CN111925174A - 30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材及其制备方法 - Google Patents

30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种30‑90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材及其制备方法。包括：水泥、河沙、粉煤灰、超细微粉、碳酸钙、增塑剂HPMC、纤维、渗透结晶型母料，将河沙、纤维加入干粉搅拌机搅拌，再依次加入水泥、粉煤灰、超细微粉、碳酸钙、增塑剂HPMC、乳胶粉、渗透结晶防水母料，分散均匀，转移至湿搅拌机，将减水剂与水混合物以喷雾形式加入，搅拌均匀后进入炼泥机塑化，物料再经过真空挤出机挤出成型，在常温高湿养护条件下养护，进入高温蒸汽养护得到成品，采用本方案制得的水泥板抗折、抗压强度合格，具有微裂纹自修复能力，裂纹有明水存在下实现快速无渗水现象，二次渗透压力达0.9MPa。

Description

30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种自修复建筑材料。
背景技术
水泥是制备沙浆及其各种水泥制品的重要原料，也是土木建筑工程不可缺少的粉体建材。水泥作为胶凝材料有其良好的可施工性，虽然硬化的水泥混凝土有很高的抗压强度，但也存在很多缺陷：1、抗拉强度低；2、抗冲击能力差；3、抗裂性能差，水泥构件中存在的干缩裂纹和温度裂缝随着时间的推移不断发展成大裂缝，这些日趋严重和增多的开裂严重地影响了混凝土的耐久性；同时裂缝的存在，导致防水失效，使得水泥基体劣化直至破坏，所以水泥基体的开裂，尤其是建筑物墙体开裂的问题，已被列为建筑十大质量通病之首，也是建筑工程上急需解决的技术难题。现在针对水泥板的这种微裂纹问题已经发展了一些新型的自愈合修复材料，但是现今的微裂纹自愈合材料一方面会降低水泥的其他性能参数，并且效果也不能达到预期，而且成本相当高，归根到底是其工艺、配比不成熟，成分也有改进的空间。
发明内容
基于此，有必要针对现有的混凝土墙体或构件的微裂纹问题，提供一种成本更低、性能和效果更好的30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材及其制备方法。
30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材，包括：水泥300-500重量份；河沙450-700重量份；粉煤灰80-130重量份；由矿石、矿渣、混凝土、砖石或建筑废料加工而成的D97小于15um标准的超细微粉20-40重量份；碳酸钙50-120重量份；增塑剂HPMC 1-5重量份；纤维1-15重量份；渗透结晶型母料10-20重量份。
进一步，所述水泥为硅酸盐水泥，所述河沙为70-140目河沙，粉煤灰为II级粉煤灰，所述超细微粉为气流磨或者超细微粉机加工而成的超细微粉，所述碳酸钙为200目碳酸钙，所述增塑剂HPMC为 20万粘度增塑剂HPMC，所述增塑剂HPMC为纤维素醚HPMEC，所述纤维为6mm以内的短纤纤维。
做为可选的技术方案，所述渗透结晶型母料的原料包括硅酸钠、碳酸钠、硫酸钠、偏铝酸钠、乙二胺四乙酸、氨基三乙酸中的一种或多种。
进一步，所述渗透结晶型母料的原料包括：硅酸钠或碳酸钠中的一种或两种，包括硫酸钠或偏铝酸钠中的一种或两种，乙二胺四乙酸，以及氨基三乙酸。
更进一步，所述渗透结晶型母料的原料按重量比包括20-35%硅酸钠、10-18%碳酸钠、20-30%硫酸钠、13-17%偏铝酸钠、10-20%乙二胺四乙酸、5-10%氨基三乙酸。
进一步，还包括重量比3.5%硫酸钠。
做为可选的技术方案，还包括乳胶粉1-12重量份。
