專利名稱：用環(huán)氧乳液改性水泥精細混凝土制作板材的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用環(huán)氧乳液改性水泥精細混凝土制作板材的方法。
背景技術：
目前在制作水泥混凝土板材等制品的過程中，均需對水泥混凝土進行改性以提高其制品的綜合性能。關于改性水泥砂漿或混凝土的方法，國內外業(yè)界提出過許多模型，其中最著名的是Ohamam模型、Konietzko模型、Puterman模型及Malorny模型。它們均是將聚合物、固化劑混合后再摻入水泥精細混凝土中，聚合物是在水泥砂漿或混凝土失去水份的情況下形成薄膜，從而提高水泥精細混凝土的抗折強度、防水防滲透等功能。中國專利公開號CN1267649，
公開日2000年9月27日，公開了一種名稱為“用三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物對水泥混凝土改性的方法”的改性水泥混凝土的方法，它是以三聚氰胺磺酸(三羥乙基甲基季銨)鹽甲醛縮聚物為外加劑來對水泥混凝土進行改性的，目的在于增強水泥制品制作過程的流動性能。但是，同前述多種模型一樣，它也存在下述問題將聚合物、固化劑混合后再摻入水泥精細混凝土進行改性時，只有在水泥水化反應的后期失去水份時才能成膜，水泥精細混凝土交聯(lián)固化速度不宜掌握、固化效果不好、體系粘度大，使其抗折強度、防水防滲透等功能達不到理想的設計要求，也不能大規(guī)模工業(yè)化生產及施工。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用環(huán)氧乳液改性水泥精細混凝土制作板材的方法，應用該方法進行水泥混凝土改性時，環(huán)氧能在水泥水化早期就交聯(lián)、固化成膜，交聯(lián)固化速度易于掌握、固化效果好，可使水泥精細混凝土形成環(huán)氧網絡插層狀結構，從而使根據該方法制作的板材抗折強度、防水防滲透等功能可達到理想的設計要求，具有輕質、防水、防霉、耐腐蝕、防火、防凍融、不掉粉渣、透水蒸氣、隔熱保溫等多功能性，并能大規(guī)模工業(yè)化生產。
本發(fā)明所采用的技術方案是，本發(fā)明是按照下述步驟進行的(1)確定原料及其重量組份以水泥100份、聚灰比為20∶100至45∶100、水灰比為33∶100來確定原料及其重量組份，所述水泥包括用于制作環(huán)氧水泥漿體的水泥I和用于加成固化劑的水泥II，所述固化劑為室溫固化型的胺類或室溫固化型改性胺類，所述固化劑與所述水泥II的加成比例為1∶3，所述聚灰比表示環(huán)氧乳液中環(huán)氧的固含量與所述固化劑的總和與水泥之間的重量比，其中所述環(huán)氧乳液中環(huán)氧的固含量與所述固化劑的比例為120∶50，所述環(huán)氧乳液是固含量為50％的非離子型環(huán)氧乳液，所述水灰比表示所述環(huán)氧乳液中的水與補充水之和與所述水泥之間的重量比，所述環(huán)氧水泥漿體中所述水泥I∶精細骨料∶珍珠鹽粉∶抗堿玻纖為100∶80∶5.7∶1.9，由上述參數(shù)確定出各原料組份為水泥I 82.35～60.29份水泥II 17.65～39.71份精細骨料65.88～48.23份珍珠鹽粉4.69～3.44份抗堿玻纖1.56～1.15份 環(huán)氧乳液28.24～63.52份固化劑 5.88～13.24份 補充水 18.88～1.24份(2)按步驟(1)所述的重量份將所述環(huán)氧乳液及所述補充水摻入到所述水泥I、所述精細骨料、所述珍珠鹽粉及所述抗堿玻纖中并進行攪拌，經過30至60分鐘的混合后，形成所述環(huán)氧水泥漿體；(3)按步驟(1)所述的重量份將所述固化劑在所述水泥II的加成下經過30至60分鐘充分混合；
