石膏組合物,砌塊和鋼骨架輕質(zhì)高強(qiáng)防裂石膏條板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石膏組合物，砌塊和鋼骨架鋼絲網(wǎng)（或玻璃纖維網(wǎng)）輕質(zhì)高強(qiáng)防裂石 膏板，尤其涉及鋼骨架鋼絲網(wǎng)（或玻璃纖維網(wǎng)）輕質(zhì)高強(qiáng)防裂石膏條板。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前我國(guó)墻體材料中，傳統(tǒng)墻體材料依然占主導(dǎo)地位，存在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)落后、生產(chǎn)能 耗高、污染環(huán)境等問題。近年來，雖然出現(xiàn)了一些保溫砌塊，但保溫性能不夠理想，且根據(jù)建 筑材料的特點(diǎn)，在提供材料保溫性能的同時(shí)，還不能降低材料在輕質(zhì)、強(qiáng)度和施工方便等方 面的性能和指標(biāo)，由于墻體保溫與其強(qiáng)度、輕質(zhì)等性能往往是相互矛盾的，這對(duì)墻體保溫材 料的研制提出了較大的挑戰(zhàn)。
[0003] 本發(fā)明人的中國(guó)專利申請(qǐng)CN102432262A公開了一種輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合基砌塊，它 使用1〇 _80重量份的建筑石骨粉、10-30重量份的娃酸鹽水泥、10-40重量份的粉煤灰和 0. 1-1. 5重量份的硼砂作為主要原料，在每立方米的容積中使用500-1100公斤的原料，加 水?dāng)嚢璩闪蠞{，直到料漿達(dá)到1600_1650kg/立方米時(shí)停止加水。然后，由于僅僅通過水的 損失（被吸收或養(yǎng)護(hù)過程中的蒸發(fā)）來形成微小氣泡空隙，使得所形成的終產(chǎn)品砌塊的干 容重只能低至ll〇〇kg/m 3,如果進(jìn)一步通過添加水來降低干容重，發(fā)現(xiàn)砌塊的強(qiáng)度、耐水性、 抗凍性能、抗軟化性能等性能顯著下降，因?yàn)樗?、尤其石膏粉都是?duì)水的添加量非常敏感 的物質(zhì)。
[0004] 本發(fā)明人的中國(guó)專利申請(qǐng)201310524565. 5 (CN103553532A)公開了一種復(fù)合基自 保溫砌塊，它是由以下組分進(jìn)行攪拌，澆注成型使其硬化而成型的：半水石膏240-500份； 硅酸鹽水泥80-200份；粉煤灰160-300份；高效減水劑SM8-16份；發(fā)泡劑0. 5-1. 6份。然 而，當(dāng)通過澆注成型和硬化形成砌塊時(shí),尤其當(dāng)形成大型的砌塊如條板材或大型墻體板材 或大型立方體材料時(shí)，從硬化脫模后的砌塊按照澆注時(shí)的堅(jiān)向截面上仔細(xì)觀察，從上往下， 氣泡的大小逐漸縮小并且單位體積中氣泡的密度（或數(shù)量）逐漸變?。礆馀莸姆植济芏?變小），進(jìn)一步導(dǎo)致在砌塊的不同方向上的密度不同和性能不同。尤其當(dāng)制造澆注高度大的 砌塊或板材時(shí)，依賴發(fā)泡劑的作用如表面張力無法克服重力消泡作用。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中公開了各種的石膏條板，它們一般具有以下優(yōu)點(diǎn)：在工廠成型干燥，到 工地經(jīng)吊裝安裝后即可快速成墻；在工廠生產(chǎn)過程中，可快速成型，快速烘干，產(chǎn)量大，易于 形成規(guī)模；石膏條板壁薄，可節(jié)省墻體空間面積，提高住房實(shí)際利用面積；石膏條板具有隔 音、防火等多種功能，可較好地滿足墻體功能要求；石膏條板具有自呼吸功能，是一種生態(tài) 型的墻材；以及，石膏條板可切、可刨、打孔不碎裂，二次加工性能優(yōu)越；
