石膏組合物,砌塊和鋼骨架輕質高強防裂石膏條板的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及石膏組合物，砌塊和鋼骨架鋼絲網（或玻璃纖維網）輕質高強防裂石 膏板，尤其涉及鋼骨架鋼絲網（或玻璃纖維網）輕質高強防裂石膏條板。
【背景技術】
[0002] 目前我國墻體材料中，傳統墻體材料依然占主導地位，存在產業結構落后、生產能 耗高、污染環境等問題。近年來，雖然出現了一些保溫砌塊，但保溫性能不夠理想，且根據建 筑材料的特點，在提供材料保溫性能的同時，還不能降低材料在輕質、強度和施工方便等方 面的性能和指標，由于墻體保溫與其強度、輕質等性能往往是相互矛盾的，這對墻體保溫材 料的研制提出了較大的挑戰。
[0003] 本發明人的中國專利申請CN102432262A公開了一種輕質高強復合基砌塊，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 水攪拌成料漿，直到料漿達到1600_1650kg/立方米時停止加水。然后，由于僅僅通過水的 損失（被吸收或養護過程中的蒸發）來形成微小氣泡空隙，使得所形成的終產品砌塊的干 容重只能低至ll〇〇kg/m 3,如果進一步通過添加水來降低干容重，發現砌塊的強度、耐水性、 抗凍性能、抗軟化性能等性能顯著下降，因為水泥、尤其石膏粉都是對水的添加量非常敏感 的物質。
[0004] 本發明人的中國專利申請201310524565. 5 (CN103553532A)公開了一種復合基自 保溫砌塊，它是由以下組分進行攪拌，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；發泡劑0. 5-1. 6份。然 而，當通過澆注成型和硬化形成砌塊時,尤其當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，從硬化脫模后的砌塊按照澆注時的堅向截面上仔細觀察，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（或數量）逐漸變小（即氣泡的分布密度 變小），進一步導致在砌塊的不同方向上的密度不同和性能不同。尤其當制造澆注高度大的 砌塊或板材時，依賴發泡劑的作用如表面張力無法克服重力消泡作用。
[0005] 現有技術中公開了各種的石膏條板，它們一般具有以下優點：在工廠成型干燥，到 工地經吊裝安裝后即可快速成墻；在工廠生產過程中，可快速成型，快速烘干，產量大，易于 形成規模；石膏條板壁薄，可節省墻體空間面積，提高住房實際利用面積；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 型的墻材；以及，石膏條板可切、可刨、打孔不碎裂，二次加工性能優越；
[0006] 現有技術中的石膏條板也有很多缺陷，其中包括：未經處理的石膏條板不耐水，遇 到水浸泡時，易發軟，易散；強度不高，一般強度只有2-3. 5Mpa，很少有超過3. 5Mpa的高強 石膏板；市面上的石膏條板均為空心裸板，在搬運、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 進入市場。

【發明內容】

[0007] 本發明的目的是提供：一種石膏組合物；石膏模制品，例如砌塊、尤其復合基自保 溫砌塊，和鋼骨架鋼絲網（或玻璃纖維網）輕質高強防裂石膏板，尤其涉及鋼骨架鋼絲網 (或玻璃纖維網）輕質高強防裂石膏條板；以及它們的制備方法。本發明能夠改善自保溫 砌塊的保溫性能，保證砌磚強度、耐水，抗凍抗滲性好，并且重量輕，在砌塊或板材的各個方 向上氣泡或泡孔的大小均勻并且氣泡的密度分布均勻。
[0008] 本發明人經過大量的實驗，嘗試了大量的無機物原料如高嶺土、膨潤土、海泡石、 浮石、珍珠巖等等進行配方設計，仍然無法令人滿意地克服在本發明人先前申請的專利中 所披露的砌塊產品的缺陷（即氣泡的不均勻性問題或密度的不均勻性問題）。轉而嘗試使 用有機物材料以尋求突破，結果出乎預料地發現，通過在本發明人之前公開的混凝土原料 中進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，改變了砌塊的內部骨架結構，與此前公開的砌塊相比在實現同樣強 度的情況下進一步減輕了重量（砌塊密度）或在同樣的砌塊重量（砌塊密度）下實現了更 高的強度，此外，進一步提高了保溫性能和抗凍性能。與此同時，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，甚至不添加發泡劑也能夠獲得高強度 和質輕的砌塊（或砌磚）。更優選的是，在配方中進一步添加選自于無機短纖維增強材料和 有機短纖維增強材料中的短纖維增強材料作為填料或添加劑，橡膠粉與增強纖維相結合， 能夠不僅提高強度，而且能夠進一步改進模制品（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短纖維填料，進一步減輕質量，改進模制品的均 勻性的效果會更好。
[0009] 根據本發明的第一個實施方案，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，優選250-540份，更優選270-510重量份；
[0011] 硅酸鹽水泥：75-280重量份，優選100-250份，更優選120-230重量份；
[0012] 粉煤灰：80-380重量份，110-360重量份，優選130-340份，更優選150-320重量 份，更優選170-300重量份；
[0013] 彈性體粉：5-100重量份，優選7-90重量份，更優選10-80重量份，進一步優選 12-70重量份，仍然進一步優選15-60重量份，更優選20-50重量份；
[0014] 減水劑：
[0015] 1. 5-40重量份，優選4-30重量份，更優選6-20重量份，更優選8-16重量份 [0016] 發泡劑：
[0017] 0重量份或0. 1-30重量份，優選0. 25-28重量份，優選0. 4-22重量份，更優選 0. 45-12重量份，進一步優選0. 5-7重量份，再進一步優選0. 55-6重量份，優選0. 60-4重量 份，更優選〇. 65-3. 0重量份，更優選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，優選在I. 5-1. 75噸/立方米范圍內， 優選在1. 55-1. 70噸/立方米范圍內，優選在1. 6-1. 65噸/立方米范圍內。
