台了《生态红线》，大批石材矿山被关闭。人造石作为天然石材的替代品近年发展势头强劲。人造石从材料种类分为两个大类：树脂基人造石和水泥基人造石。

树脂基人造石是用不饱和聚酯树脂做粘合剂，因为聚酯树脂粘合剂的表面硬度不高，耐高温性能差，耐老化性能不能满足户外应用的要求，基本局限于室内橱柜台面装饰及部分内墙装饰。

水泥基人造石制品耐候性较好，近年来发展迅速，主要制品为仿石砖，作为铺路石部分替代天然石材应用于园林景观和市政工程。水泥基人造石基本不能用于装饰板材，一方面因其强度较低，抗折强度一般在6MPa以下，抗压强度一般在60MPa以下，与天然石材有差距，为了满足制品的力学性能，需要大幅度增加制品的厚度和重量，装饰功能因而降低。另外，现有的水泥基人造石容易泛碱，导致表面褪色、颜色不均，极大影响美观性。

有学者提出采用高强度的活性粉末混凝土和石英骨料制作人造石板材（CN103613338），有效提高了水泥基人造石的强度。但活性粉末混凝土需要热水养护或高温蒸压养护，工艺比较复杂。另外，仅采用石英骨料的人造石板材的纹理比较单一，装饰性有局限。此外，该水泥基人造石板材仍然没有解决泛碱问题，板材的外观美观性这一关键性能没有保障。

水泥基材料的泛碱现象最常见的是表面有不规则的粉末状、絮团状或絮片状的白色物体，其原因是水泥水化后产生的副产物氢氧化钙沿毛细孔析出表面，与空气中的二氧化碳发生反应生成白色不可溶的碳酸钙。材料中的一些可溶碱也有可能析出反应生成一些其他颜色的物质。泛碱会破坏水泥基材料的装饰效果，如果材料是彩色的话会发生褪色现象。

现代水泥基材料大多数都会掺入火山灰填料，这些材料能够与水泥水化后产生的氢氧化钙反应，形成水化硅酸钙，不仅材料的强度因此可以有所提高，渗透率有所降低，泛碱程度也得到一定程度的缓解。但常用的火山灰填料，如粉煤灰、高炉矿渣粉、硅灰等，都只能在微米级以上的大毛细孔中与氢氧化钙反应，不足以有效堵塞泛碱通道。因此泛碱问题改善非常有限。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种抗泛碱高强度无机人造石材料及其用于装饰板材的制备工艺，利用本发明的抗泛碱高强度无机人造石材料制备装饰板材，不仅可以大幅度提高水泥基材料板材的抗泛碱性能，而且具有超高强度、耐候性好，容易获得各种石材纹理、颜色的装饰板材，制作工艺简单高效。

所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于包括以下重量份数的组份：无机胶凝材料0.5-1.5份，砂石骨料1.5-3.0份，减水剂0.003-0.025份，无机颜料0-0.1份，特种纤维0-0.1份，水0.16-0.25份。

所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于包括以下重量份数的组份：无机胶凝材料0.8-1.2份，砂石骨料2.0-2.5份，减水剂0.005-0.02份，无机颜料0-0.1份，特种纤维0.02-0.07份，水0.20-0.23份。

所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于无机胶凝材料由以下重量份数的组份组成：水泥0.9-1.1份，火山灰质粉料0.15-0.35份，沉淀二氧化硅粉料0.02-0.1份。

所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于所述水泥为强度等级42.5以上的普通硅酸盐水泥或白色硅酸盐水泥；所述火山灰质粉料为粉煤灰、高炉矿渣粉或硅灰中的至少一种；所述沉淀二氧化硅粉料的粒径为10纳米以下。

所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于砂石骨料的粒径都在15mm以下，所述砂石骨料是由建筑用砂石骨料与天然花岗岩或天然大理石掺杂而成，所述建筑用砂石骨料与天然花岗岩或天然大理石的掺杂重量配比为1:1~12。

所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于所述砂石骨料是粒径在15mm以下的天然花岗岩或天然大理石。

所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于所述特种纤维为超高分子量聚乙烯纤维，长度20-40mm，直径0.02-0.03mm。

所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于所述减水剂为聚羧酸高效减水剂或三聚氰胺高效减水剂。

所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于所述无机颜料为氧化铁颜料。

所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料用于制作装饰板材的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

1）搅拌：按比例称量各原料，将称量的干料全部倒入强制式混凝土搅拌机，干混均匀后，加水再搅拌2-4分钟，以保证充分分散、均匀；

2）浇注：将搅拌后的物料浇注到模具内，模具放置在振动台上进行振动成型，以保证良好消泡、致密；

3）养护：然后在室温、90%以上相对湿度的环境下养护18-24小时后脱模，得到毛坯板，之后继续在室温、90%相对湿度的环境下养护龄期至少1-2天后，对毛坯板进行表面处理；

