本发明涉及一种grc材料及其制备方法，具体涉及一种以白色贝利特硫铝酸盐水泥制备玻璃纤维增强水泥材料(简称grc，下同)及其制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术：
玻璃纤维增强水泥(glass-fiberreinforcedconcrete，grc)是由水泥、骨料、水、纤维和外加剂混合而成的纤维水泥基复合材料，通过高弹性模量的耐碱玻璃纤维嵌入水泥砂浆基体中制备而成，其主要性能为：抗冲击强度8kj/m2左右，抗弯曲比例极限强度7.0～8.0mpa，抗弯极限强度15.0～20.0mpa，抗压强度30～40mpa。
本发明采用了白色贝利特硫铝酸盐水泥，它是一种与硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥完全不同的新型的特种水泥，具体特性对比如下：(1)硅酸盐水泥：矿物组成：c3s(42～60％)、c2s(5～35％)、c3a(5～14％)和c4af(10～16％)；力学性能特点：早期强度低、后期强度高；拆模时间：养护时间长，模板周转慢。(2)白色贝利特硫铝酸盐水泥：矿物组成：无水硫铝酸钙(c4a3
白色贝利特硫铝酸盐水泥的熟料矿物相无水硫铝酸钙(c4a3
本发明采用白色贝利特硫铝酸盐水泥，通过采用一定的工艺、共聚物增稠增韧等技术方法，制备出具有良好早期和后期力学强度均高的grc材料，既节约模板周转，且后期强度持续提高，抗碳化能力好，grc底色为白色，易于根据需要添加颜料获得具有不同色泽的grc装饰制品，并有利于固废资源化利用。
技术实现要素：
本发明所要解决的问题是利用贝利特硫铝酸盐水泥制备纤维增强水泥材料，提供一种利用白色贝利特硫铝酸盐水泥制备grc材料及其制备方法。以白色贝利特硫铝酸盐水泥替代硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥为胶材，制备出具有早期和后期力学强度均高、抗碳化性能良好的grc材料。通过白色贝利特硫铝酸盐水泥制备的grc材料工作性良好，新拌料浆初始流动度350mm以上，1天抗压强度22mpa以上/抗弯强度8mpa以上，3天抗压强度35mpa以上/抗弯强度16mpa以上，7天抗压强度42mpa以上、抗弯强度21mpa以上、抗冲击强度24kj/m2，28天抗压强度55mpa以上、抗弯强度24mpa以上、抗冲击强度28kj/m2以上，28天碳化深度小于10mm，grc底色为白色，易于根据需要添加颜料获得具有不同色泽和视觉效果的grc产品。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种白色贝利特硫铝酸盐水泥grc材料，由以下重量份的组分经搅拌、喷射后得到的：10～60份的水泥、10～60份的石英砂、1～20份的水、0.05～2份的减水剂、0.01～1份的缓凝剂、1～15份的共聚物乳液和1～10份的耐碱玻璃纤维。
上述技术方案中，所述的水泥，为高强快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥、抗裂快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥、白色高强高贝利特硫铝酸盐水泥、白色高强快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥、白色抗裂双快高贝利特硫铝酸盐水泥中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成的混合物；优选为42.5级白色抗裂双快高贝利特硫铝酸盐水泥。
上述技术方案中，所述的石英砂，为天然石英石经破碎加工而成的颗粒物，主要矿物成分是sio2，粒径为40目-100目，连续级配。
上述技术方案中，所述的减水剂，为萘系减水剂、氨基磺酸系减水剂、三聚氰胺系减水剂、聚羧酸系高性能减水剂中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成的混合物；优选为聚羧酸高性能减水剂，固含量小于24％，减水率大于22％。
上述技术方案中，所述的缓凝剂，为具有能够调节水泥凝结时间的无机和/或有机物质，具体为木质素磺酸盐类、柠檬酸类、偏磷酸盐类、硼酸类、葡萄糖类、酒石酸盐类物质中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成的混合物，优选为硼酸和柠檬酸的混合物。
