CN203077728U

CN203077728U - 一种抗裂低收缩变形纤维水泥制品

Info

Publication number: CN203077728U
Application number: CN 201220402732
Authority: CN
Inventors: 熊吉如; 王杰; 王鹏程; 陶婷婷
Original assignee: NANJING BEILIDA INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: Nanjing Beilida New Material System Engineering Co ltd
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2022-08-15

Abstract

一种抗裂低收缩变形纤维水泥制品，包括柔性抗裂面层（1）和纤维增强水泥结构层（2）；在柔性抗裂面层（1）上复合有纤维增强水泥结构层（2）；在纤维增强水泥结构层（2）中铺设有0-3层网状增强材料（3）；柔性抗裂面层（1）和纤维增强水泥结构层（2）是在带有装饰效果的模具中复合而成。本产品抗裂性能优异、结构简单合理、生产施工便易，能够在建筑外墙装饰围护、室内工程施工，以及对水泥基材强度和耐久性有较高要求的道路，桥梁等工程中应用。

Description

一种抗裂低收缩变形纤维水泥制品

技术领域

本实用新型涉及的是一种抗裂低收缩变形纤维水泥制品。具体来说纤维级配技术复合高效外加剂技术，实现一种具备抗裂功能、低收缩变形的纤维水泥制品。产品应用范围包括建筑外墙装饰围护、室内工程施工，以及对水泥基材强度和耐久性有较高要求的道路，桥梁等施工。

背景技术

纤维混凝土是当代迅速发展的新型复合建筑材料，是以水泥净浆、砂浆或混凝土作基材，以非连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料所组成的水泥基复合材料的总称。纤维水泥制品中，纤维的主要作用在于延缓水泥基材中裂缝的扩张，提高复合材料韧性。水化热、温度变化、弹性模量的增加、热膨胀系数的变化、干燥及碳化收缩都是引起水泥制品表面开裂的重要因素，通过掺入纤维，水泥基材在自身出现裂缝，通过与纤维的界面黏结，将外力传递给纤维，可以弥补抗拉强度低、变形能力差等弱点。然而，随着高性能混凝土的发展，水泥强度的提高，水灰比的降低，纤维混凝土制品早龄期收缩应变随之增加，当这种收缩应变受到限制时，出现裂缝的可能性便随之增加。

传统工艺上，解决纤维混凝土制品表面易开裂的问题，常常采用掺入少量PP纤维和加入胶浆的方法补偿增强，这种方案主要是通过降低弹性模量，减少表面张力来实现抗裂功能，在实际应用中，这种单一的手段并不能很好的解决制品的微裂纹问题。因此近年来纤维级配技术广受国内外专家关注，理论上这种技术能够既发挥了高弹性模量长纤维延缓大裂缝扩展与增强增韧作用，又发挥了低弹性模量短纤维增强基材和改善细小裂纹的作用。但是实际应用中由于多种纤维增强混凝土分散困难、施工和易性差，实际抗裂作用一般，尤其对于表面微裂纹的控制效果并不明显。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种抗裂低收缩变形纤维水泥制品，它结构合理、生产工艺简单、施工方便，能够较好的解决纤维混凝土制品裂缝、收缩问题，并具有防水抗渗、建筑装饰功能。

本实用新型目的通过以下技术方案得以实现：一种抗裂低收缩变形纤维水泥制品包括柔性抗裂面层和纤维增强水泥结构层；柔性抗裂面层中采用超短纤维-低弹性模量短纤维-高弹性模量长纤维复合增强装饰砂浆制成；柔性抗裂面层上复合有纤维增强水泥结构层；纤维增强水泥结构层采用高弹性模量长纤维复合低弹性模量短纤维增强水泥基材料制成；在纤维增强水泥结构层中铺设有0-3层网状增强材料；柔性抗裂面层和纤维增强水泥结构层是在带有装饰效果的模具中复合而成。

