CN203256955U - 三维腔体纤维结构增强水泥机制板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及的是一种三维腔体纤维结构增强水泥机制板，具体来说是指通过三维纤维连接体形成腔体结构，复合填充高性能抗裂水泥基材料，实现一种采用机械化生产工艺、高强轻质、装饰效果丰富的新型建筑材料及制品。包括底层、三维纤维腔体层和装饰面层。装饰面层由装饰面层砂浆制成，装饰面层设置在三维纤维腔体层上部，装饰面层连接三维纤维腔体层；三维纤维腔体层由三维纤维连接体填充高性能抗裂水泥浆料制成；三维纤维腔体层连接底层，底层由高性能抗裂水泥浆料制成。产品主要应用在建筑外墙装饰、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，桥梁等施工中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种三维腔体纤维结构增强水泥机制板，具体来说是指通过三维纤维连接体形成腔体结构，复合填充高性能抗裂水泥基材料，实现一种采用机械化生产工艺、高强轻质、装饰效果丰富的新型建筑材料及制品。产品主要应用在建筑外墙装饰、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，桥梁等施工中。
技术背景
在现代化建筑外墙应用中，更立体更简洁的装饰饰面要求使大板块幕墙产品成为国内外普遍发展的趋势，同时高层建筑的结构安全性又对轻质化、标准化幕墙材料提出要求。传统建筑幕墙材料石材制品加工难度高、脆性大、重量大；金属幕墙装饰效果简单、强度差、易变形；预制混凝土过于笨重，都不适合应用在高层建筑大板块结构中。而玻璃幕墙由于稳定性差，光污染严重频频在城市造成玻璃雨危害。
在这种情形下，纤维增强水泥制品由于高强轻质、装饰效果突出、可塑性高的优点受到国内外专家关注，行业内普遍采用喷射或浇注工艺制备纤维增强水泥有制品，这种工艺中存在两大缺点：一是由于纤维呈三维异向分布，力学增强效果不明显，产品的尺寸受到较大限制，只能制备小型建筑构件。二是半手动化生产工艺使产品无法标准化、规模化生产，性能稳定性差。在此基础上不少厂家采用铺设多层纤维网格布来补偿增强水泥基制品的工艺，通过纤维二维定向分布，能一定程度上提高了纤维力学利用效率，同时也造成了不同方向的结构受力不均匀，在制备大板块时易造成开裂、抗折强度低的缺点。因此制备大板块纤维增强水泥机制板产品成为市场发展的必然要求。
发明内容
本实用新型的目的在于针对上述不足之处，提供一种三维腔体纤维结构增强水泥机制板，采用三维纤维连接体形成腔体结构，复合填充高性能水泥基材料，通过机械化生产线，实现一种高强轻质、装饰效果丰富、性能稳定、尺寸规格较大且可切割的机制板产品。
本实用新型三维腔体纤维结构增强水泥机制板是采取以下技术方案实现：
三维腔体纤维结构增强水泥机制板包括底层、三维纤维腔体层、装饰面层。装饰面层由装饰面层砂浆制成，装饰面层设置在三维纤维腔体层上部，装饰面层连接三维纤维腔体层；三维纤维腔体层由三维纤维连接体填充高性能抗裂水泥浆料制成；三维纤维腔体层连接底层，底层由高性能抗裂水泥浆料制成。
所述的三维纤维连接体采用短切玻璃纤维编织的三维玻璃纤维网架，或者是用高弹性模量纤维复合低弹性模量纤维编织的三维混杂纤维网架。
所述的高弹性模量纤维是指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；所述的低弹性模量短纤维是指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、尼龙纤维中的一种或几种。
一种三维腔体纤维结构增强水泥机制板的生产方法：