(4)將加成過的所述固化劑加入到所述環(huán)氧水泥漿體中，經過10至15分鐘充分攪拌，使水泥混凝土形成膏狀的環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石；(5)將所述膏狀的環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石加工制成板材。
所述精細骨料為石英粉。
本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明先將環(huán)氧乳液按一定的水灰比、聚灰比摻入水泥、精細骨料、輕質材料中并進行攪拌，形成環(huán)氧水泥漿體，然后將經過吸水性精細填充料加成過的固化劑加入到聚合物水泥漿體中，經充分攪拌后，使水泥混凝土形成膏狀的環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石，再將所述膏狀的環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石加工制成板材，故能產生以下效果環(huán)氧能在水泥水化早期就交聯(lián)、固化成膜，為水泥制品早期成型、脫模、大型工程堵漏、防水、修補、裝飾材料施工中作為膠黏劑粘貼、防腐、表面裝飾和保護等帶來更為先進的實施方法；環(huán)氧能在水泥水化早期成膜，它能先期封閉水泥砂漿或混凝土中的毛細孔，使體系中水份不易被揮發(fā)，從而較長期的保持水泥的水化反應，從而有利于硅酸鹽制品后期強度的促成；環(huán)氧能在水泥水化早期成膜，而隨著水泥水化的反應，水份越來越少，在一定的時間內就能結成三維的網狀結構，節(jié)約環(huán)氧的添加量，從而使水泥結構保持優(yōu)良的耐水性并仍然具有一定的透氣性，同時發(fā)揮環(huán)氧樹脂的高強性能大大提高水泥制品的抗折強度、抗壓強度；本發(fā)明環(huán)氧乳液的固含量是根據所需產品的功能來設計，由水灰比及聚灰比來確定的，固化劑也由其來確定，能根據不同設計要求使多種配料達到科學的配方，從而節(jié)約了能源。
因此，應用本發(fā)明改性水泥精細混凝土制做的板材具有輕質、防水、防霉、耐腐蝕、防火、防凍融、不掉粉渣、透水蒸氣、隔熱保溫等多功能性，并能大規(guī)模工業(yè)化生產。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是在用環(huán)氧乳液對水泥精細混凝土改性制做板材時，將環(huán)氧乳液和適當?shù)墓袒瘎┓譃椴煌膬蓚€單元，按一定比例的設計分別與水泥、精細骨料、輕質材料、精細吸水材料充分混合攪拌，然后再匯合攪拌制作的方法，本發(fā)明將其簡稱“二元共混”法。采用二元共混法的環(huán)氧改性水泥精細混凝土形態(tài)結構的模型，稱作“二元共混”模型，其結構形成過程分為以下幾個階段第一階段當環(huán)氧乳液作為“二元共混”法的一元按一定的聚灰比、水灰比與水泥、精細骨料、輕質材料等摻入攪拌，經過30至60分鐘(或加強力攪拌可縮短時間)的混合后，乳液中的環(huán)氧顆粒均勻分布在水泥漿體中，形成環(huán)氧水泥漿體。在這一體系中，隨著水泥的水化，水泥凝膠逐漸形成，環(huán)氧乳液促進一些筆直的、平行的、片狀的或纖維狀結構形成(如CaSO4·2H2O晶體、Ca(OH)2晶體，也可能是乳液與水泥水化產物)。此時液相中的Ca(OH)2達到飽和狀態(tài)，同時環(huán)氧顆粒沉積在水泥凝膠(凝膠內可含著未水化水泥)顆粒的表面，另液相中的Ca(OH)2與礦料表面的硅酸鹽反應形成一層硅酸鈣凝膠的同時，礦料表面也吸附著一些環(huán)氧顆粒。(此時制做成形的制品如板材強度是極低的，吸水性等同于普通混凝土，但整個體系中物料是分層的。)第二階段隨著體系中水泥水化不斷的進行，水量在逐漸減少，水泥凝膠結構發(fā)展到一定的量態(tài)，環(huán)氧有部分顆粒被限制在水泥漿體的毛細孔中，混合物中較大的孔隙被有粘結性的環(huán)氧顆粒所填充(一般的水泥漿體中的毛細孔隙尺寸在0.2至2um之間，而環(huán)氧顆粒尺寸一般在0.05至0.5um之間)。