所述的网状增强材料为耐碱玻璃纤维毡、耐碱玻璃纤维增强网格布、钢丝网、碳纤维网中的一种。

所述的超短纤维是指长度<50μm的无机矿物晶须，选用氧化铝基超短纤维、氧化锆基超短纤维、氧化硅基超短纤维、碳化硅基超短纤维、硫酸钙基超短纤维、碳酸钙基超短纤维、Na₂O复合SiO₂基超短纤维、硫酸镁基超短纤维、碳酸钾基超短纤维、氧化锌基超短纤维、硼酸镁基超短纤维和硼酸铝基超短纤维中的一种或几种；

所述的低弹性模量短纤维是指长度为3mm-15mm，弹性模量低于混凝土的纤维材料，选用PP纤维、PVA纤维、PU纤维、尼龙纤维、木浆纤维、纸纤维中的一种或几种；

所述的高弹性模量长纤维是指长度为25mm-51mm，弹性模量高于混凝土的纤维材料，选用碳纤维、玻璃纤维、钢纤维、玄武岩纤维中的一种或者几种；

一种抗裂低收缩变形纤维水泥制品的生产方法如下：

1）将水泥、骨料、颜料、纤维、聚合物、外加剂、活性材料、水按照下述重量百分配比混合，搅拌均匀后制成柔性抗裂面层砂浆，其中原料重量百分配比为：

水泥 25-45%，

骨料 22-55%，

颜料 0-5%，

超短纤维 0-1%

低弹性模量短纤维 0-2%

高弹性模量长纤维 0-3%

聚合物 0-8%

外加剂 0-7%，

活性材料 0-5%

水 10-20％

所述的骨料选用砂子、细石子、玻璃碎屑、陶瓷碎屑、金属碎屑、贝壳类碎屑、云母碎片中的一种或几种；

所述的颜料选用粉状颜料或液体颜料；

所述的聚合物采用无皂硅氧烷改性聚丙乳液、无皂硅氧烷改性苯丙乳液、无皂硅氧烷改性硅丙乳液中的一种；

所述的外加剂采用减水剂、防冻剂、早强剂、增稠剂、缓凝剂、膨胀剂中的一种或几种；

所述的活性材料采用偏高岭土、粉煤灰、矿粉、石粉中的一种或几种。

2）将配置好的面层砂浆，采用喷射或刷涂或铺设振动法，在模具中制作好装饰层，自然固化10-60分钟；

所述的模具由边框模具和底板模具组成；

3）将水泥、砂子、纤维、聚合物、外加剂、活性材料和水按照下述重量百分配比混合，搅拌均匀制成纤维增强水泥结构层砂浆，其中原料重量百分配比为：

水泥 25-34%

砂子 46-55%

低弹性模量短纤维 0-2%

高弹性模量纤维 1-5%

聚合物 0-3%

外加剂 0-5%

活性材料 0-5%

水 10-15%

所述的颜料选用粉状颜料或液体颜料；

所述的活性材料采用偏高岭土、粉煤灰、矿粉、石粉中的一种或几种；

4）将配置好的纤维增强水泥结构层料浆，采用喷射或振动浇注到制作好装饰层的模具中，采用刮板将浆料刮平，然后使用压辊进行辊压密实；

5）将0-3层网状增强材料铺设到模具中，用压辊进行辊压，使之陷入纤维增强水泥结构层中；

6）将成型好的产品常温或蒸汽养护4-24小时后，进行脱模；

7）用喷枪在柔性面层表面均匀喷射或刷涂抗裂保护剂，喷涂量控制在0.01-0.1L/m²，喷涂完成后风干5分钟-30分钟或自然干燥10分钟-60分钟；

所述的抗裂保护剂采用钠基液态固化剂、钾基液态固化剂、锂基液态固化剂、纳米无机硅质液态固化剂中的一种；

8）将产品置于养护室养护1-3天后，制备成抗裂低收缩变形纤维水泥制品。

所述的膨胀剂选用硫铝酸盐、氧化钙类、氧化镁类、晶体膨胀剂中的一种，优选晶体膨胀剂；所述的晶体膨胀剂以钙质原料20~80%、镁质原料10~60%、硅铝质5~40%复合配置组成。