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中的石膏條板也有很多缺陷，其中包括：未經(jīng)處理的石膏條板不耐水，遇 到水浸泡時(shí)，易發(fā)軟，易散；強(qiáng)度不高，一般強(qiáng)度只有2-3. 5Mpa，很少有超過3. 5Mpa的高強(qiáng) 石膏板；市面上的石膏條板均為空心裸板，在搬運(yùn)、吊裝過程中易破損；最大的問題在于： 所有條板(不管是水泥板、石膏板抑或其他板)，在溫度與壓力作用下，易開裂，從而影響其 進(jìn)入市場(chǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供：一種石膏組合物；石膏模制品，例如砌塊、尤其復(fù)合基自保 溫砌塊，和鋼骨架鋼絲網(wǎng)（或玻璃纖維網(wǎng)）輕質(zhì)高強(qiáng)防裂石膏板，尤其涉及鋼骨架鋼絲網(wǎng) (或玻璃纖維網(wǎng)）輕質(zhì)高強(qiáng)防裂石膏條板；以及它們的制備方法。本發(fā)明能夠改善自保溫 砌塊的保溫性能，保證砌磚強(qiáng)度、耐水，抗凍抗?jié)B性好，并且重量輕，在砌塊或板材的各個(gè)方 向上氣泡或泡孔的大小均勻并且氣泡的密度分布均勻。
[0008] 本發(fā)明人經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，嘗試了大量的無機(jī)物原料如高嶺土、膨潤(rùn)土、海泡石、 浮石、珍珠巖等等進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，仍然無法令人滿意地克服在本發(fā)明人先前申請(qǐng)的專利中 所披露的砌塊產(chǎn)品的缺陷（即氣泡的不均勻性問題或密度的不均勻性問題）。轉(zhuǎn)而嘗試使 用有機(jī)物材料以尋求突破，結(jié)果出乎預(yù)料地發(fā)現(xiàn)，通過在本發(fā)明人之前公開的混凝土原料 中進(jìn)一步采用彈性體粉或彈性體顆粒（或，橡膠粉或橡膠顆粒）作為添加劑或助劑，不僅顯 著提高了在砌塊中氣泡或泡孔的大小均勻和分布密度的均勻性，而且提高了氣泡的密度均 勻性，顯著減少了癟泡，改變了砌塊的內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)，與此前公開的砌塊相比在實(shí)現(xiàn)同樣強(qiáng) 度的情況下進(jìn)一步減輕了重量（砌塊密度）或在同樣的砌塊重量（砌塊密度）下實(shí)現(xiàn)了更 高的強(qiáng)度，此外，進(jìn)一步提高了保溫性能和抗凍性能。與此同時(shí)，不影響其它性能如耐水性 或抗軟化性能。在添加彈性體粉或橡膠粉的情況下，甚至不添加發(fā)泡劑也能夠獲得高強(qiáng)度 和質(zhì)輕的砌塊（或砌磚）。更優(yōu)選的是，在配方中進(jìn)一步添加選自于無機(jī)短纖維增強(qiáng)材料和 有機(jī)短纖維增強(qiáng)材料中的短纖維增強(qiáng)材料作為填料或添加劑，橡膠粉與增強(qiáng)纖維相結(jié)合， 能夠不僅提高強(qiáng)度，而且能夠進(jìn)一步改進(jìn)模制品（如砌塊或板材）的比重或密度（或稱作 干容重）的均勻性；尤其在配方中添加有機(jī)短纖維填料，進(jìn)一步減輕質(zhì)量，改進(jìn)模制品的均 勻性的效果會(huì)更好。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施方案，提供一種建筑用的石膏組合物（A)，它包括以下組 分：
