一种镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板

摘要

本发明公开一种镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板，包括镁基水泥发泡板和设置在所述镁基水泥发泡板内的第一钢丝网片和第二钢丝网片；所述第一钢丝网片和所述第二钢丝网片均是由横向钢丝和纵向钢丝组成的网状结构，所述横向钢丝和所述纵向钢丝相互垂直；所述第一钢丝网片和所述第二钢丝网片之间设有斜插筋组。本发明制备的镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板的制备路线简单，节能环保利废，所需原料廉价易得，产品具有较低的生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料施工领域，特别涉及一种镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板。

背景技术

在建筑、道路、桥梁、隧道、机场和大坝等土木工程中大量使用以钙盐为水化产物的无机胶凝材料，其中常见的钙质胶凝材料包括石灰、石膏、硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥，钙质胶凝材料为现代土木工程的发展做出了重大贡献。目前市场上的钙质胶凝材料做制造的水泥发泡板多数以石灰、石膏和硅酸盐水泥为主要原料，该产品存在早期强度相对高，后期强度衰减大，保温性能差，强度低，耐久性差等缺点。

与钙质胶凝材料类似，还存在以镁盐为水化产物的另一类无机胶凝材料，即镁质胶凝材料，常见的镁质胶凝材料包括氯氧镁水泥、硫氧镁水泥和磷酸镁水泥。镁是地球中元素组成总量仅次于铁、氧、硅之后的第4位元素(占12.7％)，其原料来源比钙质胶凝材料更加丰富。氯氧镁水泥是1867年法国化学家S.Sorel发明，为活性MgO与一定浓度的氯化镁溶液组成的MgO-MgCl₂-H₂O三元体系气硬性胶凝材料。与1824年英国泥瓦工J.Aspdin发明的具有水硬性的波特兰水泥(即硅酸盐水泥)相比，氯氧镁水泥具有质轻、快凝、早强、高强、低碱、耐磨、粘结强度高、抗盐卤腐蚀等优点，但是存在抗水性差、易吸潮返卤、易变形和腐蚀钢丝等缺点。硫氧镁水泥是与氯氧镁水泥性能类似的镁质胶凝材料，由活性MgO与一定浓度的MgSO₄溶液组成的MgO-MgSO₄-H₂O三元体系气硬性胶凝材料。硫氧镁水泥与氯氧镁水泥相比，仍然具有非常明显的优势，如其抗高温性能好、不吸潮返卤、对钢丝锈蚀作用小。磷酸镁水泥是由重烧氧化镁粉、可溶性磷酸盐以及诱导剂(如缓凝剂)组成的一种气硬性胶凝材料，具有快凝、早强、高强、抗冻、耐高温、体积稳定性好、粘结强度高耐磨、对钢丝的防锈性能好等优点，缺点是成本高、需要消耗磷资源。在三大镁质胶凝材料中，硫氧镁水泥是最有希望成功取代氯氧镁水泥、并在建筑工程行业中占据更大份额的新型胶凝材料。目前，针对硫氧镁水泥强度不高、水化不充分的缺点进行改进并制成水泥板实现工业化还鲜有报到。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种生产工艺简单、所需原料廉价易得、产品具有较高强度、施工方便的镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板，包括镁基水泥发泡板和设置在所述镁基水泥发泡板内的第一钢丝网片和第二钢丝网片；所述第一钢丝网片和所述第二钢丝网片均是由横向钢丝和纵向钢丝组成的网状结构，所述横向钢丝和所述纵向钢丝相互垂直；所述第一钢丝网片和所述第二钢丝网片之间设有斜插筋组。

上述镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板，所述斜插筋组包括两个或两个以上的插筋，所述插筋的一端与所述第一钢丝网片上的所述横向钢丝或所述纵向钢丝固定连接，所述插筋的另一端与所述第二钢丝网片上的所述横向钢丝或所述纵向钢丝固定连接，所述插筋与第一钢丝网片所在平面之间的夹角和第二钢丝网片所在平面之间的夹角均大于0°且小于或等于90°。

上述镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板，每个所述斜插筋组由两个所述插筋组成，两个所述插筋交叉成X形，并且两个所述插筋的一端均与所述第一钢丝网片的所述横向钢丝或所述纵向钢丝固定连接，两个所述插筋的另一端均与所述第二钢丝网片的所述横向钢丝或所述纵向钢丝固定连接。