1）、将水泥、骨料、无机抗裂剂、聚合物、外加剂、活性材料、水按照下述重量百分配比混合，搅拌均匀后制成装饰面层砂浆。其中原料重量百分配比为：
水泥 20-45%
骨料 25-60%
无机抗裂剂 0.1-6%
聚合物 0.1-2.5%
外加剂 0.1-2%
活性材料 0.1-5%
水 8-20％
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；
所述的无机抗裂剂采用:晶体补偿收缩材料、微晶纤维材料、无机稳定剂的组合按60:30:10 比例配置而成;
所述的装饰面层砂浆可根据实际要求添加颜料，颜料重量配比占装饰面层砂浆总量0.1-5%；
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。
所述的外加剂可以采用减水剂、防冻剂、早强剂、增稠剂、缓凝剂中的一种或几种。
所述的活性材料可以采用偏高岭土、粉煤灰、矿粉、石粉、硅灰中的一种或几种。
2）、在流水线端口通过吸盘机械手放置托板，托板随生产线运输，在布料口前铺设PVA卷材或牛皮纸作为成型辅料。
3）、将配置好的面层砂浆，泵送至布料口后浇筑至托板上，通过由安装在生产线上的刮板限高和震动器震动10-20分钟后，形成5-9mm厚装饰面层；
4）、装饰面层初凝10-20分钟后，通过输送带传输，自动装置将三维纤维连接体铺设在装饰面层上，形成三维腔体纤维结构。
5）、将水泥、水、超细石英粉、活性材料、高弹性模量纤维、低弹性模量纤维、硅氧烷改性聚合物、外加剂、纳米材料、无机抗裂剂按照下述重量百分配比混合，搅拌均匀制成高性能抗裂水泥浆料，其中原料重量百分配比为：
水泥 23-51%
水 10-18%
超细石英粉 25-48%
活性材料 4-10%
高弹性模量纤维 0.4-2%
低弹性模量纤维 0.1-1%
聚合物 0.5-4%
外加剂 0.1-2%
纳米材料 1-5%
无机抗裂剂 0.1-6%
所述的活性材料可以采用偏高岭土、粉煤灰、矿粉、石粉中的一种或几种。
所述的高弹性模量纤维是指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。
所述的低弹性模量纤维是指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过的一种。
所述的外加剂采用减水剂、防冻剂、早强剂、增稠剂、缓凝剂中的一种或几种。
所述的纳米材料选用粉体纳米SiO2、粉体纳米Al2O3、胶态纳米SiO2、胶态纳米Al2O3中的一种，胶态纳米SiO2和胶态纳米Al2O3为稳定性优越的水溶性溶液，固含量为25%~40%。
所述的无机抗裂剂采用晶体补偿收缩材料、微晶纤维材料、无机稳定剂的组合按60:30:10 比例配置而成;
6）、将配置好的高性能抗裂水泥浆料，泵送填充到通过输送带至布料口位置的三维腔体结构中，通过由安装在生产线上的刮板限高和震动器震动10-20分钟后形成三维纤维腔体层；
7）、三维纤维腔体层初凝10-20分钟后，通过输送带传输至布料口位置，将配置好的高性能抗裂水泥浆料，泵送后浇筑到三维纤维腔体层表面，通过由安装在生产线上的刮板限高和震动器震动10-20分钟后形成2-4mm底层；
8）、底层初凝10-20分钟后，通过安装在输送带上的拆边装饰使产品形状规整，再覆盖一层PVA卷材或牛皮纸，产品成型工艺完成。
9）、将成型好的产品常温或蒸汽养护4-24小时后，进行脱模；
10）、根据产品的长度要求进行切割，再根据产品要求采用喷砂、打磨、荔枝面、亚光或酸洗工艺进行表面处理。
11）、对脱模后的产品置于养护室养护1-3天后，制备成制品；
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。
