CN112777976A - 一种高强度混凝土板材及其成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度混凝土板材及其成型工艺，属于建筑材料技术领域，本发明可以通过在混凝土成型前在原料内混合上热膨胀微球，采用预埋的方式直接镶嵌于板材内，在模具内固化成型的时候，首先采用外部施压的方式，其次通过加热触发热膨胀微球在混凝土内部的膨胀动作，从而在内部形成多点的挤压，配合上外部施压可以有效提高混凝土的密实度，同时热膨胀微球可以在膨胀后实现永久定形，不仅可以避免与混凝土的剥离，同时可以充当粗骨料对板材进行显著增强，一方面提高混凝土板材的静态荷载能力，另一方面在面对外界较大的冲击时，可以通过分散的方式进行卸压，从而对混凝土板材进行有效保护，间接提高混凝土板材的强度。

Description

一种高强度混凝土板材及其成型工艺
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地说，涉及一种高强度混凝土板材及其成型工艺。
背景技术
混凝土，简称为砼：是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料，颗粒状集料(也称为骨料)，水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。
混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。
其中比较常见的混凝土板材已经广泛应用于建筑领域中，尽管现有的混凝土板材具有较高的强度，但是只体现在静压荷载下，一旦遭受到较大的动态冲击时，仍会发生强度不足的情况，这是因为混凝土在成型过程中不可避免的会出现工艺、原料和施工上的问题，导致混凝土在成型时密实度不够，从而造成强度不足。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高强度混凝土板材及其成型工艺，可以通过在混凝土成型前在原料内混合上热膨胀微球，采用预埋的方式直接镶嵌于板材内，在模具内固化成型的时候，首先采用外部施压的方式，其次通过加热触发热膨胀微球在混凝土内部的膨胀动作，从而在内部形成多点的挤压，配合上外部施压可以有效提高混凝土的密实度，同时热膨胀微球可以在膨胀后实现永久定形，不仅可以避免与混凝土的剥离，同时可以充当粗骨料对板材进行显著增强，一方面提高混凝土板材的静态荷载能力，另一方面在面对外界较大的冲击时，可以通过分散的方式进行卸压，从而对混凝土板材进行有效保护，间接提高混凝土板材的强度。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种高强度混凝土板材，包括以下重量份数计的原料：普通硅酸盐水泥150-200份、矿粉50-80份、粉煤灰50-80份、碎石400-500份、砂200-250份、玻璃微珠100-120份、水180-200份、聚羧酸减水剂4-8份、抗裂纤维1-3份和热膨胀微球150-200份。
进一步的，所述所述矿粉为S95级矿粉，密度为2880Kg/m3。
进一步的，所述粉煤灰为F类II级粉煤灰，密度为2150Kg/m3。
进一步的，所述碎石为5-20mm连续级配反击破碎石，针片状含量不大于5％，含泥量不大于0.5％，泥块含量不大于0.2％，其中母岩为玄武岩或石灰岩，母岩抗压强度不小于130MPa。
进一步的，所述砂为细度模数为2.7-3.0的II区砂，MB值小于1.4，石粉含量不大于4％，泥块含量不大于0.5％。
进一步的，所述热膨胀微球从外至内依次包括压料外衣、抗力膜、定形膜以及多个制气球，所述压料外衣与抗力膜之间填充有剪切增稠液体，所述抗力膜与定形膜之间填充有二次固化材料，所述制气球与定形膜之间连接有多根固定杆，所述压料外衣与抗力膜之间和抗力膜与定形膜之间均连接有多根均匀分布的弹力丝，所述定形膜外表面上连接有多个与制气球相对应的薄玻璃球片，所述薄玻璃球片内设有水和多根均匀分布的触发针，且触发针与定形膜连接，在制气球受热发生反应释放出大量气体后，一方面对定形膜内的空间进行充气，迫使定形膜、抗力膜和压料外衣依次向外膨胀对原料进行挤压，另一方面筒通过触发针刺破薄玻璃球片触发二次固化材料的固化动作，实现对膨胀后的永久定形。