上述镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板，所述斜插筋组包括纵向斜插筋组和横向斜插筋组，所述纵向斜插筋组沿所述纵向钢丝设置，所述横向斜插筋组沿所述横向钢丝设置。

上述镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板，相邻的两个所述纵向斜插筋组之间的距离为固定值，相邻的两个所述横向斜插筋组之间的距离为固定值。

上述镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板，所述纵向斜插筋组和所述横向斜插筋组均由斜插筋和垂直于所述第一钢丝网片和所述第二钢丝网片的竖插筋组成，每根所述斜插筋均位于同一个斜插筋组内相邻两个竖插筋之间。

上述镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板，所述镁基水泥发泡板是利用如下重量份数的原料经发泡工艺制成：镁质盐水泥40-65份、稳泡剂1-3份和发泡剂3-5份；

所述镁质盐水泥的制备方法如下：将100-200目的MgO、100-200目的MgSO₄和H₂O三者按照物质的量之比为(7-12):1:(20-28)混合，然后加入诱导剂，诱导剂的加入量为MgO、MgSO₄和H₂O三者总质量的0.5-3wt％，搅拌24小时以上，干燥，研磨，过200目筛后即得镁质盐水泥。

上述镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板，所述诱导剂的制备方法如下：将200-400目的滑石粉加入到醋丙乳液中，滑石粉与醋丙乳液的质量比为(8-15):(20-30)，搅拌，加热至60-80℃并保持2-5小时，过滤烘干；在得到的固体产物中加入鞣酸水溶液，鞣酸水溶液中鞣酸的质量分数为5-10wt％，固体产物与鞣酸水溶液的质量比为1:(20-30)，加热至90-100℃并保持5-10小时，过滤烘干并粉碎，过100目筛即得诱导剂。

上述镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板，所述诱导剂由A组分和B组分组成，A组分的制备方法如下：将200-400目的滑石粉加入到醋丙乳液中，滑石粉与醋丙乳液的质量比为(8-15):(20-30)，搅拌，加热至60-80℃并保持2-5小时，过滤烘干；将得到的固体产物中加入到鞣酸水溶液中，鞣酸水溶液中鞣酸的质量分数为5-10wt％，固体产物与鞣酸水溶液的质量比为1:(20-30)，加热至90-100℃并保持5-10小时，过滤烘干并粉碎，过100目筛即得A组分；B组分的制备方法如下：将200-400目粉煤灰的加入到三乙醇胺水溶液中，三乙醇胺水溶液中三乙醇胺的质量分数为3-5wt％，粉煤灰与三乙醇胺水溶液的质量比为1:(10-20)，搅拌，加热至50-70℃并保持12-24小时，过滤烘干；将得到的固体产物加入到硅烷偶联剂溶液中，固体产物与硅烷偶联剂溶液的质量比为1：(5-20)，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为10-15wt％，过滤烘干并粉碎，过100目筛即得B组分；

先加入A组分，A组分的加入量为MgO、MgSO₄和H₂O三者总质量的0.5-1wt％，搅拌24小时以上；然后再加入B组分，B组分的加入量为MgO、MgSO₄和H₂O三者总质量的1-2wt％，搅拌24小时以上。

上述镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板，所述镁基水泥发泡板是利用如下重量份数的原料经发泡工艺制成：镁质盐水泥40-65份、前处理后的粉煤灰、稳泡剂1-3份和发泡剂3-5份，前处理后的粉煤灰的加入量为镁质盐水泥制备时所用MgO质量的10-50wt％；