所述的晶体补偿收缩材料采用晶体膨胀剂，以钙质原料20~80%、镁质原料10~60%、硅铝质原料5~40%复合配置组成；所述的无机稳定剂采用硅铝质粉料。
所述的微晶纤维材料是指长度<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。
本实用新型的有益效果：
a、采用三维纤维连接体作为腔体,填充高性能水泥基材料，实现了纤维的三维定向增强，使板材结构受力均匀，与采用网格布铺设或纤维喷射、浇注工艺相比，极大幅度提升抗折、抗弯强度，为大规格尺寸板材生产提供力学保证。
b、产品组成配方中，创新性的采用由晶体补偿收缩材料、微晶纤维材料、无机稳定剂组成的双晶抗裂剂。晶体补偿收缩材料通过晶体生长来减少表面张力，只需添加极少的量就能达到普通膨胀剂的使用效果，且大幅度降低混凝土制品干收缩。微晶纤维材料的应用，有效减少表面微裂纹的产生；与低弹性模量纤维、高弹性模量纤维复配在三维腔体层中，实现力学级配设计，提高制品的耐久性能和使用寿命。
c、采用机械化生产线，与市面其他产品相比，具有规范性、厚薄均匀、结构致密、质感稳定，而且工艺稳定，品质稳定，产品应用过程中不会受环境影响。
d、该产品的外观尺寸比较大，当然也可以切割。产品的厚度、表面纹理以及表面颜色都是可以定制的，甚至可以在产品的表面做一些处理，可以做出石材以及木制品的效果，甚至一些图案效果，总而言之三维腔体纤维结构增强水泥板的产品形态灵活多样。
e、材料的强度高。抗压强度大、抗弯曲强度大、收缩率低，既可以用作外墙装饰板，也可以用作建筑幕墙板。也就是三维腔体纤维结构增强水泥机制板是建筑外墙的衣裳，应用领域宽广，具有市场前景。
附图说明
以下结合附图对本实用新型作进一步说明：
图1是三维腔体纤维结构增强水泥机制板的结构示意图。
具体实施方式
一种三维腔体纤维结构增强水泥机制板，包括底层3、三维纤维腔体层2、装饰面层1。装饰面层1由装饰面层砂浆制成，装饰面层1设置在三维纤维腔体层2上部，装饰面层1连接三维纤维腔体层2；三维纤维腔体层2由三维纤维连接体4填充高性能抗裂水泥浆料制成；三维纤维腔体层2连接底层3，底层3由高性能抗裂水泥浆料制成。
所述的三维纤维连接体采用短切玻璃纤维编织的三维玻璃纤维网架，或者是用高弹性模量纤维复合低弹性模量纤维编织的三维混杂纤维网架。
所述的高弹性模量纤维是指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；所述的低弹性模量短纤维是指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、尼龙纤维中的一种或几种。
实施例1：
1）、按照重量百分配比将水泥20kg（20%）、砂子30kg（30%）、玻璃碎屑24kg（24%）、无机抗裂剂6kg（6%，钙质原料：镁质原料：硅铝原料：氧化铝基超短纤维：氧化硅基超短纤维：硅铝质粉末=2.52:0.9:0.18:0.6:1.2:0.6）、粉状颜料4kg（4%）、无皂硅氧烷改性聚丙乳液2kg（2%）、萘磺酸盐甲醛缩合物1kg（1%）、偏高岭土3kg（3%）、矿粉2kg（2%）、水8kg（8%）混合，搅拌均匀后制成装饰面层砂浆。
2）、在流水线端口通过吸盘机械手放置托板，托板随生产线运输，在布料口前铺设PVA卷材作为成型辅料。
3）、将配置好的面层砂浆，泵送至布料口后浇筑至托板上，通过由安装在生产线上的刮板限高和震动器震动10分钟后，形成5mm厚装饰面层。
4）、装饰面层初凝10分钟后，通过输送带传输，自动装置将三维纤维连接体铺设在装饰面层上，形成三维腔体纤维结构。