进一步的，所述制气球包括解体半球、支撑半球以及分气多孔板，所述解体半球和支撑半球对称连接，所述分气多孔板连接于支撑半球开口处，所述支撑半球内填充有遇热分解释放气体的粉末状物质，解体半球遇热后强度会显著降低，在分气多孔板对气流的分散作用下会冲破解体半球的阻挡开始充气并对薄玻璃球片进行冲击。
进一步的，所述解体半球采用热熔性材料制成，所述支撑半球采用硬质材料制成，所述分气多孔板上的孔隙小于粉末状物质的粒径。
进一步的，所述压料外衣、抗力膜和定形膜均采用弹性材料制成，且压料外衣的强度高于抗力膜和定形膜，所述二次固化材料为普通硅酸盐水泥。
一种高强度混凝土板材的成型工艺，包括以下步骤：
S1、按照配方称取原料进行均匀混合得到浆料，备用；
S2、取14mm的螺纹钢筋绑扎两片钢筋网，提前安装至成型模具内；
S3、涂刷上脱模油后浇筑胶料，充分振捣均匀后合模，然后进行加压，5-10s后补料并保压；
S4、对模具加热至50-60℃，触发热膨胀微球的膨胀动作，迫使浆料充分密实；
S5、成型后脱模取出制品打磨后进行养护，结束后码垛入库。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以通过在混凝土成型前在原料内混合上热膨胀微球，采用预埋的方式直接镶嵌于板材内，在模具内固化成型的时候，首先采用外部施压的方式，其次通过加热触发热膨胀微球在混凝土内部的膨胀动作，从而在内部形成多点的挤压，配合上外部施压可以有效提高混凝土的密实度，同时热膨胀微球可以在膨胀后实现永久定形，不仅可以避免与混凝土的剥离，同时可以充当粗骨料对板材进行显著增强，一方面提高混凝土板材的静态荷载能力，另一方面在面对外界较大的冲击时，可以通过分散的方式进行卸压，从而对混凝土板材进行有效保护，间接提高混凝土板材的强度。
(2)热膨胀微球从外至内依次包括压料外衣、抗力膜、定形膜以及多个制气球，压料外衣与抗力膜之间填充有剪切增稠液体，抗力膜与定形膜之间填充有二次固化材料，制气球与定形膜之间连接有多根固定杆，压料外衣与抗力膜之间和抗力膜与定形膜之间均连接有多根均匀分布的弹力丝，定形膜外表面上连接有多个与制气球相对应的薄玻璃球片，薄玻璃球片内设有水和多根均匀分布的触发针，且触发针与定形膜连接，在制气球受热发生反应释放出大量气体后，一方面对定形膜内的空间进行充气，迫使定形膜、抗力膜和压料外衣依次向外膨胀对原料进行挤压，另一方面筒通过触发针刺破薄玻璃球片触发二次固化材料的固化动作，实现对膨胀后的永久定形。
(3)制气球包括解体半球、支撑半球以及分气多孔板，解体半球和支撑半球对称连接，分气多孔板连接于支撑半球开口处，支撑半球内填充有遇热分解释放气体的粉末状物质，解体半球遇热后强度会显著降低，在分气多孔板对气流的分散作用下会冲破解体半球的阻挡开始充气并对薄玻璃球片进行冲击。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明热膨胀微球的结构示意图；
图3为图2中A处的结构示意图；
图4为本发明制气球的结构示意图；
图5为本发明热膨胀微球膨胀前后的流程示意图。
图中标号说明：
1压料外衣、2抗力膜、3定形膜、4制气球、41解体半球、42支撑半球、43分气多孔板、5固定杆、6薄玻璃球片、7触发针。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种高强度混凝土板材，包括以下重量份数计的原料：普通硅酸盐水泥150份、矿粉50份、粉煤灰50份、碎石400份、砂200份、玻璃微珠100份、水180份、聚羧酸减水剂4份、抗裂纤维1份和热膨胀微球150份。
