CN112521072A - 一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自装饰高性能水泥基材料，材料组分包括水泥、掺合料、骨料、钛白粉、颜料、纤维和外加剂；各材料组分间的重量比为，水泥：掺合料：骨料：钛白粉：颜料＝1:0.25:1.25:0.04:0.04；水胶比为0.20‑0.24；纤维占整体水泥基材料体积的2％‑3％；外加剂占胶凝材料用量0.3％‑0.5％；相较于普通混凝土，该水泥基材料具有轻质高强、自装饰、流动性佳以及耐久性好等特点。在PSC装配式建筑体系中，由该自装饰高性能水泥基材料制成的预制装饰外挂薄板，具有保温装饰一体化，实现5m跨度、无配筋、薄墙体、自装饰等特点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料。
背景技术
现有的装配式建筑外立面装饰基本采用涂料或装饰面材，需要现场作业，不仅费时费力且施工危险系数较高。其中涂料的寿命周期短，长期暴露在户外会引起褪色、鼓包甚至剥离，装饰面材因其粘结材料老化后容易出现脱落等问题。采用GRC(玻璃纤维增强水泥)薄板与轻钢龙骨复合而成兼具装饰与结构的外挂墙板被广泛应用在装配式建筑上。因为有龙骨支撑，其复合结构满足外围护系统的受力要求，但由于GRC密实度不高，从而导致耐久性不强，且其装饰面也会因为孔隙率较高增加泛碱的可能性，很难做到与主体结构同寿命。
因此需要研发一种材料，可以实现自带永久装饰效果、力学性能好、流动性大、耐久性佳且施工性能稳定。
鉴于上述问题，本发明设计出一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，本案由此产生。
发明内容
本发明提供一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，该自装饰高性能水泥基材料具有轻质高强、自装饰、流动性佳以及耐久性好等特点；具体地，本发明是通过以下技术方案实现：
一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，材料组分包括水泥、掺合料、骨料、钛白粉、颜料、纤维和外加剂；各材料组分间的重量比为，水泥：掺合料：骨料：钛白粉：颜料＝1:0.25:1.25:0.04:0.04；水胶比为0.20-0.24；纤维占整体水泥基材料体积的2％-3％；外加剂占水泥重量0.3％-0.5％。
进一步，水胶比为0.21，纤维占整体水泥基材料体积的2％，外加剂占胶凝材料用量的0.35％，掺合料为矿粉。
进一步，水胶比为0.22，纤维占整体水泥基材料体积的2％，外加剂占胶凝材料用量的0.5％，掺合料为粉煤灰。
进一步，水胶比为0.21，纤维占整体水泥基材料体积的2％，外加剂占胶凝材料用量的0.4％；掺合料包括矿粉和粉煤灰，两者的重量比为，矿粉：粉煤灰＝2:3。
进一步，水泥选择为白水泥、灰水泥的其中一种或两种；白水泥的白度不低于87％，强度等级不低于P.W 42.5；灰色水泥强度等级不低于P.O 42.5。
进一步，骨料选择为石英砂、硅砂的其中一种或两种，其粒径介于10-180目，其中各粒径的骨料重量配比为10-20目骨料：20-40目骨料：40-80目骨料：80-120目骨料：120-180目骨料＝0.24:0.18:0.07:0.21:0.30。
进一步，外加剂为高性能复合型外加剂，由减水剂改性复合而成，该外加剂是兼具减水、早强以及消泡功能的新型固体粉末外加剂；所述减水剂为新一代聚羧酸减水剂，以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链,接枝不同侧链长度的聚醚，由TPEG合成。
进一步，钛白粉为R型钛白粉。
进一步，颜料选择为铁基无机改性系列颜料、尖晶石结构的钴基无机改性蓝颜料或者铬基无机改性绿颜料。
进一步，纤维选择为长度12-15mm，长径比为55-65的镀铜钢纤维。
本申请的有益效果在于：
本专利涉及的自装饰高性能水泥基材料剔除粗骨料，流动性好，可实现普通混凝土无法实现的复杂异型预制薄板。由于其材料以及结构的力学性能远强于普通混凝土以及普通挂板，因此由该材料制作形成的自装饰挂板可做到无配筋且轻薄。
自装饰高性能水泥基材料采用低水胶比、掺合料多元复掺、基于Andreasen方程的连续级配骨料、镀铜钢纤维以及高性能复合型减水剂，能够实现高流动性自密实的浇筑效果，并且能大大提高预制外挂薄板的耐久性以及力学性能，其抗压强度不低于120MPa，抗折强度不低于18MPa，从而确保薄板与主体结构具有相同的全寿命周期。