5）、按照重量百分配比将水泥23kg（23%）、水10kg（10%）、超细石英粉45.6kg（45.6%）、偏高岭土4kg（4%）、石粉4kg（4%）、碳纤维0.3kg（0.3%）、玻璃纤维0.1kg（0.1%）、PP纤维0.8kg（0.8%）、PVA纤维0.2kg（0.2%）、无皂硅氧烷改性聚丙乳液3kg（3%）、萘磺酸盐甲醛缩合物1kg（1%）、粉体纳米SiO23kg（3%）、无机抗裂剂5kg（5%，钙质原料：镁质原料：硅铝原料：氧化铝基超短纤维：氧化硅基超短纤维：硅铝质粉末=0.9:0.9:1.2:0.5:1:0.5）混合，搅拌均匀制成高性能抗裂水泥浆料。
6）、将配置好的高性能抗裂水泥浆料，泵送填充到通过输送带至布料口位置的三维腔体结构中，通过由安装在生产线上的刮板限高和震动器震动10分钟后形成三维纤维腔体层。
7）、三维纤维腔体层初凝10分钟后，通过输送带传输至布料口位置，将配置好的高性能抗裂水泥浆料，泵送后浇筑到三维纤维腔体层表面，通过由安装在生产线上的刮板限高和震动器震动10分钟后形成4mm底层。
8）、底层初凝10分钟后，通过安装在输送带上的拆边装饰使产品形状规整，再覆盖一层PVA卷材，产品成型工艺完成。
9）、将成型好的产品常温养护4小时后，进行脱模。
10）、根据产品的长度要求进行切割，再采用喷砂工艺对产品进行表面处理。
11）、对脱模后的产品置于养护室养护1天后，制备成制品。
实施例2：
1）、按照重量百分配比将水泥41.4kg（41.4%）、细石子15kg（15%）、陶瓷碎屑10kg（10%）、无机抗裂剂4kg（4%，钙质原料：镁质原料：硅铝原料：氧化锆基超短纤维：碳化硅基超短纤维：硅铝质粉末=1.92:0.24:0.24:0.8:0.4:0.4）、液状颜料0.1kg（0.1%）、无皂硅氧烷改性苯丙乳液2.5kg（2.5%）、磺化三聚氰胺甲醛缩合物1kg（1%）、硫酸盐1kg（1%）、偏高岭土3kg（3%）、石粉2kg（2%）、水20kg（20%）混合，搅拌均匀后制成装饰面层砂浆。
2）、在流水线端口通过吸盘机械手放置托板，托板随生产线运输，在布料口前铺设牛皮纸作为成型辅料。
3）、将配置好的面层砂浆，泵送至布料口后浇筑至托板上，通过由安装在生产线上的刮板限高和震动器震动15分钟后，形成7mm厚装饰面层。
4）、装饰面层初凝15分钟后，通过输送带传输，自动装置将三维纤维连接体铺设在装饰面层上，形成三维腔体纤维结构。
5）、按照重量百分配比将水泥51kg（51%）、水12.1kg（12.1%）、超细石英粉25.3kg（25.3%）、粉煤灰4kg（4%）、钢纤维1kg（1%）、玻璃纤维1kg（1%）、PP纤维0.05kg（0.05%）、PU纤维0.05kg（0.05%）、无皂硅氧烷改性苯丙乳液0.5kg（0.5%）、聚羧酸减水剂0.1kg（0.1%）、粉体纳米Al2O31kg（1%）、无机抗裂剂3kg（3%，钙质原料：镁质原料：硅铝原料：氧化锆基超短纤维：碳化硅基超短纤维：硅铝质粉末=0.3:0.9:0.3:0.25:0.5:0.25）混合，搅拌均匀制成高性能抗裂水泥浆料。
6）、将配置好的高性能抗裂水泥浆料，泵送填充到通过输送带至布料口位置的三维腔体结构中，通过由安装在生产线上的刮板限高和震动器震动15分钟后形成三维纤维腔体层。
7）、三维纤维腔体层初凝15分钟后，通过输送带传输至布料口位置，将配置好的高性能抗裂水泥浆料，泵送后浇筑到三维纤维腔体层表面，通过由安装在生产线上的刮板限高和震动器震动15分钟后形成2mm底层。
8）、底层初凝15分钟后，通过安装在输送带上的拆边装饰使产品形状规整，再覆盖一层牛皮纸，产品成型工艺完成。
9）、将成型好的产品常温养护15小时后，进行脱模。
10）、根据产品的长度要求进行切割，再采用打磨工艺对产品进行表面处理。
11）、对脱模后的产品置于养护室养护2天后，制备成制品。
实施例3：