矿粉为S95级矿粉，密度为2880Kg/m3。
粉煤灰为F类II级粉煤灰，密度为2150Kg/m3。
碎石为5-20mm连续级配反击破碎石，针片状含量不大于5％，含泥量不大于0.5％，泥块含量不大于0.2％，其中母岩为玄武岩或石灰岩，母岩抗压强度不小于130MPa。
砂为细度模数为2.7-3.0的II区砂，MB值小于1.4，石粉含量不大于4％，泥块含量不大于0.5％。
请参阅图2-3，热膨胀微球从外至内依次包括压料外衣1、抗力膜2、定形膜3以及多个制气球4，压料外衣1与抗力膜2之间填充有剪切增稠液体，其在受到冲击时会明显硬化具有超高的强度来抵御外界冲击，抗力膜2与定形膜3之间填充有二次固化材料，制气球4与定形膜3之间连接有多根固定杆5，压料外衣1与抗力膜2之间和抗力膜2与定形膜3之间均连接有多根均匀分布的弹力丝，弹力丝可以辅助压料外衣1、抗力膜2和定形膜3之间尽可能保持相同的间隙，从而实现均匀膨胀，提高对原料的全面挤压效果，定形膜3外表面上连接有多个与制气球4相对应的薄玻璃球片6，薄玻璃球片6内设有水和多根均匀分布的触发针7，且触发针7与定形膜3连接，触发针7一方面可以充分刺破薄玻璃球片6使其破碎均匀后预埋在二次固化材料内进行加强，另一方面在受到制气球4内气体的冲击作用下，会在二次固化材料和水中进行摇动搅拌，提高固化效果，在制气球4受热发生反应释放出大量气体后，一方面对定形膜3内的空间进行充气，迫使定形膜3、抗力膜2和压料外衣1依次向外膨胀对原料进行挤压，另一方面筒通过触发针7刺破薄玻璃球片6触发二次固化材料的固化动作，实现对膨胀后的永久定形。
请参阅图4，制气球4包括解体半球41、支撑半球42以及分气多孔板43，解体半球41和支撑半球42对称连接，分气多孔板43连接于支撑半球42开口处，支撑半球42内填充有遇热分解释放气体的粉末状物质，例如碳酸氢铵，解体半球41遇热后强度会显著降低，在分气多孔板43对气流的分散作用下会冲破解体半球41的阻挡开始充气并对薄玻璃球片6进行冲击。
解体半球41采用热熔性材料制成，例如牙科模型蜡，支撑半球42采用硬质材料制成，分气多孔板43上的孔隙小于粉末状物质的粒径。
压料外衣1、抗力膜2和定形膜3均采用弹性材料制成，且压料外衣1的强度高于抗力膜2和定形膜3，二次固化材料为普通硅酸盐水泥，在条件允许的情况下可以采用与板材相同的配方。
一种高强度混凝土板材的成型工艺，包括以下步骤：
S1、按照配方称取原料进行均匀混合得到浆料，备用；
S2、取14mm的螺纹钢筋绑扎两片钢筋网，提前安装至成型模具内；
S3、涂刷上脱模油后浇筑胶料，充分振捣均匀后合模，然后进行加压，5-10s后补料并保压；
S4、对模具加热至50-60℃，触发热膨胀微球的膨胀动作，迫使浆料充分密实；
S5、成型后脱模取出制品打磨后进行养护，结束后码垛入库。
实施例2：
一种高强度混凝土板材，包括以下重量份数计的原料：普通硅酸盐水泥175份、矿粉65份、粉煤灰65份、碎石450份、砂225份、玻璃微珠110份、水190份、聚羧酸减水剂6份、抗裂纤维2份和热膨胀微球175份。
其余部分与实施例1保持一致。
实施例3：
一种高强度混凝土板材，包括以下重量份数计的原料：普通硅酸盐水泥200份、矿粉80份、粉煤灰80份、碎石500份、砂250份、玻璃微珠120份、水200份、聚羧酸减水剂8份、抗裂纤维3份和热膨胀微球200份。
其余部分与实施例1保持一致。
