CN112010596B - 一种憎水型水泥板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种憎水型水泥板及其制备方法，水泥板原料包括：水泥、石英颗粒、偶联剂、憎水剂和水，所述石英颗粒由所述偶联剂和所述憎水剂改性制成改性石英颗粒。本发明的方法包括以下步骤：（1）将偶联剂、憎水剂、石英颗粒和水混合均匀，然后烘干，制得改性石英颗粒；（2）将水泥和水混合均匀制成水泥混合料，向水泥混合料中加入改性石英颗粒混合均匀，制得混合料颗粒；（3）将混合料颗粒压制成型，进行养护，制得成品。本发明的水泥板有较好的疏水效果和较好的强度。本发明的方法可进行大批量生产获得疏水效果好强度高的水泥板。

Description

一种憎水型水泥板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种憎水型水泥板及其制备方法。
背景技术
水泥板材是常用的建筑材料，传统水泥板材通常是有水泥和石英砂混合制成，吸水率较高，影响耐久性。目前解决该问题的方法是在配方中加入防水剂，通常是将防水剂直接与其他原料混合，即将水泥板材的所有原料同时加入容器混合均匀，然后在模具中布料并振动成型，之后养护得到成品。但是，将防水剂直接与其他原料混合，会影响水泥板的强度。
发明内容
本发明的目的在于提出一种憎水型水泥板及其制备方法，该水泥板具有较好的强度和较好疏水效果。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种憎水型水泥板，其原料包括：水泥、石英颗粒、偶联剂、憎水剂和水，石英颗粒由偶联剂和憎水剂改性制成改性石英颗粒。
进一步的，石英颗粒包含以下粒径的石英：70-100目石英、120-200目石英、325-425目石英和2000-3000目石英。
进一步的，改性石英颗粒以重量份计的原料包括：70-100目石英130-200份、120-200目石英50-100份、325-425目石英120-180份、2000-3000目石英粉100-150份、偶联剂4-8份和憎水剂10-15份。
进一步的，该水泥板以重量份计的原料包括：水泥200-300份、70-100目石英130-200份、120-200目石英50-100份、325-425目石英120-180份、2000-3000目石英粉100-150份、偶联剂4-8份，憎水剂10-15份和水80-120份。
进一步的，该水泥板以重量份计的原料还包括：减水剂1-4份、羟丙基甲基纤维素0.2-0.5份、消泡剂0.5-1份和纤维0.5-1份。
进一步的，该水泥板的原料还包括：以水玻璃处理过的玻璃颗粒，玻璃颗粒的粒径为4-6mm。
一种憎水型水泥板的制备方法，用于制备上述的憎水型水泥板，包括以下步骤：
（1）将偶联剂、憎水剂、石英颗粒和水混合均匀，然后烘干，制得改性石英颗粒；
（2）将水泥和水混合均匀制成水泥混合料，向水泥混合料中加入改性石英颗粒混合均匀，制得混合料颗粒；
（3）将混合料颗粒压制成型，进行养护，制得成品。
进一步的，步骤（1）中，水与偶联剂、憎水剂和石英颗粒三者之和的重量比例为（5-10）:100。
进一步的，步骤（2）中，将水泥、水、减水剂、羟丙基甲基纤维素和消泡剂，混合均匀之后，加入纤维，混合均匀得到水泥混合料。
进一步的，步骤（3）中，养护方法为：在室温下预养护22-26小时，然后置于150-180℃，压力为1-1.2MPa环境养护14-16小时。
本发明的有益效果为：
本发明中将偶联剂、憎水剂和石英颗粒混合制成改性石英颗粒后才与水泥混合料进行混合，有效减少了憎水剂与水泥接触造成的强度降低，同时，改性石英颗粒在物料中能实现均匀分布，而使板材成本有较好的疏水效果。另一方面，先将水泥伴水均匀，才与改性石英颗粒混合，可以减少石英表面浸润需要的水分，通过减少配方中水的加入量，能减少板材表面细孔的生成，进一步提高板材疏水效果。本发明的方法中将改性石英颗粒加入水泥混合料后制成混合料颗粒，方便输送，便于进行大批量生产，而且以压制方式成型，能进一步减少板材表面细孔的生成。