1）、按照重量百分配比将水泥45kg（45%）、金属碎屑15kg（15%）、云母碎片10kg（10%）、无机抗裂剂5kg（5%，钙质原料：镁质原料：硅铝原料：硫酸钙基超短纤维：氧化锌基超短纤维：硅铝质粉末=0.9:0.9:1.2:0.5:1:0.5）、液体颜料2kg（2%）、无皂硅氧烷改性硅丙乳液0.1kg（0.1%）、聚羧酸减水剂1kg（1%）、氯化钙1kg（1%）、粉煤灰0.9kg（0.9%）、水20kg（20%）混合，搅拌均匀后制成装饰面层砂浆。
2）、在流水线端口通过吸盘机械手放置托板，托板随生产线运输，在布料口前铺设PVA卷材作为成型辅料。
3）、将配置好的面层砂浆，泵送至布料口后浇筑至托板上，通过由安装在生产线上的刮板限高和震动器震动20分钟后，形成9mm厚装饰面层。
4）、装饰面层初凝20分钟后，通过输送带传输，自动装置将三维纤维连接体铺设在装饰面层上，形成三维腔体纤维结构。
5）、按照重量百分配比将水泥23.4kg（23.4%）、水18kg（18%）、超细石英粉48kg（48%）、粉煤灰2kg（2%）、矿粉2kg（2%）、玻璃纤维0.8kg（0.8%）、玄武岩纤维0.2kg（0.2%）、PU纤维0.3kg（0.3%）、尼龙纤维0.2kg（0.2%）、无皂硅氧烷改性硅丙乳液1kg（1%）、聚羧酸减水剂1kg（1%）、亚硝酸盐1kg（1%）、胶态纳米Al2O32kg（2%，固含量25%）、无机抗裂剂0.1kg（0.1%，钙质原料：镁质原料：硅铝原料：硫酸钙基超短纤维：氧化锌基超短纤维：硅铝质粉末=0.012:0.036:0.012:0.01:0.02:0.01）混合，搅拌均匀制成高性能抗裂水泥浆料。
6）、将配置好的高性能抗裂水泥浆料，泵送填充到通过输送带至布料口位置的三维腔体结构中，通过由安装在生产线上的刮板限高和震动器震动20分钟后形成三维纤维腔体层。
7）、三维纤维腔体层初凝20分钟后，通过输送带传输至布料口位置，将配置好的高性能抗裂水泥浆料，泵送后浇筑到三维纤维腔体层表面，通过由安装在生产线上的刮板限高和震动器震动20分钟后形成3mm底层。
8）、底层初凝20分钟后，通过安装在输送带上的拆边装饰使产品形状规整，再覆盖一层牛皮纸，产品成型工艺完成。
9）、将成型好的产品常温养护24小时后，进行脱模。
10）、根据产品的长度要求进行切割，再采用荔枝面工艺对产品进行表面处理。
11）、对脱模后的产品置于养护室养护3天后，制备成制品。
本实用新型三维腔体纤维结构增强水泥机制板及其生产方法的产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）≤1×10-4；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 (4)
1.一种三维腔体纤维结构增强水泥机制板，其特征在于：包括底层、三维纤维腔体层和装饰面层；装饰面层由装饰面层砂浆制成，装饰面层设置在三维纤维腔体层上部，装饰面层连接三维纤维腔体层；三维纤维腔体层由三维纤维连接体填充高性能抗裂水泥浆料制成；三维纤维腔体层连接底层，底层由高性能抗裂水泥浆料制成。
2.根据权利要求1所述的三维腔体纤维结构增强水泥机制板，其特征在于：所述的三维纤维连接体采用短切玻璃纤维编织的三维玻璃纤维网架，或者是用高弹性模量纤维复合低弹性模量纤维编织的三维混杂纤维网架。
3.根据权利要求2所述的三维腔体纤维结构增强水泥机制板，其特征在于：所述的高弹性模量纤维是指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。
4.根据权利要求2所述的三维腔体纤维结构增强水泥机制板，其特征在于：所述的低弹性模量短纤维是指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、尼龙纤维中的一种或几种。
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