上述技术方案中，所述的共聚物乳液，为醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(eva乳液)、醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液(醋丙乳液)、醋酸乙烯-氯乙烯-丙烯酸共聚物乳液、纯丙烯酸共聚乳液(纯丙乳液)、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液(苯丙乳液)、丁二烯-苯乙烯共聚物乳液(丁苯乳液)中的任意一种或两种以上以任意比例混合而成的混合物；优选为水性的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液。
上述技术方案中，所述的耐碱玻璃纤维，为耐碱玻璃纤维无捻粗纱；耐碱玻璃纤维的直径5μm～40μm、长度为5mm～35mm。
本发明还提供一种上述的白色贝利特硫铝酸盐水泥grc材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10～60份的石英砂加入到搅拌机中搅拌，在石英砂搅拌过程中加入10～60份水泥，以20-30r/min的速度搅拌2～3分钟得到混合均匀的干混料a，待用；
(2)将0.05～2份减水剂、0.01～1份缓凝剂加入到1～20份水中，以60-70r/min的速度搅拌均匀后得到混合物b；向步骤(1)中装有干混料a的搅拌机中添加混合物b和1～15份共聚物乳液继续进行搅拌，以40-50r/min的速度搅拌3～5分钟得到新拌grc料浆c，新拌再生grc料浆c的流动度在350mm～400mm，待用；
(3)将步骤(2)得到的搅拌完毕的新拌再生grc料浆c装入喷射机料槽内，采用气压喷射成型和碾轮滚压压实工艺，将新拌再生grc料浆c和1～10份的耐碱玻璃纤维同时喷筑成型，得到所述的白色贝利特硫铝酸盐水泥grc材料。
与现有技术相比，本发明利用白色贝利特硫铝酸盐水泥制备而成的玻璃纤维增强水泥材料具有以下有益效果：
1.料浆初始流动度大，达到350～400mm；
2.采用白色贝利特硫铝酸盐水泥制备而成的玻璃纤维增强水泥材料1天抗压强度22mpa以上/抗弯强度8mpa以上，3天抗压强度35mpa以上/抗弯强度16mpa以上，7天抗压强度42mpa以上、抗弯强度21mpa以上、抗冲击强度24kj/m2以上，28天抗压强度55mpa以上、抗弯强度24mpa以上、抗冲击强度28kj/m2以上。
3.白色贝利特硫铝酸盐水泥grc28天碳化深度小于10mm，底色为白色，易于根据需要添加颜料获得具有不同色泽的grc装饰制品。
具体实施方式
以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：
下面结合具体的实施例，对本发明进行阐述：
实施例1：
一种白色贝利特硫铝酸盐水泥grc材料，包括以下重量比的组分：水泥：石英砂：水：减水剂：缓凝剂：共聚物乳液：耐碱玻璃纤维的重量比为39.53：39.53：11.32：0.80：0.24：4.74：3.85；其中：
所述的水泥，为42.5级白色抗裂双快高贝利特硫铝酸盐水泥；
所述的石英砂，为天然石英石经破碎加工而成的颗粒物，主要矿物成分是sio2，粒径为40目到100目，连续级配；
所述的减水剂，为聚羧酸高性能减水剂，固含量15.5％，减水率25％；
所述的缓凝剂，为硼酸和柠檬酸的混合物，二者的重量比为1:1；
所述的共聚物乳液，为水性的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液；
所述的耐碱玻璃纤维，为耐碱玻璃纤维无捻粗纱；纤维直径16μm，纤维长度为21mm。
所述的白色贝利特硫铝酸盐水泥grc材料，是通过下述方法制备而成的：
(1)将所述比例的石英砂加入到搅拌机中搅拌，在石英砂搅拌过程中加入所述比例的水泥，以25r/min的速度搅拌2分钟得到混合均匀的干混料a，待用；
(2)将减水剂、缓凝剂按照所述比例加入到一定量的水中，水量按照水与水泥的重量比计算，以65r/min的速度搅拌均匀后得到混合物b，在干混料a搅拌过程中加入混合物b和所述比例共聚物乳液到搅拌机中，以45r/min的速度搅拌3分钟得到新拌grc料浆c，新拌再生grc料浆c的流动度365mm，待用；
(3)将步骤(2)得到的搅拌完毕的新拌grc料浆c装入喷射机料槽内，采用气压喷射成型和碾轮滚压压实工艺，将料浆c和所述比例耐碱玻璃纤维同时喷筑成型即得到利用贝利特硫铝酸盐水泥制备的grc材料。
本实施例中将得到的玻璃纤维增强水泥材料在标准养护室养护至指定龄期，测试得其1天抗压强度22.2mpa/抗弯强度8.1mpa，3天抗压强度35.7mpa/抗弯强度16.5mpa，7天抗压强度42.8mpa、抗弯强度21.3mpa、抗冲击强度24.7kj/m2，28天抗压强度55.5mpa、抗弯强度24.4mpa、抗冲击强度28.8kj/m2以上，28天碳化深度6mm，底色为白色，易于根据需要添加颜料获得具有不同色泽的grc装饰制品。