所述镁质盐水泥的制备方法如下：将100-200目的MgO、100-200目的MgSO₄和H₂O三者按照物质的量之比为(7-12):1:(20-28)混合，然后加入诱导剂，诱导剂的加入量为MgO、MgSO₄和H₂O三者总质量的0.5-3wt％，搅拌24小时以上，干燥，研磨，过200目筛后即得镁质盐水泥；所述诱导剂由A组分和B组分组成，A组分的制备方法如下：将200-400目的滑石粉加入到醋丙乳液中，滑石粉与醋丙乳液的质量比为(8-15):(20-30)，搅拌，加热至60-80℃并保持2-5小时，过滤烘干；将得到的固体产物中加入到鞣酸水溶液中，鞣酸水溶液中鞣酸的质量分数为5-10wt％，固体产物与鞣酸水溶液的质量比为1:(20-30)，加热至90-100℃并保持5-10小时，过滤烘干并粉碎，过100目筛即得A组分；B组分的制备方法如下：将200-400目粉煤灰的加入到三乙醇胺水溶液中，三乙醇胺水溶液中三乙醇胺的质量分数为3-5wt％，粉煤灰与三乙醇胺水溶液的质量比为1:(10-20)，搅拌，加热至50-70℃并保持12-24小时，过滤烘干；将得到的固体产物加入到硅烷偶联剂溶液中，固体产物与硅烷偶联剂溶液的质量比为1：(5-15)，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为10-15wt％，过滤烘干并粉碎，过100目筛即得B组分；诱导剂加入方法如下：先加入A组分，A组分的加入量为MgO、MgSO₄和H₂O三者总质量的0.5-1wt％，搅拌24小时以上；然后再加入B组分，B组分的加入量为MgO、MgSO₄和H₂O三者总质量的1-2wt％，搅拌24小时以上；

前处理后的粉煤灰的制备方法如下：将200-400目粉煤灰的加入到三乙醇胺水溶液中，三乙醇胺水溶液中三乙醇胺的质量分数为3-5wt％，粉煤灰与三乙醇胺水溶液的质量比为1:(10-20)，搅拌，加热至50-70℃并保持12-24小时，过滤烘干；将得到的固体产物加入到硅烷偶联剂溶液中，固体产物与硅烷偶联剂溶液的质量比为1：(5-20)，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为10-15wt％，过滤烘干并粉碎，过100目筛即得前处理后的粉煤灰。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明制备的镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板的制备路线简单，节能环保利废；

(2)本发明制备的镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板重量轻强度高，可以作为多层房屋内、外承重墙及隔墙，并且自重小，抗震性能好；

(3)本发明所制备的镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板的导热系数小，热容量大，抗冲击性能好，软化系数高，具有很好的抗水性能，保温隔热隔音效果好；

(4)抗冲击性和抗裂性高，可直接在表面做粉刷涂层或粘挂装饰板，装饰一体化程度高；

(5)工业化程度高，工程预制，现场组装，施工速度快，板材可加工性好，可锯、可钉；密度小(仅为普通水泥制品的70％)，施工现场排放少。

附图说明

图1：本发明镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板的结构示意图；

图2：图1所示本发明镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板的另一个方向结构示意图；

图3：本发明镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板的结构示意图；

图4：图3所示本发明镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板的另一个方向结构示意图；

图5：本发明镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板的外观结构示意图。

1-镁基水泥发泡板；2-第一钢丝网片；3-第二钢丝网片；4-横向钢丝；5-纵向钢丝；6-镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板；7-斜插筋组；8-斜插筋；9-竖插筋。

具体实施方式

实施例1

镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：

(a)制备发泡水泥

镁质盐水泥65千克、稳泡剂3千克和发泡剂5千克，按照水灰比0.45加水，搅拌制成发泡水泥浆液。所述稳泡剂为硅酮酰胺；所述发泡剂为十二烷基硫酸钠。

所述镁质盐水泥的制备方法如下：将100-200目的MgO、100-200目的MgSO₄和H₂O三者按照物质的量之比为9:1:25混合，然后加入诱导剂，诱导剂的加入量为MgO、MgSO₄和H₂O三者总质量的1wt％，搅拌24小时以上，干燥，研磨，过200目筛后即得镁质盐水泥。

所述诱导剂的制备方法如下：将200-400目的滑石粉加入到醋丙乳液中，滑石粉与醋丙乳液的质量比为15:22，搅拌，加热至80℃并保持5小时，过滤烘干；在得到的固体产物中加入鞣酸水溶液，鞣酸水溶液中鞣酸的质量分数为8wt％，固体产物与鞣酸水溶液的质量比为1:20，加热至90℃并保持10小时，过滤烘干并粉碎，过100目筛即得诱导剂。

(b)制备钢丝网架：利用横向钢丝4和纵向钢丝5制备第一钢丝网片2和第二钢丝网片3，所述横向钢丝和所述纵向钢丝交叉处焊接连接，所述横向钢丝4和所述纵向钢丝5相互垂直；所述第一钢丝网片2和所述第二钢丝网片3之间设有斜插筋组7；

