一种表面平整光滑的轻集料混凝土板材及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种表面平整光滑的轻集料混凝土板材及其制备方法。
背景技术：
：轻集料混凝土板材具有密度较低、制备时单位体积内消耗的材料较少、隔声隔热等优异性能，被广泛应用于建筑物中。但是在制备过程中，由于轻集料与其他物料之间的密度相差较大，若不合理控制浆料状态，很容易出现轻集料上浮现象，导致轻集料混凝土板材的表面不平整，不够美观，这是当前轻集料混凝土板材不能用于装饰板材的其中一个重要因素。通常，要防止轻集料混凝土板材中轻集料在成型过程中上浮，必须尽可能减少水的使用量，以粘稠状态的泥浆来包裹轻集料。但是用水量的减少意味着材料的密度增加，如果要获得低密度的轻集料混凝土板材，就要通过添加大量轻集料来实现，对于环保性和经济性而言是不利的。技术实现要素：本发明的目的在于提出一种表面平整光滑的轻集料混凝土板材及其制备方法，通过使带磁性轻集料分布在轻集料混凝土板材的底部，来避免出现轻集料上浮现象，使表面平整光滑，为装饰处理提供支持。为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种表面平整光滑的轻集料混凝土板材，包括板材主体和带磁性轻集料，所述带磁性轻集料分布在所述板材主体的底部，所述板材主体的顶部表面平整光滑；所述带磁性轻集料通过初始轻集料的颗粒内部吸附纳米四氧化三铁制得，所述带磁性轻集料的颗粒内部具有多个纳米级别的连通孔，所述带磁性轻集料的连通孔中吸附有纳米四氧化三铁；所述轻集料混凝土板材的各原料所占质量百分比为：水泥30～50％、石英粉10～20％、减水剂0.05～0.15％、第一粘结剂0.05～0.15％、水20～40％和所述带磁性轻集料10～25％。初始轻集料为现有的市场可购买得到的普通轻集料，本身为无磁性物质。初始轻集料的颗粒内部具有多个纳米级别的连通孔，将纳米四氧化三铁吸附到连通孔中，从而使初始轻集料带上磁性，即制成所述带磁性轻集料。需要强调的是，纳米四氧化三铁指的是粒径为纳米级别大小的四氧化三铁粉，必须使用纳米级别大小的四氧化三铁，即本发明的纳米四氧化三铁，才能吸附到连通孔中；粒径大于纳米级别的四氧化三铁会堵塞在初始轻集料的表面孔中，而无法进入颗粒内部的连通孔中，导致四氧化三铁和初始轻集料无法完全结合，在磁力装置的引导作用下粒径大于纳米级别的四氧化三铁会和初始轻集料发生分离，无法实现所有初始轻集料分布在所述板材主体的底部，会出现轻集料上浮现象，导致板材主体的顶部表面不平整。优选地，所述初始轻集料为珍珠岩、漂珠和陶粒中的一种；所述水泥为硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种；所述石英粉的粒径大小为300～350目；所述第一粘结剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基甲基纤维中的一种或多种，所述第一粘结剂呈干燥粉状；所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、木质素磺酸钙减水剂中的一种或多种，所述减水剂呈干燥粉状。所述初始轻集料、水泥、石英粉、减水剂和第一粘结剂均为现有市售材料。一种所述表面平整光滑的轻集料混凝土板材的制备方法，包括以下步骤：a.制备带磁性轻集料，通过初始轻集料的颗粒内部吸附纳米四氧化三铁制得所述带磁性轻集料；b.