由于自装饰高性能水泥基材料的力学性能好，因此由该材料制成的外挂薄板无须配筋且可以大大降低龙骨铺设密度，且墙板主体厚度可大大减薄。由材料制成的结构保温装饰一体化预制装饰外挂薄板的主体厚度在30-50mm，且无配筋。
自装饰高性能水泥基材料采用高性能复合外加剂，兼具减水、早强以及消泡功能，能够保证拌和物的工作性能，使拌合物具有稳定的可施工性。
自装饰高性能水泥基材料中掺加铁基、钴基以及铬基改性无机着色剂与钛基增白剂，因其化学惰性强从而导致着色效果永久存在，使装饰效果得以与建筑同寿命。
附图说明
图1为本发明提供的一种预制装饰外挂薄板与建筑主体外立面连接的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，包括水泥、掺合料、骨料、钛白粉、颜料、纤维和外加剂；其中各材料组分间的重量比为，水泥：掺合料：骨料：钛白粉：颜料＝1:0.25:1.25:0.04:0.04；水胶比为0.20-0.24，纤维占整体水泥基材料体积的2％-3％；外加剂占水泥重量0.3％-0.5％。
上述各材料组分，有以下三种具体的配比方案：
第一种方案中，
水泥：掺合料：骨料：钛白粉：颜料＝1:0.25:1.25:0.04:0.04，水胶比0.21，纤维体积分数2％，外加剂0.35％。其中，掺合料为矿粉单掺。
第二种方案中，
水泥：掺合料：骨料：钛白粉：颜料＝1:0.30:1.25:0.04:0.04，水胶比0.22，纤维体积分数2％，外加剂0.5％。其中，掺合料为粉煤灰单掺。
第三种方案中，
水泥：掺合料：骨料：钛白粉：颜料＝1:0.25:1.25:0.04:0.04，水胶比0.21，纤维体积分数2％，外加剂0.4％。掺合料为二元复掺，包括矿粉和粉煤灰，其重量比为，矿粉：粉煤灰＝2:3。
水泥可选择为白水泥，白水泥的白度不低于87％，强度等级不低于P.W42.5。水泥可选择为灰色水泥，灰色水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级不低于P.O42.5。或者水泥可以由白水泥和灰水泥的按照比例混合组成。
骨料可选择为石英砂或硅砂，其粒径介于10-180目，基于Andreasen密堆积理论以及各单粒级骨料筛分结果，按照10-20目骨料：20-40目骨料：40-80目骨料：80-120目骨料：120-180目骨料＝0.24:0.18:0.07:0.21:0.30的比例将其混合成级配砂。
外加剂为高性能复合型外加剂，由减水剂改性复合而成，该外加剂是兼具减水、早强以及消泡功能的新型固体粉末外加剂；所述减水剂为新一代聚羧酸减水剂，以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链,接枝不同侧链长度的聚醚，由TPEG合成。
钛白粉采用化学性质稳定、耐候性佳且着色力更强的R型钛白粉。
颜料选择为铁基无机改性系列颜料、尖晶石结构的钴基无机改性蓝颜料或者铬基无机改性绿颜料。
纤维选择为长度12-15mm，长径比为55-65的镀铜钢纤维。
将上述自装饰高性能水泥基材料制成预制装饰外挂薄板，具体的施工工艺如下所述：
步骤一、预制挂板边模准备：将振动模台清理干净，搭接好外挂薄板模具并固定，涂刷专用水性脱模剂。
步骤二、制备自装饰高性能水泥基材料拌合物：首先，原材料称重后倒入对流行星式搅拌机干搅2-3分钟，再加入拌合用水低速搅拌2分钟，最后快速搅拌3-4分钟。
步骤三、预制装饰外挂薄板的浇筑及成型：将步骤二中制备好的自装饰高性能水泥基材料拌合物均匀倒入模具中，并适当振捣，如果拌合物顶面低于模具顶面，应再次添加拌合物直至与模具顶面齐平，然后收光抹面并用塑料薄膜覆盖。
步骤四、预制装饰外挂薄板的脱模与养护：在常温下养护1-2天后脱模，竖直放置。
如图1所示，所述由该自装饰高性能水泥基材料制成的预制装饰外挂薄板1上设置有套筒吊挂点2，可以在该套筒吊挂点装配套筒后，挂置在建筑主体外立面上，同时通过水平设置的承重挂件4连接预制装饰外挂薄板1与建筑主体外立面；在预制装饰外挂薄板1与建筑主体外立面之间设置有保温用的水泥基岩棉3，做到保温装饰一体化。
由于该种自装饰高性能水泥基材料采用低水胶比、掺合料多元复掺、紧密堆积连续级配骨料、镀铜钢纤维以及高性能复合型减水剂，能够实现高流动性自密实的浇筑效果，因此其能够大大提高由其制备成的预制装饰外挂薄板的耐久性以及力学性能，使得预制装饰外挂薄板的主体厚度在30-50mm。因采用一体化水泥基加强肋，肋高80-100mm，宽80-100mm，可以实现无金属龙骨无配筋，抗压强度不低于120MPa，抗折强度不低于18MPa，相较于现有普通技术制成的外挂薄板，能够做到轻质高强，且与主体结构具有相同的全寿命周期。