实施例2：
一种白色贝利特硫铝酸盐水泥grc材料，包括以下重量比的组分：水泥：石英砂：水：减水剂：缓凝剂：共聚物乳液：耐碱玻璃纤维的重量比为39.76：39.76：12.65：0.81：0.24：2.39：4.40；其中：
所述的水泥，为42.5级白色抗裂双快高贝利特硫铝酸盐水泥；
所述的石英砂，为天然石英石经破碎加工而成的颗粒物，主要矿物成分是sio2，粒径为40目到100目，连续级配；
所述的减水剂，为聚羧酸高性能减水剂，固含量16.8％，减水率26.3％；
所述的缓凝剂，为硼酸和柠檬酸混合物，二者的重量比为4:1；
所述的共聚物乳液，为水性的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液；
所述的耐碱玻璃纤维，为耐碱玻璃纤维无捻粗纱；纤维直径12μm，纤维长度为18mm。
所述的白色贝利特硫铝酸盐水泥grc材料，是通过下述方法制备而成的：
(1)将所述比例的石英砂加入到搅拌机中搅拌，在石英砂搅拌过程中加入所述比例的水泥，以28r/min的速度搅拌2.5分钟得到混合均匀的干混料a，待用；
(2)将减水剂、缓凝剂按照所述比例加入到一定量的水中，水量按照水与水泥的重量比计算，以62r/min的速度搅拌均匀后得到混合物b，在干混料a搅拌过程中加入混合物b和所述比例共聚物乳液到搅拌机中，以48r/min的速度搅拌4分钟得到新拌grc料浆c，新拌再生grc料浆c的流动度370mm，待用；
(3)将步骤(2)得到的搅拌完毕的新拌grc料浆c装入喷射机料槽内，采用气压喷射成型和碾轮滚压压实工艺，将料浆c和所述比例耐碱玻璃纤维同时喷筑成型即得到利用贝利特硫铝酸盐水泥制备的grc材料。
本实施例将得到的再生玻璃纤维增强水泥材料在标准养护室养护至指定龄期，测试得其1天抗压强度23.2mpa/抗弯强度8.4mpa，3天抗压强度36.3mpa/抗弯强度17.1mpa，7天抗压强度43.2mpa、抗弯强度21.8mpa、抗冲击强度25.3kj/m2，28天抗压强度56.8mpa、抗弯强度25.1mpa、抗冲击强度29.2kj/m2以上，28天碳化深度8mm，底色为白色，易于根据需要添加颜料获得具有不同色泽的grc装饰制品。
实施例3：
一种利用白色贝利特硫铝酸盐水泥制备而成的玻璃纤维增强水泥材料，包括以下重量比的组分，组分比例为：水泥：石英砂：水：减水剂：缓凝剂：共聚物乳液：耐碱玻璃纤维的重量比为38.77：38.77：9.87：0.61：0.23：6.98：4.76；其中：
所述的水泥，为42.5级白色抗裂双快高贝利特硫铝酸盐水泥；
所述的石英砂，为天然石英石经破碎加工而成的颗粒物，主要矿物成分是sio2，粒径为40目到100目，连续级配；
所述的减水剂，为聚羧酸高性能减水剂，固含量14.6％，减水率24.7％；
所述的缓凝剂，为硼酸和柠檬酸混合物，二者的重量比为3:2；
所述的共聚物乳液，为水性的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液；
所述的耐碱玻璃纤维，为耐碱玻璃纤维无捻粗纱；纤维直径11μm，纤维长度为15mm。
所述的白色贝利特硫铝酸盐水泥grc材料，是通过下述方法制备而成的：
(1)将所述比例的石英砂加入到搅拌机中搅拌，在石英砂搅拌过程中加入所述比例的水泥，以23r/min的速度搅拌3分钟得到混合均匀的干混料a，待用；
(2)将减水剂、缓凝剂按照所述比例加入到一定量的水中，水量按照水与水泥的重量比计算，以68r/min的速度搅拌均匀后得到混合物b，在干混料a搅拌过程中加入混合物b和所述比例共聚物乳液到搅拌机中，以42r/min的速度搅拌5分钟得到新拌grc料浆c，新拌再生grc料浆c的流动度355mm，待用；
(3)将步骤(2)得到的搅拌完毕的新拌grc料浆c装入喷射机料槽内，采用气压喷射成型和碾轮滚压压实工艺，将料浆c和所述比例耐碱玻璃纤维同时喷筑成型即得到利用贝利特硫铝酸盐水泥制备的grc材料。
本实施例将得到的玻璃纤维增强水泥材料在标准养护室养护至指定龄期，测试得其1天抗压强度22.5mpa/抗弯强度8.3mpa，3天抗压强度35.3mpa/抗弯强度16.8mpa，7天抗压强度43.6mpa以上、抗弯强度22.2mpa以上、抗冲击强度24.3kj/m2，28天抗压强度55.2mpa、抗弯强度24.8mpa、抗冲击强度30.7kj/m2，28天碳化深度7mm，底色为白色，易于根据需要添加颜料获得具有不同色泽的grc装饰制品。
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。