CN112794691A - 一种清水混凝土面板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种清水混凝土面板及其制备方法，本发明技术方案通过加入高强弹簧钢丝网，增大了该清水混凝土面板的强度和可变形能力，当清水混凝土面板受到外力时，高强弹簧钢丝网与混凝土协同作用，发生轻微弹性变形，避免清水混凝土面板开裂。同时优化混凝土配方，减轻了清水混凝土面板的重量和厚度，节约了成本，具有极大的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种清水混凝土面板及其制备方法。
背景技术
随着经济的高速发展、生活水平的提高、人们审美理念的变化对建筑装饰的观赏性、功能性、耐久性、多样性、便利性有越来越高的要求。清水混凝土又称装饰混凝土，在混凝土浇筑后，不再有任何涂装、贴瓷砖、贴石材等材料，表现混凝土的一种素颜的手法。
清水混凝土面板因极具装饰效果而闻名，是通过混凝土的本色和自身质感实现美观效果的装饰板，也是名副其实的绿色装饰材料。但在实践应用中，清水混凝土面板也暴露了诸多缺陷和通病，例如清水混凝土面板厚度过大、自重大，安装麻烦，严重限制了清水混凝土面板的发展。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种清水混凝土面板及其制备方法，旨在提供一种超薄清水混凝土面板。
为实现上述目的，本发明提出的清水混凝土面板，其制备材料包含高强弹簧钢丝网，及以下组份，按重量计：水20～60份，硅酸盐水泥88～92份，硫铝酸盐水泥8～12份，硅灰3～20份，石英粉0～35份，玻化微珠0～100份，防水剂0～3份，减水剂0～3份，石英砂0～150份，可再分散乳胶粉0～7份，纤维素醚0.1～0.8份。
在一实施例中，所述高强弹簧钢丝网的抗拉强度为1580～2020MPa。
在一实施例中，所述高强弹簧钢丝网的丝径为2.0～10.0mm。
在一实施例中，所述高强弹簧钢丝网的孔径为1～100mm。
在一实施例中，所述清水混凝土面板的厚度为10～100mm。
在一实施例中，所述清水混凝土面板的厚度为20～50mm。
本发明还提出一种清水混凝土面板的制备方法，所述清水混凝土面板的制备方法包括如下步骤：
步骤S1：支模板，按设计要求将高强弹簧钢丝网放置到位并固定；
步骤S2：按比例，将硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、硅灰、防水剂、石英粉、纤维素醚、可再分散乳胶粉和减水剂混合均匀；
步骤S3：按比例加入石英砂、玻化微珠和水，继续搅拌均匀，得到混凝土浆料；
步骤S4：将混凝土浆料倒入模板内，采用平板振动器振捣密实，表面抹平压光并进行养护，得到清水混凝土面板。
在一实施例中，所述步骤S4后，还可以包括步骤S5：所述清水混凝土面板表面喷涂保护剂和/或防护剂。
本发明公开一种清水混凝土面板及其制备方法，本发明技术方案通过加入高强弹簧钢丝网，增大了该清水混凝土面板的强度和可变形能力，当清水混凝土面板受到外力时，高强弹簧钢丝网与混凝土协同作用，发生轻微弹性变形，避免清水混凝土面板开裂。同时优化混凝土配方，减轻了清水混凝土面板的重量和厚度，节约了成本，具有极大的推广价值。
具体实施方式
下面将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的一部分实施例，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作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。
本发明提出一种清水混凝土面板，其制备材料包含高强弹簧钢丝网，及以下组份，按重量计：水20～60份，硅酸盐水泥88～92份，硫铝酸盐水泥8～12份，硅灰3～20份，石英粉0～35份，玻化微珠0～100份，防水剂0～3份，减水剂0～3份，石英砂0～150份，可再分散乳胶粉0～7份，纤维素醚0.1～0.8份。
本发明技术方案通过加入高强弹簧钢丝网，增大了该清水混凝土面板的强度和可变形能力，当清水混凝土面板受到外力时，高强弹簧钢丝网与混凝土协同作用，发生轻微弹性变形，避免清水混凝土面板开裂。同时优化混凝土配方，减轻了清水混凝土面板的重量和厚度，节约了成本，具有极大的推广价值。