所述斜插筋组7包括两个插筋，两个所述插筋交叉成X形；所述插筋的一端与所述第一钢丝网片2上的所述横向钢丝固定连接(并且连接点位于所述横向钢丝和所述纵向钢丝交叉处)，所述插筋的另一端与所述第二钢丝网片3上的所述横向钢丝固定连接(并且连接点位于所述横向钢丝和所述纵向钢丝交叉处)，所述插筋与第一钢丝网片2所在平面之间的夹角和第二钢丝网片3所在平面之间的夹角为30°。

(c)往钢丝网架上浇注发泡水泥浆液，形成镁基水泥发泡板1。

(d)用切割机将表面切平整，得到镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板6。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：

所述诱导剂由A组分和B组分组成，A组分的制备方法如下：将200-400目的滑石粉加入到醋丙乳液中，滑石粉与醋丙乳液的质量比为8:27，搅拌，加热至60℃并保持4小时，过滤烘干；将得到的固体产物中加入到鞣酸水溶液中，鞣酸水溶液中鞣酸的质量分数为10wt％，固体产物与鞣酸水溶液的质量比为1:30，加热至100℃并保持5小时，过滤烘干并粉碎，过100目筛即得A组分；B组分的制备方法如下：将200-400目粉煤灰的加入到三乙醇胺水溶液中，三乙醇胺水溶液的质量分数为5wt％，粉煤灰与三乙醇胺水溶液的质量比为1:15，搅拌，加热至70℃并保持24小时，过滤烘干；将得到的固体产物加入到硅烷偶联剂溶液中，固体产物与硅烷偶联剂溶液的质量比为1:10，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为10wt％，过滤烘干并粉碎，过100目筛即得B组分。

诱导剂加入方法如下：先加入A组分，A组分的加入量为MgO、MgSO₄和H₂O三者总质量的0.5wt％，搅拌24小时以上；然后再加入B组分，B组分的加入量为MgO、MgSO₄和H₂O三者总质量的1wt％，搅拌24小时以上。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于：

(a)制备发泡水泥

镁质盐水泥65千克、前处理后的粉煤灰、稳泡剂3千克和发泡剂5千克，按照水灰比0.45加水，搅拌制成发泡水泥浆液。前处理后的粉煤灰的加入量为镁质盐水泥制备时所用MgO质量的10wt％。

前处理后的粉煤灰制备方法如下：将200-400目粉煤灰的加入到三乙醇胺水溶液中，三乙醇胺水溶液的质量分数为3wt％，粉煤灰与三乙醇胺水溶液的质量比为1:12，搅拌，加热至70℃并保持12小时，过滤烘干；将得到的固体产物加入到硅烷偶联剂溶液中，固体产物与硅烷偶联剂溶液的质量比为1：16，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为15wt％，过滤烘干并粉碎，过100目筛即得前处理后的粉煤灰。

(b)制备水泥基纤维材料

镁质盐水泥65千克、前处理后的粉煤灰和聚乙烯醇纤维5千克，按照水灰比0.45加水，搅拌制成水泥基纤维材料浆液。前处理后的粉煤灰的加入量为镁质盐水泥制备时所用MgO质量的10wt％。

前处理后的粉煤灰制备方法如下：将200-400目粉煤灰的加入到三乙醇胺水溶液中，三乙醇胺水溶液的质量分数为3wt％，粉煤灰与三乙醇胺水溶液的质量比为1:12，搅拌，加热至70℃并保持12小时，过滤烘干；将得到的固体产物加入到硅烷偶联剂溶液中，固体产物与硅烷偶联剂溶液的质量比为1：16，硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为15wt％，过滤烘干并粉碎，过100目筛即得前处理后的粉煤灰。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：制备镁质盐水泥的时候不加入诱导剂。