做为可选的技术方案，还包括减水剂，所述减水剂每1吨混凝土放入4-12公斤，或者所述减水剂每一方混凝土放入8-20公斤。
30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材的制备方法，包括：将450-700重量份河沙、1-15重量份纤维，加入干粉搅拌机搅拌3-7分钟，再依次加入300-500重量份水泥、80-130重量份粉煤灰、20-40重量份超细微粉、50-120重量份碳酸钙、1-5重量份增塑剂HPMC、1-12重量份乳胶粉、10-20重量份渗透结晶防水母料，分散均匀，转移至湿搅拌机，将减水剂与水混合物以喷雾形式加入，搅拌均匀后进入炼泥机塑化，物料再经过真空挤出机挤出成型，在常温高湿养护条件下养护0.5-1.5天，进入高温蒸汽养护得到成品。所述减水剂每1吨混凝土放入4-12公斤，或者所述减水剂每一方混凝土放入8-20公斤。
30-90mm厚指的是整块板的厚度标准，实际生产中一般采用30mm，60mm，90mm三种厚度型号，且该30-90mm厚指的是生产标准或者出厂型号标准，方便后续客户采购对应的型号进行实际使用，并非指整块材料的所有厚度尺寸均为该严格数据尺寸，且生产加工过程中会产生误差。
经试验，采用本方案的其中一种实施例制得的水泥板，厚度30mm，抗折强度6.0MP，抗压强度24.3MPa，0.2mm裂纹有明水存在下3-6天无渗水现象，相较市面上的14-28天大大缩短了时间，二次渗透压力达0.9MPa。
工艺采用真空挤出机通过真空挤出成型，具有抗压抗折强度高，同时具有微裂纹自修复能力，重量轻，隔音隔热，可用于内外墙隔墙装饰。
具体实施方式
30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材，包括：水泥300-500重量份；河沙450-700重量份；粉煤灰80-130重量份；由矿石、矿渣、混凝土、砖石或建筑废料加工而成的D97小于15um标准的超细微粉20-40重量份；碳酸钙50-120重量份；用于成型和塑性的增塑剂HPMC1-5重量份；建筑水泥领域使用的纤维1-15重量份；渗透结晶型母料10-20重量份。粉煤灰可以防止板材与水化后的可溶性可溶性氢氧化钙反应，提高水泥板的性能。
进一步，所述水泥为硅酸盐水泥，所述河沙为70-140目河沙，粉煤灰为II级粉煤灰，所述超细微粉为D97/15um标准超细微粉，所述超细微粉为矿石、矿渣、混凝土、砖石或建筑废料通过气流磨或者超细微粉机加工而成的超细微粉，所述超细微粉可以提高性能，达到填孔效果，所述碳酸钙为200目碳酸钙，所述碳酸钙也可以达到填孔增加密度的效果，所述增塑剂HPMC为 20万粘度增塑剂HPMC，所述增塑剂HPMC为纤维素醚HPMEC，所述纤维为6mm以内的短纤纤维。
为了增加板材的韧性，还包括乳胶粉1-12重量份。
还包括减水剂，所述减水剂每1吨混凝土放入4-12公斤，或者所述减水剂每一方混凝土放入8-20公斤。
所述渗透结晶型母料的原料包括硅酸钠、碳酸钠、硫酸钠、偏铝酸钠、乙二胺四乙酸、氨基三乙酸中的一种或多种。
进一步，所述渗透结晶型母料的原料包括：硅酸钠或碳酸钠中的一种或两种，包括硫酸钠或偏铝酸钠中的一种或两种，乙二胺四乙酸，以及氨基三乙酸。
优选的，所述渗透结晶型母料的原料按重量比包括20-35%硅酸钠、10-18%碳酸钠、20-30%硫酸钠、13-17%偏铝酸钠、10-20%乙二胺四乙酸、5-10%氨基三乙酸。
实施例一：硅酸盐水泥300重量份；70-140目河沙450重量份；II级粉煤灰80重量份；D97/15um标准超细微粉20重量份；200目碳酸钙50重量份；20万粘度纤维素醚HPMEC 1重量份；建筑水泥领域使用的6mm以内的纤维1重量份；渗透结晶型母料10重量份；乳胶粉1重量份；减水剂，所述减水剂每1吨混凝土放入4公斤。实施地：贵州铜仁，时间：6月中旬。对照组1：厚度30mm，抗折强度16.0MP，抗压强度24.3MPa，0.2mm裂纹有明水存在下3-6天无渗水现象。对照组2：厚度60mm，抗折强度18.0MP，抗压强度24.3MPa，0.2mm裂纹有明水存在下3-6天无渗水现象。对照组3：厚度90mm，抗折强度20.0MP，抗压强度24.3MPa，0.2mm裂纹有明水存在下3-6天无渗水现象。通过显微镜观察，结晶物均较为完整且密度高。