[0010] 半水石膏：210-580重量份，優(yōu)選250-540份，更優(yōu)選270-510重量份；
[0011] 硅酸鹽水泥：75-280重量份，優(yōu)選100-250份，更優(yōu)選120-230重量份；
[0012] 粉煤灰：80-380重量份，110-360重量份，優(yōu)選130-340份，更優(yōu)選150-320重量 份，更優(yōu)選170-300重量份；
[0013] 彈性體粉：5-100重量份，優(yōu)選7-90重量份，更優(yōu)選10-80重量份，進(jìn)一步優(yōu)選 12-70重量份，仍然進(jìn)一步優(yōu)選15-60重量份，更優(yōu)選20-50重量份；
[0014] 減水劑：
[0015] 1. 5-40重量份，優(yōu)選4-30重量份，更優(yōu)選6-20重量份，更優(yōu)選8-16重量份 [0016] 發(fā)泡劑：
[0017] 0重量份或0. 1-30重量份，優(yōu)選0. 25-28重量份，優(yōu)選0. 4-22重量份，更優(yōu)選 0. 45-12重量份，進(jìn)一步優(yōu)選0. 5-7重量份，再進(jìn)一步優(yōu)選0. 55-6重量份，優(yōu)選0. 60-4重量 份，更優(yōu)選〇. 65-3. 0重量份，更優(yōu)選0. 7-1. 8份；和
[0018] 水：適量
[0019] 其中水的用量（即所述的適量，例如750-1300重量份，如850-1200重量份，或 900-1100重量份）應(yīng)該使得以上除水之外的上述原料組分與水所形成的混合物（即混凝 土，或漿料）的濕容重在I. 4-1. 85噸/立方米范圍內(nèi)，優(yōu)選在I. 5-1. 75噸/立方米范圍內(nèi)， 優(yōu)選在1. 55-1. 70噸/立方米范圍內(nèi)，優(yōu)選在1. 6-1. 65噸/立方米范圍內(nèi)。
[0020] 優(yōu)選的是，上述組合物還包括：
[0021] 短纖維增強(qiáng)材料10-200重量份，優(yōu)選30-170重量份，進(jìn)一步優(yōu)選50-150重量份， 進(jìn)一步優(yōu)選60-130重量份，更優(yōu)選70-110重量份，仍然更優(yōu)選80-100重量份。
[0022] 這里的短纖維增強(qiáng)材料的平均長(zhǎng)度為IOOum(微米）-5. Omm,優(yōu)選150um-4. Omm, 更優(yōu)選200um_3· 0mm，仍然進(jìn)一步250um_2· Omm,更優(yōu)選300um-l. 5mm，仍然更優(yōu)選 350um-l. 0mm,更優(yōu)選 400um-800um。
[0023] 短纖維起著布筋并減少微裂紋的作用。一般，短纖維增強(qiáng)材料選自于無機(jī)短纖維 增強(qiáng)材料和有機(jī)短纖維增強(qiáng)材料。從減輕質(zhì)量和改進(jìn)模制品的所謂均勻性考慮，優(yōu)選使用 有機(jī)短纖維增強(qiáng)材料。優(yōu)選的是，有機(jī)短纖維增強(qiáng)材料選自植物纖維或合成聚合物短纖維。 其中，植物纖維選自于木質(zhì)纖維素、木粉、麻纖維（粉）、棕纖維（粉）或其它類似的植物纖 維。該合成聚合物短纖維選自聚酰胺、聚酯等，更優(yōu)選采用回收的廢聚合物纖維如回收的聚 酰胺或聚酯。這些短纖維具有以上定義的平均長(zhǎng)度。