具体实施方式
下面结合附具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供一种憎水型水泥板，其原料包括：水泥、石英颗粒、偶联剂、憎水剂和水，石英颗粒由偶联剂和憎水剂改性制成改性石英颗粒。
将石英颗粒通过偶联剂和憎水剂改性，使得颗粒表面获得憎水效果。使得憎水剂无法在水泥中均匀分散，有效减少了憎水剂与水泥接触造成的强度降低，同时，改性石英颗粒在物料中能实现均匀分布，而使板材成本有较好的疏水效果。另一方面，先以偶联剂和憎水剂改性石英颗粒，然后将改性石英颗粒再与水泥混合，能提高憎水剂的有效利用率。
具体的，偶联剂为一种硅烷偶联剂或多种硅烷偶联剂的组合，憎水剂为有机硅憎水剂粉末。硅烷偶联剂起桥接增粘作用，硅烷偶联剂的一种基团可以和石英颗粒结合，而硅烷偶联剂的另一种基团则可以与有机硅憎水剂结合，从而在粘接界面形成强力较高的化学键，形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层，偶联剂对石英颗粒表面也有一定的改性处理作用，从而起到较好的憎水效果。
进一步的，石英颗粒包括以下粒径的石英：70-100目石英、120-200目石英、325-425目石英和2000-3000目石英。石英颗粒中包含由大至小的多种颗粒，这些颗粒全部由偶联剂和憎水剂改性制成改性石英颗粒，并且均匀分散在水泥中，这就使板材表面充分布满改性石英颗粒，同时，多种粒径的石英颗粒的组合能提高板材的致密度，降低板材表面的毛细孔生成，两个方面共同使水泥板表面获得较好的疏水效果。同时石英的填充作用不仅减少了水泥用量，还能提高水泥板的强度。
需要说明的是，70-100目石英是目数为70目、80目和100目石英的一种或多种的组合；120-200目石英是目数为120目、140目、170目和200目石英的一种或多种的组合；325-425目石英是目数为325目、400目和425目石英的一种或多种的组合；2000-3000目石英是目数为2000目、2500目和3000目石英的一种或多种的组合。
进一步的，改性石英颗粒以重量份计的原料包括：70-100目石英130-200份、120-200目石英50-100份、325-425目石英120-180份、2000-3000目石英粉100-150份、偶联剂4-8份和憎水剂10-15份。
通过限定各颗粒大小的石英、偶联剂以及憎水剂的用量，保证了各个石英颗粒能被均匀的覆盖偶联剂以及憎水剂，达到较好的改性效果。通过设定各石英颗粒大小的级配以及限定用量，进一步的保证了石英的填充效果，板材表面平整光滑，使得板材有足够的强度和较好的疏水效果。
进一步的，该水泥板以重量份计的原料包括：水泥200-300份、70-100目石英130-200份、120-200目石英50-100份、325-425目石英120-180份、2000-3000目石英粉100-150份、偶联剂4-8份，憎水剂10-15份和水80-120份。
水泥的用量能满足将石英包裹并能够使混合物料成型即可，少用量的水泥能使得板材表面水泥较少而石英颗粒较多，由于石英颗粒为疏水颗粒，使得板材表面有较好的疏水效果。因此，通过限定水泥、石英和水的用量，来保证成品板材的性质。
进一步的，该水泥板以重量份计的原料还包括：减水剂1-4份，羟丙基甲基纤维素0.2-0.5份，消泡剂0.5-1份，纤维0.5-1份。减水剂用于减少配方中水的加入量，羟丙基甲基纤维素作为增稠剂使用。纤维是有机纤维或无机纤维，例如：木纤维、竹纤维、钢纤维。
进一步的，该水泥板的原料还包括：以水玻璃处理过的玻璃颗粒，玻璃颗粒的粒径为4-6mm。玻璃颗粒的加入能进一步提高板材表面的疏水效果。具体的，以重量份计的玻璃颗粒30-50份，水玻璃2-5份。水玻璃对玻璃表面进行处理，提高与胶凝材料的粘结强度，处理方式为将两者充分混合均匀；同时，玻璃颗粒解离出与水玻璃共同提供的 SiO4 2-的量增加，能促进水化反应初期水化硅酸钙凝胶的生成，提高早期强度。