制备轻集料混凝土板材，包括：步骤b1，按照质量百分比，将30～50％水泥、10～20％石英粉、0.05～0.15％减水剂、0.05～0.15％第一粘结剂和10～25％所述带磁性的轻集料搅拌成均匀的混合料；步骤b2，以少量多次的方式向步骤b1制得的混合料加入质量百分比为20～40％的水，不断搅拌，制成浆料；步骤b3，将步骤b2制得的浆料倒入磁性振动台的模具中，启动磁性振动台，在振动和磁力功能开启的状态下振动30～120秒，然后停止振动并保持磁力功能开启10～24小时，之后拆模进行养护，制得所述表面平整光滑的轻集料混凝土板材。轻集料混凝土板材制备过程中，先将带磁性轻集料与其他原料混合均匀，再加入水并搅拌，制成浆料，浆料中水质量百分比为20～40％，浆料并不粘稠，使带磁性轻集料可在浆料中流动，和使制得的轻集料混凝土板材具有低密度；步骤b3使用现有市售的磁性振动台先对浆料进行振动和磁力的共同作用，将轻集料混凝土板材振动密实，然后停止振动并保持磁力功能开启10～24小时，以通过磁力作用将所有带磁性轻集料均吸附到模具的内腔底部，从而拆模后所有带磁性轻集料分布在轻集料混凝土板材的底部，避免轻集料上浮现象，制得的表面平整光滑的轻集料混凝土板材的顶部表面平整光滑，美观和便于装饰处理。所述磁性振动台的底部安装有固定磁力装置，通过固定磁力装置产生磁力。固定磁力装置即可通过磁力作用吸附固定模具，又可使带磁性轻集料吸附到模具的内腔底部。优选地，制备带磁性轻集料具体包括以下步骤：步骤a1，按照质量百分比，将第二粘结剂1～5％、分散剂1～5％、水性丙烯酸树脂1～3％和水87～97％混合搅拌，均化成第一溶液；步骤a2，将纳米四氧化三铁按少量多次方式加入至第一溶液中，然后进行超声分散，并不断搅拌1～24小时，制得均匀的第二溶液，在所述第二溶液中纳米四氧化三铁的浓度为0.1～1mol/l；步骤a3，按照质量百分比，将5～15％初始轻集料和85～95％所述第二溶液混合并搅拌24～48小时，获得第一混合物；步骤a4，将所述第一混合物过筛沥水至无明显滴水后，取筛余固体在100℃下烘干至恒重，制得带磁性轻集料。通过初始轻集料的颗粒内部吸附纳米四氧化三铁制成带磁性轻集料，再将带磁性轻集料掺入混凝土板材原料中。所述带磁性轻集料的制备过程中，先将第二粘结剂和分散剂均化成第一溶液，以避免加入纳米四氧化三铁时发生结团现象；然后将纳米四氧化三铁按少量多次方式加入至第一溶液中，避免一次加入大量纳米四氧化三铁时发生分散不均匀现象，接着通过超声分散和搅拌，制得纳米四氧化三铁的悬浮液，即第二溶液；从而加入初始轻集料至所述第二溶液时，通过搅拌可将纳米四氧化三铁吸附到初始轻集料的连通孔中，使得初始轻集料带上磁性，即制成所述带磁性轻集料；加入的所述初始轻集料的质量为所述第二溶液的质量的5～15％，第二溶液中纳米四氧化三铁的浓度为0.1～1mol/l，这样的配比组合可使第一混合物中的所有初始轻集料的连通孔均吸附上纳米四氧化三铁，避免部分初始轻集料吸附到纳米四氧化三铁而使制得板材发生轻集料上浮现象；步骤a4中，将所述第一混合物过筛沥水，筛余固体在100℃下烘干，在100℃下水性丙烯酸树脂交联固化，使得水性丙烯酸树脂在纳米四氧化三铁和初始轻集料之间充当连接桥梁作用，能更好地将纳米四氧化三铁稳定在初始轻集料内部；干燥的带磁性轻集料便于存放，为制备轻集料混凝土板材提高便利。其中，水性丙烯酸树脂细分下应当选用热固性的水性丙烯酸树脂。优选地，步骤a2中，所述纳米四氧化三铁的粒度不大于300nm；步骤a3中，所述初始轻集料为珍珠岩、漂珠和陶粒中的一种。