一种轻质仿火山石铺装块的加工方法与流程

1.本发明属于建筑装饰材料技术领域，尤其涉及仿火山石铺装材料的加工方法。


背景技术：

2.为了在多孔基体内形成火山石的仿真效果，需要使凝固后的材料具备大小不一的气泡。本技术人的初步研发成果有“cn110394880a、仿火山渣装饰片、仿火山渣贴面装饰砌块及其加工方法”，以及“仿火山渣装饰效果的轻质多孔混凝土制备与性能研究，《混凝土与水泥制品》，2020-6”。
3.前者制得的仿火山渣轻质保温复合砌块气孔形状不规则，呈长圆形，大小不一，经统计，其气孔率为32-42％，且气孔大小为0.1-3mm，其中，气孔大小0.1-0.5mm、0.5-1mm和1-3mm的气孔所占比例分别为63-67％、24-32％和4-9％，仿火山渣装饰效果良好。
4.后者通过对各组分不同比例的研究，通过调整调孔剂、粉煤灰掺量，可改变轻质多孔混凝土气孔孔径大小和孔径分布，使其具有仿火山渣装饰效果。
5.然而在形成上述两初步成果的情况下，我们在深化研发过程中发现，前述两文献的技术方案，难以稳定地实现不同孔径气孔的分布，制得的产品一致性差，不能可靠实现调孔。
6.然而，根据铺装材料技术的发展，在高铁、桥梁隔离带，以及水利工程等场所，具有对轻质、装饰效果方向的铺装材料需求。


技术实现要素：

7.本发明针对以上问题，提供了一种在满足产品强度，同时体现天然火山石特征的前提下，可靠性高，复制性强的轻质仿火山石铺装块的加工方法。
8.本发明的技术方案是：一种轻质仿火山石铺装块的加工方法，以多孔基体浆料为原料，往模具中浇注、凝固制成，所述多孔基体浆料包括以下质量份的组分：水泥：60-95，矿物微粉：5-50，塑化剂：0.5-2.5，和水：27-41；所述多孔基体浆料配制后，按照体积质量比再往其中添加稳泡剂100-1200g/m3，调孔剂0.4-1.5g/m3，和发泡剂，所述发泡剂的添加量按照多孔基体设计干表观密度进行计算定量；所述模具包括上模和下模，所述下模内设有至少一层增强层的支撑结构，所述支撑结构通过连接组件可拆卸连接于所述下模的侧壁；所述上模包括上模框和交叉设置在所述上模框内的筋条形成的网孔结构，所述上模框与筋条一体化成型构成；按以下步骤进行：1）、将所述支撑结构连接到所述下模内腔的侧壁上，再将增强层设置在所述支撑结构上；
2）、在所述下模的顶面盖设所述上模，同时将上、下模固定连接；3）、调制所述多孔基体浆料，将所述水泥、矿物微粉、塑化剂和水调配均匀后，加入定量的稳泡剂和发泡剂，采用强制式高速搅拌设备，以150-500转/分钟的转速搅拌，搅拌时间控制为8-12秒，在所述搅拌的倒数第3秒时加入调孔剂，在搅拌时间达到预定时间，停止搅拌，得到不均衡发泡的多孔基体浆料；4）、将步骤3）制得的不均衡发泡的多孔基体浆料通过上模孔倒入所述下模内，所述多孔基体浆料发泡期间贯通所述增强层以及支撑结构、直至达到设定高度；5）、待所述多孔基体浆料发泡完毕并初凝后，将所述连接组件由下模外侧拆卸、抽出；6）、完全凝固后，去除上表面多余物料，控制表面平整度，然后移至养护室养护；7）、养护12-24h采用气吹法脱模，然后密封养护仿火山石铺装块坯体；8）、对仿火山石铺装块坯体表面进行磨光处理，控制产品厚度。
9.在所述下模的底面还开设有若干脱模气孔。
10.在所述下模的底面还铺设有封孔层。
11.所述增强层为刚性的网片结构，所述支撑结构为由若干交叉的支撑杆构成的井字形网状结构；所述连接组件包括螺套和并紧螺母，所述螺套设有外螺纹，以及容置所述支撑杆的中孔；所述下模的侧壁上开设有与所述螺套外螺纹适配的连接孔，所述螺套通过螺纹结构连接在下模的外部侧壁表面；所述支撑杆的两端设有并紧螺纹段，所述并紧螺纹段伸出所述螺套，由所述并紧螺母并紧。