相应的，本发明还提供了上述的憎水型水泥板的制备方法，包括以下步骤：
（1）将偶联剂、憎水剂、石英颗粒和水混合均匀，然后烘干，制得改性石英颗粒；
（2）将水泥和水混合均匀制成水泥混合料，向水泥混合料中加入改性石英颗粒混合均匀，制得混合料颗粒；
（3）将混合料颗粒压制成型，进行养护，制得成品。
将偶联剂、憎水剂和石英颗粒混合制成改性石英颗粒后才与水泥混合料进行混合，有效减少了憎水剂与水泥接触造成的强度降低，同时，改性石英颗粒在物料中能实现均匀分布，而使板材成本有较好的疏水效果。另一方面，先将水泥伴水均匀，才与改性石英颗粒混合，可以减少石英表面浸润需要的水分，通过减少配方中水的加入量，能减少板材表面细孔的生成，进一步提高板材疏水效果。
将改性石英颗粒加入水泥混合料后制成混合料颗粒，方便输送，便于进行大批量生产，而且以压制方式成型，能进一步减少板材表面细孔的生成。优选的，混合料颗粒中除玻璃颗粒外的粉料形成的颗粒粒径小于等于2mm。在较低用水量和转速调整混料搅拌的时间在5-15min，可得到适合的混合料颗粒。本发明的用水量较低，所得混合料为颗粒，需要压制成型才能确保板材有足够强度和致密度。
进一步的，步骤（1）中，水与偶联剂、憎水剂和石英颗粒三者之和的重量比例为（5-10）:100。通过添加一定量的水，便于石英颗粒与偶联剂、憎水剂进行均匀的混合，少量的加入水方便进行烘干。
进一步的，步骤（2）中，将水泥、水、减水剂、羟丙基甲基纤维素和消泡剂，混合均匀之后，加入纤维，混合均匀得到水泥混合料。最后才加入纤维，能降低纤维表面润湿需要的水分，进一步减少配方中水的用量，同时在此步骤中混入玻璃颗粒。
进一步的，步骤（3）中，养护方法为：在室温下预养护22-26小时，然后置于150-180℃，压力为1-1.2MPa环境养护14-16小时。该养护过程能提高板材的致密度，而是板材具有较好的强度。
以下通过实施例和对比例来进一步阐述本发明。
实施例组A
一种憎水型水泥板的制备方法，包括以下步骤：
（1）将偶联剂、憎水剂、石英颗粒和水混合均匀，然后烘干，制得改性石英颗粒；水与偶联剂、憎水剂和石英颗粒三者之和的重量比例为（5-10）:100；
（2）将水泥、水、减水剂、羟丙基甲基纤维素和消泡剂，混合均匀之后，加入纤维和玻璃颗粒，混合均匀得到水泥混合料，向水泥混合料中加入改性石英颗粒混合均匀，制得混合料颗粒；
（3）将混合料颗粒压制成型，在室温下预养护24小时，然后置于170℃，压力为1.1MPa环境养护15小时，制得成品。
实施例组A的憎水型水泥板的以重量份计的原料配方如下表所示。
Figure 305525DEST_PATH_IMAGE001
将上表的不同的配方制成水泥板成品，按照水泥板的国家标准检测方法或水泥板性能的常规检测方对板材性能进行测试，测试结果如下表所示。
Figure 529833DEST_PATH_IMAGE002
实施例组B
采用实施例A3的配方，改变制备方法中的步骤（3）的养护参数，本实施例组的憎水型水泥板的制备方法中步骤（3）的养护参数如下表所示。
Figure 591330DEST_PATH_IMAGE003
采用上表的不同的参数将实施例A3的配方制成水泥板成品，按照水泥板的国家标准检测方法或水泥板性能的常规检测方对板材性能进行测试，测试结果如下表所示（板材厚度20mm）。
Figure 78943DEST_PATH_IMAGE004
对比例组A
采用实施例A3的配方，改变石英颗粒的级配，以重量份计的水泥板配方如下表所示。
Figure 491470DEST_PATH_IMAGE005
采用与实施例A3相同的制备方法，将上表中的配方制成水泥板，按照水泥板的国家标准检测方法或水泥板性能的常规检测方对板材性能进行测试，测试结果如下表所示。
Figure 519469DEST_PATH_IMAGE006