所述的减水剂选用萘磺酸盐甲醛缩合物、磺化三聚氰胺甲醛缩合物、聚羧酸减水剂中的一种；所述的早强剂选用硫酸盐、亚硝酸盐、三乙醇胺中的一种；所述的防冻剂选用氯化钙、碳酸钾、亚硝酸钠中的一种；所述的增稠剂选用羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺中的一种；所述的缓凝剂选用木钙、糖蜜、柠檬酸中的一种。

本实用新型的有益效果是：

1、产品面层中，创新性的加入无机矿物晶须，形成超短纤维-低弹短纤维-高弹长纤维复合增强水泥基材，从弹性模量和长度尺寸上进行级配设计，减少表面微裂纹的产生，提高制品的耐久性能和使用寿命。

2、产品配方中通过高效减水剂和增稠剂的添加，提高水份的利用效率，以增稠和保水作用来防止材料分离及泌水，从而增加水泥胶凝材料的粘聚性和粘结力，减少材料组分的分离率，改善纤维分散特性，从而使纤维级配技术能够更好的应用在工厂生产中。

3、产品配方中添加膨胀剂实现基材的补偿收缩，能够改善水泥石孔径结构，提高力学性能；尤其采用晶体膨胀剂，这种外加剂能够在水泥水化早期和后期发挥作用，降低混凝土制品干收缩，由于是通过晶体生长来减少表面张力，所以只需添加极少的量就能达到普通膨胀剂的使用效果，稳定性能好，对水泥基材自身影响较小。

4、产品配方中添加经过无皂硅氧烷改性的聚合物乳液，不仅具备传统聚合物对纤维混凝土的提高耐久性，实现干养护等有益功能，同时具备调湿作用，在水泥水化过程中毛细孔溶液浓度增大的作用下释放出水分，对毛细孔由于内部相对湿度降低产生的湿度差驱动作用下，给毛细孔及时补湿，从而减少干收缩的产生的裂纹。

5、表面喷涂抗裂保护剂，通过渗入水泥基材料表面的毛细孔，并和其周边的石灰质产生化学反应，在三维空间形成一个网络结构，使水泥中的各种成分固化成一个坚固实体，有效提高了强度、密度和耐磨性，从里到外增强水泥基材料的表面密度及硬度，起到抗裂的作用。

6、制品具有较好的抗收缩、抗裂、抗弯、抗冲击、抗疲劳等优异的性能，因而在道路、机场、桥梁、地下工程领域有着广阔的应用前景。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是一种抗裂低收缩变形纤维水泥制品剖面示意图。

图中：1.柔性抗裂面层 2.纤维增强水泥结构层 3.网状增强材料

具体实施方式

实施案例1：

1）将水泥25kg(25%)、砂子24 kg (24%)、玻璃碎屑10kg（10％）、粉状颜料5kg(5%)、氧化铝基超短纤维0.5kg（0.5%）、硼酸铝超短纤维0.5kg（0.5%）、PP纤维2kg（2%）、碳纤维3kg（3%）、无皂硅氧烷改性聚丙乳液8kg（8%）、减水剂萘磺酸盐甲醛缩合物1kg（1%）、早强剂硫酸盐1kg（1%）、防冻剂氯化钙0.5kg（0.5%）、增稠剂羟丙基甲基纤维素0.5kg（0.5%）、膨胀剂硫铝酸盐4kg（4%）、偏高岭土5kg（5%）和水10kg（10%）按照重量百分配比混合，搅拌均匀后制成柔性抗裂面层砂浆。