12.所述增强层为柔性的网片结构，所述支撑结构为由若干交叉的支撑索构成的井字形网状结构；所述连接组件包括螺套和锁止螺钉，所述螺套设有外螺纹，以及容置所述支撑索的中孔；所述下模的侧壁上开设有与所述螺套外螺纹适配的连接孔，所述螺套通过螺纹结构连接在下模的外部侧壁表面；所述支撑索的一端伸入所述中孔，并由所述锁止螺钉锁紧，再横向贯穿所述下模内腔伸出对侧的所述中孔内，并由对侧的所述锁止螺钉锁紧，所述支撑索在下模腔体内穿绕所述柔性网片结构的增强层。
13.所述支撑索的另一端设有牵拉结构。
14.在所述步骤8）后，还采用渗透增强剂对仿火山石铺装块进行表面强化处理。
15.本发明提供了一种具备较高抗折强度，以及体现天然火山石特征效果的铺装材料的加工方法。本发明的关键技术在于：第一，本发明以天然火山石孔隙大小不均为设计理念，调制了不均衡发泡的多孔基体浆料，在凝固后，能够在成型制品表面显现大小不一的气孔。其次，鉴于以发泡的多孔基体浆料为基础，为确保材料的抗折强度，本发明在制备过程中采用了设置“内”增强层的技术手段，并通过对模具结构的改进，保证了增强层最终区别于常规预制建筑构件增强层外露的现象。最后，本发明的核心技术在调孔步序上，在浆料中
加入调孔剂后，严格控制搅拌时间。因搅拌时间极短，调孔剂在多孔基体浆料中处于非均匀性分散状态。发泡剂因化学反应产生气体，并在多孔基体浆料中形成孔径大小相对均匀的气泡。若气泡附近正好分散有调孔剂，该调孔剂将溶入气泡液，显著降低该处的表面张力，同时破坏气泡膜弹性，造成该气泡向四周牵引、延伸进而失稳，将其与附近其他气泡合并成大气泡，直至合成的大气泡具有足够的膜弹性并稳定存在为止。最终在多孔基体浆料凝结硬化后形成仿火山石装饰材多孔基体，使其能够稳定地分散有不同比例不同孔径尺寸的孔。
附图说明
16.图1是本发明中下模的结构示意图，图2是图1中a向视图，图3是本发明中连接组件实施例一的结构示意图，图4是本发明中连接组件实施例二的结构示意图，图5是本发明中步骤2）的结构示意图，图6是本发明中步骤4）的结构示意图，图7是本发明中步骤5）的结构示意图，图8是本发明中步骤6）的结构示意图，图9是本发明中仿火山石铺装块的结构示意图，图10是本发明中仿火山石铺装块的俯视图。
17.图中1是下模，11是脱模气孔，12是连接孔，2是增强层，21是支撑结构，211是并紧螺纹段，22是连接组件，221是螺套，222是并紧螺母，223是锁止螺钉，224是牵拉结构，3是封孔层，4是上模，41是上模孔，42是筋条，5是仿火山石铺装块，51是冒头，52是顶面，53是凹槽。
具体实施方式
18.以下结合附图1-10进一步说明本发明。
19.本发明以多孔基体浆料为原料，往模具中浇注、凝固制成，多孔基体浆料包括以下质量份的组分：水泥：60-95，矿物微粉：5-50，塑化剂：0.5-2.5，和水：27-41；多孔基体浆料配制后，按照体积质量比再往其中添加稳泡剂100-1200g/m3，调孔剂0.4-1.5g/m3，和发泡剂，发泡剂的添加量按照多孔基体设计干表观密度进行计算定量；模具包括上模4和下模1，下模1内设有至少一层增强层2的支撑结构21，支撑结构21通过连接组件22可拆卸连接于下模1的侧壁；所述上模4包括上模框和交叉设置在上模框内的截面为倒v形的筋条42形成的网孔结构，上模框与筋条42一体化成型构成；交叉的筋条42之间形成上模孔41，用于浇注浆料和多余浆料的溢出。
20.按以下步骤进行：1）、将支撑结构21连接到下模4内腔的侧壁上，再将增强层2设置在支撑结构21上；如图1-4所示；2）、在下模1的顶面盖设上模4，同时将上、下模固定连接，如图5；