并且，本发明技术方案通过上述组分可以制成超薄清水混凝土面板，从而解决了现有技术中清水混凝土面板过厚过重的问题，既保证了面板表面的色泽度、平整度、孔隙率、色差等方面的要求，又满足了清水混凝土面板对工作性能如强度、自重轻等的要求，也提高了产品的耐久性和保温性能。采用复配硅酸盐-硫铝酸盐水泥获得性能优良的水泥基材料，加上硅灰等其他各组分的配合作用，提高了清水混凝土面板的密实性，减少了面板表面微小裂缝的产生，避免面板在使用过程中发生开裂现象，在获得超薄清水混凝土面板的同时，确保清水混凝土面板的强度。
具体的，硅酸盐水泥主要由C3S、C2S、C3A、C4AF四种矿物构成，主要的水化产物为C-S-H和Ca(OH)2，具有凝结时间适宜、强度高且稳定、抗冻性好等优点。硫铝酸盐水泥主要是以无水硫(铁)铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成，具有快硬、早强、微膨胀、低碱度、耐侵蚀等性能，在高强混凝土建筑等方面具有硅酸盐水泥所没有的优势。将硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥复合使用，可以充分发挥其各自性能上的优点，可发生水化促进与水化叠加效应，从而获得性能优良的水泥基材料。该硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥可以采用白色硅酸盐水泥和白色硫铝酸盐水泥，提高了清水混凝土面板的装饰性。
具体的，硅灰也叫微硅粉，主要由Si02组成，其火山灰效应极强，水泥熟料的Ca(OH)2与硅灰活性组分反应，产物是硅酸钙和碳酸钙，能显著地改善混凝土浆体内部的微观结构，填充于水泥颗粒孔隙之间、水泥浆与砂的间隙之间，改善其内部结构，有效地增强混凝土的早期强度。为了提高清水混凝土面板的装饰性，硅灰可以采用白硅灰。
具体的，石英粉含有的SiO2可与水泥水化产物Ca(OH)2在面板蒸汽养护时发生化学反应，生成强度更高更稳定的晶体C5S6H5，且石英粉的细度较大，可以填充在水泥颗粒和砂的间隙中，提高混凝土浆料的密实性，保证了清水混凝土面板的强度。并且，石英粉白度高，也保证了清水混凝土面板的装饰性能。
具体的，随着玻化微珠的加入，混凝土内部的热传递现象复杂，热传导、热对流和热辐射在混凝土内部任意方向同步进行，混凝土内部热量传递受到极大阻碍，同时玻化微珠分布均匀，使混凝土各处热阻均匀增大，从而降低了混凝土的导热系数，使清水混凝土面板具有保温功能。
具体的，防水剂可以为渗透结晶型防水剂，在水的作用下，渗透结晶型防水剂中的活性物质能够渗透到混凝土或砂浆基体内部，与水泥水化产物反应生成不溶于水的枝蔓状结晶体，堵塞孔隙及裂缝，从而提高混凝土或砂浆的致密性，抗渗性能强，达到防水目的。并且，渗透结晶型防水剂中的活性组分在干燥条件下处于休眠状态，当遇到水后能再次被激活，继续渗透并生成结晶体堵塞孔隙及裂缝，从而完成自我修复，能封闭不大于0.4mm的微裂缝。
具体的，减水剂可以是聚羧酸减水剂。聚羧酸减水剂具有绿色环保、减水率高、体积稳定等特性，同时可以在保证流动性的条件下，降低水的消耗量，带来水胶比的下降，使混凝土强度增强，并在最大限度上避免清水混凝土面板应用过程中的缓凝引起泌水等问题。且聚羧酸减水剂与其他混凝土外加剂均具有较好的适应性，通过复配能够实现叠加效应。
具体的，石英砂的强度高，可以减少基体与骨料界面的缺陷与应力集中，提高了混凝土面板强度。该石英砂的粒度可以是40至70目。
具体的，可再分散乳胶粉加入到水泥浆体中重新形成乳液并在养护过程中干燥成膜，可以改善水泥浆体流动性，提高了混凝土面板的抗折、抗压强度。
具体的，纤维素醚属于高分子聚合物，能粘结Ca(OH)2，增加水泥浆体的内聚力，使得混凝土在流动过程中剪切力变大，从而降低混凝土的坍落度和扩展度，同时由于增粘保水作用，减少了混凝土在硬化过程极易产生中的微观裂缝，进而提高了混凝土的强度。
考虑到面板的厚度过小，容易开裂，而面板的厚度过大，又实现不了便于安装的目的，在一实施例中，所述清水混凝土面板的厚度为10～100mm。进一步地，为了获得超薄清水混凝土面板，在一实施例中，所述清水混凝土面板的厚度为20～50mm。
具体的，高强弹簧钢丝网是一种新型的强化混凝土结构的建筑用材，高强弹簧钢丝网具有高强度，抵御在外力建筑物下发生变形的能力大，一旦超外力发生，只会发生弹性变形，并保持继续受力，当超外力消失后，弹性变形恢复，高强弹簧钢丝网继续正常发挥作用。并且高强弹簧钢丝网具有极强的耐腐蚀能力，与混凝土和砂浆等有着良好的相容性和耐久性。