采用自装饰高性能水泥基材料制作的预制装饰外挂薄板可以根据工程需要形成多种装饰组合，不仅颜色、造型(异型、双曲等)的选择多样，而且可结合酸洗等工艺做到磨砂、露骨料质感。与传统的涂装或者装饰面砖相比，无需现场作业，可减少工程量缩短工期，实现绿色环保。
且由于自装饰高性能水泥基材料本身已经均匀掺入铁基、钴基或铬基等无机改性颜料，因所用颜料化学惰性强，能够做到色泽均匀且永久着色。此外，预制装饰外挂薄板外表面会刷涂高性能防护剂，兼具防污染防泛减，再加上配方中的低碱措施，在减少碱-骨料反应的同时也能大大减少泛碱对装饰效果的影响，保证结构与装饰效果同寿命。
以上是本发明优选实施方式，在本发明构思前提下所做出若干其他简单替换和改动，都应当视为属于本发明的保护范畴。
Claims (10)
1.一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，其特征在于：材料组分包括水泥、掺合料、骨料、钛白粉、颜料、纤维和外加剂；各材料组分间的重量比为，水泥：掺合料：骨料：钛白粉：颜料＝1:0.25：1.25:0.04:0.04；水胶比为0.20-0.24；纤维占整体水泥基材料体积的2％-3％；外加剂占胶凝材料质量的0.3％-0.5％。
2.根据权利要求1所述的一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，其特征在于：水胶比为0.21，纤维占整体水泥基材料体积的2％，外加剂占胶凝材料质量的0.35％，掺合料为矿粉。
3.根据权利要求1所述的一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，其特征在于：水胶比为0.22，纤维占整体水泥基材料体积的2％，外加剂占水泥重量的0.5％，掺合料为粉煤灰。
4.根据权利要求1所述的一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，其特征在于：水胶比为0.21，纤维占整体水泥基材料体积的2％，外加剂占水泥重量的0.4％；掺合料包括矿粉和粉煤灰，两者的重量比为，矿粉：粉煤灰＝2:3。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，其特征在于：水泥选择为白水泥、灰水泥的其中一种或两种；白水泥的白度不低于87％，强度等级不低于P.W42.5；灰色水泥强度等级不低于P.O 42.5。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，其特征在于：骨料选择为石英砂或硅砂，其粒径介于10-180目，其中各粒径的骨料重量配比为10-20目骨料：20-40目骨料：40-80目骨料：80-120目骨料：120-180目骨料＝0.24:0.18:0.07:0.21:0.30。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，其特征在于：外加剂为高性能复合型外加剂，由减水剂改性复合而成，该外加剂是兼具减水、早强以及消泡功能的新型固体粉末外加剂；所述减水剂为新一代聚羧酸减水剂，以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链,接枝不同侧链长度的聚醚，由TPEG合成。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，其特征在于：钛白粉为R型钛白粉。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，其特征在于：颜料选择为铁基无机改性系列颜料、尖晶石结构的钴基无机改性蓝颜料或者铬基无机改性绿颜料。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的一种基于方程计算的自装饰高性能水泥基材料，其特征在于：纤维选择为长度12-15mm，长径比为55-65的镀铜钢纤维。
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2020
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| 刘连新: "《高原环境建筑材料》", 31 January 2010, 中国建材工业出版社 * |
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