2）将配置好的面层砂浆，采用喷射法在模具中制作好装饰层，自然固化10分钟；

3）水泥28kg(28%)、砂子52kg(52%)、PP纤维1kg(1%)、碳纤维1kg（1%）、无皂硅氧烷改性聚丙乳液3kg（3%）、偏高岭土5kg（5%）和水10kg（10%）按照重量百分配比混合，搅拌均匀制成纤维增强水泥结构层砂浆；

4）将配置好的纤维增强水泥结构层料浆，喷射到制作好装饰层的模具中，采用刮板将浆料刮平，然后使用压辊进行辊压密实；

5）将1层耐碱玻璃纤维毡铺设到模具中，用压辊进行辊压，使之陷入纤维增强水泥结构层中；

6）将成型好的产品常温养护24小时后，进行脱模；

7）用喷枪在柔性面层表面均匀喷射钠基液态固化剂，喷涂量控制在0.1L/m²，喷涂完成后风干30分钟；

8）将产品置于养护室养护1天后，制备成抗裂低收缩变形纤维水泥制品。

实施案例2：

1）将水泥45kg(45%)、细石子30.5kg（30.5%）、陶瓷碎屑10kg（10%）、液态颜料3kg（3%）、氧化锆基超短纤维0.3kg（0.3%）、硼酸镁基超短纤维0.2kg（0.2%）、PVA纤维1kg（1%）、玻璃纤维2kg（2%）、无皂硅氧烷改性苯丙乳液5kg（5%）、减水剂磺化三聚氰胺甲醛缩合物0.5kg（0.5%）、早强剂亚硝酸盐0.5kg（0.5%）、防冻剂碳酸钾0.5kg(0.5%)、晶体膨胀剂1.5kg（1.5%，其中钙：镁：硅铝=2：5：3）、粉煤灰3kg（3%）、水20kg（20%）按照重量百分配比混合，搅拌均匀后制成柔性抗裂面层砂浆；

2）将配置好的面层砂浆，采用刷涂法在模具中制作好装饰层，自然固化20分钟；

3）将水泥34kg(34%)、砂子46kg（46%）、玻璃纤维2kg（2%）、减水剂萘磺酸盐甲醛缩合物0.3kg（0.3%）、早强剂硫酸盐0.2kg（0.2%）、防冻剂氯化钙0.2kg(0.2%)、晶体膨胀剂0.3kg（0.3%，其中钙：镁：硅铝=2：5：3）、粉煤灰2kg（2%）、水15kg（15%）按照重量百分配比混合，搅拌均匀制成纤维增强水泥结构层砂浆；

5）将配置好的纤维增强水泥结构层料浆，振动浇注到制作好装饰层的模具中，采用刮板将浆料刮平，然后使用压辊进行辊压密实；

5）将2层耐碱玻璃纤维增强网格布铺设到模具中，用压辊进行辊压，使之陷入纤维增强水泥结构层中；

6）将成型好的产品常温12小时后，进行脱模；

7）用喷枪在柔性面层表面均匀刷涂钾基液态固化剂，刷涂量控制在0.05L/m²，刷涂完成后风干15分钟；

8）将产品置于养护室养护2天后，制备成抗裂低收缩变形纤维水泥制品。

实施案例3：

1）将水泥28kg（28%）、砂子30kg（30%）、金属碎屑25kg（25%）、减水剂聚羧酸1kg（1%）、早强剂三乙醇胺1kg（1%）、防冻剂亚硝酸钠0.5kg（0.5%）、增稠剂羟乙基纤维素0.5kg（0.5%）、膨胀剂氧化镁类1kg(1%)和水13kg按照下述重量百分配比混合，搅拌均匀后制成柔性抗裂面层砂浆；