实施例5

本实施例与实施例4的区别在于：加入的粉煤灰是未经前处理的粉煤灰。

试验例1

本试验例与实施例1的区别在于：不使用由所述第一钢丝网片2、所述第二钢丝网片3和斜插筋组7组成的钢丝网架。

试验例2

本试验例与实施例2的区别在于：不使用由所述第一钢丝网片2、所述第二钢丝网片3和斜插筋组7组成的钢丝网架。

试验例3

本试验例与实施例3的区别在于：不使用由所述第一钢丝网片2、所述第二钢丝网片3和斜插筋组7组成的钢丝网架。

试验例4

本试验例与实施例4的区别在于：不使用由所述第一钢丝网片2、所述第二钢丝网片3和斜插筋组7组成的钢丝网架。

试验例5

本试验例与实施例5的区别在于：不使用由所述第一钢丝网片2、所述第二钢丝网片3和斜插筋组7组成的钢丝网架。

对试验例1-5中得到的镁质盐凝胶材料发泡的水泥保温板进行性能测试，结果如表1所示：

表1

试验例1试验例2试验例3试验例4试验例5抗压强度/MPa(28天)109.7120.1128.655.4121.3初凝时间/h8.89.29.54.39.1终凝时间/h12.212.011.38.211.5抗压强度软化系数(180天)0.820.981.05严重开裂0.91水中溶解度g/100g水(25℃)0.860.0360.03431.20.035抗腐蚀系数0.951.021.210.431.03钢丝锈蚀速率5μm/a0.8μm/a0.3μm/a20μm/a1.5μm/a

由表1可以看出：加入诱导剂之后，能够明显地增强硫氧镁水泥的抗压强度，尤其是加入组分为A组分和B组分的诱导剂，能够进一步增强硫氧镁水泥的抗压强度；虽然加入诱导剂之后，硫氧镁水泥的初凝时间延长，但是初终凝时间差缩短，说明加入诱导剂的硫氧镁水泥的凝结作用一旦开始之后就能够加速凝结硬化，适合于要求快速凝固的现场施工。

表1中抗压强度软化系数的测试方法如下：分别将试验例1-试验例5中制得的装饰一体化轻型承重保温墙板养护28天，浸泡于水中180天，然后分别测试抗压强度，计算抗压强度软化系数。抗压强度软化系数＝浸泡后抗压强度/浸泡前抗压强度。

表1中抗腐蚀系数的测试方法如下：分别将试验例1-试验例5中制得的装饰一体化轻型承重保温墙板养护28天，浸泡于氯化镁质量分数为31wt％的氯化镁溶液中180天，然后分别测试浸泡后抗压强度，计算抗腐蚀系数。抗腐蚀系数＝浸泡后抗压强度/浸泡前抗压强度。

表1中钢丝锈蚀速率的测试方法如下：分别将试验例1-试验例5中的镁质盐水泥水化200小时，采用CHI660C电化学工作站，借助两电极线性极化法测定钢丝在镁质盐水泥中的腐蚀电流和腐蚀速率。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于：将镁质盐水泥更换为普通硅酸盐水泥(425水泥)。

对比2

本对比例与实施例2的区别在于：将镁质盐水泥更换为普通硅酸盐水泥(425水泥)。

对比例3

本对比例与实施例3的区别在于：将镁质盐水泥更换为普通硅酸盐水泥(425水泥)。

对比例4

本对比例与实施例4的区别在于：将镁质盐水泥更换为普通硅酸盐水泥(425水泥)。

对比例5

本对比例与实施例5的区别在于：将镁质盐水泥更换为普通硅酸盐水泥(425水泥)。

在相同条件下，分别测试实施例1至实施例5以及对比例1至对比例5中所得墙板的承载力，结果如下：

实施例1与对比例1相比：承载力提高6.2％；

实施例2与对比例2相比：承载力提高10.6％；

实施例3与对比例3相比：承载力提高13.5％；

实施例4与对比例4相比：承载力降低10.8％；

实施例5与对比例5相比：承载力提高9.4％。

另外，如图3和图4所示，所述斜插筋组7包括纵向斜插筋组和横向斜插筋组，所述纵向斜插筋组沿所述纵向钢丝设置，所述横向斜插筋组沿所述横向钢丝设置；相邻的两个所述纵向斜插筋组之间的距离为固定值，相邻的两个所述横向斜插筋组之间的距离为固定值；所述纵向斜插筋组和所述横向斜插筋组均由斜插筋8和垂直于所述第一钢丝网片2和所述第二钢丝网片3的竖插筋9组成，每根所述斜插筋8均位于同一个斜插筋组内相邻两个竖插筋9之间。这种形式的钢丝网架结构使得镁质盐凝胶材料发泡的水泥钢丝网架保温板的强度进一步提高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。