[0024] 更優(yōu)選的是,上述組合物還包括：
[0025] 微硅粉10-300重量份，優(yōu)選20-250重量份，進(jìn)一步優(yōu)選30-200重量份，進(jìn)一步優(yōu) 選35-150重量份，更優(yōu)選40-120重量份，仍然更優(yōu)選50-80重量份。
[0026] 更優(yōu)選的是，上述組合物還包括：
[0027] 防凍劑1-100重量份，優(yōu)選3-80重量份，更優(yōu)選5-60重量份，進(jìn)一步優(yōu)選7-50重 量份，仍然優(yōu)選8-40重量份，最優(yōu)選9-20重量份，再進(jìn)一步優(yōu)選8-12份。
[0028] 在申請(qǐng)中使用的彈性體粉或彈性體顆粒（或，橡膠粉或橡膠顆粒）具有的平均粒 度為：I. 25um 至 600um、優(yōu)選 I. 5um 至 550um、優(yōu)選 5um 至 500um、進(jìn)一步優(yōu)選 8um 至 450um、 更優(yōu)選12um至420um、仍然更優(yōu)選15um至400um、優(yōu)選20um至380um、尤其優(yōu)選25um至 350um、更優(yōu)選30um至320um、更優(yōu)選40um至280um、更優(yōu)選50um至250um，例如100um、 150um、200um。
[0029] 上述組合物可用于形成石膏模制品（B):例如石膏砌塊或砌磚，如復(fù)合基自保溫 砌塊或砌磚；或例如石膏板材，如鋼骨架鋼絲網(wǎng)（或玻璃纖維網(wǎng)）輕質(zhì)高強(qiáng)防裂石膏條板。 該石膏模制品（如砌塊或砌磚，或板材）是由該組合物進(jìn)行混合之后澆注和硬化而成型的。 更具體地說，它是由組合物中除水之外的原料組分與水混合后進(jìn)行澆注和硬化而成型的。 通常在模具（或模胎）中澆注和硬化。該模制品（如砌塊）呈現(xiàn)為長(zhǎng)方體形、正方體形、圓 柱體形、棱柱體形（它包括三棱柱體、四棱柱體、五棱柱體、六棱柱體、七棱柱體、八棱柱體、 九棱柱體、十棱柱體，等等）。該模制品也可以呈現(xiàn)為板材的形式，例如兩個(gè)主平面呈現(xiàn)長(zhǎng)方 形的條板材或兩個(gè)主平面呈現(xiàn)正方形的正方板材。這兩種板材也可稱作廣義的砌塊。尺寸 較少的砌塊可以呈現(xiàn)為砌磚形式，尺寸較大的砌塊可以呈現(xiàn)為板材形式。
[0030] 因此，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案，提供一種砌塊（B)，例如石膏砌塊或砌磚， 如復(fù)合基自保溫砌塊或砌磚；該砌塊是由上述組合物進(jìn)行混合之后澆注（例如澆注在模具 中）和硬化而成型的。更具體地說，該砌塊（B)是由水與以上除水之外的上述原料組分進(jìn) 行混合和然后澆注到模具中并硬化而成型的。
[0031] 在本發(fā)明中，限定混合物（或混凝土）的濕容重（即水灰比），是為了確保兼顧 模制品的輕質(zhì)性與高強(qiáng)度。經(jīng)過探索，合理的水灰比要求每個(gè)立方米混凝土的濕容重在 1.4-1. 85噸/立方米范圍內(nèi)。過多的水加入，將使模制品（如砌塊）強(qiáng)度顯著降低，過少的 水加入，模制品無法保證輕質(zhì)性要求。
[0032] 在本申請(qǐng)中"彈性體"與"橡膠"可互換使用。
[0033] 對(duì)于本申請(qǐng)中使用的彈性體粉或橡膠粉的類型沒有特殊要求，這里所述的彈性體 是橡膠的上位概念。也就是說，該"彈性體"是指合成的橡膠（如丁二烯橡膠、異戊二烯橡 膠、乙丙橡膠、丁基橡膠等）、合成彈性體（如聚氨酯彈性體等）或天然橡膠及其混合物。從 成本考慮，優(yōu)選的是，彈性體粉選擇廢橡膠或廢彈性體的顆粒物或粉末。例如，橡膠粉從廢 舊輪胎的廢橡膠加工而成?；蛘撸鹉z粉從橡膠或輪胎加工中的邊角料或廢料制備?；蛘?橡膠粉從廢舊日用品的廢橡膠加工而成。