初始轻集料为现有的市场可购买得到的普通轻集料，本身为无磁性物质。初始轻集料的颗粒内部具有多个纳米级别的连通孔，将纳米四氧化三铁吸附到连通孔中，从而使初始轻集料带上磁性，即制成所述带磁性轻集料。所述纳米四氧化三铁的粒度不大于300nm，此范围内的纳米四氧化三铁容易进入初始轻集料的连通孔中；粒径大于此范围的四氧化三铁会堵塞在初始轻集料的表面孔中，而无法进入颗粒内部的连通孔中，导致四氧化三铁和初始轻集料无法完全结合，在磁性振动台的磁力作用下粒径大于此范围的四氧化三铁会和初始轻集料发生分离，即初始轻集料失去磁性，无法实现所有初始轻集料分布在所述轻集料混凝土板材的底部，会出现轻集料上浮现象，导致轻集料混凝土板材的顶部表面不平整。优选地，步骤a1中，所述第二粘结剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基甲基纤维中的一种或多种，所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、水玻璃中的一种或多种。所述第二粘结剂和分散剂为现有市售材料，第二粘结剂促进纳米四氧化三铁吸附到初始轻集料的连通孔中，分散剂促进纳米四氧化三铁分散于第一溶液中。优选地，所述步骤a1的搅拌转速为400～800rpm；所述步骤a2的搅拌转速为400～800rpm，所述步骤a2的超声频率为30～50khz，所述步骤a2的超声功率为100～150w；所述步骤a3的搅拌转速为200～400rpm。步骤a1至步骤a3的搅拌转速可相同，也可不相同，根据实际需要在上述范围内进行调整。优选地，步骤b1中，所述水泥为硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种，所述石英粉的粒径大小为300～350目。优选地，所述步骤b1中，搅拌转速为600～800rpm；所述步骤b2中，搅拌转速为700～1400rpm。步骤b1和步骤b2的搅拌转速可相同，也可不相同，根据实际需要在上述范围内进行调整。优选地，步骤b1中，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、木质素磺酸钙减水剂中的一种或多种，所述减水剂呈干燥粉状；所述第一粘结剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基甲基纤维中的一种或多种，所述第一粘结剂呈干燥粉状。所述减水剂和第一粘结剂呈干燥粉状，以便于混合料搅拌均匀，即步骤b1中的混合料为无水粉料，步骤b2再往混合料加入水制成浆料。所述表面平整光滑的轻集料混凝土板材，先通过初始轻集料的颗粒内部吸附纳米四氧化三铁制成带磁性轻集料，再通过磁力装置的引导作用使所述带磁性轻集料分布在所述板材主体的底部，从而避免出现轻集料上浮现象，确保所述板材主体的顶部表面平整光滑，便于后续的板材表面装饰处理。所述表面平整光滑的轻集料混凝土板材的制备方法，通过磁性振动台的振动作用和磁力作用，使得所述带磁性轻集料分布在所述板材主体的底部，从而避免出现轻集料上浮现象，确保所述表面平整光滑的轻集料混凝土板材的顶部表面平整光滑，便于后续的板材表面装饰处理。通过使初始轻集料带上磁性的方式来避免轻集料上浮，与现有通过减少水量使浆料变粘稠的方式相比，所述表面平整光滑的轻集料混凝土板材无需减少水量，无需加大初始轻集料的用量，轻集料混凝土板材依然可保持低密度，更为环保，降低制造成本。