高强弹簧钢丝网的抗拉强度高达1580MPa以上，弹性模量为2.1×105MPa，高强弹簧钢丝网的网格节点可以采用焊接固定，焊接点抗剪强度可以高达2000N以上，使钢丝的长度缩小在两个网格之间，极大地缩短了钢丝的长度，同时加大高强弹簧钢丝的强度。高强弹簧钢的弹性远大于耐碱玻璃纤维，高强弹簧钢的弹性模量为2.1×105MPa时，相比弹性模量为7.3×104MPa的耐碱玻璃纤维，高强弹簧钢的弹性模量为耐碱玻璃纤维的2.8倍。在一实施例中，所述高强弹簧钢丝网的抗拉强度为1580～2020MPa。所述高强弹簧钢丝网的丝径为2.0～10.0mm；和/或，所述高强弹簧钢丝网的孔径为1～100mm。
本发明还提出一种清水混凝土面板的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：支模板，按设计要求将高强弹簧钢丝网放置到位并固定；
步骤S2：按比例，取硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、硅灰、防水剂、石英粉、纤维素醚、可再分散乳胶粉和减水剂，混合均匀；
步骤S3：按比例加入石英砂、玻化微珠和水，继续搅拌均匀，得到混凝土浆液；
步骤S4：将混凝土浆料倒入模板内，采用平板振动器振捣密实，表面抹平压光并进行养护，得到清水混凝土面板；
步骤S5：所述清水混凝土面板表面喷涂保护剂和/或防护剂。
具体的，步骤S5中喷涂的保护剂为混凝土保护剂，具有超强的渗透能力、良好的耐候性、优异的防水性能，阻止以水为载体的一些介质对混凝土的侵蚀，提高了混凝土面板的耐久性，延长混凝土面板的使用寿命。
防护剂可以包括硅溶胶和TiO2溶液，可以依次在清水混凝土面板表面喷涂硅溶胶和TiO2溶液。硅溶胶是以SiO2为基本单位在水中的分散体，它的突出优点是一旦成膜就不会再溶解，因而其耐水性良好。硅溶胶因颗粒细小(5～40nm)，对基层渗透力强，可通过毛细管作用渗入混凝土基材的内部，并与混凝土基层中的Ca(OH)2生成硅酸钙，使其具有较强的黏结力。TiO2具有活性高、稳定性好、价格低廉和对人体无害等特点，而TiO2会被阳光中的紫外线激发而使有机颗粒和空气污染物分解或转化，从而使清水混凝土面板具有自清洁功能。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种清水混凝土面板，板长3.2m(计算跨度L0＝3.0m)，板宽900mm，板厚100mm，均布活荷载标准值3.0kN/mm2，线性恒荷载标准值gk＝2.7kN/m，混凝土保护层c＝10mm，ɑ1＝1.0，
则线性均布活荷载标准值：qk＝3.0×0.9＝2.7kN/m；
板跨中最大弯矩设计值：
采用C60混凝土，fc＝27.5N/mm2，ftk＝2.85N/mm2，采用60Si2CrVA高强弹簧钢丝网，抗拉强度1862MPa，
选用双排双向
As＝87.92mm2，
因此，该清水混凝土面板满足《混凝土结构设计规范》GB50010(2015年版)中关于结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值0.2mm的要求。
实施例2
一种清水混凝土面板，板长3.2m(计算跨度L0＝3.0m)，板宽900mm，板厚100mm，均布活荷载标准值3.0kN/mm2，线性恒荷载标准值gk＝2.7kN/m，混凝土保护层c＝10mm，ɑ1＝1.0，
则线性均布活荷载标准值：qk＝3.0×0.9＝2.7kN/m；
板跨中最大弯矩设计值：
采用C60混凝土，fc＝27.5N/mm2，ftk＝2.85N/mm2，采用38SiMnVBE高强弹簧钢丝网，抗拉强度2020MPa，
选用双排双向
As＝94.2mm2，
因此，该清水混凝土面板满足《混凝土结构设计规范》GB50010(2015年版)中关于结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值0.2mm的要求。
实施例3
一种清水混凝土面板，板长3.2m(计算跨度L0＝3.0m)，板宽900mm，板厚80mm，均布活荷载标准值3.0kN/mm2，线性恒荷载标准值gk＝2.7kN/m，混凝土保护层c＝10mm，ɑ1＝1.0，
则线性均布活荷载标准值：qk＝3.0×0.9＝2.7kN/m；
板跨中最大弯矩设计值：