[0034] 一般來說，在本發(fā)明的上述組合物配方中，當(dāng)彈性體粉或橡膠粉的添加量大于或 等于10重量份時(shí)，可添加或甚至不添加發(fā)泡劑，而當(dāng)彈性體粉或橡膠粉的添加量在5-10重 量份范圍之內(nèi)時(shí)，必須添加發(fā)泡劑才能達(dá)到理想的輕質(zhì)性與理想的強(qiáng)度同時(shí)得到兼顧的要 求，優(yōu)選的是添加〇. 25-28重量份的發(fā)泡劑。另外，當(dāng)添加大于或等于5重量份的彈性體粉 或橡膠粉時(shí)，在不添加防凍劑的情況下也能夠獲得較好的防凍效果，而當(dāng)彈性體粉或橡膠 粉的添加量大于或等于10重量份時(shí)，在不添加防凍劑的情況下能夠獲得理想的防凍效果。 如果需要，通過添加彈性體粉或橡膠粉不僅能夠減少發(fā)泡劑的用量，因此減少發(fā)泡劑對(duì)于 模制品（如砌塊）的某些性能的影響，而且能夠減少粉煤灰的用量，例如若使用1重量份的 彈性體粉或橡膠粉則能夠減少（或?qū)?yīng)于）5-7重量份（例如6重量份）的粉煤灰用量。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施方案，提供一種從上述的建筑用的石膏組合物制備砌 塊（B)的方法，該方法包括：按照本發(fā)明的組合物的配方，將水與除水之外的其它原料組分 (例如添加到混合裝置或設(shè)備中）進(jìn)行攪拌混合，將所得混合物澆注在模具中成型并硬化 一段時(shí)間（例如2-10分鐘），然后脫模而獲得砌塊，即：
[0036] 在混合設(shè)備內(nèi)的水（即所述的適量，例如750-1300重量份，如850-1200重量份， 或900-1100)中加入上述用量的所述減水劑和發(fā)泡劑，然后加入上述用量的半水石膏、硅 酸鹽水泥、粉煤灰和彈性體粉，攪拌，澆注（例如澆注到模具中）成型并使其硬化，然后脫 模，得到所述的模制品；
[0037] 其中水的用量應(yīng)該使得上述原料與水所形成的混合物的濕容重在1. 4-1. 85噸/ 立方米范圍內(nèi)，優(yōu)選在1. 5-1. 75噸/立方米范圍內(nèi)，優(yōu)選在1. 55-1. 70噸/立方米范圍內(nèi)， 優(yōu)選在1. 6-1. 65噸/立方米范圍內(nèi)。
[0038] 優(yōu)選的是，在攪拌之前還添加上述用量的短纖維增強(qiáng)材料。
[0039] 在上述方法中，優(yōu)選的是，在攪拌之前還添加上述用量的微硅粉。
[0040] 在上述方法中，優(yōu)選的是，在攪拌之前還添加上述用量的防凍劑。
[0041] 優(yōu)選的是，在硬化之后進(jìn)一步進(jìn)行烘干或自然養(yǎng)護(hù)，得到本發(fā)明所述的砌塊（B)， 例如復(fù)合基自保溫砌塊。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施方案，提供一種從上述的建筑用的石膏組合物（A)制備 的鋼骨架石膏模制板材（C)，其中板材（C)是相對(duì)的兩個(gè)主平面（a和b)呈現(xiàn)長(zhǎng)方形的條 板材（例如鋼骨架鋼絲網(wǎng)輕質(zhì)高強(qiáng)防裂石膏條板，或鋼骨架玻璃纖維網(wǎng)輕質(zhì)高強(qiáng)防裂石膏 條板），或相對(duì)的兩個(gè)主平面（a和b)呈現(xiàn)正方形的正方板材（例如鋼骨架鋼絲網(wǎng)輕質(zhì)高 強(qiáng)防裂石膏正