同時作為“二元共混”法中的另一元——固化劑在吸水性精細填充料的加成下經過30至60分鐘充分的混合，它們之間相互作用，固化劑中的活性基團極性增強，由于填充吸水材料的效果，增加了活性基團的比表面積，為與環(huán)氧顆?；旌辖宦?lián)、固化打下基礎。此時將加成過的固化劑加入環(huán)氧水泥漿體中，經過10至15分鐘充分的攪拌使體系中發(fā)生了很大的化學反應當加成過的固化劑遇水后，固化劑變?yōu)楦顫姷念w粒，同時加成固化劑的精細吸水填料吸收了粘附著環(huán)氧顆粒界面的水，從而使該界面暫處于失水狀態(tài)，則該界面中的環(huán)氧與固化劑迅速交聯(lián)成大分子及反應成膜；更由于水泥水化時處于放熱階段，促使界面中的溫度達到或超過環(huán)氧顆粒與固化劑交聯(lián)、固化成膜的溫度，使之成膜；整個體系中不斷地反應，不斷地成膜。反過來由于交聯(lián)、固化反應，乳液中的水更多的被分離出來，被水泥吸收進而水化反應，形成更多的凝膠；部分遇水變?yōu)榛顫婎w粒的固化劑(遇水后游離出來的胺)、引發(fā)劑進入水泥漿體較大孔隙中，與限制在毛細孔中的環(huán)氧顆粒交聯(lián)、固化反應，從而成膜封閉孔隙。
第三階段由于水化過程的連續(xù)進行，體系中的水逐漸被全部吸收到水泥水化過程的化學結合水中去，促成了更多凝膠生成，同時環(huán)氧顆粒與固化劑游離出來的胺離子也不斷的發(fā)生交聯(lián)最終形成固化后的三維連續(xù)網結構。這種結構把水泥水化物相互聯(lián)結，它們之間也是相互糾結纏繞在一起，并且硬化水泥漿體最終也形成連續(xù)結構，它們這種相互糾纏的網結構把礦料填充物凝結在一起形成改善了的水泥石結構形態(tài)。
第四階段水泥硬化初時，體系中的環(huán)氧三維連續(xù)網結構強于水泥凝膠網連續(xù)結構，此時成膜的環(huán)氧網絡封閉了砂漿、混凝土的表面，使水泥砂漿和混凝土體系中含有水份，繼續(xù)進行水化反應，直至完全硬化形成環(huán)氧網絡插層狀的水泥石結構形態(tài)。
如圖1所示，本發(fā)明利用上述原理，將所需原料按下述步驟制成膏狀的環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石(1)確定原料及其重量組份
以水泥100份、聚灰比為20∶100至45∶100、水灰比為33∶100來確定原料及其重量組份，所述水泥包括用于制作環(huán)氧水泥漿體的水泥I和用于加成固化劑的水泥II，所述固化劑為室溫固化型的胺類或室溫固化型改性胺類，所述固化劑與所述水泥II的加成比例為1∶3，所述聚灰比表示環(huán)氧乳液中環(huán)氧的固含量與所述固化劑的總和與水泥之間的重量比，其中所述環(huán)氧乳液中環(huán)氧的固含量與所述固化劑的比例為120∶50，所述環(huán)氧乳液是固含量為50％的非離子型環(huán)氧乳液，所述水灰比表示所述環(huán)氧乳液中的水與補充水之和與所述水泥之間的重量比，所述環(huán)氧水泥漿體中所述水泥I∶精細骨料∶珍珠鹽粉∶抗堿玻纖為100∶80∶5.7∶1.9，由上述參數(shù)確定出各原料組份為水泥I 82.35～60.29份 水泥II 17.65～39.71份精細骨料 65.88～48.23份 珍珠鹽粉 4.69～3.44份抗堿玻纖 1.56～1.15份 環(huán)氧乳液 28.24～63.52份固化劑 5.88～13.24份補充水 18.88～1.24份(2)按步驟(1)所述的重量份將所述環(huán)氧乳液及所述補充水摻入到所述水泥I、所述精細骨料、所述珍珠鹽粉及所述抗堿玻纖中并進行攪拌，經過30至60分鐘的混合后，形成所述環(huán)氧水泥漿體；(3)按步驟(1)所述的重量份將所述固化劑在所述水泥II的加成下經過30至60分鐘充分混合；(4)將加成過的所述固化劑加入到所述環(huán)氧水泥漿體中，經過10至15分鐘充分攪拌，使水泥混凝土形成膏狀的環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石；再利用板材成型機將所述膏狀的環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石擠出成型，經室溫24至48小時即脫模板，室溫五至七天后即可按要求規(guī)格整裁、包裝出廠。