对比例组B
采用实施例A3的配方，改变偶联剂和憎水剂的用量，以重量份计的水泥板配方如下表所示。
Figure 294527DEST_PATH_IMAGE007
采用与实施例A3相同的制备方法，将上表中的配方制成水泥板，按照水泥板的国家标准检测方法或水泥板性能的常规检测方对板材性能进行测试，测试结果如下表所示。
Figure 484199DEST_PATH_IMAGE008
对比例组C
采用实施例A3的配方，改变实施例A3的制备方法中步骤（3）的养护参数，本对比例组的憎水型水泥板的制备方法中步骤（3）的养护参数如下表所示。
Figure 384022DEST_PATH_IMAGE009
采用上表的不同的参数将实施例A3的配方制成水泥板成品，按照水泥板的国家标准检测方法或水泥板性能的常规检测方对板材性能进行测试，测试结果如下表所示。
Figure 278029DEST_PATH_IMAGE010
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种憎水型水泥板，其特征在于，其原料包括：水泥、石英颗粒、偶联剂、憎水剂和水，所述石英颗粒由所述偶联剂和所述憎水剂改性制成改性石英颗粒；
所述石英颗粒包含以下粒径的石英：70-100目石英、120-200目石英、325-425目石英和2000-3000目石英；
所述改性石英颗粒以重量份计的原料包括：70-100目石英130-200份、120-200目石英50-100份、325-425目石英120-180份、2000-3000目石英粉100-150份、偶联剂4-8份和憎水剂10-15份；
该水泥板以重量份计的原料包括：水泥200-300份、70-100目石英130-200份、120-200目石英50-100份、325-425目石英120-180份、2000-3000目石英粉100-150份、偶联剂4-8份，憎水剂10-15份和水80-120份。
2.根据权利要求1所述的憎水型水泥板，其特征在于，该水泥板以重量份计的原料还包括：减水剂1-4份、羟丙基甲基纤维素0.2-0.5份、消泡剂0.5-1份和纤维0.5-1份。
3.根据权利要求1所述的憎水型水泥板，其特征在于，该水泥板的原料还包括：以水玻璃处理过的玻璃颗粒，所述玻璃颗粒的粒径为4-6mm。
4.一种憎水型水泥板的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1所述的憎水型水泥板，包括以下步骤：
（1）将偶联剂、憎水剂、石英颗粒和水混合均匀，然后烘干，制得改性石英颗粒；
（2）将水泥和水混合均匀制成水泥混合料，向水泥混合料中加入改性石英颗粒混合均匀，制得混合料颗粒；
（3）将混合料颗粒压制成型，进行养护，制得成品；
养护方法为：在室温下预养护22-26小时，然后置于温度为150-180℃，压力为1-1.2MPa环境养护14-16小时。
5.根据权利要求4所述的憎水型水泥板的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，水与偶联剂、憎水剂和石英颗粒三者之和的重量比例为（5-10）:100。
6.一种憎水型水泥板的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求2所述的憎水型水泥板，包括以下步骤：
（1）将偶联剂、憎水剂、石英颗粒和水混合均匀，然后烘干，制得改性石英颗粒；
（2）将水泥、水、减水剂、羟丙基甲基纤维素和消泡剂，混合均匀之后，加入纤维，混合均匀得到水泥混合料，向水泥混合料中加入改性石英颗粒混合均匀，制得混合料颗粒；
（3）将混合料颗粒压制成型，进行养护，制得成品；
养护方法为：在室温下预养护22-26小时，然后置于温度为150-180℃，压力为1-1.2MPa环境养护14-16小时。
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