3）、调制多孔基体浆料，将水泥、矿物微粉、塑化剂和水调配均匀后，加入定量的稳泡剂和发泡剂，采用强制式高速搅拌设备，以150-500转/分钟的转速搅拌，搅拌时间控制为8-12秒，在搅拌的倒数第3秒时加入调孔剂，在搅拌时间达到预定时间，停止搅拌，得到不均衡发泡的多孔基体浆料；该步骤为本发明的核心技术改进，在本领域对于添加发泡剂后控制发泡时间属于常规技术手段。在本发明现有技术中所提及的“调孔”技术手段中，对于调孔剂添加后的如何获得不均匀孔径的气孔，则没有稳定的手段。只能通过对调孔剂以及其他组分的比例进行相应的控制。而本发明则改变了本领域一直以来的习惯性思维，在发泡末期添加调孔剂，且在短时间内参与搅拌，使其在浆料中不均匀分布，当然，还可以配合不同的添加形式，比如调孔剂往浆料不同位置分散添加。这样就会在均匀的多孔基体浆料内，产生局部大气泡区域。最终在制成的铺装块材的顶面，能够形成类似天然火山石表现的大小不一的气孔。
21.4）、将步骤3）制得的不均衡发泡的多孔基体浆料通过上模孔41倒入下模1内，多孔基体浆料发泡期间贯通增强层2以及支撑结构21、直至达到设定高度；5）、待多孔基体浆料发泡完毕并初凝后，将连接组件22由下模4外侧拆卸、抽出，如图6、7；6）、完全凝固后形成仿火山石铺装块5，由于发泡浆体的体积膨胀特性，会有部分发泡后的浆体材料由上模孔41溢出凝固，形成固化的冒头51；此时，去除上表面多余物料（即冒头51），控制表面平整度，获得整体平整的顶面52。然后移至养护室养护；7）、养护12-24h采用气吹法脱模，然后密封养护仿火山石铺装块坯体；脱模时，将整体倒置，先气吹法脱去下模1，再吊起，从底部拆除上模4。
22.8）、对仿火山石铺装块坯体表面进行磨光处理，控制产品厚度。
23.在下模1的底面还开设有若干脱模气孔11。用于连接高压管，输入高压空气进行脱模。脱模气孔11均匀分布，每平米设置25-50个，孔径3-6mm。
24.在下模1的底面还铺设有封孔层3。通常采用纸张、可循环使用的无纺布等；在浇筑浆料前，先在下模1内表面涂刷脱模剂，再用纸张遮盖脱模气孔11，防止浆料进入脱模气孔11。
25.对于增强层2的设置，本发明设计了以下两种实施例。
26.实施例一：如图1、2、4所示，增强层2为刚性的网片结构，支撑结构21为由若干交叉的支撑杆构成的井字形网状结构；连接组件22包括螺套221和并紧螺母222，螺套221设有外螺纹，以及容置支撑杆的中孔；下模1的侧壁上开设有与螺套221外螺纹适配的连接孔12，螺套221通过螺纹结构连接在下模1的外部侧壁表面；支撑杆的两端设有并紧螺纹段211，并紧螺纹段211伸出螺套221，由并紧螺母222将支撑杆并紧连接在螺套221上。该连接组件22的结构便于操作，能够有效将支撑杆
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收紧”，在初凝后，从支撑杆两端伸出下模1的两侧并紧螺纹段上旋开并紧螺母222，即可将支撑杆从侧面横向抽出下模1，如图6中空心箭头方向所示，抽出全部支撑杆。这样，便于后续脱模。
27.实施例二：如图3所示，增强层2为柔性的网片结构（如玻璃纤维网格布、尼龙纤维网格布），支撑结构21为由若干根交叉的支撑索构成的井字形网状结构；
连接组件22包括螺套221和锁止螺钉223，螺套221设有外螺纹，以及容置支撑索的中孔；下模1的侧壁上开设有与螺套221外螺纹适配的连接孔12，螺套221通过螺纹结构连接在下模1的外部侧壁表面；支撑索采用钢丝或钢索，甚至可以采用一些抗拉强度较高的高分子纤维绳索，将支撑索的一端伸入中孔，并由锁止螺钉223锁紧，再横向贯穿下模1内腔伸出对侧的中孔内，并由对侧的锁止螺钉223锁紧，支撑索在下模腔体内穿绕柔性网片结构的增强层2。本实施例的结构可以更好地将增强层2固定在某一高度，避免浆料发泡时顶起增强层，导致其位置移动。
28.为了便于收紧，支撑索的另一端设有牵拉结构224。
29.在所述步骤8）后，还采用渗透增强剂对仿火山石铺装块进行表面强化处理。
30.关于支撑结构21的设置数量和位置，针对铺装块材，本发明在下模1上设置两层支撑结构21；在下模1两侧距下模1底面8mm-12mm、距另两侧10mm-15mm处，以及在下模1两侧距下模1顶面约8mm-10mm、距另两侧15mm-20mm处，设置两层直径为3mm-5mm的连接孔12，用于设置支撑结构21，支撑结构21用于架设增强层2。这样在制成的仿火山石铺装块5内部形成足以形成较高抗折强度的内部筋骨结构。