实施例二：硅酸盐水泥500重量份；70-140目河沙700重量份；II级粉煤灰130重量份；D97/15um标准超细微粉40重量份；200目碳酸钙120重量份；20万粘度纤维素醚HPMEC 5重量份；建筑水泥领域使用的6mm以内的纤维15重量份；渗透结晶型母料20重量份；乳胶粉12重量份；减水剂，所述减水剂每1吨混凝土放入12公斤，根据实际获得样品质量确定投入量。实施地：贵州铜仁，时间：6月中旬。对照组4：厚度30mm，抗折强度16.5MP，抗压强度24.3MPa，0.2mm裂纹有明水存在下3-6天无渗水现象。对照组5：厚度60mm，抗折强度17.0MP，抗压强度24.3MPa，0.2mm裂纹有明水存在下3-6天无渗水现象。对照组6：厚度90mm，抗折强度18.0MP，抗压强度24.3MPa，0.2mm裂纹有明水存在下3-6天无渗水现象。通过显微镜观察，结晶物均较为完整且密度高。
实施例三：硅酸盐水泥450重量份；70-140目河沙620重量份；II级粉煤灰110重量份；D97/15um标准超细微粉30重量份；200目碳酸钙80重量份；20万粘度纤维素醚HPMEC 3.2重量份；建筑水泥领域使用的6mm以内的纤维12重量份；渗透结晶型母料17重量份；乳胶粉7重量份；减水剂，所述减水剂每1吨混凝土放入7公斤，根据实际获得样品质量确定投入量。实施地：贵州铜仁，时间：6月中旬。对照组7：厚度30mm，抗折强度17.0MP，抗压强度24.3MPa，0.2mm裂纹有明水存在下3-6天无渗水现象，二次渗透压力达0.9MPa。对照组8：厚度60mm，抗折强度17.0MP，抗压强度24.3MPa，0.2mm裂纹有明水存在下3-6天无渗水现象。对照组9：厚度90mm，抗折强度19.0MP，抗压强度24.3MPa，0.2mm裂纹有明水存在下3-6天无渗水现象。通过显微镜观察，结晶物均较为完整且密度高。
实施例四：
Figure 713299DEST_PATH_IMAGE002
性能:
Figure 208870DEST_PATH_IMAGE004
所述渗透结晶型母料的原料包括硅酸钠、碳酸钠、硫酸钠、偏铝酸钠、乙二胺四乙酸、氨基三乙酸中的一种或多种。优选的，所述渗透结晶型母料的原料包括：硅酸钠或碳酸钠中的一种或两种，包括硫酸钠或偏铝酸钠中的一种或两种，乙二胺四乙酸，以及氨基三乙酸。作为优选的实施方案，还包括硫酸钠，设置有硫酸钠可以提高产品的竞争力，当竞争对手用红外检测或者核磁共振等技术手段检测产品的成分时，可以引导检测结果。所述渗透结晶型母料的原料按重量比包括20-35%硅酸钠、10-18%碳酸钠、20-30%硫酸钠、13-17%偏铝酸钠、10-20%乙二胺四乙酸、5-10%氨基三乙酸，重量比3.5%硫酸钠。其原理为：有水存在下能不断的与混凝土中的钙离子形成螯合，运输到裂缝与硅酸根或碳酸根离子的形成硅酸钙凝胶或碳酸钙，重新填补裂缝。
30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材的制备方法，包括：将450-700重量份河沙、1-15重量份纤维，加入干粉搅拌机搅拌5分钟，河沙有利于将纤维分散开，有利于后续的搅拌，再依次加入300-500重量份水泥、80-130重量份粉煤灰、20-40重量份超细微粉、50-120重量份碳酸钙、1-5重量份增塑剂HPMC、1-12重量份乳胶粉、10-20重量份渗透结晶防水母料，分散均匀，转移至湿搅拌机，减水剂与水混合物以喷雾形式加入，搅拌均匀后进入炼泥机塑化，由练泥机内的刀片不断搅拌实现塑化效果，物料再经过真空挤出机挤出成型，在常温高湿养护条件下养护0.5-1.5天，使其定型，再进入高温蒸汽养护仓进行高温蒸汽养护，使水泥得到水化定型，得到成品。