附图说明附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。图1是本发明其中一个实施例的表面平整光滑的轻集料混凝土板材剖面结构示意图。其中：板材主体1；带磁性轻集料2；需要说明图1中带磁性轻集料2不仅可为球体，也可为不规则体，对带磁性轻集料2的形状不做限制。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。实施例1本实施例的轻集料混凝土板材，如图1所示，包括板材主体1和带磁性轻集料2，通过磁力装置的引导作用所述带磁性轻集料2分布在所述板材主体1的底部，其制备过程如下：a.制备所述带磁性轻集料2步骤a1，按照质量百分比，将5％羟丙基甲基纤维素、3％三聚磷酸钠、3％热固性的水性丙烯酸树脂与89％水混合搅拌，搅拌转速为800rpm，均化成第一溶液；步骤a2，将粒度为10nm的纳米四氧化三铁按少量多次方式加入至第一溶液中，然后在40khz、100w下超声分散，并不断搅拌1小时，搅拌转速为600rpm，制得均匀的第二溶液，在所述第二溶液中纳米四氧化三铁的浓度为1mol/l；步骤a3，初始轻集料为珍珠岩，按照质量百分比，将10％初始轻集料和90％第二溶液混合并搅拌24小时，搅拌转速为200rpm，获得第一混合物；步骤a4，将所述第一混合物过筛沥水至无明显滴水后，取筛余固体在100℃下烘干至恒重，制得带磁性轻集料2；b.制备所述轻集料混凝土板材步骤b1，按照质量百分比，将40％硅酸盐水泥、10％所述带磁性轻集料2、20％的325目石英粉、0.15％聚羧酸减水剂和0.15％羧甲基纤维素钠搅拌成均匀的混合料，搅拌转速为700rpm；步骤b2，以少量多次的方式向步骤b1制得的混合料加入质量百分比为29.7％的水，不断搅拌，搅拌转速为1000rpm，制成浆料；步骤b3，将步骤b2制得的浆料倒入磁性振动台的模具中，启动磁性振动台，在振动和磁力功能开启的状态下振动120秒，然后停止振动并保持磁力功能开启24小时，之后拆模进行养护，制得所述轻集料混凝土板材。实施例2本实施例的轻集料混凝土板材，如图1所示，包括板材主体1和带磁性轻集料2，通过磁力装置的引导作用所述带磁性轻集料2分布在所述板材主体1的底部，其制备过程如下：a.制备所述带磁性轻集料2步骤a1，按照质量百分比，将2％羧甲基纤维素钠、4％六偏磷酸钠、1％热固性的水性丙烯酸树脂与93％水混合搅拌，搅拌转速为700rpm，均化成第一溶液；步骤a2，将粒度为50nm的纳米四氧化三铁按少量多次方式加入至第一溶液中，然后在30khz、150w下超声分散，并不断搅拌24小时，搅拌转速为400rpm，制得均匀的第二溶液，在所述第二溶液中纳米四氧化三铁的浓度为0.5mol/l；步骤a3，初始轻集料为漂珠，按照质量百分比，将5％初始轻集料和95％第二溶液混合并搅拌30小时，搅拌转速为400rpm，获得第一混合物；步骤a4，将所述第一混合物过筛沥水至无明显滴水后，取筛余固体在100℃下烘干至恒重，制得带磁性轻集料2；b.制备所述轻集料混凝土板材步骤b1，按照质量百分比，将48％硫酸盐水泥、17％所述带磁性轻集料2、10％的300目石英粉、0.05％萘系减水剂、0.05％羟乙基甲基纤维搅拌成均匀的混合料，搅拌转速为600rpm；步骤b2，以少量多次的方式向步骤b1制得的混合料加入质量百分比为24.9％的水，不断搅拌，搅拌转速为700rpm，制成浆料；步骤b3，将步骤b2制得的浆料倒入磁性振动台的模具中，启动磁性振动台，在振动和磁力功能开启的状态下振动60秒，然后停止振动并保持磁力功能开启17小时，之后拆模进行养护，制得所述轻集料混凝土板材。