2）将配置好的面层砂浆，采用铺设振动法，在模具中制作好装饰层，自然固化30分钟；

3）将水泥30kg（30%）、砂子46kg（46%）、PVA纤维2kg（2%）、钢纤维3kg（3%）、玻璃纤维2kg（2%）、无皂硅氧烷改性苯丙乳液1.5kg（1.5%）、减水剂磺化三聚氰胺甲醛缩合物0.5kg（0.5%）、早强剂亚硝酸盐0.5kg（0.5%）、防冻剂碳酸钾0.5kg(0.5%)、膨胀剂硫铝酸盐2kg（2%）和水12kg（12%）按照重量百分配比混合，搅拌均匀制成纤维增强水泥结构层砂浆；

5）将3层钢丝网铺设到模具中，用压辊进行辊压，使之陷入纤维增强水泥结构层中；

6）将成型好的产品常温4小时后，进行脱模；

7）用喷枪在柔性面层表面均匀喷射锂基液态固化剂，喷涂量控制在0.01L/m²，喷涂完成后风干5分钟；

8）将产品置于养护室养护3天后，制备成抗裂低收缩变形纤维水泥制品。

实施案例4：

1）将水泥37kg(37%)、细石子23kg(23%)、贝壳碎屑10kg（10%）、粉状颜料4kg（4%）、氧化硅基超短纤维0.3kg（0.3%）、碳化硅基超短纤维0.2kg（0.2%）、PU纤维0.5kg（0.5%）、钢纤维1kg（1%）、无皂硅氧烷改性硅丙乳液4kg（4%）、矿粉4kg（4%）、水16kg（16%）按照重量百分配比混合，搅拌均匀后制成柔性抗裂面层砂浆；

2）将配置好的面层砂浆，采用喷射在模具中制作好装饰层，自然固化40分钟；

3）将水泥29kg（29%）、砂子48kg（48%）、PU纤维1kg（1%）、玄武岩纤维1kg（1%）、无皂硅氧烷改性硅丙乳液1kg（1%）、减水剂聚羧酸0.5kg（0.5%）、早强剂三乙醇胺0.3kg（0.3%）、防冻剂亚硝酸钠0.2kg（0.2%）、膨胀剂氧化钙类4kg（4%）、矿粉3kg（3%）和水11kg(11%)按照重量百分配比混合，搅拌均匀制成纤维增强水泥结构层砂浆；

4）将配置好的纤维增强水泥结构层料浆，振动浇注到制作好装饰层的模具中，采用刮板将浆料刮平，然后使用压辊进行辊压密实；

5）将成型好的产品蒸汽养护4小时后，进行脱模；

7）用喷枪在柔性面层表面均匀刷涂纳米无机硅质液态固化剂，刷涂量控制在0.01L/m²，刷涂完成后自然干燥10分钟；

本实用新型一种抗裂低收缩变形纤维水泥制品经过测试达到以下技术指标：体积密度≤2.3g/cm³；抗弯比例强度（LOP）≥13MPa；抗弯极限强度（MOR）≥25MPa；抗压强度≥155MPa；抗冲击性能（蒸养3d）≥25KJ/m2；收缩率（28d）≤0.2 ‰；吸水率≤1.2%；冻融循环25次，无起皮，强度保留率≥95%；80℃水浴加速老化7d强度保留率≥90%。

Claims

1.一种抗裂低收缩变形纤维水泥制品，其特征在于包括柔性抗裂面层（1）和纤维增强水泥结构层（2）；在柔性抗裂面层（1）上复合有纤维增强水泥结构层（2）；在纤维增强水泥结构层（2）中铺设有0-3层网状增强材料（3）；柔性抗裂面层（1）和纤维增强水泥结构层（2）是在带有装饰效果的模具中复合而成。

2.根据权利要求1所述的一种抗裂低收缩变形纤维水泥制品，其特征在于所述的网状增强材料（3）为耐碱玻璃纤维毡、耐碱玻璃纤维增强网格布、钢丝网、碳纤维网中的一种。