从整体机理上分析，当水泥颗粒和水混合时，水泥内的硅酸钙与水发生化学反应，生成新的化合物——水化硅酸钙和氢氧化钙。似乎可无限重复的水化反应之所以可持续进行, 是因为在最初的混凝土水化和硬化过程中, 水泥颗粒仅有一小部分发生了反应。 在混凝土早已达到了它所要求的强度后, 每一个水泥分子的绝大部分仍然处于未反应的状态。正是这些未反应的水泥颗粒使得活性化学成分达到它们的功效。作为催化剂, 活性组分使混凝土块内产生更多的水化反应。材料中含有的活性化合物与水作用后，以水为载体向混凝土内部结构的空隙进行渗透，渗透到砼内部的孔隙中的活性化合物与混凝土中的游离氧化钙等交互反应生成不溶于水的枝蔓状纤维结晶物，该结晶物为硅酮钙结晶、硫铝酸钙类的成分。结晶物在结构孔缝中吸水膨胀，由疏至密，使混凝土结构表层向纵深逐渐形成一个致密的抗渗区域，大大提高了结构整体的抗渗能力。
由于水化空间和C-S-H凝胶的束缚，形成大量的凝胶状结晶，在板材中起到密实抗渗作用，随着时间——传统产品一般为14~28天，本技术只需6天左右——的发展，结晶量也在提增。防水涂层中的凝胶状结晶和深入混凝土结构内部的渗透结晶都提高了混凝土结构的密实度，即增强了混凝土结构的抗渗能力。由于水泥的水化反应是一个不完全的反应过程，在不失水的状态下，多年以后反应仍有进行，而在后期的水化反应过程中，同样能继续催化活性化合物而生成结晶，因此，混凝土结构即使被水再次穿透或局部受损开裂，在结晶的作用下能自行修补愈合，具有多次抗渗的能力，从本质上改善了普通混凝土结构体积的不稳定带来的再次裂渗。
基于此，本方案采用硅酸盐水泥——也称为波特兰水泥；河沙——也即石英砂等无机材料为基料，渗入活性化合物及其它各种辅助材料制成刚性微裂纹自愈合板材，粉煤灰可以防止板材与水化后的可溶性氢氧化钙反应，影响板材质量。质量符合：GB18445-2012国家标准。
本技术方案的板材性能特点：1、具有双重的防水性能：本产品内部所产生的渗透结晶能深入到混凝土结构内部堵塞结构孔隙，无论它的渗透深度有多少，都可以在结构内部起到防水作用，作用在混凝土结构中的结晶由于其微膨胀的性能，能够起到补偿收缩的作用，能使施工后的结构基面同样具有很好的抗裂抗渗作用。
２、具有极强的耐水压能力：本产品能长期承受强水压。
３、具有独特的自我修复能力：本产品是无机防水材料，所形成的结晶体不会产生老化，晶体结构多年以后遇水仍然能激活水泥而产生新的晶体，晶体将继续密实、密封或再密封裂缝或孔隙，完成自我修复的过程。
４、具有防腐、耐老化、保护钢筋的作用：本产品能自我修复裂缝和空隙，使混凝土结构更加密实，增大结构强度，从而降低了化学物质，离子和水分的侵入，保护钢筋免受锈蚀。结晶体不影响混凝土的呼吸能力，能保持混凝土内部的正常透气，排潮，干爽，在保持混凝土结构内部不受侵蚀的基础上，延长了建筑物的使用寿命。同时，本技术方案的混凝土结构还有效地防止了因冻融而造成的剥落，风化及其损害。
５、对混凝土结构的补强作用：本技术方案的混凝土结构，由于未水化的水泥被激活，增强了密实度，对砼结构起到加强作用，一般至少能提高混凝土强度的20~30％。
６、具有长久的防水作用：所产生的物化反应最初是在板材表层或临近部位，随着时间的推移逐步影响结构内部而进行渗透。在正常气温下，一般为28天后，活性化合物能使渗透结晶深入砼层结构内部，砼层结构密度疏，渗透深度会更深。而形成的晶体性能稳定不分解，即使表面遭受磨损或被刮掉，也不会影响防水效果，因为微裂纹自愈合材料的有效成分已经深入到混凝土结构内部。
７、符合环保标准，无污染，无公害：本产品中的活性化合物是水溶性化合物，对人体皮肤无刺激，无任何毒害，能用于饮用、食品、游泳池、水库等工程建设项目。