实施例3本实施例的轻集料混凝土板材，如图1所示，包括板材主体1和带磁性轻集料2，通过磁力装置的引导作用所述带磁性轻集料2分布在所述板材主体1的底部，其制备过程如下：a.制备所述带磁性轻集料2步骤a1，按照质量百分比，将1％羟乙基甲基纤维、1％水玻璃、2％热固性的水性丙烯酸树脂与96％水混合搅拌，搅拌转速为400rpm，均化成第一溶液；步骤a2，将粒度为300nm的纳米四氧化三铁按少量多次方式加入至第一溶液中，然后在50khz、120w下超声分散，并不断搅拌15小时，搅拌转速为800rpm，制得均匀的第二溶液，在所述第二溶液中纳米四氧化三铁的浓度为0.1mol/l；步骤a3，初始轻集料为陶粒，按照质量百分比，将15％初始轻集料和85％第二溶液混合并搅拌48小时，搅拌转速为300rpm，获得第一混合物；步骤a4，将所述第一混合物过筛沥水至无明显滴水后，取筛余固体在100℃下烘干至恒重，制得带磁性轻集料2；b.制备所述轻集料混凝土板材步骤b1，按照质量百分比，将34.8％硫铝酸盐水泥、25％所述带磁性轻集料2、20％的350目石英粉、0.10％木质素磺酸钙减水剂、0.10％羧甲基纤维素钠搅拌成均匀的混合料，搅拌转速为800rpm；步骤b2，以少量多次的方式向步骤b1制得的混合料加入质量百分比为20％的水，不断搅拌，搅拌转速为1400rpm，制成浆料；步骤b3，将步骤b2制得的浆料倒入磁性振动台的模具中，启动磁性振动台，在振动和磁力功能开启的状态下振动30秒，然后停止振动并保持磁力功能开启10小时，之后拆模进行养护，制得所述轻集料混凝土板材。实施例4本实施例的轻集料混凝土板材，如图1所示，包括板材主体1和带磁性轻集料2，通过磁力装置的引导作用所述带磁性轻集料2分布在所述板材主体1的底部，其制备过程如下：a.制备所述带磁性轻集料2步骤a1，按照质量百分比，将4％羟乙基甲基纤维、5％水玻璃、3％热固性的水性丙烯酸树脂与88％水混合搅拌，搅拌转速为600rpm，均化成第一溶液；步骤a2，将粒度为150nm的纳米四氧化三铁按少量多次方式加入至第一溶液中，然后在40khz、130w下超声分散，并不断搅拌6小时，搅拌转速为600rpm，制得均匀的第二溶液，在所述第二溶液中纳米四氧化三铁的浓度为0.3mol/l；步骤a3，初始轻集料为陶粒，按照质量百分比，将8％初始轻集料和92％第二溶液混合并搅拌40小时，搅拌转速为350rpm，获得第一混合物；步骤a4，将所述第一混合物过筛沥水至无明显滴水后，取筛余固体在100℃下烘干至恒重，制得带磁性轻集料2；b.制备所述轻集料混凝土板材步骤b1，按照质量百分比，将30％硅酸盐水泥、20％所述带磁性轻集料2、15％的325目石英粉、0.07％萘系减水剂、0.13％羟丙基甲基纤维素搅拌成均匀的混合料，搅拌转速为700rpm；步骤b2，以少量多次的方式向步骤b1制得的混合料加入质量百分比为34.8％的水，不断搅拌，搅拌转速为900rpm，制成浆料；步骤b3，将步骤b2制得的浆料倒入磁性振动台的模具中，启动磁性振动台，在振动和磁力功能开启的状态下振动100秒，然后停止振动并保持磁力功能开启21小时，之后拆模进行养护，制得所述轻集料混凝土板材。