31.为优化铺装块材应用时的防滑、排水效果，在上模4内部顶面，设置了相互交叉的v形筋条，最终形成的块材顶面能够形成规则的交叉凹槽53。
32.本发明的整体加工过程的具体实施方式：实施方式一：加工80cm
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80 cm
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15cm高速公路隔离带地面铺装材料；多孔基体浆料包括以下质量份的组分：水泥：60质量份，矿物微粉：50质量份，塑化剂：0.5质量份，和水：41质量份；按照体积质量比再往其中添加稳泡剂100g/m3，调孔剂1.5g/m3，和发泡剂，发泡剂的添加量按照多孔基体设计干表观密度进行计算定量；将水泥、矿物微粉、塑化剂和水调配均匀后，加入定量的稳泡剂和发泡剂，采用强制式高速搅拌设备，以150转/分钟的转速搅拌，搅拌时间控制为12秒，在搅拌的第9秒时加入调孔剂，在搅拌时间达到预定时间，停止搅拌，得到不均衡发泡的多孔基体浆料；浇注、初凝、凝固后，脱模，清理，养护18h采用气吹法脱模，然后密封养护仿火山石铺装块坯体；对高速公路隔离带地面铺装材料坯体表面进行磨光处理，控制产品尺寸。得到干表观密度650kg/m3的高速公路隔离带地面铺装材料。
33.实施方式二：加工60cm
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80 cm
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20cm高速铁路桥梁段人行道铺装块；多孔基体浆料包括以下质量份的组分：水泥：78，矿物微粉：32，塑化剂：1.5，和水：35；按照体积质量比再往其中添加稳泡剂600g/m3，调孔剂1.0g/m3，和发泡剂，发泡剂的添加量按照多孔基体设计干表观密度进行计算定量；将水泥、矿物微粉、塑化剂和水调配均匀后，加入定量的稳泡剂和发泡剂，采用强制式高速搅拌设备，以300转/分钟的转速搅拌，搅拌时间控制为10秒，在搅拌的第7秒时加入调孔剂，在搅拌时间达到预定时间，停止搅拌，得到不均衡发泡的多孔基体浆料；浇注、初凝、凝固后，脱模，清理，养护12h采用气吹法脱模，然后密封养护仿火山石
铺装块坯体；对高速铁路桥梁段人行道铺装块坯体表面进行磨光处理，控制产品尺寸。得到干表观密度750kg/m3的高速铁路桥梁段人行道铺装块。
34.实施方式三：加工80cm
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80 cm
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18cm水利护坡装饰块材；多孔基体浆料包括以下质量份的组分：水泥：95，矿物微粉：5，塑化剂：2.5，和水：27；按照体积质量比再往其中添加稳泡剂1200g/m3，调孔剂0.4g/m3，和发泡剂，发泡剂的添加量按照多孔基体设计干表观密度进行计算定量；将水泥、矿物微粉、塑化剂和水调配均匀后，加入定量的稳泡剂和发泡剂，采用强制式高速搅拌设备，以500转/分钟的转速搅拌，搅拌时间控制为8秒，在搅拌的第5秒时加入调孔剂，在搅拌时间达到预定时间，停止搅拌，得到不均衡发泡的多孔基体浆料；浇注、初凝、凝固后，脱模，清理，养护24h采用气吹法脱模，然后密封养护仿火山石铺装块坯体；对水利护坡装饰块材坯体表面进行磨光处理，控制产品尺寸。得到干表观密度为900kg/m3的水利护坡装饰块材。
35.本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。