采用C60混凝土，fc＝27.5N/mm2，ftk＝2.85N/mm2，采用60Si2CrVA高强弹簧钢丝网，抗拉强度1862MPa。
选用双排双向
As＝75.36mm2，
因此，该清水混凝土面板满足《混凝土结构设计规范》GB50010(2015年版)中关于结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值0.2mm的要求。
对比例
一种传统清水混凝土面板，板长3.2m(计算跨度L0＝3.0m)，板宽900mm，板厚100mm，均布活荷载标准值3.0kN/mm2，线性恒荷载标准值gk＝2.7kN/m，混凝土保护层c＝10mm，ɑ1＝1.0，
则线性均布活荷载标准值：qk＝3.0×0.9＝2.7kN/m；
板跨中最大弯矩设计值；
采用C30混凝土，fc＝14.3N/mm2，ftk＝2.01N/mm2，抗拉强度270MPa，fy＝210N/mm2，as＝c+5＝15+5＝20mm，h0＝100-15＝85mm，
选用双排双向
As＝523mm2；
计算裂缝宽度取标准组合Mq，则
纵向受拉钢筋等效直径：
裂缝最大宽度：
因此，该传统清水混凝土面板也满足《混凝土结构设计规范》GB50010(2015年版)中关于结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值0.2mm的要求。
采用上述清水混凝土面板的制备方法生产出来的样品与传统清水混凝土面板进行测试，对比结果如下：
注：60Si2CrVA钢材：7.5元/kg，38SiMnVBE：7.8元/kg，HPB300钢材：4.5元/kg。
从实施例1至3以及对比例的实验结果可看出，本发明技术方案的清水混凝土面板的成本明显低于传统清水混凝土面板的成本，并且，本发明技术方案的清水混凝土面板的重量远小于传统清水混凝土面板。由此说明，本发明技术方案的清水混凝土面板强度大，自重小，方便运输，施工工人拿取相对轻松方便，从而便于该清水混凝土面板的安装操作。
上表看出，在满足规范最大裂缝宽度要求的情况下(最大裂缝宽度小于0.2mm)，本发明技术方案的清水混凝土面板使用的钢材最低的成本可以为57.00元，而对比例中使用的钢材成本为283.78元，即实施例3的清水混凝土面板的钢材成本只有对比例传统清水混凝土面板的20.09％，大大地降低了产品的生产成本。由此可见，本发明技术方案的清水混凝土面板节省了生产成本，具有巨大的经济效益和良好的市场前景。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种清水混凝土面板，其特征在于，其制备材料包含高强弹簧钢丝网，及以下组份，按重量计：水20～60份，硅酸盐水泥88～92份，硫铝酸盐水泥8～12份，硅灰3～20份，石英粉0～35份，玻化微珠0～100份，防水剂0～3份，减水剂0～3份，石英砂0～150份，可再分散乳胶粉0～7份，纤维素醚0.1～0.8份。
2.如权利要求1所述的清水混凝土面板，其特征在于，所述高强弹簧钢丝网的抗拉强度为1580～2020MPa。
3.如权利要求2所述的清水混凝土面板，其特征在于，所述高强弹簧钢丝网的丝径为2.0～10.0mm。
4.如权利要求3所述的清水混凝土面板，其特征在于，所述高强弹簧钢丝网的孔径为1～100mm。
5.如权利要求4所述的清水混凝土面板，其特征在于，所述清水混凝土面板的厚度为10～100mm。
6.如权利要求5所述的清水混凝土面板，其特征在于，所述清水混凝土面板的厚度为20～50mm。
7.一种清水混凝土面板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：支模板，按设计要求将高强弹簧钢丝网放置到位并固定；
步骤S2：按比例，将硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、硅灰、防水剂、石英粉、纤维素醚、可再分散乳胶粉和减水剂混合均匀；
步骤S3：按比例加入石英砂、玻化微珠和水，继续搅拌均匀，得到混凝土浆液；
步骤S4：将混凝土浆液倒入模板内，采用平板振动器振捣密实，表面抹平压光并进行养护，得到清水混凝土面板。
8.一种如权利要求7所述的清水混凝土面板的制备方法，其特征在于，所述步骤S4后，还可以包括：
步骤S5：所述清水混凝土面板表面喷涂保护剂和/或防护剂。
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