4）表面处理：对得到的毛坯板表面进行抛光、修边（根据需要可以在表面涂刷装饰保护涂料），即制得装饰板材。

相对于现有技术，本发明取得的有益效果是：

1）本发明在无机胶凝材料中除了采用传统的火山灰质细粉，还掺入粒径10纳米以下的沉淀二氧化硅超细粉。火山灰质细粉可以在微米级以上的大毛细孔中与水泥水化产生的氢氧化钙反应，将材料中大毛细孔的泛碱通道进行堵塞。而粒径10纳米以下的沉淀二氧化硅可以在纳米级的微毛细孔和超微毛细孔与氢氧化钙反应，在微毛细孔和超微毛细孔中生成密实的硅酸钙矿物质，从而把材料中的泛碱通道基本全部堵塞，极大延缓甚至避免泛碱现象产生，同时可以极大提高混凝土常温养护下的强度，不需要借助高温热水或蒸汽养护，简化制备工艺和提高生产效率。

2）本发明的抗泛碱高强度无机人造石材料制备的装饰板具有优秀的抗泛碱性能，抗折强度大于12MPa，抗压强度大于120MPa，吸水率小于0.5%（由于材料中毛细孔基本堵塞，不易吸收水分，因此吸水率极低）。另外，本发明在无机人造石材料掺入特种纤维（超高分子量聚乙烯纤维），该特种纤维可以有效耗散荷载产生的能量，改善人造石板材的韧性和抗弯折性能，从而不需要使用传统工艺必须的网格布，简化制备工艺和提高生产效率。本发明的抗泛碱高强度无机人造石材料中掺入了天然花岗岩或天然大理石骨料，制备的装饰板在表面打磨后能够呈现天然石材纹理。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

在本发明的实施例中，粉煤灰均采用Ⅲ级粉煤灰，高炉矿渣粉购自于日照钢铁控股集团有限公司。

实施例1：

一种抗泛碱高强度无机人造石材料，由以下重量份的组分组成：无机胶凝材料1份，砂石骨料1.7份，聚羧酸高效减水剂0.005份，水0.16份。

所述无机胶凝材料为强度等级为52.5级普通硅酸盐水泥、粉煤灰、粒径10纳米以下沉淀二氧化硅按重量比例为1 : 0.29 : 0.09进行配合而成。所述砂石骨料为粒径10mm以下的天然花岗岩骨料和粒径10mm以下的普通建筑用砂石骨料按重量比例92%:8%配合而成。

抗泛碱高强度无机人造石装饰板材制备：按比例称量各原料，将称量的干料全部倒入强制式混凝土搅拌机，干混30秒钟，加水再搅拌3分钟后，将搅拌后的物料浇注到模具内，模具放置在振动台上进行振动20秒，然后在20°C、90%相对湿度的标准条件下养护24小时后脱模，之后继续在20°C、90%湿度的标准条件下养护至28天龄期，然后进行抛光、修边，即制得装饰板材。

实施例2：

一种抗泛碱高强度无机人造石材料，由以下重量份的组分组成：无机胶凝材料1份，砂石骨料2.2份，三聚氰胺高效减水剂0.019份，超高分子量聚乙烯纤维0.05份（长度20-40mm，直径0.02-0.03mm），水0.21份。

所述无机胶凝材料为强度等级为52.5级普通硅酸盐水泥、高炉矿渣粉、硅灰、粒径10纳米以下沉淀二氧化硅按重量比例为1 : 0.14 : 0.04 : 0.05进行配合而成。所述砂石骨料为粒径10mm以下的天然花岗岩骨料和粒径10mm以下的普通建筑用砂石骨料按重量比例57%:43%配合而成。

实施例2抗泛碱高强度无机人造石装饰板材的制备步骤同实施例1。

实施例3：

一种抗泛碱高强度无机人造石材料，由以下重量份的组分组成：无机胶凝材料1份，砂石骨料2.8份，聚羧酸高效减水剂0.016份，超高分子量聚乙烯纤维0.02份（长度20-40mm，直径0.02-0.03mm），水0.23份。

所述无机胶凝材料为强度等级为52.5级普通硅酸盐水泥、粉煤灰、高炉矿渣粉、粒径10纳米以下沉淀二氧化硅按重量比例为1:0.08:0.14:0.04进行配合而成。所述砂石骨料粒径10mm以下的天然大理石骨料和粒径10mm以下的普通建筑用砂石骨料按重量比例74%:26%配合而成。