上述水泥采用425#普通硅酸鹽水泥，精細骨料采用200目以上的石英粉，珍珠鹽粉采用150目以上的珍珠鹽粉，抗堿玻纖采用5cm長的抗堿玻纖，環(huán)氧乳液采用固含量為50％非離子型E44乳液或E51乳液，本發(fā)明采用固含量為50％的非離子型E44乳液。
利用本發(fā)明制作的板材具有輕質(約陶瓷重量的3/5)、防水(浸泡72小時吸水≤3％)、防霉、耐腐蝕、防火、防凍融、不掉粉渣、透水蒸氣、隔熱保溫等多功能性，可用于多種用途。
實施例1取水泥100公斤、聚灰比20∶100、水灰比33∶100，由此確定水泥I為82.35公斤、水泥II為17.65公斤、石英粉為65.88公斤、珍珠鹽粉為4.69公斤、抗堿玻纖為1.56公斤、環(huán)氧乳液為28.24公斤、固化劑為5.88公斤、補充水為18.88公斤。將環(huán)氧乳液及補充水摻入到水泥I、石英粉、珍珠鹽粉及抗堿玻纖中并進行攪拌，經過30分鐘的混合后，形成環(huán)氧水泥漿體；將固化劑在水泥II的加成下經過30分鐘充分混合；將所述加成過的固化劑加入到所述環(huán)氧水泥漿體中，經過15分鐘充分攪拌，使水泥混凝土形成膏狀的環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石；再通過板材成型機制成板材，室溫(25℃)48小時脫模板，5至7天養(yǎng)護后按規(guī)格整裁，可出廠使用。
按照此配方生產的板材密度為1.54g/cm3，含水率3.28％，吸水率15％，斷裂模數(shù)4.32MPa，抗拉性能4.51MPa，溫漲率9.81％，干縮率0.08％。
實施例2取水泥100公斤、聚灰比45∶100、水灰比33∶100，由此確定水泥I為60.29公斤、水泥II為39.71公斤、石英粉為48.23公斤、珍珠鹽粉為3.44公斤、抗堿玻纖為1.15公斤、環(huán)氧乳液為63.52公斤、固化劑為13.24公斤、補充水為1.24公斤。將環(huán)氧乳液及補充水摻入到水泥I、石英粉、珍珠鹽粉及抗堿玻纖中并進行攪拌，經過30分鐘的混合后，形成環(huán)氧水泥漿體；將固化劑在水泥II的加成下經過30分鐘充分混合；將所述加成過的固化劑加入到所述環(huán)氧水泥漿體中，經過10分鐘充分攪拌，使水泥混凝土形成膏狀的環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石；再通過板材成型機制成板材，室溫(25℃)48小時脫模板，5至7天養(yǎng)護后按規(guī)格整裁，可出廠使用。
按照此配方生產的板材密度為1.72g/cm3，含水率2.87％，吸水率1.32％，斷裂模數(shù)21.11MPa，抗拉性能22.34MPa，無溫漲率，干縮率0.28％，抗凍融25次凍融循環(huán)后無出現(xiàn)起層和龜裂現(xiàn)象。
實施例3取水泥100公斤、聚灰比33∶100、水灰比33∶100，由此確定水泥I為70.88公斤、水泥II為29.12公斤、石英粉為56.7公斤、珍珠鹽粉為4公斤、抗堿玻纖為1.35公斤、環(huán)氧乳液為46.6公斤、固化劑為9.7公斤、補充水為9.7公斤。將環(huán)氧乳液及補充水摻入到水泥I、石英粉、珍珠鹽粉及抗堿玻纖中并進行攪拌，經過30分鐘的混合后，形成環(huán)氧水泥漿體；將固化劑在水泥II的加成下經過30分鐘充分混合；將所述加成過的固化劑加入到所述環(huán)氧水泥漿體中，經過15分鐘充分攪拌，使水泥混凝土形成膏狀的環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石；再通過板材成型機制成板材，室溫(25℃)48小時脫模板，5至7天養(yǎng)護后按規(guī)格整裁，可出廠使用。