[0020] 優選的是，上述組合物還包括：
[0021] 短纖維增強材料10-200重量份，優選30-170重量份，進一步優選50-150重量份， 進一步優選60-130重量份，更優選70-110重量份，仍然更優選80-100重量份。
[0022] 這里的短纖維增強材料的平均長度為IOOum(微米）-5. Omm,優選150um-4. Omm, 更優選200um_3· 0mm，仍然進一步250um_2· Omm,更優選300um-l. 5mm，仍然更優選 350um-l. 0mm,更優選 400um-800um。
[0023] 短纖維起著布筋并減少微裂紋的作用。一般，短纖維增強材料選自于無機短纖維 增強材料和有機短纖維增強材料。從減輕質量和改進模制品的所謂均勻性考慮，優選使用 有機短纖維增強材料。優選的是，有機短纖維增強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度。
[0024] 更優選的是,上述組合物還包括：
[0025] 微硅粉10-300重量份，優選20-250重量份，進一步優選30-200重量份，進一步優 選35-150重量份，更優選40-120重量份，仍然更優選50-80重量份。
[0026] 更優選的是，上述組合物還包括：
[0027] 防凍劑1-100重量份，優選3-80重量份，更優選5-60重量份，進一步優選7-50重 量份，仍然優選8-40重量份，最優選9-20重量份，再進一步優選8-12份。
[0028] 在申請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、優選 I. 5um 至 550um、優選 5um 至 500um、進一步優選 8um 至 450um、 更優選12um至420um、仍然更優選15um至400um、優選20um至380um、尤其優選25um至 350um、更優選30um至320um、更優選40um至280um、更優選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，如復合基自保溫 砌塊或砌磚；或例如石膏板材，如鋼骨架鋼絲網（或玻璃纖維網）輕質高強防裂石膏條板。 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）呈現為長方體形、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為板材的形式，例如兩個主平面呈現長方 形的條板材或兩個主平面呈現正方形的正方板材。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為砌磚形式，尺寸較大的砌塊可以呈現為板材形式。
[0030] 因此，根據本發明的第二個實施方案，提供一種砌塊（B)，例如石膏砌塊或砌磚， 如復合基自保溫砌塊或砌磚；該砌塊是由上述組合物進行混合之后澆注（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 行混合和然后澆注到模具中并硬化而成型的。
[0031] 在本發明中，限定混合物（或混凝土）的濕容重（即水灰比），是為了確保兼顧 模制品的輕質性與高強度。經過探索，合理的水灰比要求每個立方米混凝土的濕容重在 1.4-1. 85噸/立方米范圍內。過多的水加入，將使模制品（如砌塊）強度顯著降低，過少的 水加入，模制品無法保證輕質性要求。
[0032] 在本申請中"彈性體"與"橡膠"可互換使用。
[0033] 對于本申請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。或者，橡膠粉從橡膠或輪胎加工中的邊角料或廢料制備。或者 橡膠粉從廢舊日用品的廢橡膠加工而成。
[0034] 一般來說，在本發明的上述組合物配方中，當彈性體粉或橡膠粉的添加量大于或 等于10重量份時，可添加或甚至不添加發泡劑，而當彈性體粉或橡膠粉的添加量在5-10重 量份范圍之內時，必須添加發泡劑才能達到理想的輕質性與理想的強度同時得到兼顧的要 求，優選的是添加〇. 25-28重量份的發泡劑。另外，當添加大于或等于5重量份的彈性體粉 或橡膠粉時，在不添加防凍劑的情況下也能夠獲得較好的防凍效果，而當彈性體粉或橡膠 粉的添加量大于或等于10重量份時，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泡劑的用量，因此減少發泡劑對于 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（或對應于）5-7重量份（例如6重量份）的粉煤灰用量。
[0035] 根據本發明的第三個實施方案，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備中）進行攪拌混合，將所得混合物澆注在模具中成型并硬化 一段時間（例如2-10分鐘），然后脫模而獲得砌塊，即：
[0036] 在混合設備內的水（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，優選在1. 5-1. 75噸/立方米范圍內，優選在1. 55-1. 70噸/立方米范圍內， 優選在1. 6-1. 65噸/立方米范圍內。
[0038] 優選的是，在攪拌之前還添加上述用量的短纖維增強材料。
[0039] 在上述方法中，優選的是，在攪拌之前還添加上述用量的微硅粉。
[0040] 在上述方法中，優選的是，在攪拌之前還添加上述用量的防凍劑。
[0041] 優選的是，在硬化之后進一步進行烘干或自然養護，得到本發明所述的砌塊（B)， 例如復合基自保溫砌塊。
[0042] 根據本發明的第四個實施方案，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)是相對的兩個主平面（a和b)呈現長方形的條 板材（例如鋼骨架鋼絲網輕質高強防裂石膏條板，或鋼骨架玻璃纖維網輕質高強防裂石膏 條板），或相對的兩個主平面（a和b)呈現正方形的正方板材（例如鋼骨架鋼絲網輕質高 強防裂石膏正