实施例3抗泛碱高强度无机人造石装饰板材的制备步骤同实施例1。

实施例4：

一种抗泛碱高强度无机人造石材料，由以下重量份的组分组成：无机胶凝材料1份，砂石骨料2份，聚羧酸高效减水剂0.006份，氧化铁红颜料0.005份，水0.20份。

所述无机胶凝材料为强度等级为42.5级普通硅酸盐水泥、粉煤灰、粒径10纳米以下沉淀二氧化硅按重量比例为1 : 0.27 : 0.06进行配合而成。所述砂石骨料粒径10mm以下的天然花岗岩骨料和粒径10mm以下的普通建筑用砂石骨料按重量比例86%:14%配合而成。

实施例4抗泛碱高强度无机人造石装饰板材的制备步骤同实施例1，但养护至2天龄期就进行抛光、修边，制得装饰板材。

实施例5：

一种抗泛碱高强度无机人造石材料，由以下重量份的组分组成：无机胶凝材料1份，砂石骨料2.4份，聚羧酸高效减水剂0.017份，氧化铁红颜料0.01份，超高分子量聚乙烯纤维0.03份（长度20-40mm，直径0.02-0.03mm），水0.22份。

所述无机胶凝材料为强度等级为52.5级白色硅酸盐水泥、高炉矿渣粉、粒径10纳米以下沉淀二氧化硅按重量比例为1:0.2:0.05进行配合而成。所述砂石骨料全部为粒径15mm以下的天然大理石骨料。

实施例5抗泛碱高强度无机人造石装饰板材的制备步骤同实施例1。

实验例测试结果：

对实施例1-5制备的装饰板材分别进行性能测试，本发明采用的性能测试方法如下：抗折强度、抗压强度、吸水率按《出口人造石检验方法》SN∕T 0308-1993试验方法测试。泛碱测试方法是将50x50x2cm大小的板材样块放置户外环境，定期观察。各实施例性能测试结果见下表1。

作为对比，表1还给出了常规C40水泥基路面砖石的性能以及国家标准对天然花岗岩和天然大理石的性能指标要求。

其中，本发明所采用的天然花岗岩和天然大理石，均符合表1中列出的国家标准对天然花岗岩和天然大理石的性能指标要求。

表1

从表1可以看到，本发明的抗泛碱高强度无机人造石材料的强度和吸水率性能比常规水泥基人造路面砖石有飞跃性的提高，并且完全满足国标对天然石材的要求，抗泛碱性能也远优于常规水泥基人造路面砖石，户外放置1年也没有观察到任何泛碱现象，而常规水泥基人造路面砖石户外放置2个月就已经泛碱严重。

本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。

Claims (10)

1.一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于包括以下重量份数的组份：无机胶凝材料0.5-1.5份，砂石骨料1.5-3.0份，减水剂0.003-0.025份，无机颜料0-0.1份，特种纤维0-0.1份，水0.16-0.25份。

2.如权利要求1所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于包括以下重量份数的组份：无机胶凝材料0.8-1.2份，砂石骨料2.0-2.5份，减水剂0.005-0.02份，无机颜料0-0.1份，特种纤维0.02-0.07份，水0.20-0.23份。

3.如权利要求1或2所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于无机胶凝材料由以下重量份数的组份组成：水泥0.9-1.1份，火山灰质粉料0.15-0.35份，沉淀二氧化硅粉料0.02-0.1份。

4.如权利要求3所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于所述水泥为强度等级42.5以上的普通硅酸盐水泥或白色硅酸盐水泥；所述火山灰质粉料为粉煤灰、高炉矿渣粉或硅灰中的至少一种；所述沉淀二氧化硅粉料的粒径为10纳米以下。

5.如权利要求1或2所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于砂石骨料的粒径都在15mm以下，所述砂石骨料是由建筑用砂石骨料与天然花岗岩或天然大理石掺杂而成，所述建筑用砂石骨料与天然花岗岩或天然大理石的掺杂重量配比为1:1~12。

6.如权利要求1或2所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于所述砂石骨料是粒径在15mm以下的天然花岗岩或天然大理石。

7.如权利要求1或2所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于所述特种纤维为超高分子量聚乙烯纤维，其长度20-40mm，直径0.02-0.03mm。

8.如权利要求1或2所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于所述减水剂为聚羧酸高效减水剂或三聚氰胺高效减水剂。

9.如权利要求1或2所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料，其特征在于所述无机颜料为氧化铁颜料。

10.如权利要求1或2所述的一种抗泛碱高强度无机人造石材料用于制作装饰板材的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

1）搅拌：按比例称量各原料，将称量的干料全部倒入强制式混凝土搅拌机，干混均匀后，加水再搅拌2-4分钟，以保证充分分散、均匀；

2）浇注：将搅拌后的物料浇注到模具内，模具放置在振动台上进行振动成型，以保证良好消泡、致密；

3）养护：然后在室温、90%以上相对湿度的环境下养护18-24小时后脱模，得到毛坯板，之后继续在室温、90%相对湿度的环境下养护龄期至少1-2天后，对毛坯板进行表面处理；

4）表面处理：对得到的毛坯板表面进行抛光、修边，即制得装饰板材。