备选的，所述渗透结晶型母料可以采用同行业同类产品，比如Krystol K-309材料。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材，其特征在于，包括：水泥300-500重量份；河沙450-700重量份；粉煤灰80-130重量份；由矿石、矿渣、混凝土、砖石或建筑废料加工而成的D97小于15um标准的超细微粉20-40重量份；碳酸钙50-120重量份；增塑剂HPMC 1-5重量份；纤维1-15重量份；渗透结晶型母料10-20重量份。
2.根据权利要求1所述的30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥，所述河沙为70-140目河沙，粉煤灰为II级粉煤灰，所述超细微粉为气流磨或者超细微粉机加工而成的超细微粉，所述碳酸钙为200目碳酸钙，所述增塑剂HPMC为 20万粘度增塑剂HPMC，所述增塑剂HPMC为纤维素醚HPMEC，所述纤维为6mm以内的短纤纤维。
3.根据权利要求1所述的30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材，其特征在于，所述渗透结晶型母料的原料包括硅酸钠、碳酸钠、硫酸钠、偏铝酸钠、乙二胺四乙酸、氨基三乙酸中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材，其特征在于，所述渗透结晶型母料的原料包括：硅酸钠或碳酸钠中的一种或两种，包括硫酸钠或偏铝酸钠中的一种或两种，乙二胺四乙酸，以及氨基三乙酸。
5.根据权利要求3所述的30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材，其特征在于，所述渗透结晶型母料的原料按重量比包括20-35%硅酸钠、10-18%碳酸钠、20-30%硫酸钠、13-17%偏铝酸钠、10-20%乙二胺四乙酸、5-10%氨基三乙酸。
6.根据权利要求1所述的30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材，其特征在于，还包括乳胶粉1-12重量份。
7.根据权利要求1所述的30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材，其特征在于，还包括减水剂，所述减水剂每1吨混凝土放入4-12公斤，或者所述减水剂每一方混凝土放入8-20公斤。
8.30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材的制备方法，其特征在于，包括：将450-700重量份河沙、1-15重量份纤维，加入干粉搅拌机搅拌3-7分钟，再依次加入300-500重量份水泥、80-130重量份粉煤灰、20-40重量份超细微粉、50-120重量份碳酸钙、1-5重量份增塑剂HPMC、1-12重量份乳胶粉、10-20重量份渗透结晶防水母料，分散均匀，转移至湿搅拌机，将减水剂与水混合物以喷雾形式加入，搅拌均匀后进入炼泥机塑化，物料再经过真空挤出机挤出成型，在常温高湿养护条件下养护0.5-1.5天，进入高温蒸汽养护得到成品。
9.根据权利要求8所述的30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材的制备方法，其特征在于，所述30-90mm厚指的是生产标准或者出厂型号标准，不包括生产加工过程中的误差。
10.根据权利要求8所述的30-90mm厚裂纹自愈合挤出成型板材的制备方法，其特征在于，所述减水剂每1吨混凝土放入4-12公斤，或者所述减水剂每一方混凝土放入8-20公斤。
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