按照此配方生產的板材密度為1.66g/cm3，含水率3.28％，吸水率4.18％，斷裂模數(shù)8.51MPa，抗拉性能8.66MPa，溫漲率0.188％，干縮率0.194％，內照射指數(shù)小于0.09，外照射指數(shù)小于0.11達到A級，抗凍性25次凍融循環(huán)后無出現(xiàn)起層和龜裂現(xiàn)象。
權利要求
1.一種用環(huán)氧乳液改性水泥精細混凝土制作板材的方法，其特征在于，它是按照下述步驟進行的(1)定原料及其重量組份以水泥100份、聚灰比為20∶100至45∶100、水灰比為33∶100來確定原料及其重量組份，所述水泥包括用于制作環(huán)氧水泥漿體的水泥I和用于加成固化劑的水泥II，所述固化劑為室溫固化型的胺類或室溫固化型改性胺類，所述固化劑與所述水泥II的加成比例為1∶3，所述聚灰比表示環(huán)氧乳液中環(huán)氧的固含量與所述固化劑的總和與水泥之間的重量比，其中所述環(huán)氧乳液中環(huán)氧的固含量與所述固化劑的比例為120∶50，所述環(huán)氧乳液是固含量為50％的非離子型環(huán)氧乳液，所述水灰比表示所述環(huán)氧乳液中的水與補充水之和與所述水泥之間的重量比，所述環(huán)氧水泥漿體中所述水泥I∶精細骨料∶珍珠鹽粉∶抗堿玻纖為100∶80∶5.7∶1.9，由上述參數(shù)確定出各原料組份為水泥I 82.35～60.29份 水泥II 17.65～39.71份精細骨料 65.88～48.23份 珍珠鹽粉4.69～3.44份抗堿玻纖 1.56～1.15份 環(huán)氧乳液 28.24～63.52份固化劑 5.88～13.24份 補充水 18.88～1.24份(2)按步驟(1)所述的重量份將所述環(huán)氧乳液及所述補充水摻入到所述水泥I、所述精細骨料、所述珍珠鹽粉及所述抗堿玻纖中并進行攪拌，經過30至60分鐘的混合后，形成所述環(huán)氧水泥漿體；(3)按步驟(1)所述的重量份將所述固化劑在所述水泥II的加成下經過30至60分鐘充分混合；(4)將加成過的所述固化劑加入到所述環(huán)氧水泥漿體中，經過10至15分鐘充分攪拌，使水泥混凝土形成膏狀的環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石；(5)將所述膏狀的環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石加工制成板材。
2.根據權利要求1所述的用環(huán)氧乳液改性水泥精細混凝土制作板材的方法，其特征在于所述精細骨料為石英粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用環(huán)氧乳液改性水泥精細混凝土制作板材的方法，應用該方法制作板材，在對水泥混凝土進行改性時，環(huán)氧能在水泥水化早期就交聯(lián)、固化成膜，可使水泥精細混凝土形成環(huán)氧網絡插層狀結構，從而使板材的抗折強度、防水防滲透等功能可達到理想的設計要求。該方法是先按聚灰比為20∶100至45∶100、水灰比為33∶100的比例將環(huán)氧乳液及水摻入水泥、精細骨料、珍珠鹽粉等中進行攪拌混合后，形成環(huán)氧水泥漿體；再將在水泥加成過的室溫型胺類固化劑加入到環(huán)氧水泥漿體中充分攪拌，使水泥混凝土形成膏狀環(huán)氧網絡插層狀結構的水泥石；然后將所述膏狀的水泥石加工制成板材。本發(fā)明廣泛用于制作水泥混凝土板材等領域。
文檔編號C04B14/02GK1562855SQ20041002675
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月6日 優(yōu)先權日2004年4月6日
發(fā)明者劉巖 申請人:珠海市豪瑞森建材有限公司