请参阅图5，本发明可以通过在混凝土成型前在原料内混合上热膨胀微球，采用预埋的方式直接镶嵌于板材内，在模具内固化成型的时候，首先采用外部施压的方式，其次通过加热触发热膨胀微球在混凝土内部的膨胀动作，从而在内部形成多点的挤压，配合上外部施压可以有效提高混凝土的密实度，同时热膨胀微球可以在膨胀后实现永久定形，不仅可以避免与混凝土的剥离，同时可以充当粗骨料对板材进行显著增强，一方面提高混凝土板材的静态荷载能力，另一方面在面对外界较大的冲击时，可以通过分散的方式进行卸压，从而对混凝土板材进行有效保护，间接提高混凝土板材的强度。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高强度混凝土板材，其特征在于：包括以下重量份数计的原料：普通硅酸盐水泥150-200份、矿粉50-80份、粉煤灰50-80份、碎石400-500份、砂200-250份、玻璃微珠100-120份、水180-200份、聚羧酸减水剂4-8份、抗裂纤维1-3份和热膨胀微球150-200份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土板材，其特征在于：所述所述矿粉为S95级矿粉，密度为2880Kg/m3。
3.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土板材，其特征在于：所述粉煤灰为F类II级粉煤灰，密度为2150Kg/m3。
4.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土板材，其特征在于：所述碎石为5-20mm连续级配反击破碎石，针片状含量不大于5％，含泥量不大于0.5％，泥块含量不大于0.2％，其中母岩为玄武岩或石灰岩，母岩抗压强度不小于130MPa。
5.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土板材，其特征在于：所述砂为细度模数为2.7-3.0的II区砂，MB值小于1.4，石粉含量不大于4％，泥块含量不大于0.5％。
6.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土板材，其特征在于：所述热膨胀微球从外至内依次包括压料外衣(1)、抗力膜(2)、定形膜(3)以及多个制气球(4)，所述压料外衣(1)与抗力膜(2)之间填充有剪切增稠液体，所述抗力膜(2)与定形膜(3)之间填充有二次固化材料，所述制气球(4)与定形膜(3)之间连接有多根固定杆(5)，所述压料外衣(1)与抗力膜(2)之间和抗力膜(2)与定形膜(3)之间均连接有多根均匀分布的弹力丝，所述定形膜(3)外表面上连接有多个与制气球(4)相对应的薄玻璃球片(6)，所述薄玻璃球片(6)内设有水和多根均匀分布的触发针(7)，且触发针(7)与定形膜(3)连接。
7.根据权利要求6所述的一种高强度混凝土板材，其特征在于：所述制气球(4)包括解体半球(41)、支撑半球(42)以及分气多孔板(43)，所述解体半球(41)和支撑半球(42)对称连接，所述分气多孔板(43)连接于支撑半球(42)开口处，所述支撑半球(42)内填充有遇热分解释放气体的粉末状物质。
8.根据权利要求7所述的一种高强度混凝土板材，其特征在于：所述解体半球(41)采用热熔性材料制成，所述支撑半球(42)采用硬质材料制成，所述分气多孔板(43)上的孔隙小于粉末状物质的粒径。
9.根据权利要求6所述的一种高强度混凝土板材，其特征在于：所述压料外衣(1)、抗力膜(2)和定形膜(3)均采用弹性材料制成，且压料外衣(1)的强度高于抗力膜(2)和定形膜(3)，所述二次固化材料为普通硅酸盐水泥。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种高强度混凝土板材的成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、按照配方称取原料进行均匀混合得到浆料，备用；
S2、取14mm的螺纹钢筋绑扎两片钢筋网，提前安装至成型模具内；
S3、涂刷上脱模油后浇筑胶料，充分振捣均匀后合模，然后进行加压，5-10s后补料并保压；
S4、对模具加热至50-60℃，触发热膨胀微球的膨胀动作，迫使浆料充分密实；
S5、成型后脱模取出制品打磨后进行养护，结束后码垛入库。
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