对比例1本对比例的轻集料混凝土板材制备过程如下：步骤c1，按照质量百分比，将40％硅酸盐水泥、10％现有的珍珠岩、20％的325目石英粉、0.15％聚羧酸减水剂和0.15％羧甲基纤维素钠搅拌成均匀的混合料，搅拌转速为700rpm；步骤c2，以少量多次的方式向步骤c1制得的混合料加入质量百分比为29.7％的水，不断搅拌，搅拌转速为1000rpm，制成浆料；步骤c3，将步骤c2制得的浆料倒入磁性振动台的模具中，启动磁性振动台，在振动和磁力功能开启的状态下振动120秒，之后拆模进行养护，制得所述轻集料混凝土板材。对比例2本对比例的轻集料混凝土板材制备过程和实施例1的制备过程相同，区别在于纳米四氧化三铁的粒度为400nm。对比例3本对比例的轻集料混凝土板材制备过程和对比例1的制备过程相同，区别在于按照质量百分比，硅酸盐水泥加入量改为50.8％，水的加入量改为18.9％。对比例4本对比例的轻集料混凝土板材制备过程和对比例1的制备过程相同，区别在于按照质量百分比，现有的珍珠岩加入量改为20.8％，水的加入量改为18.9％。对实施例1～4制得的轻集料混凝土板材和对比例1～4制得的轻集料混凝土板材进行检测：(1)轻集料混凝土板材表面有无轻集料上浮；(2)轻集料混凝土板材表面是否平整光滑；检测结果如表1所示。并且，通过检测，得出实施例1的轻集料混凝土板材的抗折强度为4.21mpa和密度为1.01g/cm3，对比例3的轻集料混凝土板材的密度为1.24g/cm3，对比例4的轻集料混凝土板材的抗折强度为2.97mpa和密度为1.0g/cm3。采用阿基米德排水法测量密度。例子有无轻集料上浮表面形貌实施例1无平整光滑实施例2无平整光滑实施例3无平整光滑实施例4无平整光滑对比例1有粗糙不平对比例2有粗糙不平对比例3有粗糙不平对比例4有粗糙不平表1由上表1可知，实施例1～4制得的轻集料混凝土板材，将带磁性轻集料2掺入混凝土板材原料中，并通过磁性振动台的振动作用和磁力作用，使得所述带磁性轻集料2分布在所述板材主体1的底部，从而避免出现轻集料上浮现象，所述轻集料混凝土板材的表面平整光滑，便于后续的板材表面装饰处理。在100℃下热固性的水性丙烯酸树脂交联固化，使得热固性的水性丙烯酸树脂在纳米四氧化三铁和初始轻集料之间充当连接桥梁作用，能更好地将纳米四氧化三铁稳定在初始轻集料内部，确保所有初始轻集料都带上磁性。而且，要求纳米四氧化三铁的粒度不大于300nm，此范围内的纳米四氧化三铁容易进入初始轻集料的连通孔中；粒径大于此范围的四氧化三铁会堵塞在初始轻集料的表面孔中，而无法进入颗粒内部的连通孔中，导致四氧化三铁和初始轻集料无法完全结合，在磁性振动台的磁力作用下粒径大于此范围的四氧化三铁会和初始轻集料发生分离，即初始轻集料失去磁性，无法实现所有初始轻集料分布在所述轻集料混凝土板材的底部，会出现轻集料上浮现象，导致轻集料混凝土板材的顶部表面不平整。由实施例1、对比例3和对比例4可知，现有方法要防止轻集料混凝土板材中轻集料在成型过程中上浮，必须尽可能减少水的使用量，以粘稠状态的泥浆来包裹轻集料。但是用水量的减少意味着材料的密度增加，如果要获得低密度的轻集料混凝土板材，就要通过添加大量轻集料来实现，而轻集料增加会使得板材的抗折强度降低。本发明的制备方法无需减少用水量和增大轻集料用量，仍使制得的轻集料混凝土板材保持低密度，而且由于带磁性轻集料2分布在所述板材主体1的底部，使轻集料混凝土板材形成一层几乎不含有带磁性轻集料2的水泥浆层，该水泥浆层大大增强了轻集料混凝土板材的抗折强度。以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3 

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